The Internet: Packets, Routing and Reliability

Spotify engineer Lynn Root and Vint Cerf, Father of the Internet, explain what keeps the Internet running and how information is broken down into packets.

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INTERNET - PACCHETTI, INSTRADAMENTO & AFFIDABILITÀ

Ciao, mi chiamo Lynn Root,

sono un'ingegnera del software qui in Spotify

e devo ammettere che sono la prima

che spesso dà per scontata l'affidabilità di Internet.

L'enorme quantità di dati

che incessantemente sfreccia su Internet,

è sbalorditiva.

Ma come è possibile che ogni porzione di dati

ti venga sempre consegnata in modo affidabile?

Supponiamo che tu voglia ascoltare una canzone da Spotify.

Potrebbe sembrare che il tuo dispositivo

si connetta direttamente ai server di Spotify

e che essi ti inviino direttamente la canzone

tramite una linea dedicata.

Ma in realtà non è affatto così che funziona Internet!

Se Internet fosse stata basata su linee dirette e dedicate,

sarebbe stato impossibile continuare a farla funzionare

quando gli utenti collegati sono diventati milioni.

Soprattutto perché non ci può essere garanzia che ogni cavo
e ogni computer

funzioni perfettamente in ogni momento.

Invece i dati viaggiano su Internet

in una maniera molto meno diretta.

Molti anni fa, nei primi anni '70,

io e il mio collega Bob Kahn

cominciammo a lavorare alla progettazione

di ciò che oggi chiamiamo Internet.

Bob e io ci trovammo ad avere la responsabilità

e l'opportunità di progettare i protocolli

alla base di Internet e la sua architettura

e abbiamo poi continuato a partecipare

alla crescita di Internet

e alla sua evoluzione fino ad oggi.

Il modo in cui i dati vengono trasferiti

da un computer a un altro è piuttosto interessante.

Non devono seguire un percorso prestabilito,

anzi, il percorso può cambiare

anche nel mezzo di una "conversazione"

tra un computer e un altro.

I dati su Internet viaggiano

da un dispositivo a un altro

in quello che chiamiamo un pacchetto di dati

e un pacchetto viaggia da un punto all'altro di Internet

in un modo molto simile a come ci si può spostare

da un posto ad un altro in automobile.

A seconda della situazione del traffico

o delle condizioni della strada,

si può scegliere o essere costretti

a prendere strade differenti ad ogni viaggio

pur dovendo arrivare sempre alla stessa destnazione.

E, proprio come è possibile trasportare

diversi oggetti all'interno di un'automobile,

diverse tipologie di dati digitali

possono essere inviate tramite pacchetti IP,

ma ci sono alcuni limiti:

pensiamo, ad esempio, di dover trasferire uno Space Shuttle

da dove è stato costruito

a dove dovrà decollare.

Lo Shuttle non ci starà su un unico camion,

dovrà quindi essere smontato in pezzi

e trasportato da una intera flotta di camion.

Questi camion potranno prendere strade differenti

e potrebbero arrivare a destinazione a orari diversi,

ma una volta che tutti saranno arrivati,

si potranno ri-assemblati insieme

e l'intero Shuttle sarà pronto per il lancio.

Su Internet le cose funzionano più o meno allo stesso modo:

se vuoi inviare un'immagine molto grande ad un amico

o caricarla su un sito web,

e quell'immagine è fatta di decine di milioni di bit
(uni e zeri),

sono troppi per essere spediti in un unico pacchetto.

Visto che questi dati sono in un computer,

questo li può velocemente dividere

in centinaia o anche migliaia di parti più piccole

denominate "pacchetti".

Diversamente dalle automobili e dai camion,

questi pacchetti non hanno un autista

e non scelgono da soli la strada:

ogni pacchetto è contrassegnato dall'indirizzo Internet

di provenienza e da quello di destinazione;

appositi computer in Internet, chiamati Router,

gestiscono il traffico, facendo muovere i pacchetti

nella rete, evitando ingorghi.

Se un percorso diventa congestionato

alcuni singoli pacchetti potranno viaggiare diversamente

attraverso Internet

e arrivare a destinazione in momenti lievemente diversi

e anche in un ordine diverso.

Parliamo dunque di come tutto ciò funziona.

Come previsto dall'Internet Protocol,

ogni router tiene traccia dei molteplici percorsi

per spedire i pacchetti

e sceglie quello più conveniente per ogni porzione di dati

sulla base dell'indirizzo IP di destinazione
di quel pacchetto.

"Conveniente", in questo caso, non si riferisce al costo,

ma al tempo e ad altri fattori non tecnici

come questioni politiche

e di relazioni tra aziende.

Spesso il percorso migliore per i dati

non è necessariamente il più diretto.

La disponibilità di più percorsi possibili,

rende la rete più tollerante rispetto ai guasti,

il che significa che si potrà continuare ad inviare pacchetti

anche in caso di guasti molto gravi.

Questa è la base di uno dei principi fondamentali di Internet:

l'affidabilità.

Ora, cosa accadrebbe se tu richiedessi dei dati

ed una parte di essi non ti venisse consegnata?

Supponiamo che tu voglia ascoltare una canzone:

come possiamo essere sicuri al 100%

che tutti i dati ti saranno consegnati,

in modo che la canzone risulti perfetta?

Vi presento il nostro nuovo migliore amico: TCP

Transmission Control Protocol
(protocollo di controllo della trasmissione).

Il TCP gestisce l'invio e la ricezione di tutti i tuoi dati
organizzati in pacchetti.

Pensa a lui come il servizio di posta raccomandata con ricevuta di ritorno.

Quando richiedi una canzone tramite il tuo dispositivo,

Spotify invia una canzone suddivisa in tanti pacchetti.

Quando i pacchetti arrivano,

il TCP fa un inventario completo

e manda indietro una ricevuta per ogni pacchetto arrivato.

Se tutti i pacchetti sono arrivati,

il TCP firma una ricevuta ed il processo è concluso.

[Musica]

[Musica interrotta bruscamente]

Se invece il TCP si accorge che mancano alcuni pacchetti,

non firmerà,

altrimenti la canzone potrebbe suonare male

o essere incompleta.

Per ogni pacchetto mancante o incompleto

Spotify tenterà un nuovo invio.

Se questa volta il TCP verificherà

la corretta consegna di tutti i pacchetti della canzone,

questa potrà finalmente cominciare a suonare
(altrimenti la procedura si ripeterà).

[La musica ricomincia]

Ciò che è grandioso del TCP e del sistema di instradamento
(routing)

è che sono scalabili.

Possono funzionare con 8 o con 8 miliardi di dispositivi.

Anzi, proprio per via di questi principi di tolleranza agli errori

e di ridondanza,

più router ci sono,

più affidabile diventa Internet.

Un altro aspetto grandioso

è che possiamo far crescere Internet

senza interrompere il servizio a chiunque lo stia usando.

Internet è fatto di centinaia di migliaia di reti

e di miliardi di computer

e altri dispositivi fisicamente connessi.

Questi differenti sistemi che compongono Internet

sono connessi gli uni agli altri,

comunicano gli uni con gli altri,

e riescono a lavorare insieme

grazie al fatto di condividere alcuni standard

su come i dati devono essere inviati su Internet.

I dispositivi

o i router disposti lungo tutta la rete Internet

permettono a tutti i pacchetti di trovare la loro strada

per la destinazione ove verranno ri-assemblati,

e, se necessario, riordinati.

Tutto ciò avviene miliardi di volte al giorno,

sia che tu o chiunque altro stiate inviando un'email,

visitando una pagina web,

facendo una video-chat,

usando una app per smartphone,

o anche quando sensori o dispositivi connessi a Internet

dialogano gli uni con gli altri.