Как работает интернет: от кнопки до сервера

Интернет это сеть сетей

Интернет не один огромный компьютер и не облако над головой. Это миллионы отдельных сетей: домашних, школьных, сетей провайдеров и дата-центров, соединённых между собой проводами, оптическими кабелями и радиоканалами. Никто не владеет интернетом целиком, но все соблюдают общие правила обмена данными. Эти правила называют протоколами.

Всё началось в 1969 году с сети ARPANET в США. 29 октября того года первое сообщение отправили из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в Стэнфорд. Хотели передать слово LOGIN, но после двух букв, L и O, система упала. Так что первое слово в истории интернета звучит как «LO», то есть «смотри».

Шаг 1. Найти адрес

У каждого устройства в сети есть номер, IP-адрес. В старом и до сих пор самом распространённом формате это четыре числа от 0 до 255 через точку, например 93.184.216.34. Человеку такие числа неудобны, поэтому придумали доменные имена: aura-lab-academy.ru, ya.ru.

Когда вы вводите адрес сайта, браузер сначала спрашивает специальный сервер DNS, это как телефонная книга интернета: «какой номер у этого имени?» DNS отвечает IP-адресом сервера. Обычно это занимает несколько тысячных долей секунды, а ответ запоминается, чтобы в следующий раз не спрашивать.

Адресов в старом формате около 4,3 миллиарда, а устройств в мире уже больше. Поэтому есть новый формат IPv6 с адресами из 128 бит: их хватит, чтобы дать отдельный адрес каждой песчинке на Земле, и ещё останется.

Шаг 2. Разрезать на пакеты

Данные не идут одним сплошным потоком. Фото, видео или страница режутся на небольшие пакеты, обычно примерно по полтора килобайта. На каждом пакете, как на конверте, написаны адрес отправителя, адрес получателя и номер пакета.

Пакеты одного файла могут поехать разными дорогами и прийти в другом порядке. Компьютер-получатель собирает их по номерам. Если какой-то пакет потерялся, он просит прислать его ещё раз. За это отвечает протокол TCP.

Почему так сложно? Потому что так надёжнее. Если один кабель повредят, пакеты просто поедут в обход. Сеть изначально проектировали так, чтобы она работала, даже когда часть её разрушена.

Шаг 3. Доехать

Пакет из вашего телефона сначала попадает на домашний роутер, оттуда к провайдеру, а дальше через цепочку маршрутизаторов. Каждый маршрутизатор смотрит на адрес получателя и решает, какому соседу передать пакет, чтобы тот оказался ближе к цели. Путь до сервера в другой стране обычно занимает 10–20 таких «прыжков».

Между континентами данные идут по оптическим кабелям на дне океанов. Внутри кабеля толщиной с садовый шланг тонкие стеклянные волокна, по которым бежит свет. Таких кабелей в мире больше пятисот, общей длиной больше миллиона километров. Спутники передают меньшую долю: у них дольше задержка, а пропускная способность меньше.

Свет в стекле идёт со скоростью около 200 тысяч километров в секунду. Значит, до сервера в 10 000 километрах сигнал идёт примерно 50 тысячных долей секунды, туда и обратно около десятой доли секунды. Именно поэтому в онлайн-играх важен сервер поближе: задержку, которую называют пингом, нельзя сделать меньше, чем позволяет скорость света.

Шаг 4. Получить страницу

Когда соединение установлено, браузер отправляет запрос по протоколу HTTP: «пришли мне главную страницу». Сервер отвечает текстом страницы, а браузер потом отдельно запрашивает картинки, шрифты и скрипты. Обычная страница состоит из десятков отдельных файлов.

Буква S в HTTPS означает «защищённый». Данные шифруются, и тот, кто перехватит пакеты по дороге, увидит только бессмысленный набор символов. Замочек в адресной строке говорит, что соединение защищено. Как это устроено, рассказали в статье о шифровании.

Саму систему страниц со ссылками, Всемирную паутину, придумал Тим Бернерс-Ли в европейском центре ядерных исследований ЦЕРН в 1989–1991 годах. Интернет существовал и до этого, но в нём обменивались почтой и файлами, а не листали сайты.

Задачи из экзаменов

Задачи на адреса файлов бывают в ОГЭ по информатике, а на маски сети в ЕГЭ. Двоичная запись адресов разобрана в статье о системах счисления.

Частые вопросы