Váš email dorazil. V posledních několika sekundách necestoval jako jeden pevný blok. Bylo to roztrhané na kusy. Rozbité na malé úlomky. Odesláno různými cestami. Znovu smontované na přijímací straně. Toto je realita sítě s přepínáním paketů. Je to neviditelný základ moderního internetu a funguje tak, že před odesláním přes řadu uzlů nebo přepínačů rozděluje datové soubory na menší jednotky zvané pakety.
Myslete na logistiku skladu a předání. Přepínače směrují tyto pakety nezávisle na sobě. Nečekají, až obdrží celý soubor. Jednoduše přesunou každý fragment na místo určení. Jakmile jsou všechny dílky doručeny, přijímací zařízení skládá puzzle zpět dohromady. Internet funguje podle této logiky. Totéž platí pro většinu místních sítí (LAN).
Kompromis účinnosti
Tradiční sítě zvolily jiný přístup. Sítě s přepínáním kanálů. Vytvořili jedinou fyzickou cestu pro přenos dat. Vyhrazený jízdní pruh. Tato cesta byla ponechána otevřená tak dlouho, jak bylo potřeba. Všechny informace byly přenášeny postupně. Pokud jste byli online, měli jste šířku pásma. Tečka.
Přepínání paketů je chaotičtější, ale chytřejší. Směruje pakety po více cestách. Každé řešení přepínače zlepšuje celkovou efektivitu. Pokud určitá cesta selže kvůli selhání, pakety jsou přesměrovány. Volí jinou cestu. To znamená, že pakety mohou dorazit ve špatném pořadí. Cílový systém je musí seřadit.
Existují také výhody. Optimalizovaná kapacita kanálu. Zvýšená odolnost proti chybám. Ale je to těžké. Vyžaduje značný výpočetní výkon. Ke zpracování chaosu je potřeba hodně paměti RAM. Dochází také ke zpožděním kvůli přesměrování. Dochází ke ztrátě paketů. Kvůli této složitosti je u malých souborů preferováno přepínání paketů. Přepínání okruhů stále vítězí u velkých přenosů v reálném čase, kde je stabilita důležitější než účinnost.
Uvnitř jádra a na periferii
Síť s přepínáním paketů má dvě hlavní zóny: jádro a periferii. Jádro tvoří routery a řídící systémy. Jsou připojeny pomocí vysokorychlostních spojů. Hrana je místo, kde sídlí systémy koncových uživatelů. Zde se nacházejí hostitelé, jako je váš osobní počítač. Odesílají a přijímají pakety.
Komunikace přes jádro závisí na protokolech. Toto jsou pravidla. Postupy, které odesílatelé a příjemci používají k efektivní komunikaci. Zásobník protokolů používaný k přenosu vašich dat se nazývá zásobník protokolů. Jedná se o víceúrovňový systém. Každá úroveň plní svůj vlastní úkol.
Každý přenos, známý jako datagram, se skládá ze dvou částí. Titul. Užitečné zatížení. Záhlaví obsahuje řídicí informace. Adresa odesílatele. Adresa příjemce. Užitná zátěž je skutečná informace, kterou se snažíte dodat. Někdy jsou pakety dále rozděleny na menší jednotky. Toto je fragmentace paketů. Dochází k němu, když data překračují určité limity velikosti.
Bezdrátově orientované na připojení
Tyto sítě existují ve dvou typech. Bezdrátové sítě. Také nazývané datagramové sítě. Toto je standardní model. Data jsou rozdělena na části. K nim jsou připojeny hlavičky. Datagramy mají nejlepší cestu od zdroje k cíli. Neexistuje žádná záruka pořádku. Bez záruky dodání. Pouze rychlost a efektivita.
Dále jsou to sítě orientované na připojení. Sítě virtuálních kanálů. Simulují přepínání kanálů. Před odesláním čehokoli vytvoří vyhrazenou trasu. To vám dává některé z výhod staré metody a zároveň zůstává digitální. Jedná se o hybridní přístup. Za spolehlivost platíte náklady na nastavení.
Historie dělení na díly
Koncept nevznikl z ničeho nic. Paul Baran, inženýr z RAND Corporation, byl první, kdo si představil rozdělení velkých jednotek dat do menších balíčků. Vyřešil vojenský problém. Jak může počítačová síť přežít jaderný útok? Jeho odpověď byla „směrování horkých brambor“. Rychle přenášejte data. Nezdržuj je.
Publikoval to v letech 1960 až 1962. Poté vydal 11svazkovou analýzu nazvanou O distribuovaných komunikacích v srpnu 1964. Vláda to ignorovala. Soukromé korporace neprojevily zájem. Myšlenka byla příliš radikální. Příliš abstraktní.
Donald Davis mezitím pracoval ve Velké Británii. Počítačový odborník v Národní fyzikální laboratoři (NPL). Ke stejnému konceptu dospěl nezávisle. Začal budovat síť, aby to otestoval. Baran nazval své jednotky „bloky zpráv“. Davis jim říkal „pakety“. Toto jméno uvízlo.
Lawrence „Larry“ Roberts se o Davisově práci dozvěděl v říjnu 1967. Bylo to sympozium v Gatlinburgu, Tennessee. Roberts řídil ARPANET pro americkou vládu. Viděl hodnotu. Přijal Davisův termín. Přepínání paketů se stalo standardem pro ARPANET. Předchůdce internetu, který známe dnes.
Proč pro některé úkoly stále používáme staré metody? Protože ne každý problém vyžaduje decentralizované řešení. Někdy prostě potřebujete rovnou čáru. Ale pro World Wide Web? Rozbitý, přesměrovaný, přeskupený chaos je přesně to, co potřebujeme. Je stabilní. Je flexibilní. Toto je jediný způsob, jak škálovat.
První dny přepojování paketů
ARPANET nevznikl z ničeho nic. Vzniklo rychle. Bolt Beranek a Newman (BBN) jej navrhli za jeden rok. Vzali nápady Barana a Davise a nechali je fungovat. První skutečné testování proběhlo v říjnu 1969. Bylo veřejné. Používal přepínání paketů.
Síť začala malá. Čtyři uzly jsou University of California, Los Angeles (UCLA), Stanford Research Institute (SRI), University of California, Santa Barbara a University of Utah. Do roku 1975 toto číslo vzrostlo na 57. Síť rostla.
Ukázka (a neúspěšný pokus zapůsobit)
V říjnu 1972 Roberts a BBN demonstrovali ARPANET na první International Computer Communications Conference. Prokázali funkčnost přepojování paketů. Reakce? Umlčet. Nebo ještě hůř. Velká část amerického komunikačního průmyslu byla lhostejná. Někteří ten nápad dokonce nenáviděli.
BBN viděl příležitost. Roberts a BBN založili Telenet ve stejném roce. Komerční síť určená pro ty, kteří chtěli za připojení platit, místo aby ho prozkoumávali zdarma.
Probuzení celosvětového zájmu
Ostatní země jednaly rychleji. V listopadu 1973 francouzský poštovní úřad oznámil TRANSPAC. Interní paketová síť. V říjnu 1974 spustil Trans-Canada Telephone System DATAPAC. Japonská NTT také plánovala vytvořit vlastní veřejnou datovou síť.
Většina poskytovatelů zůstala skeptická. Dívali se. Čekali. Chtěli zjistit, zda rané sítě skutečně přežijí.
Nové experimenty v Evropě
Zatímco se budovaly veřejné sítě, výzkumníci experimentovali. Davis dokončil síť Mark II v roce 1973. Začala v National Physical Laboratory (NPL) v roce 1970. Ovlivnila Británii a velkou část Evropy.
Louis Pouzin, francouzský počítačový vědec, dokončil ve stejném roce práci na CYKLADÁCH. Používala datagramy. Změnilo to způsob, jakým přemýšlíme o opravě chyb. Místo toho, aby jádro sítě opravovalo chyby, hostitelé to začali dělat. Tento posun způsobil rozdíl. Udělal síť chytřejší. Evropská informační síť (EIN) byla spuštěna v roce 1976. S mezinárodním financováním.
Standardizace chaosu
Těchto pět zemí se muselo na něčem dohodnout. Kanada. Francie. Japonsko. SPOJENÉ KRÁLOVSTVÍ. USA. Potřebovali standard rozhraní hostitel-síť. Jednání začala v roce 1975.
Výsledkem bylo doporučení CCITT X.25. Přijato v březnu 1976. Zahájilo další fázi přepojování paketů. Propojené sítě veřejných služeb. Následoval X.75. Standard pro připojení mezinárodních sítí.
Zrození TCP/IP
Robert Kahn se stal ředitelem Institutu pro pokročilé výzkumné projekty DARPA (IPTO) v roce 1979. Americké ministerstvo obrany mělo několik paketových sítí. Žádný z nich nemohl komunikovat s ostatními.
Kahn tento problém vyřešil. Dosáhl přijetí protokolu TCP/IP ministerstvem obrany. Protokolový standard, který vymyslel společně s Vincentem Cerfem. Cerf byl známý vývojář softwaru. Kahn o tom napsal článek v roce 1974.
TCP/IP se rozšířil. Skončil ve výzkumných laboratořích. Pak do veřejného sektoru. Stala se základem pro finální paketovou síť. Internet.
Nevypadá to, že se historie opakuje? Postavili jsme potrubí. Pak jsme je vyplnili. Technologie byla připravena. Infrastruktura existovala. Pořád jsme přidávali uzly.
