Globální celosvětová síť Internet je natolik složitá a velká, že by nebylo možné, aby její výstavbu a provoz zastřešovala jediná, byť třeba i obrovská organizace. Schopnost Internetu růst do velkých rozměrů umožnil koncept rozdělené odpovědnosti, kdy je celá síť rozparcelována do velkého množství menších sítí. Každá taková menší síť je pod jednou administrativní správou a je co do své interní funkce plně nezávislá na sítích ostatních. Má svůj vlastní interní plán rozvoje, interní mechanismy řízení, monitorování sítě a taktéž i politiku systému připojování a vnitřního směrování.

V terminologii Internetu se těmto dílčím konstitučním sítím tvořícím společně celý rozsáhlý Internet říká Autonomní systémy (AS – Autonomous Systems), nicméně často je spíše známe pod českým jménem „poskytovatel připojení k Internetu“, slangově „internetový provider“ nebo taky jako „aj-es-pík“ – tedy ISP (Internet Service Provider). V tomto textu budeme dále tyto sítě označovat známější zkratkou ISP a pouze tam, kde to bude technicky nezbytné, budeme používat zkratku AS.

Každá ISP síť je připojena k dalším několika ISP sítím a také svým klientským sítím, které budeme označovat jako KS. ISP síť zprostředkovává svým klientským sítím a v nich připojeným koncovým systémům přístup do sítě Internet v obou směrech přenosu, tj. v ideálním případě síťové neutrality a liberálnosti (dnes z důvodu bezpečnosti a dalších aspektů provozu není nutně splněno všude) z libovolného zařízení v klientské síti kamkoliv do Internetu a odkudkoliv z Internetu k libovolnému zařízení v klientské síti. Toto je graficky znázorněno na obr. 3. Ve veřejné části Internetu má každá ISP síť podílející se na směrování paketového provozu přiřazeno celosvětově unikátní číslo autonomního systému – ASN (Autonomous System Number).

ISP síť je interně schopna zajistit spojení jen mezi KS sítěmi, které jsou k ní přímo připojené, ale už ne pro ty sítě, které jsou připojené k jiným ISP. Aby toto spojení mohlo fungovat celosvětově, musí být nutně ISP sítě v Internetu vzájemně mezi sebou určitým způsobem propojené a taktéž se musí vzájemně informovat o svých klientských sítích, přesněji řečeno o jejich IP adresách. Některé ISP sítě (většinou ty větší) musí pro určitý provoz fungovat i jako tzv. transit, zajištující přes sebe transparentní přenos paketů pro některé přímo připojené ISP sítě, viz obr. 4.

Klientské sítě jsou dle své velikosti, požadované přenosové kapacity a stupně spolehlivosti připojené k jednomu (nejčastější případ pro malé klientské sítě, které nevyžadují větší spolehlivost připojení a rozdělení zátěže) nebo i několika ISP (viz znak „?“ na obr. 4). Technicky, ale i administrativně jednodušší možností vícebodového připojení do Internetu pro zajištění větší spolehlivosti a rozdělení zátěže je připojení jen k jednomu ISP, avšak ve dvou odlišných geografických místech, viz připojení klientské sítě č.1 na obr. 4.

Aby Internet mohl fungovat jako jedna velká globální síť, je nezbytné, aby se jednotlivé ISP sítě, které Internet tvoří, mezi sebou vzájemně informovaly o tom, jaké že to klientské sítě mají k sobě připojené. To lze teoreticky udělat více způsoby, např. i tak, že by mohl existovat jeden centrální uzel sítě, kupříkladu nějaký výkonný superpočítač, který by přímo sbíral od všech sítí výše zmíněné informace a následně by je přeposílal sítím ostatním. Takto řešenému systému říkáme centralizované řízení. Je zde ale drobný problém, výše uvedený centrální uzel sítě se může stát vcelku snadno výkonnostním, administrativním a bezpečnostním problémem. Zároveň toto řešení není výhodné z hlediska spolehlivosti, protože při výpadku centrálního uzlu nebo při jeho závažné funkční chybě nebude fungovat v podstatě nic, neboť je vše bytostně závislé na správné funkci tohoto centra.

Vzhledem k těmto nevýhodám zvolili vývojáři pro Internet druhé řešení, ve kterém v podstatě neexistuje žádné jednotné centrum, přičemž si všechny uzly sítě vyměňují potřebná směrovací a řídicí data mezi sebou navzájem. Ve své podstatě to znamená, že se celá funkce centrálního uzlu z předchozí úvahy rozprostře mezi všechny uzly sítě včetně zatížení. Toto řešení je velice výhodné, protože výpadek jednoho uzlu sítě teoreticky (a v mnoha případech i prakticky) nezpůsobí výpadek celé sítě a stejně tak se i procesní zatížení rozdělí do více uzlů. Dlužno však dodat, že i tento princip má své nevýhody, protože nová informace o změně stavu sítě se do zbytku sítě přenáší postupně a může tím za určitých okolností způsobit nestabilitu takto navrženého systému, což je nutné pohlídat algoritmicky.

V Internetu se o svých klientských sítích mezi sebou informují v převážné míře jen bezprostředně sousedící ISP pomocí protokolu BGPv4 (Border Gateway Protocol - version 4). Jeho přesný technický popis by byl na několik set stran, proto zde vše hodně zjednodušíme. V podstatě se jedná o výměnu zpráv (viz obr. 4), které obsahují seznam identifikátorů všech klientských sítí připojených v našem případě k ISP-1. Ve veřejném Internetu je jednoznačným identifikátorem sítě vesměs její veřejná IP adresa sítě.

Převedeno do lidské řeči to znamená, že hraniční uzly sítě ISP-1 posílají v obálce sousedním ISP-2, ISP-3 a ISP-4 informaci, že síť ISP-1 má k sobě připojené klientské sítě KS-1, KS-2, KS-3 a KS-4. V okamžiku, kdy sousedé tuto informaci obdrží, tak okamžitě vědí, že bude-li nějaká koncová stanice v jejich připojených sítích chtít poslat data k sítím KS-1 až KS-4, musí je doručit přes ty spoje k ISP-1, přes něž tyto informace dostaly. ISP-1 až ISP-4 posílají tyto informace dál ke svým dalším přímým sousedům a to se neustále opakuje tak dlouho, než se povědomí o těchto klientských sítích rozšíří po celém světovém Internetu. Je zřejmé, že bude chvilku trvat, než se celý Internet dozví o nové síti nebo naopak o sítích, které k Internetu už připojené nejsou. Stejně tak, jak se ISP-2 až ISP-4 dozví o klientských sítích připojených k ISP-1, tak se i ISP-1 dozví o sítích připojených k ISP-2 až ISP-4 pomocí BGPv4 zpráv vysílaných v opačném směru, což už není z důvodu přehlednosti na obr. 4 zakresleno. Výše uvedený základní princip výměny BGPv4 zpráv leží v pozadí celosvětové konektivity koncových zařízení napříč celým Internetem.

Zatím jsme o paketech, které si mezi sebou posílají koncová zařízení v Internetu hovořili jen obecně. V následujících kapitolách si o tomto tématu povíme více detailů.