як працює Інтернет [закрито]

Я не зовсім розумію, як Інтернет працює з IP-адресою.
Наприклад, у мене вдома є роутер. За допомогою цього маршрутизатора я отримую локальну мережу. Також я можу підключити Інтернет. Моє запитання: який саме тут Інтернет.
На мою думку, існує ще один маршрутизатор вищого рівня, який походить від якоїсь компанії, яка пропонує послугу Інтернет, щоб розповсюдити IP-адресу для мого маршрутизатора. З точки зору маршрутизатора вищого рівня, всі маршрутизатори, такі як мій маршрутизатор, утворюють більшу "локальну мережу".
Якщо так, я не знаю, як працює сервер. Наприклад, кожен може увійти на сервер google, оскільки ми знаємо його IP-адресу. Але хто дає цю IP-адресу в Google? роутер? Якщо маршрутизатор робить це, як ми могли це розпізнати?
Наприклад, маршрутизатор компанії A дає IP-адресу в Google, і я використовую роутер компанії B для пошуку Інтернету. У цьому випадку здається, що є дві локальні мережі: моя локальна мережа та локальна мережа Google. Як два машини в двох різних локальних мережах могли спілкуватися?

Давайте спростимо це на прикладі реального життя:

(Everything in this example is based on IPv4)

1. Будь-хто може створити локальну мережу вдома / в офісі / компанії тощо. Ця локальна мережа повинна використовувати приватні IP-адреси, визначені в RFC1918 . Це дозволить уникнути дуже можливого конфлікту із однаковою IP-адресою в різних місцях світу.
2. Ваша приватна локальна мережа може підключитися до загальнодоступного Інтернету через маршрутизатор. Зазвичай маршрутизатор має приватний IP, підключений до локальної мережі, і загальнодоступний IP, підключений до локального провайдера . Маршрутизатор використовує послугу перекладу під назвою NAT, щоб ваш приватний IP підключився до загальнодоступного Інтернету.
3. Місцевий Інтернет-провайдер використовує низку публічних IP-адрес, призначених організацією, відомою як регіональний Інтернет-реєстр . ARIN для США, Канади, декількох регіонів Карибського басейну та Антарктиди. RIPE для Європи, Росії, Близького Сходу та Середньої Азії тощо.

4. Місцевий провайдер використовує свої публічні IP - адреси в діапазоні до Asign його маршрутизаторами свого клієнта і для межсоединений до інших інтернет - провайдерів, як правило , більші інтернет - провайдерів, які пов'язані з міжнародними провайдерами. Існує велика сітка (павутина) взаємозв'язків, яка регулюється протоколами маршрутизації, які обчислюють найшвидший шлях між маршрутизатором та іншими маршрутизаторами.

5. Кожен провайдер повинен мати два або більше DNS-сервери, на яких відносини IP address - domain nameзберігаються і доступні для будь-кого, хто може проконсультуватися з ним. Ці DNS-сервери оновлюють свою інформацію від та інших DNS-серверів високого рівня ієрархії, тому зміна може бути реплікувана на кожен DNS-сервер у світі.

6. Коли ви з вашої локальної мережі хочете підключитися до http://www.google.com , ваш ПК / планшет / мобільний телефон / запитує сервер DNS щодо IP-адреси, відповідної цього імені (у цьому випадку 216.58.210.164 ). Потім ваш веб-браузер надсилає запит на цю IP-адресу, ваш локальний маршрутизатор робить переклад NAT , відправляє запитуючий пакет на маршрутизатор провайдера ISP, він надсилає його на маршрутизатор вищого рівня ISP і так далі, поки пакет не надійде до Google через найшвидший або найкоротший шлях ( протоколи маршрутизації ).

7. Google відповідає на те, що відправляє сторінку (HTML + CSS + зображення + файли cookie) на ваш маршрутизатор (знову пакет пройде найшвидший / найкоротший шлях), ваш маршрутизатор робить обернений NAT- переклад і помістить його в локальну мережу та потрапить на ваш ПК / планшет / мобільний.

Очевидно, що відбувається багато технічних і складніших речей, але це служить основним поясненням.

Оскільки IP - це протокол без підключення, шлях від вашого маршрутизатора до google може відрізнятись від шляху від google до вашого маршрутизатора , це залежить від рішень протоколів маршрутизації та саме в цьому полягає краса IP / Internet. Якщо в середині передачі файлу деякі проміжні маршрутизатори не вдається, трафік перенаправляється за допомогою іншого маршрутизатора, і кінцевий користувач цього не помічає.

Якщо ви перебуваєте в Windows, відкрийте cmd і напишіть, ipconfig /allі ви побачите свій IP, приватний IP вашого маршрутизатора, IP-адресу сервера DNS, який ви використовуєте, та іншу інформацію.

Також звідти пишіть, tracert www.google.comі ви можете побачити, як запитуючий пакет з вашого ПК подорожує від маршрутизатора до маршрутизатора, перескакуючи з одного провайдера на інший, поки не потрапить у google.

Через велике розширення серверів та сервісів в Інтернеті по всьому світу спостерігається виснаження IPv4-адрес. Інтернет-провайдери повинні впроваджувати IPv6, оскільки це вирішує проблему та позбавляє від необхідності перекладу NAT , роблячи можливим використання локальних адрес загальною мережею .

Як два машини в двох різних локальних мережах могли спілкуватися?

ІМХО, легше було б зрозуміти загальні правила, якби ви спочатку забули про винятки.

По-перше, врахуйте, що сотні закритих локальних мереж, як та, створена вашим домашнім маршрутизатором, є своєрідною думкою , яка набула широкого поширення лише через брак IPv4-адрес.

На вищих рівнях, поза вашим домашнім маршрутизатором, немає такого суворого розділення між "LAN" та "WAN". Натомість мислите про Інтернет як про єдину глобальну мережу, можливо, дещо схожу на телефонну чи поштову мережі. Є кілька «ярусів» провайдерів, але якщо ви будете дотримуватися ієрархії досить високо, ви не знайдете жодного центрального вузла з провайдерами в якості спиць; натомість ви знайдете сітку взаємопов'язаних мереж, як на графіках нижче.

Ваш Інтернет-провайдер, якщо він достатньо великий, швидше за все, матиме декілька посилань на мережі вищого рівня, а також прямі маршрути до інших Інтернет-провайдерів у тому ж районі; всі вони використовують протокол BGP для обміну інформацією про те, що доступно через який провайдер. Тож якщо коротша стежка з певних причин перерветься, все пройде довше. _{(Що, здається, відбувається саме зараз між моїм Інтернет-провайдером та Вікіпедією. Грм.)}

Насправді, деякі компанії, такі як Google або Netflix, самі є досить великими, щоб мати декілька посилань на рівні рівнів-1, що в значній мірі викидає будь-яку ієрархію, що залишилася.

Але хто дає цю IP-адресу в Google?

IP - адреси самі по собі є призначені в ієрархії, починаючи з IANA призначаючи великі діапазони адрес для регіональних реєстрів , а також ті реєстри , в свою чергу видають менші діапазони для інтернет - провайдерів та інших підприємств.

Але ці призначення є лише дозволом на використання адрес; вони не мають відношення до того, як налаштовані фактичні маршрутизатори. Натомість оператори кожної мережі безпосередньо налаштовують власні маршрутизатори для використання діапазону адрес, яким вони володіють.

(Зазвичай сервери самі матимуть свої адреси вручну встановити на кожному сервері, для надійності , але це не обов'язково. - Я бачив місця , де сервери використовують DHCP для отримання їх адреси від маршрутизатора, таким же чином , персональні комп'ютери роблять.)

Коротше кажучи, IANA надає Google дозвіл на використання адреси, а інші Інтернет-провайдери по всьому світу переконують, що адреса спрямована до мережі Google. Решта - від операторів мережі Google.

Отже, враховуючи вищесказане, ваш домашній маршрутизатор та веб-сервери Google є майже рівними членами Інтернету . Кожен має глобальну IP-адресу, до якої можна дістатися з будь-якого іншого місця в мережі, дотримуючись таблиць маршрутизації.

• На вашому комп'ютері є дуже проста таблиця маршрутизації, яка просто говорить про те, що все, що знаходиться поза однією підмережею, доступне, пройшовши через "шлюз за замовчуванням" (ваш маршрутизатор).

• Аналогічно, ваш домашній маршрутизатор говорить, що IP-адреси "LAN" доступні безпосередньо на портах локальної мережі, а все інше має бути надіслано до маршрутизатора вашого провайдера.

• Тут на роботі у нас було п'ять таких маршрутизаторів, по одному в кожній будівлі. Таким чином, їх маршрутизаційні таблиці також мають прямий шлях до маршрутизатора будь-якої іншої будівлі, окрім основних «тієї самої підмережі» та «всього іншого».

• У провайдера буде декілька маршрутизаторів, деякі з них матимуть маршрути до клієнтів, деякі з них знають про посилання на інші провайдери. Наприклад, "зовнішній" маршрутизатор може мати таку інформацію:

  • 36.56.xx можна отримати через власний маршрутизатор «клієнтів» провайдера;
  • 212.xxx можна отримати через маршрутизатор NORDUnet 109.105.98.126;
  • 212.162.xx також можна отримати через маршрутизатор GÉANT 62.40.98.13;
  • (і так далі)
  • нарешті, все можна досягти через рівень 3.

  І маршрутизатор "замовника" міг би сказати:

  • 36.56.1.1 можна дістатися через порт №3;
  • 36.56.1.2 можна отримати через порт №4;
  • (і так далі)

Щоразу, коли ваш комп’ютер надсилає пакет в сторону Google, або навпаки, кожен маршрутизатор перевірятиме, до чого він може дійти, і пересилає пакет до наступного. Ви навіть можете бачити повний шлях за допомогою TRACERTабо tracerouteкоманд на терміналі.

Отже, це основи.

Так, ваш домашній маршрутизатор також потребує додаткових хитрощів - Переклад мережевих адрес або NAT - щоб уся ваша домашня мережа могла ховатися за однією IP-адресою. Це досить розповсюджено: лише старші, такі як MIT, мають достатньо IPv4-адрес, щоб дати їх кожній людині. Майже всі інші мережі мають владнати з NAT. (Моє робоче місце володіє блоком з 64 адрес, але має кілька сотень робочих станцій та студентів, які користуються Wi-Fi на своїх телефонах, тому більшість із них також позаду NAT.)

Але, незалежно від того, наскільки це широко розповсюджено, NAT все ще є винятком, хак для того, щоб працювати старі речі (поки IPv6 не стане більш поширеним у 2100-х роках). Більшість серверів мають власну глобальну IP-адресу, і ви можете отримати доступ до них безпосередньо; вам не потрібно ніякої магії, щоб дістатися до мережі Google.

Дійсно, якби вам довелося підключитися до того, хто стоїть за таким NAT, як ваш, це може насправді дратувати - багато ігор просять вас налаштувати "переадресацію порту" з цієї причини, і однорангові програми повинні вдаватися до різних " хитрощі "пробивання", щоб досягти всередині локальної мережі через NAT.

І стане гірше, коли ISP почнуть використовувати "NAT-клас NAT", де

Крім того, великі Інтернет-провайдери іноді мають складніші внутрішні системи, такі як маршрутизація політики або MPLS, коли перенаправлення на основі маршруту стає занадто повільним, але вони знову просто додаються поверх основного IP, і їх слід досліджувати окремо - у мене немає " t фактично працював у Інтернет-провайдера.