1. Utforska nätverket

När vi pratar om nätverk är det oundvikligt att tänka på Internet, men vad är egentligen Internet?

Bild 1: Internet

Från vårt perspektiv (Nätverksadministratörer) uppfattar vi Internet som en samling av många sammankopplade nätverk, privata och publika, med syfte att kommunicera med varandra och komma åt till utdelade resurser. Internet har blivit en uppskattad och personlig del av vårt liv. Vi använder tekniska prylar överallt och vi är nästan alltid “kopplad” till nätet, till Internet. Tack vare Internet har kommunikationen mellan människor blivit globalt.

Förbindelseorienterat nätverk

Det nätverk som en gång har transporterat information från företag till företag via telefonnät har omformats gång på gång. Nya och olika nätverksteknologier har förbättrat livskvaliteten för oss människor överallt. Utvecklingen av dagens Internet har gått genom avgörande perioder som krävde rätta beslut exempelvis på hur data kan växlas mellan kommunicerande parter över ett eller flera nätverk. Vi har haft två nätverkstyper att välja: förbindelseorienterat och paketförmedlande nätverk.

Förbindelseorienterat nätverk

Ett bra exempel på ett förbindelseorienterat nätverk är det traditionella telefonsamtalet. Att kommunicera med andra över telefonnätet krävde en fysisk anslutning mellan kommunicerande parter, det vill säga en tillfällig sluten krets föregick själva samtalet.

Bild 2: Förbindelseorienterat/kretskopplat nät

Det gick först igenom en uppkopplings installationsprocess där alla telefonväxlar identifierades och en tillfällig krets mellan kommunikationspartner skapades.

Den traditionella telefonväxeln ersättes med elektroniska telefonväxlar (TS) som automatiserade kretsuppbyggande.

Bild 3: Elektroniska telefonväxlar

Denna teknik användes i datorbaserade nätverk och den kunde ha varit den utvalda teknik för att utveckla det nätverket vi känner idag, men kretskopplad nätverksteknik hade flera nackdelar:

  • Vid samtalsavbrott ett nytt samtalsuppkoppling måste göras, och därmed en ny krets måste etableras.
  • Tidigare kretsteknik klarade inte en automatisk växling till alternativa kretsar.
  • Kommunikationskretsarna måste hållas aktiva även om ingen dataöverföring gjordes. Det fanns alternativa kretsar men att ha de öppna samtidigt var också för dyrt.

Paketförmedlande nätverk

I ett paketförmedlande nätverk behöver inte skapas en tillfällig krets mellan kommunikationspartner för att sända och ta emot data, istället delas ett enskilt meddelande upp i flera delar. Dessa delar förs över till destinationen genom olika nätverk. Ett paketförmedlande nätverk är ett förbindelselöst nätverk.

Den paketförmedlande nätverksarkitekturen garanterar inte att alla paket kommer fram till destinationen och inte heller att paketen kommer i tid eller i rätt form. För att förbättra nätverkstrafik behövs mekanismer som möjliggörs via diversa nätverkstjänster. Dessa mekanismer styrs med regler (protokoll) som implementeras i nätverkets funktionalitet. Till många paket kan ha tillgång till nätverk i ett ordnat sätt där vissa paket har företräde än andra (prioritering) beroende på meddelandets typ.

Bild 4: Paket sänds genom olika vägar

Så här kan man beskriva ett paketförmedlande nätverk:

  • Meddelandet som ska överföras delas upp i mindre delar. Individuella delar förses med källans och slutdestinationens adress. Då kallas delarna paket.
  • Paketen kan skickas via nätverket längs olika vägar och när de tas emot sätts de ihop till det ursprungliga meddelandet.
  • Varje paket skickas oberoende från varandra.
  • Vid varje plats tas ett dirigeringsbeslut så att paketen kan vidarebefordras.
  • Om en tidigare använd väg inte längre är tillgänglig kan en ny väg väljs (dynamisk routing).
  • Paket kan återsändas i fall de inte kommer fram till destinationen.
  • Ett paketförmedlande nätverk är ett förbindelselöst nätverk, det vill säga att ingen dedikerad krets byggs upp mellan sändare och mottagare.

Internet uppkomst

Internet är en del av vårt liv, absolut, men när blev den det och hur?

I slutet av 1960-talet började det frö att växa, små nätverk som idag vuxit upp till vad vi kallar Internet. Från början handlade det om ett experiment. Ett projekt som resulterade i att man på fyra olika geografiska platser och med fyra olika slags datorer kunde dessa kommunicera med varandra. Finansieringen skedde delvis av försvarsindustrin i USA och projektet fick namnet ARPA, Advanced Research Projects Agency eller bara arpanet.

Bild 5: ARPANET

Ett krav som ställdes på ARPA var att datorkommunikationen inte skulle avbrytas mellan övriga datorer om någon förbindelse eller någon dator skulle sluta fungera. En bakomliggande tanke var att kunna fortsätta kommunicera även under och efter en bombattack utförd av främmande makt. Vid denna tid rådde det kalla kriget och rädslan för kärnvapen fanns ständigt närvarande.

Det var först i början av 1990-talet som man började förstå att Internet skulle förändra och påverka vårt sätt att leva. Flera olika nätverksteknologier började att övergå till en, TCP/IP.

Innan Arpanet konverterade till TCP/IP (mellan 1971 till 1975) fanns ett nät av nät och en mängd program som kunde prata med varandra, till exempel FTP och Telnet som är äldre än själva TCP/IP. Man kan också säga att standardapplikationer har varit drivande för införandet av TCP/IP.

Införandet av e-post har varit ett skäl att installera TCP/IP, det finns andra e-postsystem men med SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) började e-posten bli global och kunna koppla ihop privatpersoner, universitet och företag.

I början av 1990-talet kom webben och vi fick ytterligare ett skäl att införa TCP/IP.

Internets grundare

Flera, inte minst Vint Cerf, har kallats för internets fader. Men helgen runt den 1 september 1969 – Labor Day i USA – var det forskaren Leonard Kleinrock som drog den första kabeln i det som skulle bli föregångare till Internet. Han kopplade samman en minidator av märket Honeywell med UCLAs datorsystem. (En minidator på den tiden var stor som ett rejält kylskåp)

I videon nedan frågar Leonard Kleinrock oss vad var den första meddelande som skickades och togs emot den 1 september 1969:

Leonard Kleinrocks stora insats är att han utformade teorin – och praktiken – för paketförmedlande datakommunikation. Det vill säga att meddelandet delas upp i små bitar, paket, som adresseras var för sig och passerar genom nätverket oberoende av varandra. De behöver inte ta samma väg för att komma åt destinationen, bara de kommer fram. Och om något paket inte kommer fram behöver mottagaren bara begära omsändning av det paketet. Inte av hela meddelandet.

TCP/IP huvudarkitekter

Bild 6: TCP huvudarkitekter

Huvudarkitekterna bakom TCP/IP var två personer: Vint Cerf och Bob Kahn som tillsammans började arbetet under 1970-talet. 1974 föreslog Vint Cerf och Bob Kahn ett protokoll, TCP (där var inkluderad IP) för kommunikation mellan nätverk. Inte förrän 1983 blev TCP/IP en standard. Ungefär samtidigt utvecklades de så kallade OSI-protokollen och IBM hade gått i bräschen för idén med skiktade arkitekturer genom sin standard Systems Network Architecture, SNA. Världen hade helt enkelt behov av att koppla ihop datorer och program på standardiserade sätt i ett gemensamt nätverk. Alternativet var att bygga nya så kallade konverterare varje gång två olika datormärken eller -modeller skulle kopplas samman.

I videon nedan förklarar Dr. Vint Cert huvudkonceptet om hur TCP/IP fungerar:

En tanke med TCP var att koppla ihop tre paketförmedlade nät.

  • PRNET, ett nätverk för paketförmedling över kortvågsradio.
  • SATNET, ett nätverk för paketförmedlad trafik över satellit.
  • ARPANET

Dessa tre nät hade olika egenskaper.

  • Paketförmedlande över radio hade begränsad bandbredd
  • Paketförmedlande över satellit hade långa fördröjningar men ganska mycket bandbredd
  • på ARPANET hade man gott om bandbredd och korta fördröjningar.

En annan aspekt som påverkade övergången till TCP/IP var protokoll och adresserings principer som fanns på varje nät. De var optimerade för sitt syfte. Men att man fäste sig på gamla protokollet istället att använda ett nytt övergripande protokoll kändes som hinder för vad Vint Cerf och Bob Kahn hade förväntat sig.

En fundamental aspekt bakom framgången för TCP/IP är att protokoll utvecklas. TCP har förbättrats i flera omgångar avseende omsändningar och flödeshantering. Routingen av IP-paket har utvecklats från ganska enkla mekanismer till avancerade, från RIP till OSPF exempelvis.

Request For Comments

Bild 7: John Postel

ARPANET, och kanske även paketförmedling-teknik, hade i början karaktären av forskningsprojekt. Men i takt med att nätet byggdes ut driftades de på riktigt. Utveckling och samarbete mellan olika nätverksteknologier genererade många överenskommelser som behövdes dokumentera. Från början handlade det om anteckningar från möten och diverse debattinlägg. Gradvis gick dessa dokument sedan över till mer formella standarder för protokoll och program. IP, ICMP och TCP har RFC-nummer 791–793 så processen fanns på plats före TCP/IP.

I april 1969 skrev Steve Crocker det första dokumentet i denna serie, markerade med nummer ett. Dokumentet beskrev mötesanteckningar angående ett protokoll mellan två noder ”Host Software” på ARPANET. Han valde att sätta namnet till Request For Comment, RFC. Ett namn som inbjuder till kommentarer och en öppenhet kring hur design och protokoll stegvis kan förbättras.

Ganska snart uppstod ett behov av samordning inom RFC:er. Man var tvungen att kontrollera så att en RFC inte stred mot en tidigare. Eller rättare sagt om det sker så måste man tala om vilken av varianterna som gäller för kommunikation på Internet just nu. Det står var och en fritt att komma med förslag på hur förbättringar ska införas. Den första person som tog på sig arbetet med att utföra denna uppgift var John Postel. John Postel innehöll denna position från år 1969 till sin bortgång 1998.