زیرساخت ها

زیرساخت ها

زیرساخت ارتباطی پیچیدهٔ اینترنت، از اجزای سخت افزاری به همراه سامانه‌ای از لایه‌های نرم‌افزاری که جنبه‌های مختلفی از معماری آن را کنترل می‌کنند تشکیل شده‌است.

از آنجا که سخت افزار اینترنت را غالباً می‌توان برای پشتیبانی از هر سامانه نرم‌افزاری دیگری استفاده کرد، اینترنت ویژگیهایش را مرهون طراحی معماری نرم‌افزار و پروسه استاندارد سازی قوی این معماری است که زیربنای مقیاس‌پذیری و موفقیت آن را می‌سازد.مسئولیت طراحی معماری سامانه‌های نرم‌افزاری اینترنت بر عهده گروه ویژه مهندسی اینترنت(IETF) گذارده شده‌است.^[۸] IETF گروههای کاری استانداردگذاری را در ارتباط با جنبه‌های مختلف معماری اینترنت مدیریت می‌کند که به روی هر فردی باز هستند.بحثهای حاصل و استانداردهای نهایی در قالب اسنادی به نام درخواست توضیح(RFC) (به انگلیسی: Request for Comments)‏ منتشر می‌شوند که به رایگان در وبگاه IETF فابل دسترسی هستند. روشهای اصلی شبکه بندی که اینترنت را راه می‌اندازند درRFCهایی می‌آیند که به طور ویژه‌ای متمایز شده اندواستانداردهای اینترنت را تشکیل می‌دهند. سایر اسناد ضعیف تر اسناد اطلاع رسانی، آزمایشی و تاریخی هستند و یا اسنادی اند که بهترین شیوه‌های رایج در پیاده سازی فناوریهای اینترنت را بیان می‌کنند.

استانداردهای اینترنت چارچوبی را مشخص می‌کنند که به نام بسته پروتکل اینترنت شناخته می‌شود.این بسته یک مدل معماری است که روشهارا به سامانه لایه بندی شده‌ای از پروتکلها تقسیم می‌کند.(RFC 1122, RFC 1123) هرلایه با محیطی متناظر است که سرویسهایی که ارائه می‌دهد در آن محیط یا حوزه عمل می‌کنند.بالاترین لایه، لایه کاربرد (به انگلیسی: Application Layer)‏، فضایی است برای شیوه‌های شبکه بندی مخصوص برنامه‌های کاربردی که مورد استفاده نرم‌افزارهای کاربردی قرار می‌گیرد، به عنوان مثال یک مرورگروب. در زیر این لایه لایه انتقال (به انگلیسی: Transport Layer)‏ قرار دارد که برنامه‌های کاربردی را در " میزبان‌های متفاوت" از طریق شبکه با شیوه‌های مناسب مبادله داده به یکدیگر مرتبط می‌سازد( به عنوان مثال مدل کارخواه-کارساز). در زیر این لایه‌ها فناوریهای شبکه بندی اساسی در قالب دو لایه قراردارند. لایه اینترنت از طریق نشانی پروتکل اینترنت(آدرس IP) این قابلیت را به رایانه‌ها می‌دهد که یکدیگر را شناسایی کنند و مکان یکدیگر را بیایند و به آنها اجازه می‌دهد که از طریق شبکه‌های ترانزیت میانی به هم متصل شوند. درآخر زیر همه لایه‌ها یک لایه نرم‌افزاری به نام لایه پیوند قرارمی گیرد که اتصال بین میزبانهایی که در یک شبکه محلی قرار دارند ویا از طریق اتصال شماره گیری(Dial-up Connection) را بوجود می‌آورد. این مدل که به نام مجموعه پروتکل اینترنت خوانده می‌شود به گونه‌ای طراحی شده‌است که از سخت افزاری که بر روی آن کار می‌کند مستقل باشد و به جزئیات سخت افزاری نمی‌پردازد. مدل‌های دیگری نیز علاوه بر این مدل بوجود آمدند (مثل مدل مرجع OSI) که اگرچه شباهتهای زیادی با هم دارند، اما نه از لحاظ جزئیات توصیفی و نه از نظر پیاده سازی با هم سازگار نیستند.

برجسته‌ترین جزء مدل اینترنت پروتکل اینترنت(IP) است که یک سیستم آدرس دهی ( آدرس‌های IP) برای رایانه‌های متصل به اینترنت را فراهم می‌آورد. IP نسخه ۴، نسخه ابتدایی آن بود که در نسل اول اینترنت امروزی بکار گرفته شد و هنوز هم کاربرد عمده دارد. این نسخه به گونه‌ای طراحی شده بود که ۴٫۳~ میلیارد (۱۰^۹) میزبان اینترنت را آدرس دهی کند. اما رشد انفجاری ایترنت منجر به اتمام آدرسهای IP شد و گمان می‌رود که تقریباً در ۲۰۱۱ به مرحله پایانی اش برسد.^[۹] در اواسط دهه ۹۰ نسخه جدید این پروتکل، ipv6 با قابلیت آدرس دهی بسیار بیشتر و مسیر یابی کارآمد تر ترافیک اینترنت بوجود آمد. این نسخه هم اکنون در مرحله بکارگیری تجاری در سراسر دنیا به سر می‌برد و دفاتر ثبت منطقه‌ای اینترنت (RIR) (به انگلیسی: Regional Internet Registry)‏ به تمام مدیران منابع اصرار می‌کنند که برای پذیرش نسخه جدید و تغییر، برنامه ریزی کنند..^[۱۰]

IPv۶ با IPv۴  هم‌کنش‌پذیر (Interoperable) نیست و در واقع نسخه‌ای موازی از اینترنت ایجاد می‌کند که در دسترس نرم‌افزارهای سازگار با IPv۴ نمی‌باشد. این بدین معنی است که ارتقای نرم‌افزار و یا استفاده از امکانات ترجمه برای همه دستگاه‌های شبکه که بخواهند بر روی اینترنت IPv۶ ارتباط برقرار کنند، امری ضروری است. اکثر سیستم عامل‌های مدرن امروزی به گونه‌ای تغییر داده شده‌اند که از هر دو نسخه IP پشتیبانی کنند، اما زیرساختهای شبکه هنوز از این قافله عقب هستند.

The communications infrastructure of the Internet consists of its hardware components and a system of software layers that control various aspects of the architecture. While the hardware can often be used to support other software systems, it is the design and the rigorous standardization process of the software architecture that characterizes the Internet and provides the foundation for its scalability and success. The responsibility for the architectural design of the Internet software systems has been delegated to the Internet Engineering Task Force (IETF).^[28] The IETF conducts standard-setting work groups, open to any individual, about the various aspects of Internet architecture. Resulting discussions and final standards are published in a series of publications, each called a Request for Comments (RFC), freely available on the IETF web site. The principal methods of networking that enable the Internet are contained in specially designated RFCs that constitute the Internet Standards. Other less rigorous documents are simply informative, experimental, or historical, or document the best current practices (BCP) when implementing Internet technologies.

The Internet standards describe a framework known as the Internet protocol suite. This is a model architecture that divides methods into a layered system of protocols (RFC 1122, RFC 1123). The layers correspond to the environment or scope in which their services operate. At the top is the application layer, the space for the application-specific networking methods used in software applications, e.g., a web browser program. Below this top layer, the transport layer connects applications on different hosts via the network (e.g., client–server model) with appropriate data exchange methods. Underlying these layers are the core networking technologies, consisting of two layers. The internet layer enables computers to identify and locate each other via Internet Protocol (IP) addresses, and allows them to connect to one another via intermediate (transit) networks. Last, at the bottom of the architecture, is a software layer, the link layer, that provides connectivity between hosts on the same local network link, such as a local area network (LAN) or a dial-up connection. The model, also known as TCP/IP, is designed to be independent of the underlying hardware, which the model therefore does not concern itself with in any detail. Other models have been developed, such as the Open Systems Interconnection (OSI) model, but they are not compatible in the details of description or implementation; many similarities exist and the TCP/IP protocols are usually included in the discussion of OSI networking.

The most prominent component of the Internet model is the Internet Protocol (IP), which provides addressing systems (IP addresses) for computers on the Internet. IP enables internetworking and in essence establishes the Internet itself. IP Version 4 (IPv4) is the initial version used on the first generation of today's Internet and is still in dominant use. It was designed to address up to ~4.3 billion (10⁹) Internet hosts. However, the explosive growth of the Internet has led to IPv4 address exhaustion, which entered its final stage in 2011,^[29] when the global address allocation pool was exhausted. A new protocol version, IPv6, was developed in the mid-1990s, which provides vastly larger addressing capabilities and more efficient routing of Internet traffic. IPv6 is currently in growing deployment around the world, since Internet address registries (RIRs) began to urge all resource managers to plan rapid adoption and conversion.^[30]

IPv6 is not interoperable with IPv4. In essence, it establishes a parallel version of the Internet not directly accessible with IPv4 software. This means software upgrades or translator facilities are necessary for networking devices that need to communicate on both networks. Most modern computer operating systems already support both versions of the Internet Protocol. Network infrastructures, however, are still lagging in this development. Aside from the complex array of physical connections that make up its infrastructure, the Internet is facilitated by bi- or multi-lateral commercial contracts (e.g., peering agreements), and by technical specifications or protocols that describe how to exchange data over the network. Indeed, the Internet is defined by its interconnections and routing policies