Chociaż struktura Internetu jest złożona, jego działanie opiera się na kilku
prostych zasadach. W tej sekcji przyjrzymy się podstawowej architekturze
Internetu. Internet jest oparty na pozornie prostym pomyśle, który powtórzony
na dużą skalę umożliwia prawie natychmiastowe przesyłanie w dowolnym momencie
danych między dowolnymi klientami sieci.
Sieci LAN są mniejszymi
sieciami, obejmującymi ograniczony obszar geograficzny. Połączenie wielu sieci
LAN pozwala na funkcjonowanie Internetu. Sieci LAN mają jednak ograniczoną
wielkość. Odległość nadal stanowi przeszkodę, chociaż opracowano nowe techniki
zwiększające szybkość transmisji, takie jak Gigabit, 10 Gigabit Ethernet lub
Metro Optical.
Jednym ze sposobów zapoznania się z architekturą Internetu
jest skupienie się na komunikacji w warstwie aplikacji pomiędzy komputerem
źródłowym, docelowym i komputerami pośredniczącymi w tej wymianie informacji.
Umieszczenie identycznych egzemplarzy aplikacji na wszystkich komputerach w
sieci mogłoby uprościć dostarczanie wiadomości w dużej sieci. Jednak takie
rozwiązanie nie skaluje się dobrze. Aby nowe oprogramowanie poprawnie działało,
trzeba by zainstalować nowe aplikacje na każdym komputerze w sieci. Aby
poprawnie działał nowy sprzęt, trzeba by zmodyfikować oprogramowanie. Każda
awaria komputera pośredniczącego lub działającej na nim aplikacji spowodowałaby
przerwanie łańcucha wymienianych komunikatów.
Internet został oparty na
zasadzie połączeń pomiędzy warstwami sieci. Używając jako przykładu modelu OSI
można powiedzieć, że celem jest utworzenie niezależnych modułów realizujących
poszczególne funkcje sieci. Pozwala to na zróżnicowanie technik
wykorzystywanych w sieciach LAN w warstwach 1 i 2 oraz aplikacji działających w
warstwach 5, 6 i 7. Model OSI umożliwia odseparowanie szczegółów dotyczących
wyższych i niższych warstw. To z kolei umożliwia pośredniczącym urządzeniom
sieciowym przekazywanie ruchu bez zajmowania się szczegółami dotyczącymi sieci
LAN.
Prowadzi to do koncepcji intersieci, czyli budowania sieci z innych
sieci. Sieć złożona z innych sieci jest nazywana internetem (intersiecią), przy
czym wyraz ten jest pisany małą literą. Gdy mówimy o sieciach, które powstały z
sieci Departamentu Obrony USA, na bazie których działa światowa sieć WWW,
używamy pojęcia Internet, pisanego dużą literą. Intersieci muszą się skalować
odpowiednio do liczby sieci i przyłączonych komputerów. Muszą one także
umożliwiać przenoszenie danych na ogromne odległości. Muszą być na tyle
elastyczne, aby uwzględniać ciągłe udoskonalenia techniczne. Jak również muszą
być w stanie dostosować się do dynamicznych warunków panujących w sieci.
Intersieci powinny być również tanie w utrzymaniu. Poza tym muszą być tak
zaprojektowane, aby umożliwiać transmisję danych do dowolnego miejsca o
dowolnym czasie.
Na rysunku
pokazano połączenie dwóch sieci fizycznych poprzez specjalizowany
komputer zwany routerem. Sieci te określa się jako bezpośrednio podłączone do
routera. Router jest potrzebny do podejmowania wszystkich wymaganych do
komunikacji między tymi sieciami decyzji o wyborze tras. Do obsługi dużego
ruchu sieciowego potrzebna jest duża liczba routerów.
Na rysunku
rozszerzono poprzedni schemat do trzech sieci fizycznych połączonych
dwoma routerami. Routery podejmują złożone decyzje, które pozwalają wszystkim
użytkownikom we wszystkich sieciach na komunikowanie się pomiędzy sobą. Nie
wszystkie sieci są ze sobą bezpośrednio połączone. Router musi umieć radzić
sobie z taką sytuacją.
Jedną z możliwości jest przechowywanie przez
router listy wszystkich komputerów i wszystkich ścieżek do nich. Na tej
podstawie router mógłby decydować, w jaki sposób przekazywać pakiety danych.
Przekazywanie opiera się na adresie IP komputera docelowego. Takie rozwiązanie
stałoby się niewygodne, gdyby wzrosła liczba użytkowników. Lepiej skaluje się
rozwiązanie, w którym router przechowuje listę wszystkich sieci, ale pozostawia
lokalne dostarczenie pakietów lokalnej sieci fizycznej. W tej sytuacji routery
przekazują innym routerom komunikaty. Każdy router dzieli się informacjami o
tym, do jakich sieci jest przyłączony. Dzięki tym informacjom tworzona jest
tablica routingu.
Na rysunku
przedstawiono wymagane przez użytkowników ukrycie szczegółów. Jednak
fizyczna i logiczna struktura chmury Internetu może być bardzo złożona, jak
pokazano na rysunku
. Internet gwałtownie rozrósł się, aby mogło z niego korzystać coraz
więcej użytkowników. Fakt, że Internet powiększył się na tyle, że zawiera ponad
90 000 routerów szkieletowych oraz 300 000 000 użytkowników końcowych, świadczy
o tym, że jego architektura jest oparta na solidnych podstawach.
Dwa
komputery znajdujące się w dowolnych miejscach na świecie mogą komunikować się
bez problemów, jeżeli tylko spełniają pewne specyfikacje dotyczące sprzętu,
oprogramowania i protokołów. Standaryzacja sposobów i procedur przesyłania
danych pomiędzy sieciami umożliwiła utworzenie Internetu.