Como funciona a infraestrutura da internet?

Como funciona a infraestrutura da internet? é perfilado pela BTW Media porque evidências publicadas o vinculam à infraestrutura da internet, governança, dependências operacionais ou visibilidade de mercado.

A infraestrutura da internet é um sistema complexo e primorosamente orquestrado que possibilita a comunicação global e a troca de informações de forma contínua. Desde a sua fundação, em 1969, a Internet cresceu de quatro sistemas hospedeiros para dezenas de milhões. Na verdade, todo dispositivo conectado à Internet faz parte da rede, até mesmo os dispositivos na sua casa. O que compõe a estrutura básica subjacente da Internet?

De servidores de nomes a pontos de acesso à rede, passando por redes de backbone, o sistema de transferência de dados e informações da internet ocorre por meio do que chamamos de 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 da rede de computadores Todo dispositivo conectado à Internet faz parte da rede, até mesmo os dispositivos na sua casa. Por exemplo, seu computador pode estar conectado a um provedor de serviços de Internet (ISP) usando um modem a cabo ou fibra óptica.

No trabalho, seu dispositivo pode fazer parte de uma rede local (LAN), mas sua conexão à Internet é fornecida pelo ISP do seu empregador. Uma vez que você conecta seu computador, ele se torna parte 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 comunicações possuem sua própria conexão de backbone dedicada e sempre ativa à Internet, com largura de banda suficiente para permitir que muitas pessoas usem a conexão ao mesmo tempo. Em cada região, a empresa possui um escritório local que conecta residências e empresas locais à sua rede principal.

Surpreendentemente, não há uma rede centralizada. O tráfego é transmitido de um ponto a outro e, se um computador sair da rede, os pacotes que compõem o arquivo digital são roteados para o outro computador. Os arquivos chegam como esperado e você nunca perceberá uma mudança nos padrões de tráfego. Aqui está um exemplo de uma 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 seja um ISP corporativo.

A Empresa B constrói ou aluga espaços de escritório nas principais cidades para armazenar seus servidores e equipamentos de roteamento. A Empresa B é tão grande que opera suas próprias linhas de fibra óptica entre os edifícios, de modo 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 interligadas. Ambas as empresas podem se comunicar internamente, mas nenhuma delas pode se comunicar com a outra.

Portanto, tanto a Empresa A quanto 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 uma à outra usando a Internet, bem como a outras organizações. Este exemplo mostra como as redes de duas empresas se comunicam entre si, mas as duas empresas são apenas um exemplo aproximado de como suas duas redes se juntam à vasta Internet. Para uma visão panorâmica de como essas redes interconectadas podem parecer, dê uma olhada no projeto Opte de Barrett Lyon, que trabalha para criar um mapa em constante evolução do encanamento da Internet.

Função dos roteadores de internet Todas essas redes dependem de IXPs, redes de backbone e roteadores para se comunicarem entre si. O incrível nesse processo é que uma mensagem pode sair de um computador, viajar meio mundo 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. Roteadores são dispositivos dedicados que enviam mensagens suas e de outros usuários da Internet, que aceleram por milhares de caminhos até seus destinos. Os roteadores têm duas tarefas separadas, mas relacionadas: 1.

Eles garantem que as informações não vão para onde não são necessárias. Isso é essencial para evitar que grandes quantidades de dados obstruam 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 ao lidar com duas redes de computadores separadas. Ele conecta duas redes, passando informações de uma rede para a outra. Também protege as interações da rede, evitando que o tráfego de uma rede transborde desnecessariamente para outra.

Não importa quantas redes estejam conectadas, a operação e a funcionalidade básicas do roteador permanecem as mesmas. Como a Internet é uma vasta rede de inúmeras redes menores, é necessário que ela use roteadores. Backbone da internet A National Science Foundation (NSF) criou a primeira rede de backbone de alta velocidade em 1986. Chamada NSFNET, é uma linha T1 que conecta 170 redes menores e opera a 1,5 Mbps (milhões de bits por segundo). A IBM, a MCI e a Merit trabalharam com a NSF para criar o backbone e, no ano seguinte, desenvolveram o backbone T3 (45 Mbps).

O backbone é a conexão de Internet que permite muito mais tráfego do que a conexão da sua casa para a central telefônica da esquina. Nos primórdios da Internet, apenas as maiores empresas de telecomunicações tinham a capacidade de lidar com essa largura de banda. Hoje, cada vez mais empresas operam suas próprias redes de backbone de alta capacidade, todas interconectadas em vários IXPs ao redor do mundo. Dessa forma, todos na Internet, não importa onde estejam ou qual provedor usem, podem conversar com todos os outros no planeta. Toda a Internet é um enorme e massivo protocolo para comunicação livre entre as pessoas.

Protocolo de internet: endereço IP Cada máquina na Internet tem um número de identificação único chamado endereço IP. IP significa Internet Protocol (Protocolo de Internet), que é um dos dois protocolos que os computadores usam para se comunicar pela Internet. O outro é o Transmission Control Protocol (Protocolo de Controle de Transmissão) e os dois são frequentemente referidos como um só na frase TCP/IP. Um protocolo é uma forma predefinida para quem deseja usar um serviço se conectar a esse serviço. O "alguém" pode ser uma pessoa, mas, mais frequentemente, é um programa de computador, como um navegador da web.

Um endereço IPv4 típico (versão 4 do IP) se parece com isto: 216.27.61.137. Para facilitar nossa memória humana, os endereços IP são normalmente representados em formato decimal como números decimais pontuados, conforme mostrado na figura acima. Mas os computadores se comunicam em formato binário. Veja o mesmo endereço IPv4 em binário: 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. Junte os quatro octetos e você obtém 2^32 ou possivelmente 4.294.967.296 valores únicos! Dos quase 4,3 bilhões de combinações possíveis nos endereços IPv4, certos valores são restritos ao uso 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 broadcasting.

Embora 4,3 bilhões de endereços pareçam muitos, a Internet está crescendo tão rapidamente que é necessário um sistema de endereços atualizado de 128 bits para substituir o IPv4. No final de 1998, especialistas da Força-Tarefa de Engenharia da Internet (IETF) começaram a desenvolver um novo sistema. O IP Versão 6 (IPv6), lançado oficialmente em 6 de junho de 2012, possui 340 undecilhões de endereços, então devemos ter espaço de sobra para todos os dispositivos. (Por enquanto.

Para registro, o IPv5 nunca foi formalmente adotado como um padrão.) Como você pode esperar, os endereços IPv6 parecem um pouco diferentes do IPv4, que foi criado nos anos 1970. Cada segmento em um endereço IPv6 usa quatro números, separados por dois pontos. O exemplo é o seguinte: ba5a:9a72:4aa5:522e:b893:78dd:a6c4:f033. Como o IPv6 usa notação hexadecimal, 16 números separados precisam ser representados. Portanto, além dos números de 0 a 9, as letras A-F também foram recrutadas para representar dois dígitos. Atualmente presos ao IPv4, o propósito do octeto não é simplesmente separar números.

Eles são usados para criar classes de endereços IP que podem ser atribuídos a empresas, governos ou outras entidades específicas com base no tamanho e necessidade. O octeto é dividido em duas partes: rede e host. O primeiro octeto identifica a rede à qual o computador pertence. Um host (às vezes chamado de nó) identifica o computador real na rede. O último octeto mostra o segmento do host. Existem cinco classes de IP e alguns endereços especiais. Quando a Internet estava em sua infância, consistia em um pequeno número de computadores conectados a modems e linhas telefônicas.

Você só podia estabelecer uma conexão fornecendo o endereço IP do computador com o qual desejava estabelecer um link. Por exemplo, um endereço IP típico poderia ser 216.27.22.162. Isso era bom quando havia apenas alguns hosts, mas à medida que mais sistemas entravam online, tornou-se complicado. A primeira solução para esse problema foi um arquivo de texto simples mantido pelo Centro de Informações de Rede (NIC) chamado tabela de hosts, que mapeia nomes para endereços IP. Logo, esse arquivo de texto ficou tão grande que se tornou muito difícil de gerenciar.

Em novembro de 1983, Paul Mockapetris submeteu duas solicitações de comentários ao Grupo de Trabalho de Redes Internacionais. A RFC 882 descreve o conceito do Sistema de Nomes de Domínio (DNS), que mapeia automaticamente nomes de texto para endereços IP. A RFC 883 propõe um método para implementar esse sistema. Graças aos seus esforços e aos de muitos outros, hoje você só precisa lembrar de www.howstuffworks.com, por exemplo, em vez de uma série de números e sinais de pontuação para o endereço IP do HowStuffWorks.com. Leia também: Como posso proteger meu endereço IP como um profissional?

URL: Uniform Resource Locator (Localizador Uniforme de Recursos) Quando você usa a Web ou envia um e-mail, pode usar um nome de domínio para fazer isso. Por exemplo, o Uniform Resource Locator (URL) "https://www.howstuffworks.com" inclui o nome de domínio howstuffworks.com. Assim como 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 um nome de domínio legível por humanos em um endereço IP legível por máquina. Veja como funcionam os servidores de nomes para saber mais sobre DNS.

Domínios de nível superior, também conhecidos como domínios de nível 1, incluem.com,.org,.net,.edu e.gov. Dentro de cada domínio de nível superior, há uma lista enorme de domínios de segundo nível. Por exemplo, no domínio de nível.com, existem: HowStuffWorks, Yahoo, Microsoft. Cada nome no domínio de nível superior.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 solicitações de programas e outros servidores de nomes para converter nomes de domínio em endereços IP. Quando uma solicitação chega, o servidor DNS pode fazer uma das quatro coisas: 1. Pode responder à solicitação com um endereço IP porque já sabe o endereço IP do domínio solicitado. 2. Pode entrar em contato com outro servidor DNS e tentar encontrar o endereço IP do nome solicitado. Talvez precise fazer isso várias vezes. 3. Pode dizer: "Não sei o endereço IP do domínio que você está solicitando, mas este é o endereço IP de um servidor DNS que conheço melhor do que eu". 4.

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 entra em contato com o servidor DNS para obter o endereço IP. O servidor DNS inicia a busca por um endereço IP entrando em contato com um dos servidores DNS raiz. O servidor raiz sabe os endereços IP de todos os servidores DNS que lidam com domínios de nível superior (.com,.net,.org, etc.).

Seu servidor DNS pergunta ao raiz por www.howstuffworks.com, e o 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 vai ao servidor DNS do.COM e envia uma consulta perguntando se ele sabe o endereço IP de www.howstuffworks.com. O servidor DNS do domínio.com conhece os endereços IP dos servidores de nomes que lidam com o domínio www.howstuffworks.com, então retorna esses endereços. Seu servidor de nomes então entrará em contato com o servidor DNS para obter www.howstuffworks.com e perguntar se ele sabe o endereço IP de www.howstuffworks.com.

Ele sabe, então retorna o endereço IP ao seu servidor DNS, que o retorna ao navegador, que então entra em contato com o servidor de www.howstuffworks.com para obter a página da web. Um dos segredos para fazer isso funcionar é a redundância. Existem vários servidores DNS em cada nível, então se um servidor falhar, há outros para lidar com a solicitação. Outro segredo é o cache. Após resolver a solicitação, o servidor DNS armazena em cache o endereço IP recebido.

Uma vez que ele emite qualquer requisição ao servidor DNS raiz do domínio.COM, ele saberá lidar com o endereço IP do servidor DNS do domínio.COM, então não precisa pedir ao servidor DNS raiz essa informação novamente. O servidor DNS pode fazer isso para cada solicitação, e esse cache ajuda a evitar que as coisas fiquem congestionadas. Embora sejam completamente invisíveis, os servidores DNS lidam com bilhões de solicitações 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 do design.

Servidores e clientes de internet Toda 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 está acessando o servidor Web do HowStuffWorks. O computador servidor encontrará a página que você solicitou e a enviará para você.

O cliente que acessa o computador servidor tem uma intenção específica, então o cliente direciona suas solicitações a um software servidor específico em execução no computador servidor. Por exemplo, se você executar um navegador Web em seu computador, ele tentará se comunicar com o servidor Web no computador servidor, e não com o servidor de e-mail. O servidor tem um endereço IP estático que não muda. Por outro lado, um computador doméstico discado através de um modem geralmente tem um endereço IP atribuído pelo ISP para cada login. Esse endereço IP é único para sua sessão e pode ser diferente na próxima vez que você discar.

Dessa forma, o ISP precisa apenas de um endereço IP por dispositivo, em vez de um por cliente. Portas e HTTP Qualquer servidor fornece seus serviços usando uma porta numerada, ou seja, uma porta para cada serviço disponível no servidor. Por exemplo, se o computador servidor estiver executando um servidor Web e um servidor de Protocolo de Transferência de Arquivos (FTP), 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 o 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 conversarão entre si. Todo servidor Web na Internet segue o Protocolo de Transferência de Hipertexto (HTTP). Você pode aprender mais sobre servidores, portas e protocolos da Internet lendo como funcionam os servidores Web. Leia também: Quais são os propósitos da criptografia em servidores de internet? Redes, roteadores, NAPs, ISPs, DNS e servidores poderosos tornam a Internet possível.

Quando você percebe que toda essa informação está sendo enviada ao redor do mundo em milissegundos, esses componentes são extremamente importantes na vida moderna; sem eles, não haveria Internet. Sem a Internet, muitas de nossas vidas seriam muito diferentes.