Internettet | Ledninger, Kabler og Wi-Fi
Mit navn er Tess Winlock, jeg er en software-ingeniør hos Google.
Spørgsmål: Hvordan kan et billede, en SMS eller en e-mail blive sendt fra en enhed
til en anden. Det er ikke magi, det er internettet. Et håndgribeligt, fysisk
system beregnet til at flytte information.
Internettet ligner meget posttjenesten, men det, der faktisk sendes er en lille
smule anderledes. I stedet for kasser og konvolutter, fragter internettet binær
information.
Information består af bits. Et bit kan beskrives som ethvert par modsætninger:
til eller fra, ja eller nej. Vi bruger typisk 1 til til, 0 til fra.
Fordi et bit har to mulige tilstande, kalder vi det binær kode.
8 bit på række er 1 byte. 1000 byte sammen er en kilobyte.
1000 kilobytes er en megabyte. En sang kodes normalt med ca. 3-4 MB.
Uanset om det er et billede, en video eller en sang, repræsenteres og sendes alt
på internettet som bit. Disse er informationens bestanddele.
Men det er ikke fordi, vi fysisk sender 1'er og 0'er fra et sted til en anden
eller fra én person til en anden. Hvad er det, der fysisk sendes gennem ledningerne
og igennem luften? Lad os se på et lille eksempel her, om hvordan folk kommunikerer
fysisk for at sende et enkelt bit information fra ét sted til en anden.
Lad os sige at vi kan tænde et lys for et 1 og slukke for et 0, eller bruge bip
eller lignende til Morse kode. Disse metoder virker, men er rigtig langsomme,
fejlbehæftede og helt afhængige af mennesker.
Det, vi virkelig skal bruge, er en maskine.
Historisk set, har vi bygget mange systemer, der faktisk kan sende denne
binære information gennem mange slags fysiske medier.
I dag sender vi bit fysisk gennem elektricitet, lys og radiobølger.
For at sende et bit via elektricitet skal du forestille dig, at du har to lys
forbundet med et kobbertråd. Hvis en operatør tænder for strømmen, lyser lyset.
Ingen elektricitet, intet lys.
Hvis operatørerne på begge ender aftaler, at et tændt lys betyder 1 og et slukket
lys er 0, så har vi et system til at sende informationsbits fra én person til
en anden ved hjælp af elektricitet.
Men vi har et lille problem. Hvis du skal sende fem 0'er i træk, hvordan kan du så
gøre det på en måde, hvor hver person rent faktisk kan tælle antallet af 0'er?
Løsningen er at introducere et ur eller en timer. Operatørerne kan aftale at
senderen sender 1 bit pr. sekund og modtageren vil sidde og notere hvert
enkelte sekundt og se, hvad der er på linjen.
For at sende fem 0'er i træk, skal du bare slukke lyset og vente fem sekunder.
Personen på den anden ende af linjen vil skrive alle 5 sekunder ned. 00000
For 1'ere, gøre det modsatte. Tænde lyset.
Vi vil naturligvis gerne sende ting hurtigere end ét bit pr. sekund, så vi
skal øge vores båndbredde - en enheds maksimale transmissionskapacitet.
Båndbredde måles med bithastigheden, som er antallet af bit, som vi faktisk kan
sende i en given tidsperiode, der normalt måles i sekunder.
En anden hastighedsmåling er latensen, eller den tid det tager for én bit at
komme fra ét sted til en anden, fra kilden til den anmodende enhed.
I vores menneskelige analogi var ét bit pr. sekund ret hurtigt, men lidt svært for
et menneske at holde trit med.
Sig for eksempel, at du faktisk ønsker at downloade en 3MB sang på 3 sekunder.
Med 8 millioner bit pr megabyte, betyder det en bithastighed på
ca. 8 millioner bit pr. sekund.
Tydeligvis kan mennesker ikke sende eller modtage 8 millioner bit pr. sekund,
men det kan en maskine snilt gøre.
Men nu er der også spørgsmålet, om hvilken slags kabel disse beskeder
skal sendes over, og hvor langt signalerne kan nå.
Med en ethernettråd, den slags du kan finde i dit hjem, kontor eller skole,
opleves der målbar signaltab eller -forstyrrelse efter nogle få hundred fod.
For at internettet kan virke verden over, skal vi bruge en alternativ metode til at
sende bit over meget lange afstande. Her snakker vi om at krydse have.
Så hvad kan vi ellers bruge? Hvad kender vi, der bevæger sig meget hurtigere end
strøm i en ledning? Lys. Vi kan faktisk sende bit som lysstråler fra ét sted til
en anden vha. et fiberoptisk kabel. Et fiberoptisk kabel er en glastråd, der er
bygget til at genspejle lys.
Når du sender en lysstråle ned ad kablet reflekteres lyset op og ned ad kablets
længde til den modtages ved den anden ende.
Afhængigt af reflektionsvinklen kan vi
faktisk sende flere bit på samme tid, hvor alle sendes med lysets hast.
Så fiber er virkelig, virkelig hurtig. Men mere vigtigt er det at signalet ikke
degraderes over lange afstande.
Det er på denne måde, at man kan nå hundredvis af kilometer ud uden signaltab.
Dette er grunden til at vi bruger fiberoptiske kabler på havbunden til at
forbinde kontinenter til hinanden.
I 2008 blev et kabel faktisk klippet nær Alexandria i Egypten, hvilket virkelig
afbrød internettet for størstedelen af Mellemøsten og Indien.
Så vi tager internettet for givet, men det er faktisk
et ret skrøbeligt, fysisk system.
Fiber er fantastisk, men det er også ret dyrt og svært at arbejde med.
Til de fleste formål, vil kobberkabler blive brugt.
Men hvordan kan vi flytte ting uden tråde? Hvordan sendes ting trådløst?
Radio
Trådløse maskiner til bitsending bruger typisk et radiosignal til at sende bit fra
et sted til et andet. Maskinerne skal faktisk omdanne 1'erne og 0'erne til
radiobølger i forskellige frekvenser.
De modtagende maskiner omvender processen for at konvertere dem tilbage til
binær kode på din computer.
Så trådløs internet har gjort vores internet mobilt, men et radiosignal
når ikke langt, før den bliver helt forvransket.
Dette er grunden til, at du ikke kan få Los Angeles radio i Chicago.
På trods af, hvor god trådløs er, støtter den sig stadig til det trådede internet.
Hvis du er i en kaffeforretning og bruger Wi-Fi'en, bliver bittene sendt til denne
trådløse router og derefter sendt via de fysiske ledninger for at overkomme
de virkelige lange distancer over internettet.
Den fysiske metode, hvorved bitter sendes, kan skifte i fremtiden, om det så er
lasere, der sendes mellem satellitter eller radiobølger fra balloner eller
droner, men den underliggende binære repræsentation af information
og protokollerne for afsendelsen af den information og dets modtagelse
er stort set forbleven de samme.
Alt på internettet, uanset om det er ord, e-mails, billeder, kattevideoer eller
hundevideoer, så er det altid disse 1'er og 0'er, der sendes med elektroniske
pulser, lysstråler, radiobølger og en hel del kærlighed.