Как ПК и смартфоны могут связываться

Когда вы открываете сайт, отправляете сообщение или смотрите видео на ПК или смартфоне, внутри устройства выполняется обработка для связи.

С человеческой точки зрения связь выглядит очень простой.

Открыть URL в браузере. Выполнить поиск. Отправить сообщение. Загрузить изображение. Воспроизвести видео.

Но на самом деле приложение не связывается с внешним миром самостоятельно и само по себе.

Связь возникает благодаря взаимодействию приложения, ОС, сетевых функций устройства, Wi-Fi-роутеров, базовых станций и похожих элементов.

В этой статье объясняется, как связь начинается внутри ПК или смартфона и как она отправляется во внешние сети.

Подробные механизмы вроде IP-адресов, DNS, HTTP/HTTPS, TCP/UDP и журналов связи рассматриваются в других статьях.

Как ПК и смартфоны начинают связь

Во многих случаях связь начинается с действия в приложении.

Например, рассмотрим открытие сайта в браузере.

Когда вы нажимаете на результат поиска или вводите URL, браузер формирует запрос: "я хочу открыть этот сайт".

При отправке текста в приложении для сообщений происходит то же самое.

Когда вы вводите текст и нажимаете кнопку отправки, приложение формирует запрос: "я хочу отправить это сообщение".

При загрузке изображения формируется запрос: "я хочу отправить эти данные изображения".

Когда вы смотрите видео в видеоприложении, формируется запрос: "я хочу получить эти видеоданные".

То есть первым поводом для связи становится то, что приложение создает данные или запрос, которыми хочет обменяться с внешней средой.

Однако приложение не связывается напрямую с серверами по всему миру как есть.

Данные или запрос, созданные приложением, передаются ОС.

Приложения создают данные или запрос для обмена

Приложения — это браузеры, приложения для сообщений, приложения социальных сетей, видеоприложения, картографические приложения, игровые приложения и похожее ПО.

Эти приложения связываются с внешней средой при необходимости.

Браузер связывается, чтобы получить веб-страницы.

Приложения для сообщений связываются, чтобы отправлять и получать текст, изображения, звук, файлы и похожие данные.

Картографические приложения связываются, чтобы получить картографические данные и сведения о маршрутах.

Видеоприложения связываются, чтобы получить видеоданные.

Так приложение формирует данные или запрос: "что оно хочет отправить" или "что оно хочет получить".

Но одно приложение не завершает связь.

Приложение просит ОС: "отправь эту связь наружу".

Важный момент здесь в том, что связь — это не действие одного приложения. Она использует механизм всего устройства.

У ОС есть роль отправлять связь наружу

ОС — это базовое программное обеспечение, которое управляет всем ПК или смартфоном.

На ПК это, например, Windows, macOS или Linux.

На смартфонах это Android или iOS.

ОС управляет запуском приложений, управлением файлами, отображением на экране, клавиатурой и сенсорным вводом, безопасностью, сетевыми функциями и другими элементами.

Связь тоже является одной из важных функций, которыми управляет ОС.

Когда приложение создает данные или запрос для обмена, ОС принимает этот запрос связи.

Затем она обрабатывает, какую сетевую функцию использовать для отправки наружу.

Например, если устройство подключено к Wi-Fi, ОС отправляет связь наружу через Wi-Fi.

Если смартфон использует мобильную линию, ОС использует функцию мобильной связи.

Если ПК подключен LAN-кабелем, используется проводной LAN.

Кроме того, если используется VPN, связь может быть обработана так, чтобы проходить через VPN.

Так ОС принимает запросы связи от приложений и отправляет их наружу с помощью сетевых функций устройства.

Связь — это не "приложение само выходит наружу".

Поток выглядит так: приложение формирует данные или запрос, ОС принимает их, а сетевая функция отправляет их во внешнюю среду.

В устройствах есть функции для связи

В ПК и смартфонах есть функции для связи с внешней средой.

В ПК могут быть Wi-Fi-адаптеры и порты проводного LAN.

Wi-Fi-адаптер — это компонент для связи с использованием радиоволн Wi-Fi.

Порт проводного LAN — это разъем для связи с использованием LAN-кабеля.

В смартфоне есть функции Wi-Fi и функции мобильной связи.

При использовании Wi-Fi смартфон связывается с ближайшим Wi-Fi-роутером.

При использовании мобильной связи смартфон связывается с ближайшей сотовой базовой станцией.

Благодаря таким функциям связи ПК и смартфоны могут подключаться к внешним сетям.

Однако ПК или смартфон как отдельное устройство не соединен напрямую с серверами по всему миру.

Сначала устройство отправляет связь ближайшему сетевому оборудованию.

В домашнем Wi-Fi оно сначала отправляет связь Wi-Fi-роутеру.

При мобильной связи смартфона оно сначала отправляет связь ближайшей базовой станции.

При проводном LAN оно отправляет связь через LAN-кабель роутеру или сетевому устройству.

Дальше связь проходит через сеть оператора связи и маршруты в интернете и движется к месту назначения.

Информация обрабатывается как данные из 0 и 1

Здесь также посмотрим, как информация обрабатывается внутри устройства.

С человеческой точки зрения информация имеет разные формы.

Текст. Изображения. Звук. Видео. Файлы. Действия в приложении.

Но компьютеры не понимают их в той же форме, что и люди.

Компьютеры обрабатывают текст, изображения, звук и похожие вещи как числовые данные.

Основой для этого служат 0 и 1.

Например, английская буква "A" в типичном коде символов может быть представлена последовательностью 0 и 1 вроде 01000001.

Даже если человек видит букву "A", внутри компьютера она обрабатывается как данные в определенной числовой форме.

С изображениями происходит то же самое.

Изображение — это данные, собранные из множества сведений о цвете и яркости.

Даже если на экране оно выглядит как фотография или иллюстрация, внутри компьютера оно обрабатывается как набор чисел, описывающих, какой цвет в какой позиции показывать.

Со звуком происходит то же самое.

Человек слышит звук как звук.

Но внутри компьютера он обрабатывается как набор чисел, полученных путем мелкого измерения звуковых волн.

То есть текст, изображения, звук и видео внутри устройства обрабатываются как данные, а их основой является сочетание 0 и 1.

0 и 1 отправляются как сигналы

Однако сами числа 0 и 1 не летят как есть по воздуху или внутри кабеля.

0 и 1 — это представление, которое компьютеры используют для обработки информации.

В реальной связи данные из 0 и 1 отправляются как электрические, световые или радиосигналы.

В проводном LAN информация отправляется как электрические сигналы по кабелю.

В оптоволокне информация отправляется как световые сигналы.

В Wi-Fi и мобильной связи информация отправляется как изменения радиоволн.

То есть данные, созданные внутри устройства, при отправке наружу преобразуются в физические сигналы.

При этом информация, соответствующая 0 и 1, выражается через высокие и низкие электрические состояния, изменения света, изменения радиоволн и похожие явления.

Связь — это не просто нажатие кнопки на экране.

Она возникает потому, что приложение создает данные, ОС их обрабатывает, функция связи устройства преобразует их в сигналы, а эти сигналы отправляются сетевому оборудованию.

Почему используются 0 и 1

Одна из важных причин, по которым компьютеры используют 0 и 1, состоит в том, что машинам легко стабильно различать два состояния.

Для машины различить два состояния относительно просто.

Например, низкое напряжение или высокое.

Сигнала нет или сигнал есть.

Ниже или выше определенного порога.

При двух уровнях машинам легче судить стабильно.

Если попытаться представлять информацию тонкими состояниями вроде 10 уровней, машине придется точно различать небольшие отличия.

Но в реальной связи есть шум.

Электрические сигналы могут искажаться.

Радиоволны могут испытывать влияние других радиоволн.

Когда расстояние увеличивается, сигнал может становиться слабее.

В такой среде различать два уровня, 0 или 1, стабильнее, чем различать тонкие 10 уровней.

Конструкция, при которой информация разделяется на два состояния, 0 и 1, удобна для компьютеров и коммуникационного оборудования, а в реальной среде с шумом ее проще распознавать.

Поэтому компьютеры обрабатывают информацию как сочетания 0 и 1.

Устройство сначала отправляет связь ближайшему оборудованию

Когда ПК или смартфон связывается, устройство сначала отправляет связь ближайшему сетевому оборудованию.

Если Wi-Fi используется дома, в школе или на работе, ПК или смартфон сначала связывается с Wi-Fi-роутером.

После этого связь проходит от Wi-Fi-роутера в сеть оператора связи, а затем по маршрутам в интернете к целевому серверу.

Если на смартфоне используется мобильная связь, смартфон сначала связывается с ближайшей базовой станцией.

После этого связь проходит через сеть мобильного оператора и направляется к месту назначения в интернете.

Если используется проводной LAN, связь отправляется от ПК через LAN-кабель к роутеру или сетевому устройству.

Этот поток можно кратко упорядочить так.

1. Вы управляете приложением
2. Приложение создает данные или запрос для обмена
3. ОС принимает запрос связи
4. ОС использует сетевую функцию устройства, чтобы отправить его наружу
5. Сигналы отправляются через Wi-Fi, мобильную связь, проводной LAN и похожие способы
6. Сначала они доходят до ближайшего оборудования, например Wi-Fi-роутера или базовой станции
7. Оттуда они переходят во внешнюю сеть

Так связь не завершается одним только устройством.

Приложение, ОС, функции связи устройства, роутеры, базовые станции, сети операторов связи и похожие элементы работают вместе.

Связь не определяется одной деталью

Как разобрано на этой странице, связь ПК и смартфонов не определяется одной деталью.

Приложение создает данные или запрос для обмена.

ОС принимает этот запрос связи и отправляет его наружу с помощью сетевых функций.

Функция связи устройства преобразует данные в сигналы вроде электричества, света или радиоволн.

Wi-Fi-роутеры и базовые станции соединяют эти сигналы с внешними сетями.

Так связь состоит из нескольких слоев.

Поэтому при понимании механизма связи недостаточно смотреть широко и говорить "браузер связывается" или "смартфон связывается".

На самом деле за этим стоят приложение, ОС, функции связи устройства и окружающее сетевое оборудование, и у каждого из них есть своя роль.

Если держать в голове эту перспективу, позже будет легче понимать IP-адреса, DNS, HTTP/HTTPS, TCP/UDP, VPN, WebRTC и похожие темы.

Важная перспектива при изучении анонимности

Когда речь идет об анонимности, многие люди обращают внимание на браузер.

Конечно, браузер важен.

При просмотре сайтов браузер связывается с внешней средой.

В зависимости от настроек браузера может меняться и то, какая информация видна наружу.

Однако смотреть только на браузер недостаточно.

В реальной связи участвуют приложения, ОС, сетевые настройки, Wi-Fi, мобильная линия, настройки DNS, настройки VPN и похожие элементы.

Например, даже если вы думаете об анонимности в браузере, другое приложение может связываться с внешней средой.

Сама ОС тоже может выполнять связь для проверки обновлений, синхронизации времени и похожих действий.

От настроек DNS также зависит, куда отправляются запросы на разрешение имен.

Даже если вы считаете, что используете VPN, при недостаточных настройках непреднамеренная связь может выйти через обычную линию.

Кроме того, в браузерах есть функции вроде WebRTC, которые в зависимости от настроек могут приводить к утечкам сетевой информации.

Так для размышления об анонимности нужно смотреть не только на "браузер", но и на то, "как связывается все устройство".

Чтобы понимать настройки браузера, настройки DNS, настройки VPN, утечки WebRTC и похожие вопросы, важно сначала уяснить, откуда начинается связь устройства и как она выходит наружу.

Итог

Связь ПК и смартфона начинается с действия в приложении.

Открыть сайт в браузере.

Отправить текст в приложении для сообщений.

Загрузить изображение.

Смотреть видео.

При таких действиях приложение создает данные или запрос для обмена.

Эти данные или запрос передаются ОС.

ОС использует сетевые функции вроде Wi-Fi, проводного LAN и мобильной связи, чтобы отправить связь наружу.

Функция связи устройства отправляет данные как сигналы вроде электричества, света или радиоволн.

И эти сигналы сначала доходят до ближайшего оборудования, например Wi-Fi-роутера или базовой станции, а затем оттуда переходят во внешнюю сеть.

Кроме того, внутри устройства информация вроде текста, изображений, звука и видео обрабатывается как числовые данные.

Основой для этого служат 0 и 1.

0 и 1 используются как основа компьютеров и связи, потому что машинам легко стабильно их различать, и они сравнительно устойчивы к шуму.

Главное в этой статье то, что связь — это не "приложение само выходит наружу".

Связь возникает только благодаря взаимодействию приложения, ОС, сетевых функций устройства, Wi-Fi-роутера, базовой станции и похожих элементов.

Эта перспектива важна и при изучении анонимности.

Когда речь идет об анонимности, нужно смотреть не только на браузер, но и на приложения, ОС, сетевые настройки, Wi-Fi, мобильную линию, настройки DNS, настройки VPN и похожие элементы.

Понимание того, как связь начинается внутри ПК или смартфона и как она выходит наружу, становится основой для понимания сетей и анонимности.

Связанные инструменты

Связанные статьи