I laik může pochopit, jak jsou přenášena data po počítačových sítích

Ne jedenkrát jsem někomu zkoušel vysvětlovat polopaticky, jak "funguje internet". Záměrně to dávám do uvozovek, protože to, jak funguje, je na hodně dlouhé vyprávění. Naše rozhovory se totiž zaměřovali konkrétně na to, jak probíhá datová komunikace. I když na internet jako celek by se taky nechalo pěkně pobavit.

Příspěvek je určen laikům, lidem mimo IT sféru a je hodně zjednodušený. Snad to bude pochopitelné. Kdyby ne, uvítám v komentářích návrh na změnu.

Co se děje, když usednete k počítači, spustíte si prohlížeč a zadáte do něj adresu třeba www.seznam.cz? Jak vypadá komunikace mezi Vaším počítačem a portálem Seznam.cz?

Abychom si tedy vše mohli hezky vysvětlit, je potřeba vše analogicky převést do jiné podoby, podoby, která je obecně většině známá. Zvolil jsme tedy ukázku s Českou poštu. A nejedná se o reklamu na Českou poštou.

Úvodem ještě uvedu pro přehled v textu se objevující terminologii:

• data aplikace = papír s objednávkou, časopis
• packet = obálka
• rámec (frame) = brašna pošťáka, přepravní box
• síťová karta = schránka
• switch (směrovač) = místní pobočka pošty
• router (přepínač) = hlavní pošta
• IP adresa = naše jméno
• MAC adresa = adresa bydliště, sídla

Jak jsem již nakousl, sedíte u PC a zadáte do prohlížeče nějakou adresu. Co se stane? Vy vyšlete požadavek na server a server vám odpoví. Převedeme si to analogicky na objednávku časopisu. Takže sedíte doma (počítač), vyplníte papírovou objednávku (adresa v prohlížeči), odešlete ji (odenterujete), vydavatelství (server) požadavek zpracuje a zašle vám časopis (webová stránka). Bohužel jste si neobjednali předplatné, ale každý měsíc si znovu žádáte o nové číslo - každé nové kliknutí posílá požadavek na novou odpověď serveru.
 

Podíváme se na to podrobněji

Když vezmeme papír, tužku a vyplníme na papíře objednávku, je to to samé, jako když na počítači ve webovém prohlížeči napíšete do adresního řádku www.seznam.cz. Poté, co už máte objednávku napsanou, zjistíte, že se vám nevejde do obálky, takže papír zmenšíte. V našem případě se pouze přeloží na čtvrtinu. V PC by se data nasekala na několik segmentů. Složený papír nyní vložíme do čisté obálky.

Abychom mohli obálku odeslat, musíme znát adresu příjemce. My víme, že to je vydavatelství, ale jakou má adresu? Podle názvu jí vyhledáme v adresáři firem. Stejně tak počítač při zadání adresy www.seznam.cz vyšle dotaz do jakéhosi adresáře, kterému se říká DNS (Domain name system), tam zjistí, že pod názvem www.seznam.cz se skrývá IP adresa 77.75.76.3.

Teď už máme adresu, nezbývá nám nic jiného, než ji nadepsat na obálku. Vlevo napíšeme naše jméno, což představuje zdrojovou IP adresu. Pod to napíšeme ulici, PSČ a město, to představuje zdrojovou MAC adresu. Napravo napíšeme název vydavatelství jako cílovou IP adresu a k tomu ulici, PSČ a město jako cílovou MAC adresu.

Obálka je takto připravena k odeslání, v tuhle chvíli se jí říká packet. Packet je odesílán na síťové rozhraní neboli síťovou kartu. Je to rozhraní mezi naším PC, tedy námi a internetovou cestou, tedy poštou. Můžeme říct, že tím rozhraním bude schránka pošty, do které dopis hodíme.

Samotný packet ale sítí neprochází, je ještě zapouzdřen do rámce podle toho, přes co jej přenášíme, např. přes kabel (ethernetový rámec), optický kabel nebo laser. Pro nás bude rámec představovat to, v čem je obálka přepravována, tedy brašna pošťáka, box v autě, box ve vlaku.

Obr. použit ze stránky http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Rm-osi_parallel_cs.svg

Pošťák nyní vysype schránku a vezme náš dopis na nejbližší poštu. Pošťák je zde pouhým kabelem, nic nedělá, jen přenáší obálku od nás na poštu. Nic o obálce neví, nekouká na ni, pro něj je to pouze kus papíru. Stejně jako je pro kabel veškerá informace pouze elektrický impulz.

Na místní poště dopis vyndají z brašny (z rámce je opět packet) a podívají se na PSČ a město. Zhodnotí, zda je obálka doručována do stejného města, ve kterém ji sebrali, nebo je dopravována do jiného města. Dřív jsme si řekli, že to znázorňuje MAC adresu, pošta zde znázorňuje switch (přepínač). Jméno je zatím nezajímá. Oni pouze přijmou obálku jedním vchodem a jiným ji zase pošlou dál. Jelikož se jedná o jiné město (nemáme server www.seznam.cz přece doma :)), dají obálku do dalšího boxu (zabalí packet zpět do rámce) a odešlou na centrální poštu. Ta představuje router (přepínač). Router rozhoduje, kam obálku (packet) pošle, přičemž kouká již i na IP adresu. Stejně tak hlavní pošta rozhoduje, do kterého města přepošle obálku a kontroluje celou adresu, zda existuje.

Obálka nám tedy putuje do cílového města. Zde koukají kromě adresy i na jméno, tedy IP adresu. Router opět rozhoduje, kam packet pošle. Tedy hlavní pošta rozhoduje, na kterou pobočku ve městě přepošle obálku.

Pobočka už je pak opět jen switch, hlavním vchodem do ní přijde obálka, jinými dveřmi vyjde pošťák s brašnou a obchází ulice, až narazí na toho správného adresáta a jemu obálku, tedy packet předá. Síťovým rozhraním je opět schránka, tentokrát patřící vydavatelství. Packet je potřeba rozbalit - otevřít obálku. V IT by těch obálek přišlo několik, v každé by byl kousek papíru a až by přišly všechny kousky, složil by se celý papír. Vydavatelství pouze papír rozloží na původní velikost.

Aplikace, tedy třeba sekretářka, přečte data, tedy naší objednávku, a zpracuje ji. Jak, to už jsou záležitosti aplikační vrstvy.

Po zpracování vezme vydavatelství (server) časopis (webovou stránku), zabalí jej opět do obálky (packetu), označí adresami (IP a MAC) a vhodí do schránky. Jak to bude dál? Úplně stejně, obálka - packet putuje sítí České pošty, routuje se, až dorazí do cílové adresy, je předána, rozbalena a příslušnou aplikací - námi zpracována. Můžeme si přečíst, o čem se v časopise (na www stránce) píše. 

Efekt je v obou případech stejný, obdrželi jsme informaci, kterou jsme si vyžádali. Rozdíl? Tu informaci z časopisu si přečteme v nejlepším za několik dní, tu webovou za několik sekund, ne-li milisekund.

Závěrem ještě zmíním, že se rozlišuje, zda je o protokoly UDP nebo TCP, to vezmu už hodně zkráceně:
UDP = obyčejná zásilka, bez potvrzení, že dorazila, pokud se někde ztratí, prostě se po ní nepátrá, její odeslání je rychlejší (levnější)
TCP = doporučená zásilka, když by si adresát obálku nevyzvedl, nebo se ztratila, přijde nám obálka zpět. V IT nedostaneme zpět potvrzení o úspěšném doručení a odešleme packet znovu.

PS:
Pokud vás uvedená problematika i nadále zajímá, doporučuji shlédnou hezké video na pochopení toho, jak data po síti tečou a jaké jsou typy packetů. Přístupné je na stránkách nic.cz pod názvem Válečníci sítě.

Související:

I laik může pochopit, jak funguje počítač

>> Líbil se Vám článek? Ohodnoťte mě <<