Принципи функціонування Internet
Об'єднання різнорідних за архітектурою мереж та комп'ютерів, що відрізняються своїми платформами, операційними системами, тощо, в рамках єдиної Internet-мережі стало можливим завдяки розробці ряду мережевих протоколів, які регламентують однакові правила передачі інформації між різнотипними вузлами мережі. При цьому проблеми окремого вузла не можуть глобально вплинути на мережу.
Протокол - це набір правил і узгоджень, які використовуються в процесі передачі даних між комп'ютерами при роботі у мережі.
Одним із таких протоколів є протокол IP (Internet Protocol) – загальний мережевий протокол, що регламентує маршрутизацію пакетів даних між різнотипними комп'ютерними мережами.
По цілому ряду технічних причин (в основному це апаратні обмеження) інформація, що пересилається по мережі, розбивається на порції, які називаються пакетами. Пакет може містити від 1 до 1500 символів.
Відповідно IP-протоколу доставка окремих пакетів даних адресату може здійснюватися різними шляхами. Процес передачі інформації між двома кінцевими вузлами складеної мережі в процесі якого здійснюється сортування і перенаправлення відповідних пакетів, називається маршрутизацією.
Для узгодження процесу передачі інформації між різнорідними мережами, на їх стиках встановлюються спеціальні мережеві засоби – маршрутизатори.
Маршрутизатор (Router) — це спеціалізований комп'ютер, що керує процесом маршрутизації.
На підставі інформації про топологію мережі і IP-протоколу, маршрутизатори приймають рішення про подальшу пересилку даних між різними сегментами Internet-мережі.
Система маршрутизації за принципом функціонування дуже нагадує звичайну поштову систему, в якій при пересилці листа від відправника до адресата не потрібно замовляти літак на здійснення цієї операції, а потрібно просто переправити лист на почтову підстанцію (почтамт). Звідти (згідно індекса) його переправлять на іншу підстанцію вже ближчу до адресата, далі на іншу, поки лист не дійде до відділення, яке обслуговує адресата і до нього самого. Кожна з проміжних підстанцій буде самостійно вирішувати куди далі пересилати листа з врахуванням типу кореспонденції ("авіа" чи звичайна), наявності транспорту, завантаженості напрямку тощо.
Схожа ситуація складається і в Internet: маршрутизатор дивиться, куди адресовані дані, і вибирає найбільш швидкий шлях для кожного пакета відповідно до стану сусідніх ділянок мережі. Часто маршрутизатор не обмежується простою пересилкою даних між інтерфейсами, а також виконує і інші функції: захищає локальну мережу від зовнішніх погроз, обмежує доступ користувачів локальної мережі до ресурсів Internet і т.ін.
Таким чином, можлива ситуація, коли різні частини файлу (пакети) добираються до адресата різними шляхами, при цьому його остаточне складання відбувається на комп'ютері одержувача (рис. 5).
Щоб інформація безпомилково могла передаватися з одного комп'ютера на інший, необхідною є наявність унікальних адрес, за допомогою яких можна однозначно визначити (ідентифікувати) одержувача інформації. Подібно до того, як звичайна пошта доставляє поштові повідомлення за адресою, що включає в себе область, місто, вулицю, будинок, квартиру, так і в мережі Internet інформаційні пакети доставляються за адресою, тільки в адресі вказуються не будинки і вулиці, а номери мереж, до яких підключений комп'ютер-одержувач і номери певних комп'ютерів у цих мережах.
Рис. 5. Схема ілюстрації руху пакетів з даними в мережі Інтернет
Будь-який комп'ютер, підключений до Internet, має унікальну IP-адресу - номер, що однозначно ідентифікує комп'ютер в мережі. IP-адреса комп'ютера може бути постійною або призначатися сервером при з'єднанні. Хост завжди має постійну IP-адресу.
Зазвичай, IP-адреса являє собою чотири числа у діапазоні від 0 до 255 (октети), розділені крапками, наприклад, 194.67.67.97 (після останнього числа крапка не ставиться). Запис IP-адреси складається ніби з двох частин: перша означає адресу підмережі Інтернет, до якої підключено вузол, а друга – адресу локального вузла всередині підмережі. Розшифровка такої адреси проводиться зліва направо. Перше число – номер найбільшої мережі в складі Інтернет, останнє – номер конкретного комп'ютера. Друге і третє число позначають ділянки мережі, наприклад, регіональну і локальну мережу (рис. 6).
Рис. 6. IP-адреси з'єднаних комп'ютерів
Протокол ІР утворює єдиний адресний простір у масштабах всього світу, але в кожній окремо взятій мережі може існувати свій власний адресний підпростір. Така організація ІР-адрес дозволяє маршрутизаторам однозначно визначати подальший напрямок для кожного, навіть найменшого, пакету даних. У результаті між різними мережами Інтернету не виникає конфліктів і дані точно і без перешкод передаються від мережі до мережі по всій планеті.
IP- протокол успішно вирішує проблеми маршрутизації пакетів, проте має ряд недоліків:
не може переслати повідомлення об'ємом понад 1500 символів;
може губити пакети при пересилці (через неполадки в апаратних та програмних засобах);
пакети можуть приходити не завжди в порядку відправлення.
Подібні проблеми вирішує протокол ТСР (Transmission Control Protocol ). Інформацію, яка повинна бути переданою, ТСР розбиває на пакети. Кожна порція нумерується для того, що б можна було перевірити чи вся інформація отримана і розташувати її у вірному порядку. Для передачі цього порядкового номера через мережу у протокола є свій власний «конверт», на якому «написана» необхідна інформація. Порція даних вкладається в конверт ТСР. Конверт ТСР, в свою чергу, вкладається в конверт IP и передається в мережу.
На стороні приймача програмне забезпечення протоколу ТСР збирає конверти, витягує з них дані та розташовує їх у вірному порядку. Якщо якісь з конвертів відсутні, то програма просить відправника передати їх ще раз. Після розміщення всієї інформації у вірному порядку ці дані передаються тій прикладній програмі, яка користується послугами ТСР.
Часто кажуть, що основним протоколом мережі Internet є мережевий протокол TCP/IP. TCP/ IP — це абревіатура терміну Transmission Control Protocol / Internet Protocol (Протокол керування передачею / міжмережевий протокол). TCP/ IP є базовим набором протоколів, відповідальним за розбивання вихідного повідомлення на пакети (TCP), доставку пакетів на вузол адресата (IP) і збирання (відновлення) вихідного повідомлення з пакетів (TCP). Він прийнятий усіма учасниками Інтернету й підтримується більшістю виробників мережного обладнання.
Таким чином, передача інформації в Internet забезпечується завдяки тому, що кожен комп'ютер в мережі має унікальну IР-адресу, а мережеві протоколи TCP/ IP забезпечують взаємодію різнотипних комп'ютерів, що працюють під управлінням різних операційних систем.
Основні принципи функціонування Internet:
при підключенні до Інтернет мережа не повинна піддаватися внутрішнім переробкам;
для об'єднання мереж повинні використовуватися спеціальні мережеві пристрої (шлюзи і маршрутизатори);
якщо пакет з інформацією не прибув у пункт призначення, джерело повинне незабаром повторно передати його;
не повинно існувати загальної системи керування глобальною мережею.