البنية التحتية والتقنيات الأساسية للإنترنت

الإنترنت هو نضام اتصالات عالمي يربط بين الشبكات الحاسوبية عبر مجموعة من البروتوكولات تُعرف بـ TCP/IP. يشمل مجموعة مختلفة من الشبكات، سواء كانت خاصة، عامة، أكاديمية، تجارية، أو حكومية، ويمتد من النطاق المحلي إلى العالمي.

أصول الإنترنت وتطوره

تعود أصول الإنترنت إلى ستينيات القرن الماضي عن طريق مشروع اسمه ARPANET بهدف ربط الحواسيب بين الجامعات والمراكز البحثية، وذلك لضمان استمرار الاتصال في حال حدوث هجوم نووي.أدى تمويل شبكة مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) في الثمانينيات، بالإضافة إلى التمويلات الخاصة لتوسعات تجارية أخرى، إلى تشجيع المشاركة العالمية في تطوير تقنيات شبكات جديدة ودمج العديد من الشبكات باستخدام مجموعة بروتوكولات DARPA.

أدى ربط الشبكات التجارية والشركات في أوائل التسعينيات، إلى جانب ظهور شبكة الويب العالمية، إلى بداية التحول إلى الإنترنت الحديث ليصبح على شكلة الحالي، مما أدى إلى نمو هائل حيث تم ربط أجيال من الحواسيب المؤسسية والشخصية والمحمولة بالشبكة. وعلى الرغم من أن الإنترنت كان مستخدمًا بشكل واسع في الأوساط الأكاديمية في الثمانينيات، إلا أن تجاريته اللاحقة في التسعينيات وما بعدها دمجت خدماته وتقنياته في كل جوانب الحياة الحديثة تقريبًا ليتطور ويصبح على ما هو علية اليوم.

لا توجد إدارة مركزية واحدة لأداره الإنترنت سواء من حيث التنفيذ التكنولوجي أو سياسات الوصول؛ حيث تحديد كل شبكة سياساتها الخاصة. بحيث يتم توجيه التعريفات العامة لمساحات الأسماء الرئيسية للإنترنت، مثل مساحة عناوين بروتوكول الإنترنت (IP) ونظام أسماء النطاقات (DNS)، من قبل منظمة مشرفة تُعرف باسم مؤسسة الإنترنت للأسماء والأرقام المخصصة (ICANN). ويقوم فريق هندسة الإنترنت (IETF)، وهي منظمة غير ربحية تتكون من مشاركين دوليين غير رسميين، بوضع المعايير التقنية والبنية التحتية للإنترنت.

البنية التحتية للإنترنت

يعتمد الإنترنت على مجموعة من البروتوكولات التقنية، تعرف بـ TCP/IP، والتي تنظم الاتصال عبر الطبقات المختلفة:

• طبقة التطبيقات - تتعامل مع التفاعلات بين التطبيقات والخوادم، مثل بروتوكول HTTP وHTML لتبادل البيانات عبر الويب.
• طبقة النقل - توفر خدمات موثوقة وغير موثوقة، مثل TCP (التسليم المرتب) وUDP (البيانات غير الموثوقة).
• طبقة الإنترنت - تستخدم بروتوكول IP لتوجيه حركة البيانات عبر الشبكات المتنوعة.
• طبقة الربط - تربط العقد على الشبكة الفيزيائية، مثل Wi-Fi وEthernet.

بروتوكولات الإنترنت

بروتوكولات الإنترنت (وتسمى أيضًا TCP/IP، استنادًا إلى أول مكونين فيها). هي مجموعة من البروتوكولات التي تنظم في مجموعة من الطبقات المفاهيمية حسب نطاق عملها، في القمة توجد طبقة التطبيقات، يتم وصف الاتصالات من حيث الهياكل البيانية الأكثر ملاءمة لكل تطبيق. على سبيل المثال، يعمل متصفح الويب في نموذج تطبيق العميل-الخادم ويتبادل المعلومات باستخدام بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP) وبنية بيانات متعلقة بالتطبيق مثل لغة توصيف النص التشعبي (HTML) وغيرها.

أسفل هذه الطبقة العليا توجد طبقة النقل، تربط طبقة النقل التطبيقات على مضيفات مختلفة من خلال قناة منطقية عبر الشبكة.

تحت هذه الطبقات هناك التقنيات الشبكية التي تربط الشبكات عند حدودها وتبادل الحركة بينها. حيث تنفذ طبقة الإنترنت بروتوكول الإنترنت (IP) الذي تمكن الحواسيب من التعرف على بعضها البعض وتحديد موقعها باستخدام عناوين IP وتوجيه حركتها عبر الشبكات الوسيطة (شبكات العبور). كود طبقة بروتوكول الإنترنت مستقل عن نوع الشبكة التي يعمل عليها فعليًا.

في الجزء السفلي من الهيكل توجد طبقة الربط، التي تربط العقد على نفس الوصلة الفيزيائية، وتحتوي على بروتوكولات لا تتطلب الموجهات للعبور إلى وصلات أخرى. لا تحدد مجموعة البروتوكولات صراحةً طرق نقل البتات (bit) عبر العتاد، أو البروتوكولات لإدارة مثل هذا العتاد، ولكنها تفترض أن التقنية المناسبة متوفرة. تشمل الأمثلة على تلك التقنية Wi-Fi، Ethernet، وDSL.

عناوين IP

من أجل تحديد مواقع الحواسيب الفردية على الشبكة، يقدم الإنترنت عناوين IP. يتم استخدام عناوين IP من قبل البنية التحتية للإنترنت لتوجيه حزم الإنترنت إلى وجهاتها بدون تداخل. حيث تتكون من أرقام ثابتة الطول، التي توجد داخل الحزمة. عادةً ما تُخصص عناوين IP إلى المعدات إما تلقائيًا عبر DHCP، أو تُكوّن يدويًا.

• IPv4 - بروتوكول الإنترنت الإصدار 4 (IPv4) يعرف عنوان IP كرقم 32 بت. IPv4 هو الإصدار الأول المستخدم في الجيل الأول من الإنترنت ولا يزال قيد الاستخدام الواسع. تم تصميمه ليعالج حتى 4.3 مليار مضيف تقريبًا. ومع ذلك، أدى النمو الهائل للإنترنت إلى نفاد عناوين IPv4، ودخلت هذه المرحلة النهائية في عام 2011، عندما نفد تجمع تخصيص عناوين IPv4 العالمي.

• IPv6- بسبب النمو المتزايد للإنترنت واستنفاد عناوين IPv4 المتاحة، تم تطوير إصدار جديد من بروتوكول الإنترنت، وهو IPv6، في منتصف التسعينيات، والذي يوفر إمكانيات كبيرة للعناوين وفعالية أكبر في توجيه حركة الإنترنت. يستخدم IPv6 128 بت لعنوان IP وتمت معاييرته في عام 1998. يتم نشر IPv6 منذ منتصف العقد الأول من القرن الحالي ويتزايد حاليًا حول العالم.

الشبكات الفرعية

الشبكة الفرعية أو الـsubnet هي تقسيم منطقي لشبكة IP. تُعرف الممارسة المتمثلة في تقسيم شبكة إلى شبكتين أو أكثر بالتقسيم الشبكي. تتلقى الحواسيب التي تنتمي إلى شبكة فرعية عناوين IP متطابقة في الجزء الأكثر أهمية من عنوانها، مما يؤدي إلى تقسيم منطقي لعنوان IP إلى حقلين: رقم الشبكة أو بادئة التوجيه، والحقل المتبقي أو معرف المضيف.

IETF

في حين أن المكونات المادية في بنية الإنترنت يمكن استخدامها غالبًا لدعم أنظمة برمجية أخرى، إلا أن تصميم وتوحيد عملية البرمجيات هو ما يميز الإنترنت ويوفر الأساس لقابليته للتوسع والنجاح. تتحمل قوة مهام هندسة الإنترنت (IETF) مسؤولية تصميم بنية أنظمة البرمجيات للإنترنت.

التطبيقات

يحمل الإنترنت العديد من التطبيقات والخدمات، من أبرزها شبكة الويب العالمية، بما في ذلك وسائل التواصل الاجتماعي، البريد الإلكتروني، التطبيقات المحمولة، الألعاب عبر الإنترنت، الهاتف عبر الإنترنت، مشاركة الملفات، وخدمات بث الوسائط. يتم استضافة معظم الخوادم التي توفر هذه الخدمات اليوم في مراكز البيانات، وغالبًا ما يتم الوصول إلى المحتوى عبر شبكات توصيل المحتوى عالية الأداء.

الشبكات الاجتماعية والترفيه

يستخدم العديد من الأشخاص الشبكة العالمية للوصول إلى الأخبار والتقارير المتعلقة بالطقس والرياضة، لتخطيط وحجز الإجازات، ولمتابعة اهتماماتهم الشخصية. يستخدم الناس الدردشة، الرسائل، والبريد الإلكتروني للتواصل والبقاء على اتصال مع الأصدقاء حول العالم، وفي بعض الأحيان بنفس الطريقة التي كان يستخدمها البعض من قبل مع أصدقاء المراسلة. وقد أنشأت خدمات الشبكات الاجتماعية مثل فيسبوك طرقًا جديدة للتواصل الاجتماعي والتفاعل. يمكن لمستخدمي هذه المواقع إضافة مجموعة متنوعة من المعلومات إلى الصفحات، متابعة الاهتمامات المشتركة، والتواصل مع الآخرين. من الممكن أيضًا العثور على المعارف الحالية، مما يسمح بالتواصل بين مجموعات الأشخاص الموجودة بالفعل. مواقع مثل لينكدإن تدعم الاتصالات التجارية والتجارية. يوتيوب وفليكر يتخصصان في مقاطع الفيديو والصور الفوتوغرافية، وقد تحولت بعض المواقع إلى تطبيقات وتطبيقات موسيقية لعرض النصوص الموسيقية