A infraestrutura da Internet é um sistema complexo, mas lindamente orquestrado, que permite comunicação e troca de informações fluidas em escala global. Desde sua criação em 1969, a Internet passou de quatro sistemas host para dezenas de milhões. Na verdade, cada dispositivo conectado à Internet faz parte da rede, até mesmo os dispositivos em sua casa. Qual é a estrutura básica subjacente da Internet? De servidores de nomes a pontos de acesso de rede, passando por redes backbone, o sistema de transferência de dados e informações da Internet depende do que chamamos de sua infraestrutura, os blocos de construção da Internet.

Primeiro, você precisa saber como seu computador se conecta a outros computadores. Leia também: O que é infraestrutura de Internet? Hierarquia de redes de computadores. Cada dispositivo conectado à Internet faz parte da rede, até mesmo os dispositivos em sua casa. Por exemplo, seu computador pode estar conectado a um provedor de serviços de Internet (ISP) via modem a cabo ou fibra óptica. No trabalho, seu dispositivo pode fazer parte de uma rede local (LAN), mas sua conexão com a Internet é fornecida pelo ISP do seu empregador. Uma vez conectado, seu computador se torna parte integrante da rede do seu empregador.

O ISP pode então se conectar a uma rede maior. A Internet é apenas uma rede de redes. Grandes empresas de telecomunicações têm seu próprio backbone dedicado, com conexões de Internet sempre ativas e largura de banda suficiente para permitir que muitas pessoas usem a conexão simultaneamente. Em cada região, a empresa possui um escritório local que conecta residências e empresas locais à sua rede principal. Surpreendentemente, não existe uma rede centralizada. O tráfego é transmitido de um ponto a outro e, se um computador sai da rede, os pacotes que compõem o arquivo digital são roteados para o outro computador.

Os arquivos chegam conforme o esperado e você não notará nenhuma mudança nos padrões de tráfego. Aqui está um exemplo de rede de Internet: Imagine que a Empresa A é uma pequena empresa com uma rede de escritório configurada com servidores e impressoras em rede. Suponha que a Empresa B é um ISP empresarial. A Empresa B constrói ou aluga espaços de escritório em grandes cidades para armazenar seus servidores e equipamentos de roteamento. A Empresa B é tão grande que gerencia suas próprias linhas de fibra óptica entre os edifícios para que todos estejam conectados entre si.

Nessa configuração, todos os clientes da Empresa A podem se comunicar entre si e todos os clientes da Empresa B podem se comunicar entre si, mas as redes das duas empresas não estão ligadas. Ambas as empresas podem se comunicar internamente, mas nenhuma pode se comunicar com a outra. Portanto, a Empresa A e a Empresa B concordam em se conectar ao ponto de acesso à Internet ou IXP em cada cidade. As redes das duas empresas agora podem se conectar entre si através da Internet, bem como a outras organizações.

Este exemplo mostra como duas redes empresariais se comunicam, mas essas duas empresas são apenas um exemplo próximo de como suas duas redes se juntam à vasta Internet. Para uma visão geral de como essas redes interconectadas podem se parecer, confira o projeto Opte de Barrett Lyon, que visa criar um mapa em constante evolução do encanamento da Internet. Função dos roteadores de Internet Todas essas redes dependem de IXPs, backbones e roteadores para se comunicarem.

O incrível nesse processo é que uma mensagem pode sair de um computador, percorrer metade do globo através de várias redes diferentes e chegar a outro computador em uma fração de segundo! O roteador determina para onde as informações são enviadas de um computador para outro. Os roteadores são dispositivos dedicados que enviam as mensagens suas e de outros usuários da Internet, acelerando-as ao longo de milhares de caminhos até seus destinos. Os roteadores têm duas tarefas distintas, mas relacionadas: 1. Eles garantem que as informações não cheguem onde não são necessárias.

Isso é essencial para evitar que grandes quantidades de dados sobrecarreguem as conexões de "espectadores inocentes". 2. Eles garantem que as informações cheguem ao destino pretendido. Ao realizar essas duas tarefas, um roteador é muito útil quando se trata de duas redes de computadores distintas. Ele conecta duas redes, transferindo informações de uma para a outra. Ele também protege as interações de rede, evitando que o tráfego de uma rede transborde desnecessariamente para outra. Não importa quantas redes estejam conectadas, o funcionamento básico do roteador permanece o mesmo.

Como a Internet é uma vasta rede composta por inúmeras redes menores, é necessário usar roteadores. Backbone da Internet A National Science Foundation (NSF) criou a primeira rede backbone de alta velocidade em 1986. Chamada de NSFNET, é uma linha T1 que conecta 170 redes menores e opera a 1,5 Mbps (milhões de bits por segundo). IBM, MCI e Merit trabalharam com a NSF para criar o backbone, e no ano seguinte desenvolveram o backbone T3 (45 Mbps). O backbone é a conexão com a Internet que permite tráfego muito maior do que a conexão da sua casa à central telefônica local.

Nos primórdios da Internet, apenas as maiores empresas de telecomunicações tinham capacidade para gerenciar essa largura de banda. Hoje, cada vez mais empresas operam seus próprios backbones de alta capacidade, todos interconectados em vários IXPs ao redor do mundo. Assim, todos na Internet, independentemente de localização ou provedor, podem se comunicar com qualquer outra pessoa no planeta. O conjunto da Internet é um imenso protocolo de comunicação livre entre as pessoas. Protocolo de Internet: endereço IP Cada máquina na Internet possui um número de identificação único chamado endereço IP.

IP significa Internet Protocol, que é um dos dois protocolos que os computadores usam para se comunicar na Internet. O outro é o Transmission Control Protocol (TCP), e ambos são frequentemente referidos juntos como TCP/IP. Um protocolo é uma maneira predefinida para as pessoas que desejam usar um serviço se conectarem a esse serviço. "Alguém" pode ser uma pessoa, mas na maioria das vezes é um programa de computador, como um navegador da web. Um endereço IP versão 4 (IPv4) típico se parece com isto: 216.27.61.137.

Para conveniência da nossa memória humana, os endereços IP são geralmente representados em formato decimal como números decimais pontuados, conforme ilustrado na figura acima. Mas os computadores se comunicam em formato binário. Veja a representação binária do mesmo endereço IPv4: 11011000.00011011.00111101.10001001. Cada sequência de números em um endereço IPv4 é chamada de octeto porque cada sequência de números tem oito posições quando vista em formato binário. Se você somar todas as posições, obtém 32, pois os endereços IPv4 são tratados como números de 32 bits.

Como cada uma das oito posições pode ter dois estados diferentes (1 ou 0), o número total de combinações possíveis para cada octeto é 2^8 ou 256. Assim, cada octeto pode conter qualquer valor entre 0 e 255. Combine quatro octetos e você obtém 2^32 ou potencialmente 4.294.967.296 valores únicos! Das quase 4,3 bilhões de combinações possíveis em endereços IPv4, alguns valores são reservados e não podem ser usados como endereços IP típicos. Por exemplo, o endereço IP 0.0.0.0 é reservado para computadores na rede local e o endereço 255.255.255.255 é usado para broadcast.

Embora 4,3 bilhões de endereços pareçam muitos, a Internet está crescendo tão rapidamente que um sistema de endereçamento atualizado de 128 bits é necessário para substituir o IPv4. No final de 1998, especialistas da Internet Engineering Task Force (IETF) começaram a desenvolver um novo sistema. A versão 6 do IP (IPv6), lançada oficialmente em 6 de junho de 2012, tem um espaço de 340 sextilhões de endereços, então devemos ter espaço mais que suficiente para todos os dispositivos. (Por enquanto.

Para sua informação, o IPv5 nunca foi formalmente adotado como padrão.) Como seria de esperar, os endereços IPv6 parecem ligeiramente diferentes dos do IPv4, que foi criado na década de 1970. Cada segmento de um endereço IPv6 usa quatro números hexadecimais, separados por dois pontos. Aqui está um exemplo: ba5a:9a72:4aa5:522e:b893:78dd:a6c4:f033. Como o IPv6 usa notação hexadecimal, é necessário representar 16 dígitos distintos. Assim, além dos dígitos de 0 a 9, as letras de A a F também foram incluídas para representar dois dígitos. Atualmente presos ao IPv4, o propósito do octeto não é apenas separar os números.

Eles são usados para criar classes de endereços IP que podem ser atribuídas a empresas, governos ou outras entidades específicas com base em seu tamanho e necessidades. O octeto é dividido em duas partes: rede e host. O primeiro octeto identifica a rede à qual o computador pertence. O host (às vezes chamado de nó) identifica o computador real na rede. O último octeto indica a parte do host. Existem cinco classes IP e alguns endereços especiais. Quando a Internet estava em seus primórdios, consistia em um pequeno número de computadores conectados via modems e linhas telefônicas.

Você só podia estabelecer uma conexão fornecendo o endereço IP do computador com o qual queria se conectar. Por exemplo, um endereço IP típico podia ser 216.27.22.162. Isso funcionava bem quando havia apenas alguns hosts, mas à medida que mais sistemas se conectavam, tornou-se difícil de gerenciar. A primeira solução para esse problema foi um simples arquivo de texto mantido pelo Network Information Centre (NIC) chamado tabela de hosts, que mapeava nomes para endereços IP. Rapidamente, esse arquivo de texto se tornou tão grande que se tornou muito complicado de gerenciar.

Em novembro de 1983, Paul Mokapetris submeteu dois pedidos de comentários (RFC) ao International Network Working Group. A RFC 882 descreve o conceito do Domain Name System (DNS), que mapeia automaticamente nomes textuais para endereços IP. A RFC 883 propõe um método para implementar esse sistema. Graças aos seus esforços e aos de muitos outros, você só precisa se lembrar de www.howstuffworks.com, por exemplo, em vez de uma série de números e pontuação para o endereço IP do HowStuffWorks.com. Leia também: Como proteger meu endereço IP como um profissional?

URL: Uniform Resource Locator Quando você usa a web ou envia um e-mail, pode usar um nome de domínio para isso. Por exemplo, o Uniform Resource Locator (URL) "https://www.howstuffworks.com" inclui o nome de domínio howstuffworks.com. O mesmo vale para este endereço de e-mail: um ponto de contato publicado publicamente. Toda vez que um nome de domínio é usado, os servidores DNS da Internet convertem o nome de domínio legível por humanos em um endereço IP legível por máquina. Consulte o funcionamento dos servidores de nomes para saber mais sobre DNS.

Os domínios de primeiro nível, também chamados de domínios de nível 1, incluem.com,.org,.net,.edu e.gov. Dentro de cada domínio de primeiro nível, existe uma enorme lista de domínios de segundo nível. Por exemplo, no domínio de primeiro nível.com, temos: HowStuffWorks, Yahoo, Microsoft. Cada nome no domínio de primeiro nível.com deve ser único. A parte mais à esquerda (como "www") é o nome do host. Ela especifica o nome do diretório em um computador específico com um endereço IP específico no domínio. Um determinado domínio pode conter milhões de nomes de host, desde que sejam todos únicos dentro do domínio.

Os servidores DNS aceitam consultas de programas e outros servidores de nomes para traduzir nomes de domínio em endereços IP. Quando uma consulta chega, o servidor DNS pode realizar uma das quatro ações a seguir: 1. Ele pode responder à consulta com um endereço IP porque já conhece o endereço IP do domínio solicitado. 2. Ele pode contatar outro servidor DNS e tentar encontrar o endereço IP do nome solicitado. Pode ser necessário fazer isso várias vezes. 3. Ele pode dizer: "Não sei o endereço IP do domínio que você está solicitando, mas aqui está o endereço IP de um servidor DNS que conheço melhor do que eu." 4.

Ele pode retornar uma mensagem de erro porque o nome de domínio solicitado é inválido ou não existe. DNS Suponha que você digite a URL www.howstuffworks.com no seu navegador. O navegador contata o servidor DNS para obter o endereço IP. O servidor DNS inicia a busca por um endereço IP contatando um dos servidores raiz DNS. O servidor raiz conhece os endereços IP de todos os servidores DNS que gerenciam os domínios de primeiro nível (.com,.net,.org, etc.).

Seu servidor DNS pergunta à raiz por www.howstuffworks.com, e a raiz diz: "Não sei o endereço IP de www.howstuffworks.com, mas aqui está o endereço IP do servidor DNS do.COM." Em seguida, seu servidor de nomes contata o servidor DNS do.COM e envia uma consulta perguntando se ele conhece o endereço IP de www.howstuffworks.com. O servidor DNS do domínio.com conhece os endereços IP dos servidores de nomes que gerenciam o domínio www.howstuffworks.com, então ele retorna esses endereços. Seu servidor de nomes então contatará o servidor DNS de www.howstuffworks.com e perguntará se ele conhece o endereço IP de www.howstuffworks.com.

Ele conhece, então retorna o endereço IP para seu servidor DNS, que o retorna ao navegador, que então contata o servidor de www.howstuffworks.com para obter a página web. Uma das chaves para o bom funcionamento deste sistema é a redundância. Existem vários servidores DNS em cada nível, então se um servidor falhar, há outros para processar a consulta. Outra chave é o cache. Depois de resolver a consulta, o servidor DNS armazena em cache o endereço IP recebido.

Uma vez que ele emitiu uma consulta para o domínio.COM ao servidor raiz DNS, ele saberá como lidar com o endereço IP do servidor DNS do domínio.COM, então não precisará perguntar essa informação novamente ao servidor raiz DNS. O servidor DNS pode fazer isso para cada consulta, e esse cache ajuda a evitar congestionamentos. Embora completamente invisíveis, os servidores DNS processam bilhões de consultas todos os dias e são essenciais para o bom funcionamento da Internet. O fato de esse banco de dados distribuído funcionar tão bem e de forma invisível dia após dia é um testemunho da qualidade de seu design.

Servidores e clientes da Internet Cada máquina na Internet é um servidor ou um cliente. Um computador que fornece serviços para outros computadores é um servidor. O computador usado para se conectar a esses serviços é o cliente. Existem servidores web, servidores de e-mail, servidores FTP, etc., para atender às necessidades dos usuários da Internet em todo o mundo. Quando você se conecta a www.howstuffworks.com para ler uma página, você é um usuário sentado em um computador cliente. Você acessa o servidor web do HowStuffWorks. O computador servidor encontrará a página que você solicitou e a enviará para você.

O cliente acessando o computador servidor tem uma intenção específica, então o cliente direciona suas solicitações para um software de servidor específico executando no computador servidor. Por exemplo, se você executa um navegador web no seu computador, ele tentará se comunicar com o servidor web no computador servidor, em vez de com o servidor de e-mail. O servidor tem um endereço IP estático que não muda. Por outro lado, um computador doméstico conectado via modem geralmente tem um endereço IP atribuído pelo ISP a cada conexão. Esse endereço IP é único para sua sessão e pode ser diferente na próxima vez que você se conectar.

Assim, o ISP só precisa de um endereço IP por dispositivo, em vez de um por cliente. Portas e HTTP Todo servidor fornece seus serviços usando uma porta numerada, ou seja, uma porta para cada serviço disponível no servidor. Por exemplo, se o computador servidor executa um servidor web e um servidor FTP (File Transfer Protocol), o servidor web geralmente está disponível na porta 80 e o servidor FTP na porta 21. O cliente se conecta ao serviço com um endereço IP específico e um número de porta específico. Uma vez que um cliente se conecta a um serviço em uma porta específica, ele acessa esse serviço usando um protocolo específico.

O protocolo simplesmente descreve como o cliente e o servidor vão se comunicar. Todo servidor web na Internet está em conformidade com o Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Você pode aprender mais sobre servidores de Internet, portas e protocolos lendo como funcionam os servidores web. Leia também: Para que serve a criptografia nos servidores de Internet? As redes, roteadores, NAPs, ISPs, DNS e servidores poderosos tornam toda a Internet possível. Quando você percebe que todas essas informações são enviadas ao redor do mundo em milissegundos, esses componentes são extremamente importantes na vida moderna. Sem eles, não haveria Internet.

Sem a Internet, nossas vidas seriam muito diferentes.