Wprowadzenie do protokołów TCP/IP
Architektura Internetu

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.


Łącza WWW