インターネットは実際どのように機能しますか？[閉まっている]

TCP / IPプロトコル/レイヤー、DNS、LAN、VPN、NATスキーム、SSL / TLS /などについて、私が見た多くの情報があります。インターネットの仕組みの側面。しかし、私が思うに、インターネットが実際にどのように機能するか（その「内部」の部分など）を学ぶのは難しいです。

これが私が何を意味するかを示すためのいくつかの例の質問...

• インターネットを介してコンピューターにメッセージを送信すると、メッセージは宛先（どのような場所/組織、および物理的にどこにある）を経由して宛先に到達しますか？
• ISPからインターネットを取得する必要があるのはなぜですか？なぜインターネットに直接接続できないのですか？
• インターネットのメインコアである「バックボーン」を構成するものは何ですか。これはどのように機能しますか？これは秘密でしょうか？

そう...

1）インターネットは実際にどのように機能しますか。何が「スピン」するのですか？

2）これらの事柄に関するより良い情報をウェブ上で見つけることは可能ですか、そうである場合、これに役立つリソースは何ですか？

インターネットはネットワークのネットワークです。

10台のシステムのネットワークがあり、それぞれにIPアドレスがあり、トムにはネットワークがあり、アリスにはネットワークがあったとします。どちらかと話すには、トムとアリスへの個別の接続と、それに関連するコストが必要です。

さて、トムがアリスに接続していて、あなたはトムに接続しているとしましょう。トムは彼を介してアリスに接続することができます-それはピアリングです。

100人の異なる人々に別々に接続する必要があると想像してください。大陸間のポイントツーポイントネットワークを使用することはできません。そのため、一連の非常に大容量の接続があり、維持費が非常に高くなります。理論的には、メインバックボーンに接続したり、独自に実行したりできますが、リセラーであるIE ISPから購入する方が安上がりです。ISPにはピアリング契約もあります（そのため、トム、アリス、アリ、イワン、ラヴィ、バンダなどと別に契約を結ぶ必要はありません）。

インターネットは、これらのさまざまな完全に切断されたネットワークを首尾一貫した方法で結び付けているため、機能します。実際には、各「ネットワーク」はネットワークの集合であるASです。

概要を取得したので、WindowsのtracertとLinuxのtracerouteを使用して、サーバーまでのルートを追跡できます。各ルートには、ISP内、より大きなISP、最終的な場所までのホップがあります。

geek@tamandua:~/pystatgrab-0.5/glances-1.1.3$ traceroute www.superuser.com
traceroute to www.superuser.com (64.34.119.12), 30 hops max, 60 byte packets
 1  menu (192.168.1.254)  7.264 ms  7.224 ms  7.192 ms
 2  bb219-74-xxx-x.singnet.com.sg (219.74.xxx.x)  17.088 ms  18.808 ms  20.773 ms
 3  202.166.xxx.xx (202.166.xxx.xxx)  22.701 ms  24.651 ms  26.585 ms
 4  xe-0-0-0-3000.qt-ar04.singnet.com.sg (202.166.121.129)  28.496 ms  30.633 ms  32.386 ms
 5  xe-8-3-0-0.qt-cr02.singnet.com.sg (202.166.126.209)  34.427 ms  36.272 ms  38.153 ms
 6  ae6-0.singha.singnet.com.sg (202.166.120.186)  40.136 ms  13.885 ms  13.848 ms
 7  ae5-0.beck.singnet.com.sg (202.166.126.41)  15.732 ms  12.018 ms  13.772 ms
 8  203.208.190.57 (203.208.190.57)  17.938 ms  17.923 ms  19.544 ms
 9  ge-1-0-0-0.sngc3-dr1.ix.singtel.com (203.208.173.134)  21.731 ms 203.208.171.213 (203.208.171.213)  23.515 ms 203.208.171.217 (203.208.171.217)  27.320 ms
10  ge-1-1-3-0.sngtp-dr2.ix.singtel.com (203.208.152.21)  29.300 ms  29.313 ms 203.208.171.197 (203.208.171.197)  31.083 ms
11  so-3-0-0-0.laxow-cr1.ix.singtel.com (203.208.151.222)  212.783 ms so-2-0-0-0.laxow-cr1.ix.singtel.com (203.208.151.86)  226.137 ms  202.607 ms
12  203.208.153.142 (203.208.153.142)  204.518 ms  208.651 ms ge-7-0-0-0.laxow-dr2.ix.singtel.com (203.208.183.158)  209.639 ms
13  peer1.com.any2ix.coresite.com (206.223.143.79)  197.931 ms  199.860 ms  213.576 ms
14  10ge.ten1-1.la-600w-cor-2.peer1.net (216.187.88.146)  203.925 ms  219.400 ms  221.328 ms
15  10ge-ten1-2.dal-eqx-cor-1.peer1.net (216.187.124.122)  266.703 ms  266.687 ms  268.531 ms
16  10ge-ten1-1.dal-eqx-cor-2.peer1.net (216.187.124.134)  282.273 ms  247.504 ms  249.410 ms
17  10ge-ten2-1.atl-telx-cor-1.peer1.net (216.187.124.118)  251.279 ms  253.250 ms  255.212 ms
18  10ge-ten1-1.atl-101mar-cor-1.peer1.net (216.187.120.226)  246.224 ms  262.020 ms  252.336 ms
19  10ge.xe-1-0-0.wdc-eqx-dis-1.peer1.net (216.187.115.37)  281.690 ms  269.931 ms  285.666 ms
20  10ge.ten1-2.wdc-sp2-cor-1.peer1.net (216.187.115.234)  287.404 ms  289.290 ms  291.204 ms
21  216.187.120.254 (216.187.120.254)  293.154 ms  295.091 ms  263.393 ms
22  10ge.xe-2-0-0.nyc-telx-dis-1.peer1.net (216.187.115.221)  265.291 ms  267.265 ms  282.774 ms
23  10ge.xe-0-0-0.nyc-telx-dis-2.peer1.net (216.187.115.182)  278.996 ms  267.974 ms  271.307 ms
24  oc48-po3-0.nyc-75bre-dis-1.peer1.net (216.187.115.134)  273.482 ms  275.482 ms  277.317 ms
25  gwny01.stackoverflow.com (64.34.41.58)  292.767 ms  294.730 ms  296.702 ms

この例では、singtelのローカル交換（XE）から4ホップ、ビールにちなんで名付けられたsingtelのルーターまで9ホップ、LA交換（laxow）まで11ホップ、LAのピア1からニューヨークのピア1に転送されています。最後に、ホップ25のISPは、トラフィックをStack Overflowのサーバーに渡すことができます。この場合、Stack Overflowのトラフィックは、Stack Overflowのサーバーに到達するまで、25の接続されたネットワークを通過します。

Singtelは、ピア1と同様、私たちの目的のためのASです。

これらのルートは、ネットワーク間のBGP（singtelからピア1 LAに接続するため）とAS内のIRPによって決定されます。

仮説的には、独自のASを実行したり、独自のピアリング契約を結んだりすることができますが、非常にコストがかかります。

これは非常に高レベルのビューです。

インターネットは基本的にネットワーク化されたコンピューターの世界的なグループであり、これらのネットワークを介して転送される大量のトラフィックを促進するために、政府と民間企業は国間に大規模なケーブルを敷設します。これらの主要なケーブルはインターネットの「バックボーン」です。時折、船がこれらの1つにアンカーを引きずり、損傷したり、場合によっては破壊したりします。これが発生すると、特定の国で大規模な停止が発生する可能性があります。

このバックボーンに接続するには、ケーブルの所有者に料金を支払う必要があり、ハードウェアが必要です。これらは主要なコストであり、数百万ドルではないにしても、個人的にお金を持っている場合は、 ISPなしで接続できます。ほとんどの人は、月額の小額の料金を支払う方が費用対効果が高いと感じています。

インターネット経由で情報を送信するときはいつでも、情報には宛先（URLなど）があります。ネットワーク機器は、メッセージ（「パケット」に分割）をテキストアドレスに転送するのが非常に難しいため、ルーターと呼ばれるネットワーク機器は、番号付きアドレス、IPアドレスと一致するURLの内部リストを格納します（例：203.35.57.1​​10）。これはDNS（ドメインネームシステム）と呼ばれ、DNSサーバーにはさまざまな層があります。DNSサーバーが独自のDNSでIPを見つけられない場合は、「親」に要求します。

これらのアドレスは通常、国をまたがる範囲に分割されます。つまり、203.xxxはオーストラリアです。すべてのネットワークがすべての単一のIPアドレスを知っているわけではなく、非常に小さなアドレスリストしか知らないので、到着するパケットを転送するのに十分です。

例：スーパーユーザーのホームページを開きます。

1. ブラウザにsuperuser.comと入力し、Enterキーを押します。
2. あなたのコンピュータは、superuser.comの内部DNSを調べて、それをIPに変換します。DNSに見つからない場合は、ISPのDNSに問い合わせて、IP（64.34.119.12）を取得するまでチェーンを続けます。
3. コンピューターは、ISPのルーターに要求パケットを64.34.119.12に送信するように要求します。
4. ISPのルーターは、ルーティングテーブルを調べて、リクエストの送信先を確認します。64.xxxはローカルネットワークの外にあるため、直接送信できないため、リクエストを上位のルーターに送信します。
5. これは、このIPが米国内のどこかにあることを知っているルーターにパケットが到達するまで繰り返されます。そのため、パケットは、知っている米国に最も近いルーターに送信されます。
6. USルーターは、IPの次の番号が34であることを確認し、これが東海岸のどこかにあることを知っている場合は、その方向に送信します。
7. どこかでルーターは、IPが特定のISPに割り当てられていることを認識しているため、そのISPに送信します。
8. ISPのルーターは、IPが独自のIPであることを認識し、どのマシンに送信するかを正確に認識しています。
9. 受信側のマシンはリクエストを受け取り、ホームページをリクエストしたことを確認するため、データをまとめて送り返します。
10. プロセスは最初からやり直しです。

これはすべて数ミリ秒で発生します。

これは単純化された一般的な概要です。IPはさまざまな方法で割り当てることができます。非常に大規模な企業または軍事組織が125.xxx.xxx.xxxのすべてを所有している場合がありますが、小さな国は275.24.xxx.xxxしか割り当てられない場合があります。