Сетевые протоколы

Сетевой протокол — набор правил, по которым компьютеры обмениваются данными. Без TCP/IP, HTTP и DNS браузер не найдёт ни одного сайта.

Протокол — это договор о том, как разговаривать

Представь: ты звонишь другу. Сначала говоришь «алло», он отвечает «да», потом начинается разговор. Это протокол телефонного звонка. Компьютеры делают то же самое — только правила прописаны в коде и соблюдаются автоматически.

Без протоколов разные компьютеры не смогли бы понять друг друга. Протокол гарантирует: если ты отправил пакет данных, он придёт в том же формате, который умеет читать получатель.

Модель OSI: семь уровней абстракции

В 1984 году ISO придумала модель OSI — способ разделить сетевое взаимодействие на 7 уровней. Каждый уровень решает свою задачу и не знает, что происходит на других.

Снизу вверх: физический (провод, WiFi-волна) → канальный (Ethernet, MAC-адреса) → сетевой (IP-адреса, маршрутизация) → транспортный (TCP/UDP) → сеансовый → представительный → прикладной (HTTP, DNS, SMTP).

Реальный интернет работает по упрощённой модели TCP/IP с 4 уровнями. Но OSI остаётся стандартным языком для описания проблем: «проблема на третьем уровне» — значит, проблема с маршрутизацией.

IP: адрес в сети

IP (Internet Protocol) — как почтовый адрес для пакета данных. Каждое устройство в интернете имеет IP-адрес. IPv4: 4 числа от 0 до 255 (192.168.1.1). IPv6: 128-битный адрес (2001:0db8:...) — появился, потому что IPv4-адресов стало не хватать (всего 4 миллиарда).

IP не гарантирует доставку. Пакет может потеряться, прийти не в том порядке. Это задача следующего уровня.

TCP против UDP

TCP — надёжная доставка. Устанавливает соединение (handshake: SYN → SYN-ACK → ACK), нумерует пакеты, подтверждает получение каждого, повторяет потерянные. Медленнее, но данные придут целиком и в правильном порядке. Используется для HTTP, email, скачивания файлов.

UDP — быстрая ненадёжная доставка. Отправил и забыл. Если пакет потерялся — никто не переспрашивает. Зато быстро. Используется для видеозвонков (лучше пропустить кадр, чем зависнуть), DNS-запросов, онлайн-игр.

HTTP и HTTPS: язык веба

HTTP (HyperText Transfer Protocol) — протокол, по которому браузер запрашивает страницы. Придуман Тимом Бернерсом-Ли в 1989 в CERN. Принцип: клиент отправляет запрос (GET /index.html), сервер возвращает ответ (200 OK + HTML).

HTTPS — HTTP с шифрованием (TLS). Данные между браузером и сервером зашифрованы. Замочек в адресной строке — это HTTPS. С 2018 года Google помечает HTTP-сайты как «небезопасные».

DNS: телефонная книга интернета

Компьютеры обращаются к серверам по IP-адресам, но люди запоминают доменные имена. DNS (Domain Name System) переводит «google.com» в «142.250.185.46».

Запрос проходит цепочку: браузер → локальный кэш → резолвер провайдера → корневой сервер → TLD-сервер (.com) → авторитетный сервер домена. Занимает миллисекунды.