Csomagok, routerek és a megbízhatóság

7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 (zene) AZ INTERNET CSOMAGOK, FORGALOMIRÁNYÍTÁS és MEGBÍZHATÓSÁG – Szia, Lynn Root vagyok, szoftver mérnök a Spotify-nál, és bevallom, én is gyakran adottnak tekintem, hogy az internet megbízható. Lenyűgöző az interneten kerengő adatok mennyisége. De hogyan lehetséges minden egyes adat biztonságos továbbítása? Tegyük fel, hogy a Spotifyról kérsz egy számot. Úgy tűnik, mintha a géped közvetlenül csatlakozna a Spotify szerveréhez, ami közvetlen vonalon küldi neked a dalt. De az internet nem így működik. Ha az interneten közvetlen, kijelölt kapcsolatok lennének, akkor nem tudna tovább működni, ahogy egyre több felhasználó csatlakozik. Már csak azért sem, mert nincs rá garancia, hogy minden gép és kábel mindig működik. Ehelyett az adat közvetett úton közlekedik. Sok évvel ezelőtt, a 70-es évek elején Bob Khan társammal kezdtük el tervezni azt, amit ma internetként ismerünk. Megkaptuk a lehetőséget, és egyben a felelősséget is, hogy megtervezzük az internet protokollt és architektúrát. Azóta is részt vállalunk az internet kiterjesztésében és fejlesztésében mind a mai napig. Nagyon érdekes az, ahogy az információ eljut az egyik géptől a másikig. Nincs egy megadott útvonal. Sőt, az útvonal egy adott gép-gép kommunikácó során is változhat. Egyik géptől a másikig az információ úgynevezett csomagokban jut el az interneten, és a csomagok az interneten hasonlóan közlekednek ahhoz, mint ahogy autóval az egyik helyről a másikra utazunk, a dugóktól és útviszonyoktól függően meglehet, hogy úgy döntünk vagy muszáj úgy döntenünk, hogy minden alkalommal más-más útvonalat válasszunk. És ahogy az autóval sok mindent lehet szállítani, sokféle digitális információ küldhető digitális csomagokban, de vannak korlátok. Mi van akkor, ha el kell juttatni egy űrrakétát az üzemből a kilövő-állomásra? A rakéta nem fér rá egy teherautóra, ezért darabokra kell bontani, és több teherautóval kell elszállítani. Mindegyik autó más-más utat választhat, és máskor érhet célba, de amikor minden darab megérkezik, össze lehet szerelni a rakétát, és ki lehet lőni. Az internet ehhez hasonlóan működik. Ha van egy nagy képed, amit el akarsz küldeni a barátodnak vagy fel akarsz tölteni a weboldalra, az a kép több milliárd bitnyi 0-ból és 1-ből állhat, ami túl sok egy csomaghoz. Mivel számítógépen levő adatot küldünk, a küldő gép a képet gyorsan fel tudja bontani akár több ezer kisebb csomagra. A teherautótól eltérően, ezeknek a csomagoknak nincs sofőrje, nem választják meg az útvonalat. Minden csomaghoz tartozik egy kiinduló és egy célállomás IP cím. Az interneten speciális számítógépek, a routerek forgalomirányítóként működnek, így biztosítják a csomagok áthaladását a hálózaton. Ha egy útvonal bedugul, az egyes csomagok más útvonalra kerülhetnek, és lehet, hogy kicsit eltérő időben érkeznek a célba, vagy akár eltérő sorrendben. Nézzük meg, ez hogyan működik! Az internet protokoll részeként a routerek több csomagküldési útvonalat tartanak nyilván, és az egyes csomagokat a legolcsóbb rendelkezésre álló útvonalon küldik el a célállomás IP címe alapján. A „legolcsóbb” itt nem pénzt jelent, hanem időt, és olyan, nem technikai tényezőket, mint irányelvek, cégek közötti kapcsolatok. Gyakran nem a közvetlen út a legjobb. Alternatív útvonalak a hálózatot hibatűrővé teszik, ami azt jelenti, hogy a hálózat akkor is folytatni tudja a csomagok küldését, ha valami nagy hiba történik. Az internet egyik kulcskérdése a megbízhatóság. Mi történik akkor, ha kérsz valami adatot, és nem minden érkezik meg? Mondjuk, meg akarsz hallgatni egy számot. Mi biztosít arról, hogy a dal 100%-a megérkezik, és tökéletesen lejátszható? Bemutatom legjobb barátodat, TCP-t, Transmission Control Protocol-t. A TCP kezeli az adatok csomagként való küldését és érkeztetését. Olyan, mint a tértivevényes postaszolgáltatás. Ha kérsz a gépedről egy számot, a Spotify elküldi azt csomagokra bontva. Amikor a csomagok megérkeznek, a TCP számba veszi azokat, és elismervényt küld minden egyes csomagról. Ha minden csomag megjött, a TCP igazolja a küldeményt, és készen vagyunk. (zene) Ha a TCP hiányzó csomagot észlel, nincs igazolás. Egyébként nem szólna jól a szám, vagy egyes részek hiányoznának. Minden hiányzó vagy sérült csomagot a Spotify újraküld. Miután a TCP igazolja az összes küldeményt, a szám lejátszása megkezdődik. (zene) Ami nagyon jó a TCP-ben és a router rendszerben, az a méretezhetőségük. Jól tudnak működni 8 eszközzel, de 8 000 000 000 eszközzel is. A hibatűrés és redundancia miatt minél több eszközt adunk a rendszerhez, annál megbízhatóbb lesz az internet. Ami még nagyon jó: miközben növeljük és méretezzük, az internet folyamatosan használható marad. Az internet több százezer hálózatból és több milliárd fizikailag összekötött eszközből áll. Az teszi lehetővé az internetet alkotó különböző rendszerek összekapcsolását és egymás közti kommunikációját és együttműködését, hogy megállapodtak az adatküldési szabványokban. A routerek az interneten segítik a csomagok továbbítását a célállomásra, ahol – ha szükséges – a csomagokat sorba rendezik és visszaállítják. Ez naponta több milliárdszor megtörténik, akár emailt küld valaki, akár egy weblapra látogat, videó beszélgetést indít, mobil alkalmazást használ, vagy amikor érzékelők, vagy más eszközök kommunikálnak egymással.