Як працює Інтернет? Основи та принцип роботи глобальної мережі. Протокол IP

Інтернет є глобальною комп'ютерною мережею, яка об'єднує мільярди пристроїв у світі і дозволяє цим пристроям обмінюватися інформацією. Так, оскільки ви читаєте цей текст, це означає, що ви підключені до Інтернету за допомогою комп'ютера, мобільного телефону або іншого пристрою.

Але як цей текст потрапив до вас на екран? Що відбувається, коли ви набираєте адресу сайту або натискаєте на посилання в тексті? Сьогодні ми дізнаємося відповіді на всі ці питання.

Давайте домовимося відразу, що будь-який пристрій, яким ви користуєтеся для доступу в Інтернет, ми будемо називати "комп'ютером". Так нам буде зручніше, і, в цілому, - це не так вже й далеко від істини.

Комп'ютер і комп'ютерна мережа

Як ми знаємо, комп'ютер - це такий пристрій, що дозволяє виконувати яку-небудь програму. На зорі комп'ютерної ери комп'ютери створювалися саме для цієї мети. Але якщо у нас є більш ніж один комп'ютер, було б цікаво написати програми, які б дозволили декільком комп'ютерам "спілкуватися" між собою. Природно, що для цього комп'ютери потрібно, в першу чергу, якимось чином з'єднати між собою. Приблизно так працювала інженерна думка, коли з'явилася ідея створення першої комп'ютерної мережі.

Перша комп'ютерна мережа з'явилася 2 вересня 1969 в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі. Вона була створена групою студентів під керівництвом професора Леонарда Клейнрока в рамках військової програми США. Так, вперше два обчислювальних комплексу в цьому університеті були з'єднані між собою кабелем довжиною 4,5 метра і була здійснена перша передача даних між комп'ютерами на відстані.

Згодом кабелями з'єднали комп'ютери чотирьох американських університетів, і, надалі, ця мережа стала основою для інформаційної мережі міністерства оборони США під назвою ARPANET.

Потім саме ця розробка лягла в основу того, що ми знаємо сьогодні під назвою Інтернет.

Отже, комп'ютерна мережа - це два і більше комп'ютерів, з'єднаних між собою які мають можливість обмінюватися один з одним інформацією.

Сьогодні існує багато способів з'єднати комп'ютери між собою. Це можна робити як за допомогою кабелів, так і за допомогою бездротових технологій.

Спілкування ж комп'ютерів по мережі здійснюється за допомогою спеціальних програм. Щоб такі програми могли взаємодіяти одна з іншою (або, як ми говоримо, - "спілкуватися") вони повинні слідувати одним і тим же правилам і угодам. Такі правила серед інженерів прийнято називати "протоколами". Так, робота мережі Інтернет заснована на протоколі IP.

Що таке протокол?

Перед тим, як ми продовжимо, давайте розберемося, що ж означає слово "протокол " в теорії комп'ютерних мереж. Я впевнений, ви часто чули це слово, але далеко не всі розуміють, що ж за ним міститься.

Все дуже просто, протоколом називають, як ми сказали, набір деяких правил та угод, якими повинні користуватися комп'ютерні програми. Наприклад, уявіть, що у нас є дві комп'ютерні програми, які працюють незалежно одна від одної і нам було потрібно якось організувати їх взаємодію. Наприклад, одна програма, припустимо, записує якусь команду, яку вона хоче щоб виконала інша програма у файл на диску. Щоб інша програма змогла прочитати цей файл і виконати команду, нам буде потрібно задати якийсь певний формат даного файлу. У цьому випадку перша програма повинна буде сконструювати вміст такого файлу за певними правилами, а інша програма, користуючись тими ж правилами, повинна буде вміти його прочитати. Ось такі узгоджені правила і називають протоколом.

Тобто, в нашому випадку протокол буде описувати всі правила, як програми взаємодіють ода з одною, наприклад, такі:

  * Взаємодію організовано через файл.   * Формат файлу такий-то.   * Програма 1 записує команду таку-то.   * Програма 2 читає команду і виконує таку-то дію.

Ось це і є примітивний опис протоколу взаємодії наших програм.

Так само і для організації комп'ютерної мережі знадобилися спеціальні протоколи, що описують правила взаємодії програм і комп'ютерів у цій мережі.

Основним протоколом, на якому будується робота Інтернет - це протокол IP.

Протокол IP

Отже, перший протокол у нашому стеку - це протокол IP. Розшифровується дана абревіатура дуже просто - Internet Protocol (Інтернет протокол), і описує правила адресації комп'ютерів в мережі.

Дійсно, якщо у нас є два пристрої, ми повинні якось визначати від кого і кому було відправлено повідомлення. Це схоже на те, як нібито ви захочете відправити звичайний паперовий лист своєму родичу, який проживає в іншому місті. Щоб відіслати листа до вашого родича, ви повинні будете написати його адресу на конверті, щоб поштова служба змогла доставити його за призначенням. Також за правилами поштової служби ви повинні вказати і свою адресу, щоб вони змогли вам повернути листа назад у разі, якщо воно не може бути доставлено за адресою призначення, або, щоб ваш родич знав за якою адресою слід написати вам відповідь.

Якою ж має бути адреса для комп'ютера? Для вирішення цього завдання інженери припустили, що якщо кожному комп'ютеру в мережі присвоїти унікальне число, то таке число можна використовувати в якості адреси!

З іншого боку, Інтернет - це глобальна мережа, в якій працює дуже багато пристроїв. Тому числа, які присвоюються комп'ютерам, підключеним до мережі, повинні бути досить великими, щоб їх вистачило на всі пристрої, які вже працюють або можуть бути підключені до мережі в майбутньому. Так, кілька десятиліть тому інженери думали, що більш ніж 4-х мільярдів чисел буде достатньо і розробили 32-х бітні адреси IP, які сьогодні лежать в основі адресації в мережі Інтернет.

Таким чином вводиться поняття IP-адреси. Це просто число, яке є унікальною адресою для кожного підключеного комп'ютера до Інтернету (це дещо спрощено, але є, в цілому, вірним утвердженням).

Але однієї адреси комп'ютера може бути недостатньо для організації доставки повідомлень між комп'ютерами. Адже комп'ютер виконує програми. І сьогодні на вашому комп'ютері працює відразу декілька програм. Наприклад ви слухаєте Інтернет-радіо і одночасно переглядаєте сайти або отримуєте електронну пошту.

Тому для того, щоб зрозуміти яка програма повинна обробити повідомлення , що прийшло на ваш комп'ютер з мережі у неї теж повинна бути своя адреса в межах вашого комп'ютера. Такою адресою є "порт" і являє він із себе також звичайна ціле число. На одному компьютері може буди адресовано згідно протоколу 65535 портів.

Тобто, кожне повідомлення, відправлене від одного комп'ютера до іншого передається за спеціальним адресою, що складається з двох кімнат - IP-адреси самого комп'ютера і порту програми.

Для розуміння буде простіше уявити, що IP-адреса - це як адреса вашої квартири. А порт - як адресат - ваші прізвище, ім'я та по батькові. Адже ви можете жити в квартирі не один, але потрібно знати, що лист прийшов саме вам.

Ось саме так і здійснюється адресація між комп'ютерами і програмами згідно протоколу IP у мережі Інтернет.