Como funciona a Internet? Como ele funciona?

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 05:39

Como funciona a Internet? Boa pergunta! Seu crescimento tem explodido e os sites.com são constantemente apresentados na TV, rádio e revistas. Uma vez que se tornou uma parte significativa de nossas vidas, é necessário entendê-lo bem para usar essa ferramenta de forma mais eficaz. Este artigo explica os conceitos e tipos de Internet, sua infraestrutura básica e as tecnologias que a tornam possível.

Rede Global

A Internet é geralmente definida como segue. É uma rede global de recursos de computador conectados por linhas de comunicação de alto desempenho e um espaço de endereço comum. Portanto, cada dispositivo conectado a ele deve ter um ID exclusivo. Como é organizado o endereço IP de um computador? Os endereços IPv4 da Internet são escritos no formato nnn.nnn.nnn.nnn, onde nnn é um número entre 0 e 255. A abreviação IP significa Internetworking Protocol. Este é um dos conceitos básicos da Internet, mas falaremos sobre isso mais tarde. Por exemplo, um computador temo id é 1.2.3.4 e o outro é 5.6.7.8.

Se você se conectar à Internet através de um ISP, o usuário geralmente recebe um endereço IP temporário durante a sessão de acesso remoto. Se a conexão for feita a partir de uma rede local (LAN), o computador poderá ter um ID permanente ou um ID temporário fornecido por um servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). De qualquer forma, se o PC estiver conectado à Internet, ele terá um endereço IP exclusivo.

Programa de ping

Se você estiver usando o sistema operacional Microsoft Windows ou um dos tipos de Unix, existe um programa útil que permite verificar sua conexão com a Internet. Chama-se ping, provavelmente devido ao som que os antigos sonares dos submarinos faziam. Se estiver usando o Windows, você deve iniciar uma janela de prompt de comando. No caso de um sistema operacional que é uma variedade de Unix, você deve ir para a linha de comando. Se você digitar, por exemplo, ping www.yahoo.com, o programa enviará uma mensagem de solicitação de eco ICMP (Internet Control Message Protocol) para o computador especificado. A máquina consultada responderá. O programa ping conta o tempo que leva para retornar uma resposta (se retornar). Além disso, se você inserir um nome de domínio (por exemplo, www.yahoo.com), o utilitário exibirá o endereço IP do computador.

Pacotes de protocolo

Então, o computador está conectado à rede e possui um endereço único. Para deixar claro para "dummies" como funciona a Internet, você precisa entender como um PC"conversa" com outras máquinas. Suponha que o endereço IP do dispositivo do usuário seja 1.2.3.4 e ele deseje enviar uma mensagem "Oi, computador 5.6.7.8!" para a máquina com o endereço 5.6.7.8. Obviamente, a mensagem deve ser transmitida por qualquer canal que conecte o PC do usuário à Internet. Digamos que uma mensagem seja enviada por telefone. É necessário converter o texto em sinais eletrônicos, transmiti-los e reapresentá-los como texto. Como isso é alcançado? Através do uso de um pacote de protocolo. É necessário que cada computador se comunique na rede global e geralmente é integrado ao sistema operacional. O pacote é chamado de TCP/IP por causa dos 2 principais protocolos de comunicação utilizados nele. A hierarquia TCP/IP é a seguinte:

Camada de aplicação. Ele usa protocolos específicos para WWW, email, FTP, etc.
Camada de protocolo de controle de transmissão. TCP direciona pacotes para programas específicos usando um número de porta.
Camada de protocolo de Internet. O IP direciona os pacotes para um computador específico usando um endereço IP.
Nível de hardware. Converte dados binários em sinais de rede e vice-versa (por exemplo, placa de rede Ethernet, modem, etc.).

Se você seguir o caminho do "Oi, computador 5.6.7.8!" Algo assim vai acontecer:

O processamento de mensagens começa no protocolo da camada superior e desce.
Se a mensagem que está sendo enviada for longa, cada nível pelo qual elapassa, pode dividi-lo em pedaços menores de dados. Isso ocorre porque as informações enviadas pela Internet (e pela maioria das redes de computadores) estão em partes gerenciáveis chamadas de pacotes.
Pacotes são enviados para a camada de transporte para processamento. Cada um recebe um número de porta. Muitos programas são capazes de usar o pacote de protocolo TCP/IP e enviar mensagens. Você precisa saber qual computador de destino deve receber a mensagem porque ele estará escutando em uma porta específica.
Além disso, os pacotes vão para o nível IP. Aqui cada um deles recebe um endereço de destino (5.6.7.8).
Agora que os pacotes de mensagens têm um número de porta e um endereço IP, eles estão prontos para serem enviados pela Internet. O nível de hardware cuida para que os pacotes contendo o texto da mensagem sejam convertidos em sinais eletrônicos e transmitidos pela linha de comunicação.
Na outra ponta, o ISP tem uma conexão direta com a Internet. O roteador verifica o endereço de destino de cada pacote e determina para onde enviá-lo. Muitas vezes, a próxima parada é outro roteador.
Eventualmente, os pacotes chegam ao computador 5.6.7.8. Aqui, seu processamento começa nos protocolos da camada inferior e segue para cima.
Como os pacotes atravessam níveis mais altos de TCP/IP, eles removem qualquer informação de roteamento adicionada pelo computador remetente (como endereço IP e número da porta).
Quando uma mensagem atinge o protocolo da camada superior, os pacotes são reagrupados em sua forma original.

Internet Doméstica

Então, todos os itens acima explicam como os pacotes se movem de um computador para outro pela WAN. Mas o que acontece no meio? Como a Internet realmente funciona?

Considere uma conexão física através da rede telefônica com um provedor de serviços de telecomunicações. Isso requer alguma explicação de como funciona um ISP. O provedor de serviços configura um pool de modems para seus clientes. Geralmente é conectado a um computador dedicado que controla a direção do fluxo de dados do modem para o backbone da Internet ou um roteador dedicado. Essa configuração pode ser chamada de servidor de porta porque trata do acesso à rede. Também coleta informações sobre o tempo de uso, bem como a quantidade de dados enviados e recebidos.

Após os pacotes passarem pela rede telefônica e pelos equipamentos locais do provedor, eles são enviados para o backbone do provedor ou a parte de sua banda alugada por ele. A partir daqui, os dados geralmente passam por vários roteadores e redes de backbone, linhas alugadas, etc., até encontrar seu destino - um computador com o endereço 5.6.7.8. É assim que a Internet doméstica funciona. Mas seria ruim se o usuário soubesse a rota exata de seus pacotes pela rede global? É possível.

Traceroute

Ao se conectar à Internet a partir de um computador executando o Microsoft Windows ou uma variação do Unix, outro programa útil é útil. Chama-se Traceroute e indica o caminho quepacotes passam, atingindo um endereço IP específico. Assim como o ping, ele deve ser executado a partir da linha de comando. No Windows, use o comando tracert www.yahoo.com e no Unix, traceroute www.yahoo.com. Assim como o ping, o utilitário permite inserir endereços IP em vez de nomes de domínio. O Traceroute imprimirá uma lista de todos os roteadores, computadores e outras entidades da Internet que os pacotes devem atravessar para chegar ao seu destino.

Infraestrutura

Como o backbone da Internet é tecnicamente organizado? Consiste em muitas grandes redes conectadas umas às outras. Essas grandes redes são conhecidas como provedores de serviços de rede ou NSPs. Exemplos são UUNet, IBM, CerfNet, BBN Planet, PSINet, SprintNet, etc. Essas redes se comunicam entre si para trocar tráfego. Cada NSP requer uma conexão com três pontos de acesso de rede (NAPs). Neles, o tráfego de pacotes pode passar de uma rede de backbone para outra. Os NSPs também são conectados através das estações de roteamento MAE da cidade. Estes últimos cumprem o mesmo papel do NAP, mas são de propriedade privada. Os NAPs foram originalmente usados para se conectar à rede global. Ambos MAE e NAP são referidos como Internet Exchange Points, ou IX. Os provedores de rede também vendem largura de banda para redes pequenas, como ISPs.

A infraestrutura subjacente do próprio NSP é um esquema complexo. A maioria dos provedores de rede publica mapas de infraestrutura de rede em seus sites, que podem ser facilmente encontrados. retratar de forma realista comoa Internet está configurada, seria quase impossível devido ao seu tamanho, complexidade e estrutura em constante mudança.

Hierarquia de roteamento

Para entender como a Internet funciona, você precisa entender como os pacotes encontram o caminho certo através da rede. Todos os PCs conectados à rede sabem onde os outros PCs estão localizados? Ou os pacotes são apenas "traduzidos" para todas as máquinas da Internet? A resposta para ambas as perguntas é negativa. Ninguém sabe onde estão os outros computadores e os pacotes não são enviados para todas as máquinas ao mesmo tempo. As informações usadas para entregar os dados aos seus destinos estão contidas em tabelas armazenadas em cada roteador conectado à rede - outro conceito da Internet.

Roteadores são comutadores de pacotes. Eles geralmente se conectam entre redes para encaminhar pacotes entre elas. Cada roteador sabe sobre suas sub-redes e quais endereços eles usam. O dispositivo, via de regra, não conhece os endereços IP do nível "superior". Grandes troncos NSP são conectados por meio de NAPs. Eles atendem a várias sub-redes e essas atendem a ainda mais sub-redes. Na parte inferior estão as redes locais com computadores conectados.

Quando um pacote chega a um roteador, este verifica o endereço IP ali colocado pela camada de protocolo IP na máquina de origem. Em seguida, a tabela de roteamento é verificada. Se a rede que contém o endereço IP for encontrada, o pacote será enviado para lá. Caso contrário, ele segue a rota padrão, geralmente para o próximo roteador na hierarquia da rede. Com a esperança de que ele saiba para onde enviar o pacote. Se isso não acontecer, os dados subirão até atingir o backbone NSP. Os roteadores upstream contêm as maiores tabelas de roteamento e é aqui que o pacote será enviado para o backbone correto, onde iniciará sua jornada "descendente".

Nomes de domínio e resolução de endereços

Mas e se você não souber o endereço IP do computador ao qual deseja se conectar? E se você precisar de acesso a um servidor web chamado www.anothercomputer.com? Como o navegador sabe onde este computador está? A resposta para todas essas perguntas é o DNS Domain Name Service. Este conceito de Internet refere-se a um banco de dados distribuído que rastreia os nomes dos computadores e seus endereços IP correspondentes.

Muitas máquinas estão conectadas ao banco de dados DNS e ao software que permite acessá-lo. Essas máquinas são conhecidas como servidores DNS. Eles não contêm todo o banco de dados, mas apenas um subconjunto dele. Se o servidor DNS não tiver o nome de domínio solicitado por outro computador, ele o redirecionará para outro servidor.

O Domain Name Service é estruturado como uma hierarquia semelhante à do roteamento IP. O computador que está solicitando a resolução de nomes será redirecionado "para cima" na hierarquia até que seja encontrado um servidor DNS que possa resolver o nome de domínio na solicitação.

Quando uma conexão com a Internet é configurada (por exemplo, em uma rede local ou por meio de uma conexão discada no Windows), o servidor DNS primário e um ou mais secundários geralmente são especificados durante a instalação. Por isso,quaisquer aplicativos que precisem de resolução de nomes de domínio poderão funcionar normalmente. Por exemplo, quando você insere um nome de domínio em um navegador, este se conecta ao servidor DNS primário. Após obter o endereço IP, o aplicativo se conectará ao computador de destino e solicitará a página da Web desejada.

Visão geral dos protocolos da Internet

Como observado anteriormente na seção sobre TCP/IP, existem muitos protocolos usados na WAN. Estes incluem TCP, IP, roteamento, controle de acesso à mídia, camada de aplicação, etc. As seções a seguir descrevem alguns dos protocolos mais importantes e comumente usados. Isso permitirá que você entenda melhor como a Internet está organizada e como ela funciona. Os protocolos são discutidos em ordem decrescente de seu nível.

HTTP e World Wide Web

Um dos serviços mais utilizados na Internet é a World Wide Web (WWW). O protocolo da camada de aplicação que habilita a WAN é o Hypertext Transfer Protocol, ou HTTP. Não deve ser confundido com a linguagem de marcação de hipertexto HTML usada para escrever páginas da web. HTTP é o protocolo que navegadores e servidores usam para se comunicarem. É um protocolo de camada de aplicação porque é usado por alguns programas para se comunicarem entre si. Nesse caso, são navegadores e servidores.

HTTP é um protocolo sem conexão. Os clientes (navegadores) enviam solicitações aos servidores para elementos da web, como páginas e imagens. Após o serviço, a conexãodesliga. Para cada solicitação, a conexão deve ser estabelecida novamente.

A maioria dos protocolos são orientados a conexão. Isso significa que os computadores que se comunicam entre si se comunicam pela Internet. No entanto, HTTP não é. Antes que um cliente possa fazer uma solicitação HTTP, o servidor deve estabelecer uma nova conexão.

Para entender como a Internet funciona, você precisa saber o que acontece quando você digita uma URL em um navegador da web:

Se a URL contém um nome de domínio, o navegador primeiro se conecta ao servidor de nome de domínio e obtém o endereço IP correspondente.
O navegador se conecta ao servidor e envia uma solicitação HTTP para a página desejada.
O servidor recebe a solicitação e verifica a página correta. Se existir, envie. Se o servidor não conseguir encontrar a página solicitada, ele enviará uma mensagem de erro HTTP 404. (404 significa Página não encontrada, como qualquer pessoa que tenha navegado em sites provavelmente sabe).
O navegador recebe o que é solicitado e a conexão é encerrada.
O navegador analisa a página e procura outros elementos necessários para completá-la. Normalmente são imagens, applets, etc.
Para cada elemento, o navegador faz conexões adicionais e solicitações HTTP para o servidor.
Quando todas as imagens, applets, etc. terminarem de carregar, a página será totalmente carregada na janela do navegador.

Usando o cliente Telnet

Telnet é um serviço de terminal remoto usado na Internet. Seu uso diminuiu, mas é uma ferramenta útil para explorar a rede global. No Windows, o programa pode ser encontrado no diretório do sistema. Depois de iniciá-lo, você precisa abrir o menu "Terminal" e selecionar Local Echo na janela de configurações. Isso significa que você pode ver sua solicitação HTTP à medida que a insere.

No menu "Conexão", selecione o item "Sistema remoto". Em seguida, digite www.google.com para o nome do host e 80 para a porta. Por padrão, o servidor web escuta nesta porta. Após clicar em Conectar, você deve inserir GET/HTTP/1.0 e pressionar Enter duas vezes.

Esta é uma solicitação HTTP simples para um servidor web para obter sua página raiz. O usuário deve ter um vislumbre dele e, em seguida, uma caixa de diálogo aparecerá informando que a conexão foi perdida. Se você deseja salvar a página recuperada, deve habilitar o log. Você pode então visualizar a página da web e o HTML que foi usado para criá-la.

A maioria dos protocolos da Internet que definem como a Internet funciona são descritos em documentos conhecidos como Request For Comments ou RFCs. Eles podem ser encontrados na Internet. Por exemplo, HTTP versão 1.0 é descrito na RFC 1945.

Protocolos de aplicação: SMTP e email

Outro serviço de Internet amplamente utilizado é o e-mail. Ele usa um protocolo de camada de aplicativo chamado Simple Mail Transfer Protocol, ou SMTP. Este também é um protocolo de texto, mas ao contrário do HTTP, o SMTP é orientado à conexão. Além disso, também é mais complexo que o HTTP. Existem mais comandos e aspectos no SMTP do que no

Ao abrir o cliente de e-mail para leituramensagens de e-mail geralmente são assim:

O cliente de e-mail (Lotus Notes, Microsoft Outlook, etc.) abre uma conexão com o servidor de e-mail padrão, cujo endereço IP ou nome de domínio geralmente é configurado durante a instalação.
O servidor de correio sempre envia a primeira mensagem para se identificar.
Cliente envia um comando SMTP HELO, ao qual recebe uma resposta 250 OK.
Dependendo se o cliente está verificando ou enviando e-mail, etc., comandos SMTP apropriados são enviados ao servidor para que ele possa responder adequadamente.

Esta transação de solicitação/resposta continuará até que o cliente envie um comando QUIT. O servidor se despedirá e a conexão será encerrada.

Protocolo de Controle de Transmissão

Abaixo da camada de aplicação na pilha de protocolos está a camada TCP. Quando os programas abrem uma conexão com outro computador, as mensagens que eles enviam são passadas pela pilha para a camada TCP. Este último é responsável por rotear protocolos de aplicativos para o software apropriado no computador de destino. Para isso, são usados números de porta. As portas podem ser consideradas canais separados em cada computador. Por exemplo, ao ler e-mails, você pode navegar na web ao mesmo tempo. Isso ocorre porque o navegador e o cliente de email usam números de porta diferentes. Quando um pacote chega a um computador e sobe na pilha de protocolos, a camada TCP determina qual programa recebe o pacote emnúmero da porta.

Os números de porta para alguns dos serviços de Internet mais usados estão listados abaixo:

FTP – 20/21.
Telnet – 23.
SMTP – 25.
HTTP – 80.

Protocolo de transporte

TCP funciona assim:

Quando a camada TCP recebe dados de protocolo da camada de aplicação, ela os divide em "pedaços" gerenciáveis e então adiciona um cabeçalho a cada um deles com informações sobre o número da porta para a qual os dados devem ser enviados.
Quando a camada TCP recebe um pacote de uma camada IP inferior, os dados do cabeçalho são removidos do pacote. Se necessário, eles podem ser restaurados. Os dados são então enviados para o aplicativo necessário com base no número da porta.

É assim que as mensagens percorrem a pilha de protocolos até o endereço correto.

TCP não é um protocolo baseado em texto. É um serviço de transferência de bytes confiável e orientado à conexão. Orientado à conexão significa que dois aplicativos usando TCP devem estabelecer uma conexão antes de trocar dados. O protocolo de transporte é confiável porque para cada pacote recebido, uma confirmação é enviada ao remetente para confirmar a entrega. O cabeçalho TCP também inclui uma soma de verificação para verificar erros nos dados recebidos.

Não há espaço para um endereço IP no cabeçalho do protocolo de transporte. Isso se deve ao fato de que sua tarefa é fornecer o recebimento confiável dos dados da camada de aplicação. A tarefa de transferência de dados entre computadores é realizada por IP.

Protocolo de Internet

BAo contrário do TCP, o IP é um protocolo não confiável e sem conexão. O IP não se importa se o pacote chega ou não ao seu destino. O IP também não tem conhecimento de conexões e números de porta. O trabalho IP é enviar dados para outros computadores. Os pacotes são entidades independentes e podem chegar fora de ordem ou não chegar ao seu destino. A tarefa do TCP é garantir que os dados sejam recebidos e localizados corretamente. A única coisa que o IP tem em comum com o TCP é como ele recebe dados e adiciona suas próprias informações de cabeçalho IP aos dados TCP.

Os dados da camada de aplicação são segmentados na camada de protocolo de transporte e anexados com um cabeçalho TCP. Em seguida, o pacote é formado no nível IP, um cabeçalho IP é adicionado a ele e, em seguida, é transmitido pela rede global.

Como funciona a Internet: livros

Para usuários iniciantes, há uma extensa literatura disponível sobre este tópico. A série "For Dummies" é popular entre os leitores. Como a Internet funciona, você pode aprender com os livros "Internet" e "Usuários e a Internet". Eles ajudarão você a selecionar rapidamente um provedor, conectar-se à rede, ensiná-lo a usar um navegador etc. Para iniciantes, os livros serão guias úteis para a rede global.

Conclusão

Agora deve ficar claro como a Internet funciona. Mas até quando vai ficar assim? A versão 4 de IP usada anteriormente, que permitia apenas 2³² endereços, foi substituída por IPv6 com 2^{128 endereços teoricamente possíveis. A Internet percorreu um longo caminho desde seu início como um projeto de pesquisa do Departamento de Defesa dos EUA. Ninguém sabe o que ele vai se tornar. Uma coisa é certa: a Internet conecta o mundo como nenhum outro mecanismo. A Era da Informação está em pleno andamento e é um grande prazer testemunhar isso.}