Что такое «интернет» и как он работает?

Что такое интернет?

Начнём с неожиданного: когда вы подключаетесь к интернету ― то вы подключаетесь не к интернету непосредственно. Вы подключаетесь к сети провайдера, который и выводит вас в интернет.

Фактически интернет — это глобальная компьютерная сеть, состоящая из взаимосвязанных сетей, использующих стандартизированные коммуникационные протоколы. По сути это сеть из сетей. Участниками интернета являются не устройства пользователей (их компьютеры, планшеты, микроволновки с wifi и т.д.), а сами сети. Сети и только сети образуют интернет. Каждая сеть является узлом, а узлы могут посредством интернета связываться с узлами других сетей.

Что такое «сеть»? Это набор устройств, соединённых между собой физическими или логическими каналами передачи данных. Компоненты сетей можно разделить на 3 группы:

1) Оконечные узлы: устройства, которые передают и/или принимают данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера или любое другое устройство, способное общаться с другими устройствами

2) Промежуточные устройства: это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi — в общем, все устройства, через которые сигнал проходит по пути от источника к адресату

3) Сетевые среды: это среда, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Другими словами, физическое воплощение среды, в которой происходит передача сигнала

Как это выглядит ― можно увидеть на схеме:

Как следует из названия, у сети должна быть ячеистая структура. И если посмотреть на крупные сети, то мы увидим похожую структуру:

Как видно из рисунка, от пункта А к пункту Б можно добраться разными путями. Такое количество разных путей до адресата называется «избыточностью» . Избыточность ― это свойство, которое обеспечивает стабильность сети. Если на узле случится авария, то ваш запрос просто пойдёт по другому пути.

Как он работает?

Как говорилось ранее , интернет состоит из сетей. Эти сети называются «автономными системами» (АС). Они не зависят ни от кого, могут соединяться друг с другом, передавать трафик соседям или даже транзитом принимать трафик от соседей. С кем соединяться и что передавать — определяют владельцы сетей, для удобства мы будем называть их «операторами».

Как соединяются АС друг с другом? Физический размер кабелей составляет обычно от десятков сантиметров до нескольких десятков метров. Всё происходит в специальных помещениях или просто серверных, где установлено оборудование разных операторов.

На стыках АС используется один из самых важных протоколов интернета — BGP (border gateway protocol). Этот протокол нужен для общения между маршрутизаторами провайдеров/операторов на стыках АС, то есть за пределами их сетей. С помощью BGP любая АС говорит соседям, какие маршруты она принимает и через какие порты. А какие именно маршруты и через какие порты прокладывать — зависит от договора между операторами. Собственно из-за того, что за пересылку информации берут деньги, появилось такое явление как «несимметричные маршруты».

Приведём пример несимметричного пути.

Есть пользователь, который хочет скачать файл. Он нажимает кнопку «Скачать» и таким образом совершает запрос к серверу. Запрос уходит по пути от пользователя к серверу 1 ⟶ 2 ⟶ 3 и попадает на сервер 4, где он обрабатывается, а затем ответ отправляется юзеру. Но не факт, что он пойдёт назад тем же путем. Всё дело в деньгах: оператору выгоднее отправлять трафик через наиболее дешевые пиринговые соединения.

Пи́ринг — соглашение интернет-операторов об обмене трафиком между своими сетями, а также техническое взаимодействие, реализующее данное соглашение. Его главное условие — участники пиринга друг другу не платят… Или платят, но смешную сумму за аренду порта.

Такой подход и порождает разность в маршруте. Поэтому назад файл к пользователь может пойти по пути 4 ⟶ 5 ⟶ 6 ⟶ 7 ⟶ пользователь.

Ещё один пример, близкий каждому. Представьте, что у вас в квартире два провайдера. Один предоставил бесплатное безлимитное скачивание, но у него высокая цена за загрузку файлов в интернет. Второй позволяет бесплатно загружать файлы, но дорого берёт за скачивание из интернета. И нам думается, что для разных целей вы будете выбирать разных провайдеров.

Какие бывают операторы?

Ранее мы рассказывали, что провайдеры могут покупать интернет у более крупных провайдеров. Это может продолжаться почти до бесконечности — пока мы не упрёмся в самых главных поставщиков интернета. Их называют Tier 1, и они ни у кого не покупают интернет. Условно принята следующая классификация:

• Tier-1 — оператор, который имеет доступ к сети интернет исключительно через пиринговые соединения
• Tier-2 — оператор, который имеет доступ к части сети интернет через пиринговые соединения, но покупает транзит IP-трафика для доступа к остальной части интернета
• Tier-3 — оператор, который для доступа к интернету использует исключительно каналы, которые покупает у других операторов

Таким образом, у Tier-1 оператора есть множество точек обмена с другими сетями, что позволяет обеим сторонам не платить за трафик. Обычно напрямую к Tier-1 присоединяются крупные сервисы/сети — например, Youtube или другой Tier-1. Сеть ТГУ можно отнести к категории Tier-3.

Вкратце мы рассказали вам, что такое «интернет», как он устроен, какими механизмами регулируются и какими участниками поддерживается. Чтобы проверить себя — вы можете пройти короткий опрос:

Вопросы и предложения, связанные с проектом, вы можете задать в личных сообщениях группы