Как работает Интернет?

Все говорят об Интернете и о том, следует ли его регулировать и каким образом. Но мало кто знает, как на самом деле работает Интернет — или что такое Интернет.

Что такое Интернет?

Смотрите также: Что такое сетевой нейтралитет?

Вероятно, у вас дома есть собственная «локальная сеть», состоящая из всех устройств, подключённых к вашему маршрутизатору, который подключается к Интернету. Слово «Интернет» относится к всемирной системе «взаимосвязанных компьютерных сетей».

Вот и все, что есть в Интернете — большое количество компьютерных сетей по всему миру, соединённых вместе. Конечно, есть много физического оборудования — от кабелей под улицами вашего города до массивных кабелей на дне океана и спутников на орбите вокруг планеты — что делает эту связь возможной. Кроме того, в фоновом режиме работает множество программного обеспечения, позволяющего ввести адрес веб-сайта, например google.com, и получить с компьютера возможность отправлять информацию в физическое место, где находится этот веб-сайт, самым быстрым из возможных способов.

Связанная статья: Кто предоставляет интернет-услуги моему интернет-провайдеру?

Даже когда вы просто подключаетесь к одному веб-сайту, под капотом происходит гораздо больше. Ваш компьютер не может напрямую отправить часть информации или «пакет» данных на компьютер, на котором размещён веб-сайт. Вместо этого он передаёт на ваш домашний маршрутизатор пакет с информацией о том, куда он идёт и куда веб-сервер должен ответить. Затем ваш маршрутизатор отправляет его на маршрутизаторы вашего интернет-провайдера (Ростелеком, Билайн или того, кого вы используете), откуда он отправляется на другой маршрутизатор у другого интернет-провайдера и так далее, пока не достигнет места назначения. Любые пакеты, отправленные обратно в вашу систему с удалённого сервера, совершают обратный путь.

Если использовать несовершенную аналогию, это немного похоже на отправку письма по почте. Ваш местный почтовый служащий не может просто взять письмо и отвезти его прямо через всю страну или континент к месту назначения. Вместо этого письмо отправляется в ваше местное почтовое отделение, откуда оно отправляется в другое почтовое отделение, а затем в другое и так далее, пока не дойдёт до места назначения. Письму требуется больше времени, чтобы попасть на другой конец света, чем на другой конец страны, потому что оно должно делать больше остановок, и это в целом верно и для Интернета. Пакетам потребуется немного больше времени, чтобы пройти на большие расстояния с большим количеством передач, или «прыжков» (хопы), как их называют.

В отличие от обычной почты, отправка пакетов данных по-прежнему выполняется очень быстро и происходит много раз в секунду. Каждый пакет очень мал, и большое количество пакетов отправляется туда и обратно, когда компьютеры обмениваются данными, даже если один просто загружает веб-сайт с другого. Время прохождения пакета измеряется в миллисекундах.

Данные могут идти разными путями

Эта сеть сетей немного интереснее и сложнее, чем может показаться. Когда все эти сети соединены вместе, данные не имеют единого пути. Поскольку сети связаны с множеством других сетей, существует целая сеть соединений, простирающаяся по всему миру. Это означает, что эти пакеты (небольшие фрагменты данных, передаваемые между устройствами) могут пройти по нескольким путям, чтобы добраться туда, куда они направляются.

Другими словами, даже если сеть между вами и веб-сайтом выходит из строя, обычно данные могут идти по другому пути. Маршрутизаторы на пути используют так называемый протокол пограничного шлюза, или BGP, для передачи информации о том, работает ли сеть, и об оптимальном пути передачи данных.

Создать эту взаимосвязанную сеть (или Интернет) не так просто, как подключить каждую сеть к соседней, одну за другой. Сети связаны множеством разных способов по множеству разных путей, и программное обеспечение, работающее на этих маршрутизаторах (названных так, потому что они направляют трафик по сети), всегда работает, чтобы найти оптимальные пути для передачи данных.

Фактически вы можете увидеть путь, по которому ваши пакеты идут к адресу назначения, с помощью команды traceroute, которая делает так, что по всему пути, который проходит пакет, маршрутизаторы отправляют небольшой фрагмент данных на ваш компьютер и благодаря этому мы узнаём их IP адреса.

Например, на скриншоте ниже мы проследили путь к ZaWindows.ru от интернет-соединения Ростелеком в городе Муром Владимирской области. Пакеты направлялись к нашему маршрутизатору через сеть Ростелеком по пути Vladimir → Bogoroditsk/Kaluga → Stockholm → Moscow → Redkino → Saint Petersburg,

Мы говорим о пакетах «путешествующих», но, конечно же, это всего лишь фрагменты данных. Маршрутизатор связывается с другим маршрутизатором и передаёт данные в пакете. Следующий маршрутизатор использует информацию о пакете, чтобы выяснить, куда он идёт, и передаёт данные следующему маршрутизатору на своём пути. Пакет — это просто сигнал на проводе.

IP-адреса, DNS, TCP/IP, HTTP и прочее

По крайней мере, это общий обзор того, как работает Интернет. Есть много мелких тем, которые важны для Интернета, которым мы все пользуемся, и о которых вы можете прочитать более подробно.

Например, каждое устройство в сети имеет уникальный числовой IP-адрес в этой сети. Данные отправляются на эти адреса. Существуют как старые адреса IPv4, так и новые адреса IPv6. IP означает «интернет-протокол», поэтому IP-адрес является «адресом интернет-протокола». Это адреса, которые используют устройства в сети для общения между собой.

Люди используют удобочитаемые доменные имена, такие как ZaWindows.ru и google.com, которые более запоминаются и понятны, чем набор чисел. Однако, когда вы используете подобные доменные имена, ваш компьютер связывается со своим сервером системы доменных имён (DNS) и запрашивает числовой IP-адрес для этого домена. Думайте об этом как о большой общедоступной адресной книге для телефонных номеров. Компании и частные лица, которым нужны доменные имена, должны платить за их регистрацию. Вы, вероятно, пользуетесь службой DNS вашего интернет-провайдера, но можете выбрать другой DNS-сервер, например Google Public DNS или OpenDNS.

Связанная статья: В чем разница между TCP и UDP?

В основе всего этого лежат разные уровни «протоколов», которые устройства используют для связи, даже при использовании интернет-протокола. Наиболее распространенным транспортным протоколом является TCP/IP, что означает протокол управления передачей по интернет-протоколу. TCP — это надёжность, и устройства взаимодействуют друг с другом и отслеживают пакеты данных, чтобы ничего не потерялось в процессе. Если какие-то пакеты потерялись из общего потока данных, то они отправляются заново. Существуют также другие протоколы, такие как UDP, которые упускают из виду надёжность ради чистой скорости.

Выше транспортных протоколов, таких как TCP и UDP, находятся протоколы приложений, такие как HTTP или HTTPS — протокол передачи гипертекста, которым пользуется ваш веб-браузер. Протокол HTTP работает поверх протокола TCP, который работает поверх протокола IP. Другие приложения могут использовать другие протоколы или создавать свои собственные протоколы, которые, тем не менее, работают поверх таких протоколов, как TCP и IP. Многие из используемых нами технологий включают в себя технологические уровни, построенные на других уровнях, и то же самое верно и для Интернета. Мы могли бы написать здесь целую книгу, но пока, если вы хотите узнать больше, приведённые здесь ссылки должны помочь вам в начале пути изучения того, как работает Интернет.

Если вам интересна техническая часть работы протоколов и сетей, то смотрите цикл статей «Как работают компьютерные сети».