Hoe het Internet werkt

Het internet is een wereldwijd netwerk van met elkaar verbonden apparaten waarmee we informatie kunnen delen, communiceren en toegang kunnen krijgen tot een schat aan bronnen. Om het internet te begrijpen, moeten we kijken naar de belangrijkste componenten en processen die het mogelijk maken. Als webontwikkelaar is het cruciaal om te begrijpen hoe het internet functioneert. Deze kennis helpt niet alleen bij het oplossen van netwerkproblemen maar verbetert ook de effectiviteit in webdesign, SEO, en gebruikerservaring.

1. IP-adressen en Routing

Het fundament van het internet is het Internet Protocol (IP). Apparaten op het internet worden geïdentificeerd door IP-adressen (IPv4 of IPv6). Wanneer je een URL invoert, wordt deze vertaald naar het IP-adres van de server waar de website is gehost. Om gegevens tussen deze apparaten te verzenden, worden pakketten (data-eenheden) gemaakt en geïdentificeerd met bron- en doel-IP-adressen.

IPv4-adres (Internet Protocol versie 4): Een IPv4-adres bestaat uit vier sets van getallen, elk variërend van 0 tot 255, gescheiden door punten. Het ziet er bijvoorbeeld zo uit: 192.168.0.1

IPv6-adres (Internet Protocol versie 6): Een IPv6-adres is langer en complexer dan een IPv4-adres. Het bestaat uit acht sets van vier hexadecimale cijfers, gescheiden door dubbele punten. Hier is een voorbeeld van een IPv6-adres: 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

IPv4 wordt nog steeds veel gebruikt, maar vanwege het beperkte aantal beschikbare IPv4-adressen is IPv6 geïntroduceerd om een veel grotere adresspace te bieden en toekomstige groei van het internet te ondersteunen.

2. Internet Service Providers (ISP's)

Je verbindt je computer of smartphone met het internet via een Internet Service Provider (ISP). ISP's beheren netwerken en routers en spelen een sleutelrol in het routeren van gegevenspakketten. Ze kunnen regionale of wereldwijde netwerken hebben.

3. Routers en switches

Tussen jouw apparaat en de bestemmingsserver kunnen meerdere routers en switches betrokken zijn. Routers zijn verantwoordelijk voor het nemen van beslissingen over de route van gegevenspakketten op basis van IP-adressen. Switches sturen pakketten naar specifieke apparaten binnen een lokaal netwerk.

Routers:

• Routers zijn essentiële apparaten in computernetwerken die gegevenspakketten tussen verschillende netwerken kunnen verzenden en ontvangen. Ze fungeren als intelligente verkeersagenten in een netwerk.
• Ze gebruiken IP-adressen (Internet Protocol adressen) om te bepalen waar gegevenspakketten naartoe moeten worden gestuurd. Elk apparaat dat is verbonden met een netwerk heeft een uniek IP-adres. Routers maken gebruik van deze IP-adressen om te bepalen welke route de gegevenspakketten moeten volgen om hun bestemming te bereiken.
• Routers houden tabellen bij met informatie over beschikbare netwerkroutes, en ze maken gebruik van routingprotocollen om informatie uit te wisselen met andere routers in het netwerk. Hierdoor kunnen ze de snelste en meest efficiënte route kiezen om gegevenspakketten naar hun bestemming te leiden.
• Routers fungeren vaak als de toegangspoort tot externe netwerken, zoals het internet. Ze nemen beslissingen over het doorsturen van gegevens naar andere routers en serverlocaties om ervoor te zorgen dat gegevens de juiste bestemming bereiken.

Switches:

• Switches zijn apparaten die worden gebruikt in lokale netwerken (Local Area Network of LAN) om gegevenspakketten efficiënter door te sturen naar specifieke apparaten binnen hetzelfde netwerk.
• In tegenstelling tot routers, die werken op basis van IP-adressen, gebruiken switches MAC-adressen (Media Access Control) om gegevenspakketten naar de juiste apparaten te sturen. Elk apparaat heeft een uniek MAC-adres.
• Switches houden een tabel bij met MAC-adresinformatie om te bepalen welk apparaat zich op welke poort van de switch bevindt. Wanneer een gegevenspakket wordt ontvangen, raadpleegt de switch deze tabel om te bepalen naar welke poort het pakket moet worden doorgestuurd om het juiste apparaat te bereiken. Dit wordt gedaan met behulp van een proces dat ARP (Address Resolution Protocol) wordt genoemd. ARP vertaalt het IP-adres naar het overeenkomstige MAC-adres binnen hetzelfde lokale netwerk.

4. Protocollen

Verschillende protocollen regelen hoe gegevens worden verzonden en ontvangen.

• HTTP en HTTPS (Hypertext Transfer Protocol en (Hypertext Transfer Protocol Secure) wordt bijvoorbeeld gebruikt voor het overdragen van webpagina's. HTTPS is een beveiligde versie van HTTP.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) wordt gebruikt voor e-mails.
• FTP (File Transfer Protocol): FTP wordt gebruikt voor het overdragen van bestanden tussen computers op een netwerk. Het wordt vaak gebruikt voor het uploaden en downloaden van bestanden naar en van een webserver.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): SMTP is het protocol dat wordt gebruikt voor het verzenden van e-mails. Het wordt gebruikt door e-mailclients om e-mails naar e-mailservers te sturen.
• POP3 (Post Office Protocol 3) en IMAP (Internet Message Access Protocol): Dit zijn protocollen die worden gebruikt om e-mails op te halen van e-mailservers naar e-mailclients. POP3 downloadt e-mails naar de lokale computer, terwijl IMAP e-mails op de server laat staan en synchroniseert tussen verschillende apparaten.

5. DNS (Domain Name System)

DNS vertaalt mensvriendelijke domeinnamen zoals "www.example.com" naar IP-adressen. Wanneer je een URL invoert, raadpleegt je apparaat een DNS-server om het bijbehorende IP-adres op te halen.

6. Datacenters en Servers

Websites en online services worden gehost op servers in datacenters. Deze servers ontvangen en beantwoorden verzoeken van gebruikers. Grote bedrijven zoals Google, Amazon en Microsoft hebben uitgebreide datacenterinfrastructuur.

7. TCP/IP en pakketoverdracht

• TCP - Transmission Control Protocol: Dit is als de postbode die ervoor zorgt dat je brief of pakket veilig en in de juiste volgorde op zijn bestemming aankomt. Stel je voor dat je een lang bericht in verschillende stukken moet verdelen om het te verzenden. TCP zorgt ervoor dat elk stukje van dat bericht correct aankomt en in de juiste volgorde wordt geassembleerd. Als er een stukje ontbreekt of verkeerd is, zal TCP proberen het opnieuw te verzenden totdat alles correct is ontvangen. Dus, het waarborgt een betrouwbare en geordende overdracht van gegevens.
• IP - Internet Protocol: Stel je voor dat je een brief hebt die van het ene land naar het andere moet worden gestuurd. IP is verantwoordelijk voor het bepalen van de beste route die deze brief moet volgen om zijn bestemming te bereiken. In het geval van het internet worden gegevens verdeeld in kleine pakketten, vergelijkbaar met postpakketten. IP zorgt ervoor dat deze pakketten de juiste route volgen om uiteindelijk bij de gewenste computer of apparaat aan te komen. Het is als een soort kaart of adres dat aangeeft waar elk pakket naartoe moet.

In eenvoudige bewoordingen, TCP en IP werken samen als een team. TCP zorgt ervoor dat de gegevens correct en in de juiste volgorde worden verzonden, terwijl IP de route bepaalt die deze gegevenspakketten moeten nemen om hun bestemming te bereiken. Samen zorgen ze ervoor dat berichten en informatie veilig en betrouwbaar kunnen reizen over het complexe netwerk dat we kennen als het internet. Dit is essentieel voor ervoor te zorgen dat onze e-mails, websites en andere online activiteiten soepel verlopen.

8. Peering en backbone-netwerken

ISP's, grote bedrijven en internationale organisaties maken gebruik van peering- en backbone-netwerken om gegevens over lange afstanden te transporteren. Peering-overeenkomsten stellen verschillende netwerken in staat om elkaars verkeer uit te wisselen zonder kosten.

Deze internet backbone, ook wel bekend als de ruggengraat van het internet, bestaat uit een complex wereldwijd netwerk van interconnecterende netwerkproviders en -knooppunten. Het is een gedecentraliseerd systeem en wordt niet beheerd of eigendom van een enkel bedrijf of de overheid. In plaats daarvan wordt het onderhouden door verschillende grote internetserviceproviders (ISP's), netwerkbeheerders en organisaties die datacenters en knooppunten beheren.

Enkele van de bekende bedrijven die betrokken zijn bij het onderhouden van de internet backbone of grote netwerkinfrastructuren omvatten:

• AT&T;T: AT&TT; is een van 's werelds grootste telecommunicatiebedrijven en beheert aanzienlijke netwerkinfrastructuren, waaronder glasvezelnetwerken die de ruggengraat van het internet ondersteunen.
• Verizon: Verizon Communications is een toonaangevende Amerikaanse telecomprovider die ook belangrijke netwerkinfrastructuur heeft in de Verenigde Staten.
• Level 3 Communications (nu CenturyLink): Level 3 Communications was een belangrijke speler in de internet backbone-sector en is nu onderdeel van CenturyLink.
• Cogent Communications: Cogent is een wereldwijde ISP die bekend staat om zijn betrokkenheid bij de internet backbone.
• NTT Communications: NTT Communications is een internationale ISP en een dochteronderneming van het Japanse NTT Group, met aanzienlijke netwerkactiviteiten.
• Google: Google heeft ook geïnvesteerd in glasvezelnetwerken en dataverkeer en heeft daarmee indirect invloed op de internet backbone.
• Equinix: Equinix is een wereldwijde datacenterprovider die belangrijke knooppunten huisvest waar netwerkverkeer wordt gerouteerd.

Het is belangrijk op te merken dat deze bedrijven knooppunten en infrastructuur beheren die deel uitmaken van de internet backbone, maar dat het netwerk zelf een complexe en gedistribueerde entiteit is zonder één enkele eigenaar of beheerder. Het internet is ontworpen om gedecentraliseerd en veerkrachtig te zijn, met verschillende partijen die samenwerken om de wereldwijde connectiviteit te handhaven. De overheid kan ook een rol spelen in de regulering en beveiliging van het internet, maar het is zelden de eigenaar van de internet backbone.

Fysieke eigenschappen van een internet-Backbone:

• Glasvezelkabels: Glasvezelkabels vormen de ruggengraat van de backbone-infrastructuur. Ze zijn ontworpen om grote hoeveelheden gegevens met hoge snelheden over lange afstanden te transporteren. Deze kabels zijn dun, lichtgewicht en bieden een grotere bandbreedte dan koperen kabels.
• Knooppunten en Datacenters: Backbone-netwerken hebben knooppunten en datacenters op strategische locaties. Deze faciliteiten fungeren als hubs waar meerdere glasvezelkabels samenkomen en waar routers, schakelaars en andere netwerkapparatuur zich bevinden. Deze knooppunten zijn cruciaal voor het routeren van gegevens tussen verschillende delen van het netwerk.
• Redundantie: Backbones zijn vaak ontworpen met redundante paden en apparatuur om de betrouwbaarheid te verhogen. Als een kabel wordt beschadigd of een apparaat uitvalt, kan het verkeer via een alternatief pad worden gerouteerd om de continuïteit van de service te waarborgen.
• Beveiliging: Fysieke beveiliging is van groot belang voor backbone-infrastructuur. Datacenters en knooppunten worden zwaar beveiligd om ongeoorloofde toegang en schade aan apparatuur te voorkomen.
• Monitoring en Beheer: De backbone-infrastructuur wordt voortdurend bewaakt en beheerd om de prestaties te optimaliseren en eventuele problemen snel te detecteren en op te lossen.

Samenvatting

Het internet is een enorm wereldwijd netwerk van met elkaar verbonden apparaten, waarbij gegevens in pakketten worden verzonden en gerouteerd via routers en switches. Protocollen, zoals TCP/IP, regelen de communicatie, terwijl DNS helpt bij het vertalen van mensvriendelijke domeinnamen naar IP-adressen. ISP's, datacenters, en verschillende netwerkinfrastructuur dragen bij aan de werking van het internet zoals we dat kennen. Peering en backbone-netwerken spelen een cruciale rol in het mogelijk maken van wereldwijde connectiviteit, en de fysieke eigenschappen van de backbone zorgen voor betrouwbaarheid en efficiëntie.

Hoe ziet een internet datapakket eruit?

Een internetdatapakket, ook wel een "dataframe" of "datagram" genoemd, varieert in structuur en formaat afhankelijk van het gebruikte netwerkprotocol en de toepassing. Het meest voorkomende netwerkprotocol dat wordt gebruikt voor gegevensoverdracht op het internet is het Internet Protocol (IP). Hier is een algemene beschrijving van hoe een IPv4-datapakket eruitziet:

1. Header: Het datapakket begint met een header (kop), die metadata bevat over het pakket. De header bevat onder andere de volgende informatie:
   • Bron-IP-adres: Het IP-adres van de verzender van het pakket.
   • Doel-IP-adres: Het IP-adres van de ontvanger van het pakket.
   • TTL (Time To Live): Een teller die aangeeft hoeveel "hops" het pakket kan maken voordat het wordt verwijderd om te voorkomen dat het eindeloos rondcirkelt in het netwerk.
   • Protocol: Een veld dat aangeeft welk protocol binnen IP wordt gebruikt (bijvoorbeeld TCP of UDP).
   • Headerchecksum: Een controlegetal om de integriteit van de header te verifiëren.
   • Lengte: De lengte van de gehele header.
   • Optioneel: Er kunnen optionele velden en gegevens in de header zijn, afhankelijk van de behoeften van het protocol of de toepassing.
2. Gegevens (Payload): Onder de header bevindt zich de eigenlijke gegevens, ook wel de "payload" genoemd. Dit zijn de gegevens die worden verzonden, zoals een webpagina, een e-mailbericht of een deel van een bestand.
3. Trailer (optioneel): Sommige netwerkprotocollen voegen een trailer toe na de gegevens voor extra foutdetectie en -correctie.

Het bovenstaande beschrijft een vereenvoudigde weergave van een IPv4-datapakket. Het formaat kan variëren, vooral als het om IPv6 gaat, wat een uitgebreidere en complexere header heeft om aan de behoeften van moderne netwerken te voldoen. Bovendien kunnen andere protocollen zoals TCP (Transmission Control Protocol) of UDP (User Datagram Protocol) bovenop het IP-protocol worden gebruikt om extra functionaliteit toe te voegen, zoals betrouwbaarheid of foutafhandeling.

Het is belangrijk op te merken dat verschillende toepassingen en netwerkprotocollen specifieke structuren kunnen hebben voor hun datapakketten, maar de basisprincipes van een header, payload en optionele trailer komen vaak voor bij veel protocollen.

Netwerkveiligheid

Netwerkbeveiliging is essentieel in webontwikkeling. Het begrijpen van de basisprincipes van encryptie, SSL-certificaten, en beveiligingsprotocollen helpt bij het creëren van veilige en betrouwbare websites.

Praktische Toepassingen in Webontwikkeling

De kennis van netwerken helpt bij het optimaliseren van websiteprestaties, het begrijpen van hosting-opties, en het implementeren van SEO-strategieën. Een goed functionerende website vereist niet alleen een goed design en ontwikkeling, maar ook een goed begrip van de onderliggende netwerkprocessen.