Как работает Интернет?

Интернет работает с помощью передачи пакетов данных и управляющих сообщений между компьютерами. Передача пакетов на указанный адрес происходит по протоколу IP.

Для управления процессом передачи служит протокол TCP (Transmission Control Protocol). Чтобы объяснить, как он работает, часто прибегают к следующей аналогии.

Предположим, что необходимо переслать по почте книгу, а почтовая служба не принимает письма, содержащие больше одного листа. Решение простое: надо разделить книгу на листы и отправлять каждый лист отдельным письмом. По номерам страниц корреспондент сможет собрать всю книгу. Аналогично протокол TCP делит информацию на части, присваивает каждой части номер, добавляет к ней служебную информацию и посылает корреспонденту в виде отдельных пакетов. Если какой-либо пакет данных не был доставлен получателю, TCP повторяет пересылку до тех пор, пока информация не будет принята корректно и в полном объеме. В TCP предусмотрен механизм контроля правильности пересылки информации. Согласно одному из самых известных механизмов контроля в заголовок каждого передаваемого пакета записывается некая контрольная сумма, включающая объем передаваемой информации. Компьютер-получатель вычисляет свою контрольную сумму и сравнивает ее с числом, имеющимся в заголовке пакета. Если суммы не совпадают, TCP пытается повторить передачу.

Протокол TCP требует от компьютера-получателя подтверждения приема информации. Тем временем отправитель продолжает пересылать пакеты данных. Таким образом создается некий объем уже переданных, но еще не подтвержденных данных. Двунаправленный обмен информацией обеспечивает более высокую скорость ее трансляции. Протоколы TCP и IP часто объединяют в одно понятие: TCP/IP.

По протоколу IP данные передаются с компьютера пользователя по указанному адресу на компьютер получателя. На самом деле данные сначала передаются на первый сетевой узел. Далее определяется направление, приблизительно соответствующее тому, в котором находится конечный получатель. Это направление называется маршрутом информационного пакета.

Определение. Маршрутизация (Routing) - процесс определения в коммуникационной сети пути, по которому пакет может достигнуть адресата.

Пакет отправляется от данного узла до следующего узла, где снова определяется его дальнейший маршрут. Этот процесс называется маршрутизацией. Узлы Интернета, через которые движется пакет, имеют в своем распоряжении таблицы маршрутизации — электронные базы данных, в которых содержатся указания, куда именно отсылать тот или иной пакет информации, если он следует на определенный адрес. Таблицы маршрутизации рассылаются на узлы централизованно, периодически меняются и дополняются. Серверы узлов, осуществляющие маршрутизацию, называются маршрутизаторами или роутерами. Правила маршрутизации описаны в протоколах ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing InternetProtocol) и OSPF (Open Shortest Path First). Например, при использовании протокола OSPF сеть представляется как граф, вершины которого соответствуют маршрутизаторам, а ребра – парам соседних маршрутизаторов.

Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты). Статическая маршрутизация основывается на изменяемых вручную таблицах маршрутизации. Динамическая маршрутизация предполагает, что маршрутизатор может сам определять новые пути либо модифицировать информацию о старых.

Локальные системы, не использующие протокол IP, тоже могут передавать данные через Интернет, используя шлюзы.

Определение. Шлюз — это программа, при помощи которой можно передавать информацию между двумя сетевыми системами, использующими различные протоколы обмена данными.

Интернет представляет собой громадную мировую сеть, состоящую из многих тысяч локальных сетей и устройств. Каждое подключенное к Интернету устройство называется узлом (хостом). Примеры узлов – компьютер, смартфон, маршрутизатор, шлюз, сервер, ноутбук. Все узлы соединяются с Интернетом линиями связи.

Отметим, что большинство из приведенных здесь определений взято из замечательной Internet - энциклопедии Wikipedia (Wikipedia.org):