Pakiety, routery i droga, którą przebywają twoje dane

Poprzednia lekcja śledziła jedno kliknięcie od twojego Maca do strony internetowej. Ta lekcja zwalnia przy kroku „łączenia się”: czym jest pakiet, jak routery decydują, dokąd go wysłać, i jak możesz sam obejrzeć tę drogę.

Twoja wiadomość, pocięta na kawałki

Nic, co wysyłasz przez internet, nie podróżuje w jednym kawałku. Jak wyjaśnia Cloudflare Learning Center, dane są dzielone na małe segmenty zwane pakietami, zanim opuszczą twoje urządzenie, a potem składane z powrotem przez odbiorcę. Nazywa się to komutacją pakietów: ponieważ pakiety z wielu różnych komputerów mogą współdzielić te same kable i sprzęt, miliardy urządzeń mogą wymieniać dane w tych samych sieciach naraz, przy czym każdy pakiet jest przekazywany niezależnie i niekoniecznie dociera w tej samej kolejności, w jakiej został wysłany.

Routery: decyzja przy każdym skoku

Pakiet nie podróżuje bezpośrednio do celu. Jest przekazywany od jednego routera do kolejnego, a każdy router podejmuje własną decyzję, dokąd wysłać go dalej. Cloudflare opisuje routery jako odczytujące nagłówek pakietu — część określającą jego cel — i sprawdzające go względem tabeli routingu, podobnie jak konduktor pociągu sprawdza bilet, by zdecydować, na który peron należy skierować pasażera. Tabele routingu mogą być ustawiane ręcznie (routing statyczny) albo aktualizowane automatycznie w miarę zmieniających się warunków (routing dynamiczny), tak jak aplikacja mapowa przekierowuje trasę wokół korków. Router robi to miliony razy na sekundę, dla milionów pakietów, od wielu różnych nadawców naraz.

Ponieważ internet to sieć wielu niezależnie zarządzanych sieci, pojedyncze połączenie ze stroną internetową zwykle przecina kilka z nich: twoją sieć domową lub biurową, twojego dostawcę internetu, jedną lub więcej sieci tranzytowych i wreszcie sieć, w której znajduje się strona. Nikt nie posiada całej trasy i żadna pojedyncza firma nie widzi jej całej.

Obejrzenie trasy samemu: traceroute

macOS jest dostarczany z narzędziem pokazującym tę podróż skok po skoku. Cloudflare Learning Center wyjaśnia, że traceroute działa, wysyłając pakiety ze stopniowo rosnącą wartością czasu życia (time-to-live), tak że każdy router po drodze odsyła mały komunikat o błędzie, ujawniając się w ten sposób, skok po skoku. Wynikiem jest lista routerów, przez które przeszedł twój pakiet, i czasu każdego skoku.

$ traceroute 1.1.1.1

Prawdziwe śledzenie do 1.1.1.1 Cloudflare, pokazane we własnej dokumentacji Cloudflare, wygląda mniej więcej tak: najpierw router w twoim domu, potem jeden lub dwa skoki wewnątrz twojego dostawcy internetu, potem jedna lub więcej sieci, o których nigdy nie słyszałeś, zanim wreszcie dotrze do celu. Niektóre skoki pokazują trzy gwiazdki (* * *) zamiast czasu: zwykle oznacza to, że router jest skonfigurowany, by nie odpowiadać na traceroute, a nie że coś jest zepsute.

Przekraczanie oceanów: kable, których nigdy nie widzisz

Dla połączenia między kontynentami pakiety w pewnym momencie niemal na pewno podróżują przez podmorski kabel światłowodowy. Międzynarodowy Komitet Ochrony Kabli (ICPC), organizacja rządów i właścicieli kabli założona w 1958 roku, zauważa, że te kable przenoszą międzynarodowy ruch głosowy i danych taniej i bardziej niezawodnie niż satelity: rozmowa, która musiałaby przebyć dziesiątki tysięcy kilometrów w górę do satelity i z powrotem, może zamiast tego przejść bezpośrednio po dnie morskim. Pojedyncza para włókien w jednym z tych kabli może dziś przenosić cyfrową przepustowość, którą ICPC opisuje jako równoważną 150 000 000 jednoczesnych rozmów telefonicznych, a każdy kabel zwykle łączy w sobie kilka takich par włókien. Ponieważ awaria albo kotwica statku może przeciąć kabel, branża opiera się na posiadaniu kilku niezależnych tras zamiast jednej linii między dowolnymi dwoma regionami.