Internet | Sladdar, kablar och Wi-Fi
Jag heter Tess Winlock, jag är programvaruingenjör
på Google. Här är en fråga: Hur skickas bilder, SMS eller e-post från en enhet
till en annan? På internet. Ett fysiskt system som skickar information.
Internet liknar posten, men de fysiska saker som skickas är
lite annorlunda. Istället för paket och brev, skickar internet binär information.
Information består av bitar. En bit kan beskrivas som ett par motsatser: på eller
av, ja eller nej. Vi använder vanligtvis 1 = på, eller en 0 = av. En bit har två
möjliga tillstånd och kallas för binär kod. 8 bitar = 1 byte. 1000 bytes
är lika med en kilobyte. 1000 kilobyte är en megabyte. En låt är vanligtvis kodad
med cirka 3-4 MB. Det spelar ingen roll om det är en bild, video eller låt, allt
på Internet gestaltas och skickas runt som bitar. Det är informationens atomer.
Men vi skickar inte fysiskt ettor och nol- lor från ett ställe till ett annat eller
en person till en annan. Så vilka fysiska saker skickas då via kablarna
och luften? Vi ser på ett litet exempel på hur människor fysiskt kan
kommunicera för att skicka en enda bit från en plats till en annan. Vi säger att
vi kan tända en lampa med 1 eller släcka med 0. Eller använda pip eller liknande
Morse-kod. Dessa metoder fungerar men är långsamma, felbenägna och helt beroende
av människor. Vi behöver är en maskin. Genom tiderna har vi byggt många system
som kan skicka binär information med hjälp av olika typer av fysiska medier.
Idag skickar vi fysiska bitar med elektr- icitet, ljus och radiovågor. Föreställ dig
att du har två glödlampor ihopkopplade med koppartråd. Om en operatör slår på
elektriciteten tänds glödlampan. Ingen elektricitet, inget ljus. Om
båda operatörerna kommer överens om att 1 tänder lampan och att 0 släcker den, har
vi ett system för att skicka information från en person till en annan med el. Men
vi har ett litet problem, om du behöver att skicka en nolla fem gånger i rad, hur
kan du göra det på ett sådant sätt att båda personerna kan räkna antalet nollor?
Lösningen är att använda en klocka eller en timer. Operatörerna kan enas om att
avsändaren skickar 1 bit i sekunden och mottagaren räknar varje enskild
sekund för att se vad som kommer. För att skicka fem nollor i rad släcker du ljuset,
väntar i 5 sekunder, så kan personen i andra änden att skriva ner 5 sekunder.
För fem ettor i rad slå på den, vänta 5 sekunder, skriv ner sekunderna. Nu skulle
vi vilja skicka saker lite snabbare än en bit per sekund, så vi måste öka vår
bandbredd - en enhets max överföringskap- acitet. Bandbredd mäts i bithastigheter,
antalet bitar som vi faktiskt kan skicka under en viss tidsperiod, vanligen uppmätt
i sekunder. Ett annat hastighetsmått är latens, eller hur lång tid det tar
för en bit att resa från en plats till en annan, från källan till mottagarenheten.
I vår mänskliga analogi var en bit per sekund ganska snabbt men ganska svårt att
hålla jämna steg med. Om du t.ex. vill ladda ner en 3MB låt på 3 sekunder,
med 8 miljoner bitar/megabyte ger det en bithastighet på ca 8 milj. bitar/sekund.
Nu kan människor inte skicka eller ta emot 8 milj. bitar per sekund men en maskin
klarar det fint. Sedan är frågan också vilken typ av kabel som ska skicka dessa
meddelanden och hur långt signalerna kan gå. Med en Ethernet-kabel, den typen du
har hemma, på kontoret eller i skolan ser du en mätbar signalförlust eller störning
efter bara några hundra meter. Om inter- net ska fungera i hela världen behöver vi
en alternativ metod för att skicka bitar över mycket stora avstånd. T.ex. rakt över
världshav. Så vad kan vi använda? Vad har vi som rör sig mycket snabbare än el
längs en kabel? Ljus. Vi kan faktiskt skicka bitar som ljusstrålar till en annan
plats med en fiberoptisk kabel. Det är en glastråd utformad för att reflektera
ljus. När du skickar en ljusstråle längs med kabeln, studsar ljuset längs med
kabeln tills den tas emot vid den andra änden. Beroende på studsvinkeln kan vi
faktiskt skicka flera bitar samtidigt, alla rör sig med ljusets hastighet.
Fiber är mycket snabbt. Men det viktigaste är att inte signalen försämras på långa
sträckor. Så här kan du sända många hundra mil utan signalförlust. Det är därför
vi använder fiberoptiska kablar på havsbotten för att koppla ihop kontinenter
2008 gick en kabel av nära Alexandria, Egypten vilket ledde till avbrott
i större delen av Mellanöstern och Indien. Så vi tar den här internet-grejen
för givet men det är ett ganska sårbart, fysiskt system. Fiber är fantastiskt men
det är också dyrt och svårt att arbeta med. För de flesta ändamål används
kopparkabel. Men hur skickar vi saker utan kablar? Hur skickar vi trådlöst? Radio.
Trådlös sändning använder sig vanligtvis av en radiosignal för att skicka bitar
till en annan plats. Maskiner måste då översätta 1 och 0:or till radiovågor med
olika frekvenser. Mottagningsmaskinerna vänder processen och konverterar dem till
binär på din dator. Så trådlöst har skapat vår internetmobil. Men en radiosignal kan
inte skickas så långt innan den blir helt förvrängd. Därför kan du inte ta emot
en radiostation i en stad långt borta. Det är bra, men än idag förlitar vi oss på
trådbundet Internet. Om du använder wifi på ett café, skickas bitarna till
en trådlös router och överförs sedan längs den fysiska kabeln för att kunna skickas
långa avstånd över Internet. Den fysiska metoden som skickar bitar kan ändras i
framtiden, kanske laser skickas med satelliter eller radiovågor mellan drönare
men det binära formatet för information och protokollen som skickar informationen
och tar emot den informationen har inte ändrats mycket. Allt på Internet,
vare sig det innebär ord, e-post, bilder, kattvideor, skickas som 1:or och
0:or i elektroniska pulser, ljus strålar, radiovågor och en hel del kärlek.