Меня зовут Тесс Винлок.
Я инженер программного обеспечения в Google.
Попробуем понять, как изображение, текст или email
переносятся из одного места в другое?
Это не магия. Это интернет — реальная физическая система,
созданная для перемещения информации.
Интернет очень похож на почтовую службу, но "посылки" здесь несколько иные.
Вместо коробок и конвертов интернет направляет двоичные данные.
Информация состоит из битов.
Бит можно описать как пару противоположностей: "Включен" или "выключено".
"Да" или "нет".
Обычно мы понимаем единицу в значении "да", а ноль — в значении "нет".
Поскольку бит имеет два возможных состояния,
мы называем это двоичным кодом.
8 бит, соединенных вместе, составляют 1 байт.
1024 байт — это килобайт. 1024 килобайт — это мегабайт.
Песня обычно кодируется в 3-4 МБ.
Неважно, изображение это, видео или песня —
все в Интернете передается в форме битов.
Это атомы информации! Но мы посылаем единицы и нули физически
из одного места в другое, от одного человека к другому.
Так что, все же, ФИЗИЧЕСКИ
направляется по проводам и в волнах?
Рассмотрим небольшой пример физического
общения между людьми, когда они физически передают один бит информации из одного
места в другое. Можно сказать, что когда мы включаем свет — это 1, а если выключаем — 0.
Другой пример — звуковые сигналы или код Морзе.
Эти методы работают, но они
очень медленные, в них легко ошибиться, и они полностью зависят от человека.
Здесь нам нужна машина! За нашу историю мы создали много систем, которые могут
отправлять эту двоичную информацию через различные типы физических сред.
Сегодня мы физически посылаем биты
в электронном виде, светом и радиоволнами.
Чтобы отправить бит электрически,
представьте две лампочки, соединенные медным проводом.
Если один оператор устройства
включает электричество, лампочка светится. Нет электричества — нет света.
Если операторы на обоих концах договорились,
что включение света означает один, а отключение - ноль, то
мы получили систему для передачи битов данных от одного человека к другому электрически.
Но здесь есть проблема — если вы захотите послать пять нулей подряд, как вы можете сделать это
так, чтобы вторая сторона могла точно посчитать количество нулей?
Решением будет добавление часов или таймера.
Операторы могут договориться, чтобы отправитель посылал
один бит в секунду.
Получатель будет отсчитывать каждую секунду и проверять,
что будет появляться на линии.
Чтобы отправить пять нулей подряд, просто выключите свет, подождите 5 секунд ...
Человек на другом конце линии запишет все 5 секунд, например "ноль, ноль, ноль".
А для пяти единиц подряд, наоборот, включите свет.
Конечно, мы хотим отправлять данные чуть быстрее,
чем 1 бит в секунду.
Поэтому нам нужно увеличить
полосу пропускания — максимальную пропускную способность устройства.
Пропускная способность измеряется скоростью битов,
то есть количеством битов, которую мы посылаем в течение заданного
времени, обычно измеряемого в секундах.
Другая мера скорости — это задержка, или время,
нужное для перемещения 1 бита из одного места в другое: от источника к запрашивающему устройству.
В этом примере один бит в секунду — это достаточно быстро.
Но человеку трудно работать с такой скоростью.
Допустим, чтобы скачать песню размером 3 мегабайта за три секунды со скоростью
8 млн бит на мегабайт, это скорость передачи данных должна составлять около 8 млн бит в секунду.
Конечно, люди не могут передавать или получать 8 млн бит в секунду, а для машины это легко.
Теперь возникает вопрос:
а по какому кабелю отправлять эти сообщения?
И как далеко может дойти сигнал?
При использовании проводов Ethernet
(таких, как в вашем доме, офисе или школе)
мы видим заметные потери сигнала уже на нескольких сотнях метров.
Чтобы интернет работал во всем мире, нам нужен другой способ передачи данных
на очень большие расстояния, даже через океан.
Что еще мы можем использовать?
Что двигается гораздо быстрее электричества по проводу?
Свет!
Мы можем отправлять биты
в форме световых лучей из одного места в другое
по волоконно-оптическому кабелю.
Волоконно-оптический кабель — это стеклянная нить, разработанная для отражения света.
Когда вы направляете луч света по кабелю, он отскакивает вверх и вниз вдоль
кабеля, пока не будет получен на другом конце.
В зависимости от угла отскакивания,
мы можем присылать много битов одновременно,
и все они будут двигаться со скоростью света.
Поэтому волокно дает очень высокую скорость.
Но еще важнее, что сигнал не ухудшается
на больших расстояниях.
Именно так можно сохранить сигнал через сотни километров.
Вот почему мы прокладываем
волоконно-оптические кабели по океанском дну
для соединения континентов.
В 2008 году вблизи Александрии в Египте
был перерублен кабель, что оставило без интернета большую часть
Ближнего Востока и Индии.
Мы воспринимаем интернет как должное, но на самом деле
это достаточно хрупкая физическая система.
Волокно является прекрасным решением, но с ним также очень
дорого и трудно работать.
Для большинства целей подойдет медный кабель.
Но каким образом передавать без проводов?
Как можно отправить данные беспроводным способом?
Радио!
Беспроводные разрядные машины обычно используют радиосигнал для передачи
битов из одного места в другое.
Машинам нужно перевести единицы и нули в радиоволны
различной частоты.
Получающие машины обращают процесс
и преобразуют полученный сигнал
в двоичный.
Таким образом, беспроводная связь сделала интернет мобильным.
А вот радиосигнал не пройдет так далеко, он полностью исчезнет.
Поэтому вы не можете поймать
радиостанцию ​​Лос-Анджелеса в Чикаго.
И хотя беспроводная связь — это замечательно, сегодня мы
все же полагаемся на проводной интернет.
Если вы пользуетесь Wi-Fi в кафе,
биты направляются на беспроводной маршрутизатор,
а затем переводятся на
физический провод и путешествуют в интернете на огромные расстояния.
Физический способ передачи битов
в будущем может измениться: возможно, это будут лазеры, передающие сигнал между спутниками,
или радиоволны от воздушных шаров или дронов.
Но основная двоичная форма информации и протоколы
ее передачи и получения почти не изменились.
Все в интернете: слова, электронные письма,
изображения, видео с котятами или щенками...
Все сводится к этим единицам и нулям, которые передаются электронными импульсами,
световыми лучами, радиоволнами и, конечно, любовью.