Az internet | Vezetékek, kábelek és Wi-fi
Tess Winlock vagyok, szoftvermérnök
a Google-nál. A kérdésem: hogy kerül elküldésre egy kép, SMS, vagy e-mail egyik
eszközről a másikra? Az interneten, egy megfogható, információ szállító rendszeren
Az internet hasonlít a postaszolgálatra, de az elküldött fizikai dolog egy kicsit
más. Doboz és boríték helyett az internet bináris információt szállít.
Az információ bitekből áll. A bit úgy írható le, mint valamely ellentétpár: be
vagy ki, igen vagy nem. Jellemzően az 1 jelenti a be, és a 0 a ki állapotot. Mivel
két állapot van, bináris kódnak nevezzük. 8 kapcsolt bit 1 bájt, 1000 bájt 1 KB.
1000 kilobájt 1 megabájt. Egy dal kódolás jellemzően 3-4 MB.
Nem számít képről, videóról dalról vagy miről van szó, az interneten
minden bitekben jelenik meg és utazik. A bitek az információ atomjai.
Mégsem olyan, mintha fizikailag küldenénk 1-est és 0-t egyik helyről a másikra, egy
embertől a másikhoz. Mi az a fizikai dolog ami elküldésre kerül a vezetékeken és a
levegőn át? Nézzünk egy példát, hogyan tud kommunikálni fizikailag az ember, ha
egy bit információt egy helyről a másikra akar küldeni. Mondjuk felkapcsolhatjuk
a lámpát, ez 1 és le, ez 0. Vagy legyen sípolás vagy valami morze-kódhoz hasonló.
Ezek a módszerek működnek, de tényleg lassúak, sok a hibalehetőség, és teljesen
az embertől függnek. Amire igazán szükség van, az egy gép. A történelem során sok
rendszert építettünk, amely képes bináris ifót küldeni fizikai közegen keresztül.
Ma a biteket fizikailag a villamossággal, fénnyel és rádióhullámmal küldjük. A bit
villamos küldése olyan, mintha lenne két rézdróttal összekapcsolt villanykörténk.
Ha az egyik kezelő felkapcsolja az áramot, az égő világít. Ha nincs áram, nincs fény.
Ha a kezelők megegyeznek, hogy a be 1-et jelent, a ki pedig 0-t, van rendszerünk
az információbitek egyik embertől másikhoz küldésére villamossággal. De van egy kis
probléma, ha 5-ször egymás után 0-t kell küldenünk, hogy tehetjük meg, hogy
mindkét személy meg tudja számolni a nullákat.
Nos, a megoldás óra vagy időzítő bevezetése. A kezelők megegyeznek, hogy
a küldő másodpercenként egy bitet küld, a fogadó pedig röhzít minden másodpercet,
és látja mi van a sorban. Ha öt 0-t kell küldeni egymás után, kikapcsolod a lámpát,
vársz 5 másodpercet, a vonal másik végén pedig rigzítik mind az öt másodpercet.
Öt egymás utáni 1-esnél bekapcsolod, vársz 5 másodpercet, és rögzíted mindet. Nyilván
a dolgokat kicsit gyorsabban szeretnénk küldeni, mint 1 bit másodpercenként, ezért
növelnünk kell a sávszélességet, az eszköz átviteli kapacitását. A sávszélességet
bitrátában mérjük, ez az adott idő alatt küldhető bitek száma, általában
másodpercben. A sebesség másik mértéke a látencia, vagyis hogy mennyi ideig tart,
amíg a bit eljut egyik helyről a másikra, a forrástól a lekérő eszközig.
Az emberi analógiánkban az egy bit másodpercenként egy embernek már nehezen
tartható. Ha mondjuk egy 3 MB méretű dalt akarunk letölteni 3 másodperc alatt,
megabájtonként 8 millió bittel, az kb. 8 millió bit per másodperces bitráta.
Az ember nyilván nem tus küldeni vagy fogadni 8 millió bitet másodpercenként, de
a gép könnyen megteszi. Marad a kérdés, milyen vezetéken küldjük át ezeket az
üzeneteket, és milyen messzire jut a jel. Az ethernet kábellel, amit otthon, az
irodában vagy iskolában találunk, mérhető jelveszteséget vagy zavarást látunk már
száz méteren is. Ahhoz, hogy az internet az egész világon működjön, alternatív
módszer kell a bitek igazán nagy távra küldéséhez. Például az óceánok alatt.
Mi mást használhatnánk? Mi az, amiről tudjuk, hogy sokkal gyorsabb, mint az
elektromosság vezetéken keresztül? A fény. Küldhetjük a biteket fénysugárként egyik
helyről a másikra száloptikai kábelen. A száloptikai kábel fényt tükröző üvegszál.
Ha fénysugarat küldünk a kábelen, a fény fel-le ugrál a kábel mentén, amíg el nem
ér a másik végre. Az ugrálás szögétől függően, valójában több bitet küldhetünk
egyidejűleg, és mind fénysebességgel fog haladni.
Szóval a száloptika tényleg gyors. S ami ennél is fontosabb a jel nem igazán
csökken nagy távon sem. Így mehetünk több száz mérföldet jelveszteség nélkül.
Ezért használunk száloptikai kábelt az óceán fenekén a kontinensek összekötéséhez
2008-ban elvágtak egy kábelt az egyiptomi Alexandria közelében, ami megszakította
az internetet a Közel-Keleten és Indiában. Szóval készpénznek vesszük az internetet,
de valójában sérülékeny fizikai rendszer. És a száloptika fantasztikus, de nagyon
drága, és nehéz vele dolgozni. Legtöbb célra rézkábelt használnak.
De hogy mozgatunk dolgokat vezeték nélkül? Hogy küldünk vezeték nélkül? Rádióval.
A vezeték nélküli bitküldő gépek tipikusan rádiójellel küldik a biteket egyik helyről
a másikra. Ezek a gépek valójában az 1-est és 0-tkülönböző frekvenciájú rádióhullámra
fordítják. a fogadó gépek megfordítják a műveletet és visszaalakítják a számítógép
bináris kódjává. A rádió tehát mobillá tette az internetünket. De a rádiójel nem
jut el messzire, és máris összezavarodik. Ezért nemigen lehet Los Angeles-i állomást
fogni Chicagóban. Bármilyen nagyszerű is a rádió ma még a vezetékes internetre
támaszkodik. Ha egy kávézóban wifit használsz, a bitek először a vezeték
nélküli routerhez jutnak, és azután utaznak nagy távolságokat az interneten.
A bitküldés fizikai módszere változhat a jövőben, lehet lézersugár a műholdak
között vagy rádióhullám léggömbről vagy drónról, de az információ bináris leírása
a háttérben, és ennek az információnak a küldési és fogadási protokolljai
ugyanazok maradtak. Az interneten minden információ, a szavak, az e-mail
a cica videó vagy kutyus videó alapja az 1-es és a 0, amelyet
elektromos impulzus, fénysugár, rádióhullám és sok szeretet juttat célba.