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Eu sei como os computadores em uma LAN se comunicam entre si (todas as coisas Ethernet/endereço MAC/NAT etc.), mas me pergunto: como os roteadores da Internet se comunicam? Eles estão conectados a algum tipo de LAN gigante? Qual protocolo é usado para entregar pacotes (por exemplo, pacotes IP e BGP)?
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Os roteadores formam uma espécie de malha. Cada um está conectado a vários outros (concebivelmente em uma LAN, mas normalmente apenas uma conexão direta, talvez de longa distância, como um cabo submarino ou uma portadora T ou link de fibra), e cada um sabe a qual está conectado. Cada roteador normalmente possui muitos endereços IP, um por link para outro roteador que possui.
Os roteadores geralmente executam protocolos de roteamento que lhes permitem descobrir a que seus vizinhos (os roteadores aos quais estão diretamente conectados) estão conectados. São IS-IS, BGP, EIGRP, RIP, OSPF, etc. Eles também podem acompanhar isso estaticamente; os protocolos de roteamento são um dispositivo que economiza trabalho e permite que os administradores de rede automatizem a manutenção da tabela de roteamento em caso de alterações (intencionais ou devido a uma falha). Assim, cada roteador está conectado a vários outros, e sabe onde está mais ou menos. Esta informação pode ser filtrada pela Internet; os roteadores também informarão uns aos outros sobre os vizinhos de seus vizinhos, portanto é possível construir uma visão de tudo o que é acessível em todas as direções (aproximadamente). Os roteadores também monitoram a distância das coisas (quantos roteadores estão entre eles e, potencialmente, quão rápido é o caminho), para facilitar a entrega eficiente dos pacotes ao seu destino.
Alguns roteadores (por exemplo, seu gateway LAN ou alguns dos roteadores do seu ISP) têm apenas algumas rotas: a LAN para a qual eles são o gateway e geralmente uma rota padrão para o resto da Internet (em redes IPv4, é 0.0.0.0). 0.0/0 ou a rota "padrão"). Eles, portanto, sabem que os pacotes que vão para sua LAN vão em uma direção (para fora da interface LAN) e os pacotes que vão para outro lugar vão em outra direção (para fora da interface WAN).
Outros roteadores com mais links e mais redes em ambos os lados ampliam um pouco esse conceito. Eles saberão quais prefixos (a parte do número de rede de um endereço IP, formalmente) estão em cada uma das diversas direções e enviarão pacotes ao longo dessa rota (daí seu nome). Eles retransmitem o pacote entre si dessa maneira até chegar ao seu destino; se isso for impossível, existem vários mecanismos para abandoná-lo e mostrar que foi descartado.
Assim, o seu pacote chega ao seu ISP, possivelmente do seu roteador LAN, que sabe em qual interface a Internet está e o envia dessa maneira. Cada roteador sucessivo analisa o endereço de destino e determina de qual rede faz parte e, portanto, em que direção segue de acordo com sua tabela de roteamento; ele saberá que os endereços que começam com um determinado número estão na "direção" de um outro ISP específico e os enviará dessa forma (alterando as informações da camada 2 em cada salto para fazer isso, então o endereço MAC, por exemplo, mudará em cada salto). Eventualmente, ele chega a um roteador na mesma rede do host que você está tentando acessar e chega a esse destino.
Cada uma dessas etapas de retransmissão é chamada de salto. Você pode ver esse trabalho usando o tracerouteutilitário ( tracertno Windows), embora talvez não veja todos os saltos devido à filtragem ICMP ser muito difundida.
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Você está procurandoEncaminhamento de IP.
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Sim, o BGP é usado para trocar informações de roteamento entre ASes. Permitindo assim o roteamento bem-sucedido na Internet. Isso acontece usando TCP (e obviamente IP). Então você tem IGRP e OSPF em uso nos ASes.
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O protocolo é TCP/IP, eles são conectados através de conexões WAN e não LAN. O protocolo de roteamento é apenas o “idioma” que seu roteador fala. Em uma rede básica você configura o mesmo protocolo de roteamento para que seus roteadores possam se entender, e esses protocolos de roteamento são conhecidos como Interior Gateway Protocols. A "linguagem" usada na Internet é chamada BGP e é chamada de Protocolo de gateway exterior.