Internets uppbyggnad

Internets uppbyggnad

Hur funkar egentligen internet? Hur kan webbläsaren i mobilen hitta webbsidan som ligger på en enda server på någon av de miljardtals datorer som är sammanlänkade via världens största nätverk? Det är några av frågorna som vi besvarar i detta inledande kapitel om nätverk. Kapitlet introducerar ett flertal termer som används senare i boken. Läsare som känner sig bekanta med nätverksterminologin kan hoppa över kapitlet.

Mac-adress

I samband med att vi föddes blev vi tilldelade varsitt unikt personnummer. Ur dessa nummer går det att utläsa vilken dag vi är födda, vilket kön vi har och eventuellt även vilket län vi är födda i (idag delas personnummer ut utan koppling till län).

Genom livet använder vi våra personnummer för att identifiera oss för myndigheter, gymklubbar, skolor med mera. I och med att våra personnummer varken ändras eller återanvänds (undantag finns) kan vi med hjälp av våra sådana berätta exakt vilka vi är. Det finns dock situationer då det inte är praktiskt att använda personnummer. När vi postar paket till varandra, kan vi inte förvänta oss att paketen når fram om vi enbart skriver mottagarens personnummer på paketen. På paketen skriver vi därför mottagarens adress i stället.

Till skillnad från våra personnummer är våra adresser föränderliga. Om vi flyttar till en annan ort byter vi adress. Många av oss byter till och med adress flera gånger per dag! När vi är hemma har vi en adress och när vi är på jobbet har vi en annan adress. Trots att våra adresser ändras förblir våra personnummer desamma.

Den ovannämnda inledningen innehåller uteslutande självklarheter. För oss människor är det uppenbart att våra personnummer används på ett sätt och våra adresser på ett annat sätt. Det intressanta är att vi har byggt upp våra datornätverk så att de i stor utsträckning fungerar enligt samma princip. När en dators nätverkskort tillverkas får det en Mac-adress (Media Access Control). Mac-adressen skrivs som tolv hexadecimala tecken (d.v.s. siffror plus bokstäverna a till f). De första sex tecknen avslöjar tillverkaren av nätverkskortet. De efterföljande sifforna är ett serienummer som har tilldelats nätverkskortet av tillverkaren.

Nätverkskortets Mac-adress motsvarar vårt personnummer. Mac-adressen ändras aldrig utan är knuten till det fysiska nätverkskortet (Mac-adressen kallas därför fysisk adress i Windows). Det går visserligen att fejka sin Mac-adress, precis som vi kan utge oss för att vara andra än de vi är.

Nätverkskortets Mac-adress är som vårt personnummer.

Det är lätt att ta reda på vilken Mac-adress ett nätverkskort har. I Windows tas adressen fram genom att skriva och öppna Nätverksanslutningar på startmenyn/startskärmen, högerklicka på Status och välja Information.

Skärmavbilderna visar principen i Windows 10, men den ser likadan ut i Windows 7 och 8. 

I Mac OS X tas Mac-adressen fram genom att öppna Systeminställningar, välja Nätverk följt av den aktuella anslutningen och klicka på Avancerat. Då visas Mac-adressen under fliken Maskinvara. Skärmbilderna visar principen i Mac OS X El Capitan, men den ser likadan ut i de aktuella föregångsversionerna av Mac OS X.

IP-adress

När vi människor postar saker använder vi paket som vi märker med mottagarens adress. Samma sak gör våra datorer. Informationen som skickas mellan våra datorer kallas paket och datorernas adresser kallas helt enkelt IP-adresser (IP står för Internet Protocol).

Datorns IP-adress motsvarar vår adress.

Varje IP-adress kan vara upp till 32 bitar lång, vilket innebär att den består av en kombination av 32 ettor och nollor. Vi människor skriver aldrig dessa binära IP-adresser, utan skriver i stället adresserna enligt en modell som datorn kan omvandla till binära IP-adresser. I vår värld ser IP-adresserna ut som fyra tal mellan 0 och 255 som skiljs åt med punkter. En IP-adress kan exempelvis vara 216.58.209.99.

Totalt finns 4,3 miljarder IP-adresser (232). Den kortaste IP-adressen är:

0.0.0.0

Den längsta IP-adressen är:

255.255.255.255

Eftersom IP-adresserna bestämmer vart paketen ska skickas, får två datorer aldrig ha samma IP-adress. Alla datorer som är direktanslutna till internet måste ha varsin unik IP-adress. Det innebär att maximalt 4,3 miljarder datorer kan vara direktanslutna till internet samtidigt! Detta har börjat orsaka problem, vilket behandlas närmare i Nätverk 2.

När en dator kopplas upp mot internet får den en IP-adress av sin operatör (t.ex. Telia). Operatörerna har egna uppsättningar av IP-adresser som de tillåts dela ut, vilket gör att två operatörer inte kan dela ut samma IP-adress.

I konsumentsammanhang är det vanligast med dynamiska IP-adresser. Det innebär att en dator som direktansluter till internet kan få olika IP-adresser vid olika anslutningstillfällen. Motsatsen kallas statisk IP-adress, vilket innebär att datorn alltid får samma IP-adress när den ansluter till internet.

Tekniken som används för tilldelning av dynamiska IP-adresser kallas DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Så fort en dator ansluter till internet börjar datorn leta efter en operatör som kan dela ut en IP-adress. Operatörens DCHP-server snappar upp förfrågan och svarar med att dela ut en IP-adress till datorn som begärde det. Om datorn har varit ansluten tidigare kan den få samma IP-adress som den hade förra gången. Operatören kan nämligen känna igen datorn på nätverkskortets Mac-adress (datorns personnummer). Förr i tiden var det vanligt att operatörer låste en abonnents IP-adress till hans eller hennes dators Mac-adress. Om abonnenten ville direktansluta en annan dator till internet, behövde han eller hon vänta tills operatörens adresslåsning släppte eller fejka Mac-adressen på den nya datorn (så att den låtsades ha samma Mac-adress som den förra datorn).

När datorn har fått en IP-adress kan dess användare bege sig ut på internet. Han eller hon kan ”hälsa” på andra anslutna datorer genom att pinga dem (Ping är ett mjukvaru­verktyg som finns i nästan alla nätverksanslutna enheter). Det används för att ta reda på om en klient (t.ex. en dator) med en känd IP-adress är ansluten. Genom att öppna kommandotolken (Windows) eller terminalen (Mac OS X) och skriva kommandot ping följt av en dators IP-adress, skickas en förfrågan som den pingade datorn besvarar ifall den är ansluten.

Prova att skriva ping 216.58.209.99 i kommandotolken eller terminalen. Om datorn som har den IP-adressen är online kommer du att få ett svarsmeddelande.

Datorn med IP-adressen 216.58.209.99 är online.

Om datorn med den nämnda IP-adressen är en webbserver, går det också att skriva in IP-adressen i webbläsarens adressfält och få fram webbsidan som datorn är värd för.

Datorn med IP-adressen 216.58.209.99 är värd för Googles webbsida.

Det som händer då är att webbläsaren skickar en förfrågan till webbservern. Webbservern svarar med att packa ned innehållet på sin webbsida i små datapaket och skickar dem till adressen som förfrågan kom ifrån.

Obs! Det finns datorer som är inställda på att ignorera ping-kommandon. De kan vara anslutna även om de inte svarar.

DNS

Alla webbservrar på nätet har en IP-adress. Eftersom vi människor har svårt att memorera sifferkombinationer, har vi uppfunnit DNS-systemet (Domain Name System). Det fungerar likt telefonlistorna i våra mobiler som kopplar samman våra vänner med deras telefonnummer. Tack vare DNS behöver vi enbart komma ihåg domännamnet som en webbserver använder (t.ex. kjell.com).

En DNS-server är en dator som tillhandahåller en databas över IP-adresserna som olika webbservrars domännamn är kopplade till. När en operatör tilldelar en dator dess IP-adress, får datorn också reda på vilka DNS-servrar den ska använda. I samband med att användaren skriver in en webbadress i sin webbläsare, skickar webbläsaren en förfrågan till en av dessa DNS-servrar. DNS-servern svarar med IP-adressen som domännamnet är kopplat till (under förutsättning att DNS-servern vet det). Webbläsaren hoppar då vidare till den anvisade webbserverns IP-adress och begär att få den aktuella webbsidan.

DNS-servrar kopplar ihop domännamn med IP-adresser.

Om DNS-servern inte känner till webbservern som hör ihop med det aktuella domännamnet, skickas frågan vidare till en DNS-server som ligger högre upp i hierarkin. Den enskilda datorn behöver inte ha koll på IP-adresserna till andra DNS-servrar än opera­törens, eftersom operatörens DNS-servrar skickar vidare frågan på egen hand. Opera­törens DNS-servrar får således också reda på svaret, och kan lagra det för framtida DNS-uppslag.

Det tidigare nämnda ping-kommandot kan användas för att ta reda på vilken IP-adress som gömmer sig bakom ett domännamn. Prova att skriva ping facebook.com i kommandotolken eller terminalen för att se vilken IP-adress Facebooks server har.

Ping-kommandot visar vilken IP-adress ett domännamn leder till.

En förhållandevis vanlig orsak till internetuppkopplingsproblem är störningar hos operatörens DNS-servrar. Om DNS-servrarna av någon anledning inte besvarar DNS-frågorna, kan inte datorernas webbläsare komma vidare till de rätta webbservrarna. Av denna anledning är det en god idé att känna till två alternativa DNS-servrar som kan användas om operatörens motsvarigheter får problem. Google har en öppen DNS-tjänst som alla får använda. Deras primära och sekundära DNS-servrar ligger på följande IP-adresser som är förhållandevis lättihågkomliga.

  • Primär DNS-server: 8.8.8.8
  • Sekundär DNS-server: 8.8.4.4

Google har även DNS-servrar för IPv6 (behandlas närmare i Nätverk 2). De ligger på följande adresser.

  • Primär DNS-server: 2001:4860:4860::8888
  • Sekundär DNS-server: 2001:4860:4860::8844

I Nätverk 5.3 visas hur manuellt byte av DNS-servrar går till.  

Routing

Internet består av en mängd sammanlänkade nätverk. Trafiken mellan nätverken sköts av routrar som skickar vidare paketen mellan varandra. Med snart 4,3 miljarder direktanslutna enheter kan våra datorer omöjligtvis hålla koll på var alla andra datorer befinner sig. Tack vare internets smarta uppbyggnad behöver datorerna bara ha koll på deras närmsta router. Den kallas i detta sammanhang gateway. Datorn får reda på vilken gateway den ska använda samtidigt som den får reda på sin IP-adress och sina DNS-servrar.

Routrarna som länkar samman större nätverk på internet innehåller routingtabeller. Tabellerna listar vart paket ska skickas beroende på vilka IP-adresser de är adresserade till. Våra paket dirigeras från router till router till dess att de når fram till den mottagande operatörens nätverk. Då ”routas” paketen en sista gång fram till datorn som operatören har tilldelat den aktuella IP-adressen.

Paket från en webbsida skickas från router till router för att komma fram till mottagaren.

Med hjälp av kommandoradsprogrammen Tracert i Windows och Traceroute i Mac OS X kan en användare spåra hur paket hoppar mellan routrar innan det kommer fram till sin slutdestination. Det kan exempelvis se ut på följande sätt.

Paketets väg mellan användarens dator och twitter.com.

Prova att öppna kommandotolken i Windows eller terminalen i Mac OS X och skriv Tracert twitter.com (Windows) respektive Traceroute twitter.com (Mac OS X). Då presenteras vägen som paketen tar mellan din dator och twitter.com. Du kan byta ut webbadressen mot vilken du vill.

Webb

Många gånger används termerna internet och webb som synonymer till varandra, men webben är bara en av många tjänster som internet erbjuder. Via internet får vi också tjänster för att kommunicera (t.ex. mejl), tjänster för att konsumera media (t.ex. IPTV) och tjänster för datalagring (t.ex. FTP-servrar).

För att navigera på webben använder vi webbläsare och längst upp i dessa finns ett adressfält. Däri skriver vi adresser i stil med http://www.kjell.com:80.

Fullt utskriven adress i adressfält

Adressen berättar följande saker.

Protokoll: HTTP

Port: 80

Toppdomän: .com

Domän: kjell.com

Subdomän: www

Toppdomänen .com är en generell toppdomän som används av kommersiella företag. Toppdomänen .net används på liknande sätt. Utöver dessa toppdomäner har varje land en egen toppdomän. Sverige har .se, Norge har .no och Danmark har .dk. Toppdomänen .nu har blivit vanlig att använda i Sverige, men den tillhör egentligen Niue i Stilla havet.

IIS (Internetstiftelsen i Sverige) ansvarar för domäner som ligger under toppdomänerna .se och .nu. Försäljningen av dessa domäner går via återförsäljare, men i slutänden är det IIS som administrerar domännamnsregistret.

Den som äger en domän kan själv lägga till flera subdomäner. Utöver ”www” (för den huvudsakliga webbsidan) vill domänägaren kanske ha subdomänen ”mejl” för sin mejlserver (mejl.x.x).

Protokollet HTTP (Hypertext Transfer Protocol) används för att överföra webbsidor på webben. Adressinledningen http:// berättar för webbläsaren att den ska ladda ned en webbsida från den anvisade servern. Andra vanligt förekommande adressinledningar är ftp:// (används för filöverföring) och mailto:// (används för att skicka mejl).

Prova att skriva mailto:// följt av en e-postadress i adressfältet i din webbläsare. Webb­läsaren kommer att öppna operativsystemets förvalda e-postklient och förbereda ett nytt mejl till den adresserade mottagaren.

En fysisk serverdator kan köra flera servermjukvaror. Den kan exempelvis ha en webbserver för att skicka webbsidor, en FTP-server för att överföra filer samt en mejlserver för att skicka och ta emot mejl. De olika servrarna ligger på olika så kallade portar, vilket kan liknas vid dörrar i ett hus. En dörr leder till ett rum och en annan dörr leder till ett annat rum. På samma sätt leder en port på serverdatorn till en servermjukvara och en annan port till en annan servermjukvara.

Varje servertyp har sin egen standardport. Standardporten för webbtrafik via HTTP är nummer 80. För filöverföring via FTP är det portnummer 21.

Adressen http://www.kjell.com:80 kan förkortas avsevärt. Det räcker faktiskt att skriva kjell.com för att komma till samma webbsida. Eftersom webbläsaren vanligtvis används för webbtrafik via HTTP behöver inte inledningen http:// skrivas. Om användaren inte har angivit något annat, förutsätter webbläsaren att det är HTTP som ska användas. Samma sak gäller portnumret. Om användaren inte har skrivit ett portnummer förutsätter webbläsaren att det är standardporten (d.v.s. port 80) som ska användas. Sist men inte minst kan subdomänen www plockas bort ur adressen, eftersom den ändå leder till huvudsidan som ligger på domänen.

E-post

I e-postsammanhang finns två servrar som är intressanta: servern som tar emot e-post och servern som skickar e-post. 

En e-postklient, till exempel Outlook i Windows eller Mail i Mac OS X, använder en SMTP-server (Simple Mail Transfer Protocol) för att skicka mejl. Vilken SMTP-server som klienten använder beror på vilken e-posttjänst den har. De nordiska internet­operatörerna som erbjuder e-posttjänster tillhandahåller generellt egna SMTP-servrar. Det gör också de stora webbaserade e-posttjänsterna. Googles SMTP-server ligger på smtp.gmail.com och Microsofts Outlook.com-tjänst har en SMTP-server på smtp-mail.outlook.com. Idag är SMTP-servrarna skyddade och kräver inloggning för att skicka mejl. Detta eftersom de annars hade missbrukats för att skicka kopiösa mängder spam.

När en e-postklient ska ta emot mejl använder den en Imap-server (Internet Message Access Protocol) eller en Pop-server (Post Office Protocol). Om e-posttjänsten erbjuder stöd för både Imap och Pop är Imap helt klart att föredra. Imap har många fler funktioner och lämpar sig mer för dagens moderna e-posthantering.

E-postklient i Android M konfigureras med e-posttjänstens Imap- och SMTP-server.

Förr i tiden, när e-postleverantörena var snåla med lagringsutrymme, var Pop praktiskt. Så sent som 2004 erbjöd Microsofts Hotmail-tjänst endast 2 MB gratis lagrings­utrymme! Då var det brukligt att ladda ned alla mejl från servern direkt när de kom in och inte behålla mejlen på servern. Det hade sina uppenbara nackdelar. Mejlservern behöll ingen säkerhetskopia, vid byte av dator var hela mejlkorgen tvungen att kopieras och om e-posten hämtades till flera datorer kunde vissa mejl hamna på en dator och ­andra mejl på en annan. Det gick visserligen att behålla kopior av mejlen på Pop-servern, men det orsakade lätt synkroniseringskonflikter.

Idag får användare av Outlook.com (uppföljaren till Hotmail) 30 GB gratisutrymme. Gmail, Yahoo och liknande tjänster är också generösa med lagringsutrymmet. Därmed finns det sällan anledning att ta bort mejlen från servern. Med Imap laddas mejlen ned till alla anslutna e-postklienter, men originalmailet behålls på servern. Om ett mejl öppnas på en klient meddelas servern och övriga klienter om att mejlet har blivit läst. På så sätt hålls inkorgen och övriga mappar i synk.

Senast ändrad: 2015-11-17