Nagy felhők

Mióta ember az ember, állandóan informálódni akar, információs éhségben szenved. Ennek csillapítására sok különféle berendezést, segédeszközt és módszert találtak ki a történelem során. Ezek egyike a számítógép. S ahogy az ember lehetőségei kitárulnak, képességei megsokszorozódnak, ha társaival kommunikálni tud, hasonlóan a számítógépekre is igaz ez – kezdte a Mindentudás Egyeteme e heti előadását Máray Tamás informatikus.

A számítógépek kommunikációjának leghatékonyabb eszköze a számítógép-hálózat, amely összeköttetést teremt a számítógépek között, és így lehetővé teszi, hogy a számítógépek információt cseréljenek („tanuljanak egymástól”), erőforrásaikat megosszák, esetleg egymást utasítsák, vezéreljék. Ezáltal megsokszorozódnak képességeik. Aki tehát számítógép-hálózatot használ, annak nemcsak egyetlen gép tudása áll a rendelkezésére, hanem soké. És ez a mennyiségi növekedés egy idő után minőségibe csap át. Számítógép-hálózatokkal olyan feladatokat oldhatunk meg, amelyeket különálló gépekkel sosem lehetne. Hirtelen merőben új lehetőségekkel találjuk szemben magunkat.
Az elmúlt évtizedekben világszerte sok számítógép-hálózatot hoztak létre. Elsőként az úgynevezett lokális hálózatok kezdtek kialakulni. Ezek a fizikailag egymáshoz közel található számítógépeket kapcsolják össze – általában egy-egy intézmény, cég vagy egyéb szervezet számítógépeit –, és vezérlik a belső forgalmat.
Hamarosan kiderült azonban, hogy nagyszerű dolog lenne, ha nemcsak intézményeken belül, hanem intézmények között is létrejöhetne számítógépes kommunikáció. Ezért aztán a lokális hálózatokat is összekapcsolták egymással, és az egyik ilyen rendszer olyan hatalmasra növekedett, hogy ma már a világ csaknem összes országába eljutott, és több százmillió ember használja. Ezt nevezzük internetnek, amely a hálózatok hálózata. A kifejezés nem valamiféle pátosszal teli szuper fokozás (mint pl. „a királyok királya”), hanem valóban arra utal, amit jelent: sok-sok hálózatból álló öszszetett rendszerről van szó.
Megírok egy elektronikus levelet, kiadom a „küldés” parancsot, és egy perc múlva az üzenetem pontosan a címzett számítógépén landol, esetleg éppen a földgolyó másik felén. Mindez hihetetlenül olcsó, legalábbis az adott levél elküldésének költsége valószínűleg még fillérekben sem mérhető. Böngészek egy érdekes weboldalt, megnyomok egy gombot, kattintok az egérrel, és a következő pillanatban valahol, talán sok ezer kilométer távolságra tőlem egy számítógép dolgozni kezd, jeleket küld felém, amelyek értelmes üzenetekké állnak össze válaszul a kérdésemre.
Pedig az én számítógépem és az a távoli másik sohasem voltak összehuzalozva. Telefonközpont sincs a rendszerben, amelyik kapcsolja a kért számot. Hogyan történik meg mégis a csoda?
A válasz pofonegyszerű. Képzeljük az internetet egy nagy felhőnek! (Sokszor valóban így ábrázolják.) Minden számítógépet ehhez a felhőhöz csatlakoztatunk, mely megteremti közöttük a kapcsolatot. A felhő három különböző típusú hálózati alkotóelemből áll: az egyik a lokális hálózat, amely például egy adott intézmény számítógépeit kapcsolja össze.
A lokális hálózatokban a következő szembeötlő alkotóelem a kommunikációs csatorna, amely leggyakrabban valamilyen távközlési vonalat jelent. Mindenféle technológiával meg lehet valósítani ilyeneket. Manapság leggyakrabban rézalapú kábeleket, fényvezető üvegszálakat vagy mikrohullámú tartományba eső rádióhullámokat használnak. Elképzelhetünk itt akár egy műholdas kapcsolatot is. Ezek a kommunikációs csatornák az egymástól földrajzilag távol eső lokális hálózatok között teremtenek kapcsolatot.
A harmadik építőelem az a kis doboz, amelyik a lokális hálózat és a kommunikációs csatornák között van. Hivatalosan gatewaynek hívják (mert különböző rendszereket kapcsol össze), de kicsit pongyolán útválasztónak (angolul router) is szokták nevezni. Rendkívül fontos ennek a szerepe is.
Hogyan működik ez a rendszer?
Tételezzük fel, hogy az egyik számítógép információt akar küldeni egy másiknak. Ekkor a következőt teszi: az elküldendő üzenetet kicsiny adatcsomagokra bontja, ezek mindegyikét kiegészíti a távoli gép címével, majd szépen bedobja őket a lokális hálózatba. Az adatcsomagok útra kelnek, és eljutnak a gatewayhez, amely a címzés alapján kitalálja, milyen irányban – vagyis melyik kommunikációs csatornán – kell továbbküldeni azokat, hogy közelebb jussanak céljukhoz. Ha újabb gatewayhez érkeznek, újra lezajlik az útválasztás.
Az eljárást csomagkapcsolásnak nevezik. A csomagkapcsolás elve az, ami alapvetően megkülönbözteti ezt a kommunikációs módszert mondjuk a telefonrendszer működésétől. A hagyományos, analóg telefonrendszerek a vonalkapcsolás elvén működnek, vagyis a készülékek között a beszélgetés idejére létrejön egy áramkör, és az így kialakuló kommunikációs csatorna csak ehhez a beszélgetéshez tartozó információkat továbbítja. Ha a beszélgetőpartnerek éppen hosszú másodpercekre mély hallgatásba burkolóznak, a kommunikációs csatorna akkor is le van foglalva számukra! Igazából persze teljesen feleslegesen.
A csomagkapcsolás elvén működő hálózat vonalain egyidejűleg sok különböző kommunikációs kapcsolat adatai áramolhatnak. Így az infrastruktúra kihasználása rendkívül hatékony lesz. Egyetlen vonal egy időben akár sok ezer párbeszédet is kiszolgál. Ez teszi olcsóvá az interneten az információk továbbítását. A hálózat mindig ugyanolyan sebességgel szállítja az információt, csak nem mindegy, hányfelé oszlik a teljesítménye. A kommunikációs csatornák adattovábbítási kapacitását sávszélességnek nevezzük, és bit/sec a mértékegysége.
Könnyen belátható, hogy ha a hálózathoz kapcsolt számítógépek mindenféle szabály nélkül, csak úgy öszszevissza küldözgetnék az adatcsomagokat, abból értelmes kommunikáció helyett nagy összevisszaság alakulna ki. Akár a közlekedésben a KRESZ-re, itt is szükség van szabályrendszerre, amely pontosan megmondja, hogyan kell viselkedni ahhoz, hogy minden rendben folyjon. A számítógép-hálózatoknál az ilyen szabályrendszert protokollnak nevezik. A protokoll itt is kifinomult illemtant jelent, úgy, mint a diplomáciában. Pontosan leírja, hogy a számítógépek hogyan kommunikálhatnak egymással. Például azt, hogy mikor melyik gép küldhet üzenetet, és az üzenetre hogyan kell válaszolnia annak, aki megkapta. A számítógép-hálózatok általában nem csak egy, hanem több egymásra épülő protokollt is alkalmaznak, attól függően, hogy a kommunikáció alacsonyabb vagy magasabb szintjét kell éppen megvalósítaniuk. Az internet esetén is több protokollról beszélhetünk, egy egész protokollcsomagról. E csomag két legfontosabb protokollját TCP-nek és IP-nek hívják. Az IP az Internet Protocol kifejezés rövidítése, és az egész internettechnológia alapja. Egy számítógép csak akkor tud az internetbe kapcsolódni, ha érti ezt a szabályrendszert. A hálózaton áramló adatcsomagokat róla nevezték el IP-csomagoknak. Az IP-csomagok hasonlatosak a levelezőlaphoz. Arra is ráírjuk a levél szövegét (ez az IP-csomag adatrésze) és a címzést is (ez az IP-csomag fejléce, amely a címzésen kívül még néhány egyéb járulékos információt is tartalmaz), aztán feladjuk a postára, vagyis az IP-csomagot rábízzuk a hálózatra.
Az internetbe kapcsolt számítógépek címzése nem neveket tartalmaz, hanem számokat. Pontosabban egyetlen hosszú, 32 bittel ábrázolható számot. Ez a szokásos 10-es számrendszerben írva csúf 10 jegyű szám. Minden internetbe kapcsolt számítógépnek ilyen címe van, és ez alapvetően szükséges ahhoz, hogy az internet működjön, vagyis hogy az adatcsomagok megtalálják céljukat. Ezeket a címeket IP-címeknek nevezik, és egy ügyes adminisztratív rendszer biztosítja azt, hogy a világon minden internethez kapcsolódó számítógépnek garantáltan egyedi IP-címe legyen. Formailag a jelenség kissé hasonlít a telefonszámokhoz, és a baj is ugyanaz vele. Nevezetesen: az ember számára, aki ezt az egészet használni akarja, az ilyen számokat borzasztó nehéz megjegyezni, nagyon könnyű eltéveszteni, és ami talán a legrosszabb: e számok ránézésre nem fejeznek ki semmit arról, akihez éppen tartoznak.
A telefonszámok kitalálása óta azonban eltelt már több mint fél évszázad, illett, hogy az internet tanúsítson némi előrelépést az ügyben. Így is lett, hiszen már kezdetektől fogva ellátták a hálózatba kapcsolt számítógépeket az IP-címen kívül névvel is (hostnév), majd Jonathan Postel – sok fontos, internettel kapcsolatos fejlesztés atyja – kitalálta a domainnevek rendszerét. Ez lehetőséget adott arra, hogy a felhasználók a csúnya címek helyett sokkal szebb és kifejezőbb neveket kezdjenek használni. A domainnevek rendszerre hierarchikus struktúrába helyezi az internetbe kapcsolt szervezeteket: a hierarchia csúcsán csupán egy pont található. Innen indul minden.
Számítógépeink, amikor elküldendő IP-csomagot készítenek, IP-címeket használnak a címzéshez. Még véletlenül sem domainnevet, mivel a hálózat működéséhez IP-címekre van szükség. A domainnév csak az ember kényelmét szolgálja. Valahogy gondoskodni kell tehát a domainnevek és az IP-címek összerendeléséről. Itt is különlegesen elmés rendszer biztosítja a megoldást. Ezt DNS-nek nevezik (Domain Name Service). Tulajdonképpen óriási, világméretű elosztott adatbázisról van szó, amely tartalmazza a domainnév- és IP-cím-összerendeléseket, és bármelyik internetben kapcsolt host által bármikor lekérdezhető.
Ezzel el is érkeztünk következő állomásunkhoz, a web működéséhez. Igazából ez sem bonyolultabb, mint az eddigiek. A world wide web szintén hatalmas elosztott adatbázis, amely multimédiás (tehát nem csak szöveges) információkat is tartalmazhat. A weboldalak speciális nyelven, az úgynevezett HTML (HyperText Markup Language) formátumban vannak leírva, amely lehetővé teszi hierarchikus szövegek, hipertextek létrehozását, kiegészítve képekkel, ábrákkal, sőt egyéb multimédia-elemekkel. A weboldalakat és a hozzájuk tartozó egyéb objektumokat a webszerverek tárolják. Webszerverből több millió található az interneten. Ezek egyébként teljesen hétköznapi számítógépek, amelyek a web egy-egy piciny darabját tárolják és szolgáltatják a böngészőknek. A böngészők a webszerverek lekérdezését lehetővé tevő felhasználói programok. Amikor egy weboldalt megnyitunk, a böngésző értelmezi a HTML-kódot, és megjeleníti az információkat. A weboldalon lévő hivatkozásokat (link) követve újabb weboldalakhoz juthatunk akár ugyanarról a szerverről, akár másikról. A dokumentumok tehát keresztbe-kasul hivatkozhatnak más dokumentumokra az interneten. A hivatkozások eszköze az URL (Universal Resource Locator), amelyet köznyelven webcímnek is szoktak nevezni.
Mire lehet használni manapság az internetet? Természetesen számtalan dologra, felsorolni is nehéz lenne őket. De két jól felismerhető, lényeges terület kibontakozik ezekből. Az egyik az információszerzés, a másik a kommunikáció. Mindkét tevékenység a korábban ismert egyéb módszereknél összehasonlíthatatlanabbul hatékonyabbá válik az internet által. Persze ne titkoljuk: vannak negatív jelenségek is. Mindezzel kapcsolatban fellépnek korábban nem létezett problémák is.
Az bizonyosnak tűnik, hogy a most használt internettechnológia megmarad a jövőben, bár folyamatosan továbbfejlődik, csiszolódik. Nincs rá okunk, hogy eldobjuk, és mást találjunk ki helyette. 30 év alatt bebizonyította nagyszerűségét.
Tény, hogy az internet itt van. Ha tetszik, ha nem. Kikerülni nem tudjuk. Csak egyet tehetünk: elfogadjuk, megtanuljuk, és megpróbáljuk a világ és a magunk hasznára fordítani. Hatalmas erőt jelent, hatalmas lehetőségeket. Esélyt arra, hogy egy sor problémát legyőzzünk, hogy a világunkat kicsit lakhatóbbá tegyük.
Túlbecsülni azonban nem szabad. Az internet pusztán eszköz. Újfajta, nagyon hatékony, ügyes eszköz. Amit lehet rosszul is és jól is használni, ahogy minden mást, amit az ember valaha kitalált.

A fenti szöveg a december 1-jén elhangzott előadás rövidített, szerkesztett változata.
Az előadás megtekinthető december 6-án (szombaton) a Duna Televízióban 10.50-től, december 7-én (vasárnap) 13.20-tól az MTV-n, valamint 21.50-től az M 2-n.
A Mindentudás Egyetemének következő előadása december 8-án 19.30-kor kezdődik a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem informatikai épületének B28-as előadójában (Budapest XI., Magyar tudósok körútja 2/B).
Az előadások teljes szövegét a hozzászólásokkal és a vitával együtt a www.mindentudas.hu weblapon találják meg az érdeklődők.