Как работает Интернет?

Интернет работает с помощью передачи пакетов данных и управляющих сообщений от компьютера на указанный адрес по протоколу IP.

Для управления процессом передачи служит транспортный протокол (Transmission Control Protocol, TCP). 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, пока информация не будет принята корректно и в полном объеме. В TCP предусмотрен механизм контроля правильности пересылки информации по контрольной сумме. В заголовок каждого передаваемого пакета записывается некое значение(контрольная сумма), включающая объем передаваемой информации. Компьютер-получатель вычисляет свою контрольную сумму и сравнивает ее с полученной суммой. Если суммы не совпадают, TCP пытается повторить передачу. Протокол TCP требует от компьютера-получателя подтверждения приема информации. Тем временем отправитель продолжает пересылать пакеты данных, подтверждение которых будет произведено в конце передачи. Такой двунаправленный обмен информацией обеспечивает высокую скорость ее трансляции.

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 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, где снова определяется его дальнейший маршрут. В узлах, через которые движется пакет, имеются таблицы маршрутизации, в которых содержатся указания, куда именно отсылать тот или иной пакет информации, если он следует на определенный адрес. Таблицы маршрутизации рассылаются на узлы, периодически меняются и дополняются. Серверы узлов, осуществляющие маршрутизацию, называются маршрутизаторами или роутерами. Правила маршрутизации описаны в таких протоколах, как 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 (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 путях.

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.

Каждое подключенное к Интернету устройство называется узлом (хостом). Примеры узлов – компьютер, смартфон, маршрутизатор, шлюз, сервер, ноутбук. Узлы соединяются с Интернет линиями связи.