como funciona a Internet

Question 1

Vamos simplificar com um exemplo da vida real:

(Everything in this example is based on IPv4)

Qualquer pessoa pode criar uma LAN em casa/escritório/empresa, etc. Essa LAN deve usar endereços IP privados, definidos emRFC1918. Isso evita o possível conflito de ter o mesmo endereço IP em diferentes lugares do mundo.
Sua LAN privada pode se conectar aopúblicoInternet através de um roteador. O roteador geralmente tem umprivadoIP conectado à LAN e umpúblicoIP conectado aoISP local. O roteador usa umtraduçãoserviço chamadoNATpara deixar seuprivadoConexão IP aopúblicoInternet.
O ISP local usa uma variedade depúblicoEndereços IP atribuídos por uma organização conhecida comoregistro regional da Internet.ARINpara os Estados Unidos, Canadá, diversas partes da região do Caribe e Antártica.MADUROpara Europa, Rússia, Oriente Médio e Ásia Central, etc.
OISP localusa seu intervalo de endereços IP públicos para atribuí-lo aos roteadores de seus clientes e para interconexões com outros ISPs, geralmente ISPs maiores que estão conectados a ISPs internacionais. Existe uma grande malha (uma teia) de interconexões reguladas porprotocolos de roteamentoque calcula oo mais rápidocaminho entre o roteador e outros roteadores.
Cada ISP deve possuir dois ou mais servidores DNS, onde o relacionamento IP address - domain namefica armazenado e disponível para qualquer pessoa consultá-lo. Esses servidores DNS atualizam suas informaçõesde e paraoutros servidores DNS de alto nível hierárquico, para que uma alteração possa ser replicada para todos os servidores DNS do mundo.
Quandovocêda sua LAN deseja se conectarhttp://www.google.com, o seu PC/tablet/telemóvel/ pede ao servidor DNS o endereço IP correspondente a esse nome (neste caso216.58.210.164). Em seguida, seu navegador envia uma solicitação para esse endereço IP, seu roteador local faz oNATtradução, envia o pacote solicitante para o roteador ISP, ele o envia para um roteador ISP de nível superior e assim por diante até que o pacote chegue aoGooglepelo caminho mais rápido ou mais curto (protocolos de roteamento).
O Google responde enviando a página (HTML+CSS+imagens+cookies) para o seu roteador (novamente o pacote irá pelo caminho mais rápido/curto), seu roteador faz o inversoNATtradução e coloca na LAN e chega ao seu PC/tablet/celular.

Obviamente, há muitas coisas técnicas e mais complicadas acontecendo, mas isso serve como uma explicação básica.

Como o IP é um protocolo sem conexão, o caminho deseu roteador para o Googlepoderia ser diferente do caminho degoogle para o seu roteador, depende das decisões doprotocolos de roteamentoe essa é a beleza do IP/internet. Se no meio de uma transferência de arquivos algum roteador intermediário falhar, o tráfego será redirecionado usando outro roteador e o usuário final não perceberá.

Se você estiver no Windows, abra umcmde escreva ipconfig /alle você verá seu IP, oprivadoIP do seu roteador, o endereço IP doServidor dnsvocê está usando e outras informações.

Também a partir daí escreva tracert www.google.come você poderá ver como um pacote solicitante do seu PC viaja de roteador em roteador, saltando de um ISP para outro até chegar ao Google.

Devido à grande expansão de servidores e serviços na internet ao redor do mundo há um esgotamento de endereços IPv4. Os ISPs devem implementar o IPv6 porque ele resolve o problema e elimina a necessidade deNATtradução, possibilitando que a LAN utilizeendereços públicos.

Answer

Vamos simplificar com um exemplo da vida real:

(Everything in this example is based on IPv4)

Qualquer pessoa pode criar uma LAN em casa/escritório/empresa, etc. Essa LAN deve usar endereços IP privados, definidos emRFC1918. Isso evita o possível conflito de ter o mesmo endereço IP em diferentes lugares do mundo.
Sua LAN privada pode se conectar aopúblicoInternet através de um roteador. O roteador geralmente tem umprivadoIP conectado à LAN e umpúblicoIP conectado aoISP local. O roteador usa umtraduçãoserviço chamadoNATpara deixar seuprivadoConexão IP aopúblicoInternet.
O ISP local usa uma variedade depúblicoEndereços IP atribuídos por uma organização conhecida comoregistro regional da Internet.ARINpara os Estados Unidos, Canadá, diversas partes da região do Caribe e Antártica.MADUROpara Europa, Rússia, Oriente Médio e Ásia Central, etc.
OISP localusa seu intervalo de endereços IP públicos para atribuí-lo aos roteadores de seus clientes e para interconexões com outros ISPs, geralmente ISPs maiores que estão conectados a ISPs internacionais. Existe uma grande malha (uma teia) de interconexões reguladas porprotocolos de roteamentoque calcula oo mais rápidocaminho entre o roteador e outros roteadores.
Cada ISP deve possuir dois ou mais servidores DNS, onde o relacionamento IP address - domain namefica armazenado e disponível para qualquer pessoa consultá-lo. Esses servidores DNS atualizam suas informaçõesde e paraoutros servidores DNS de alto nível hierárquico, para que uma alteração possa ser replicada para todos os servidores DNS do mundo.
Quandovocêda sua LAN deseja se conectarhttp://www.google.com, o seu PC/tablet/telemóvel/ pede ao servidor DNS o endereço IP correspondente a esse nome (neste caso216.58.210.164). Em seguida, seu navegador envia uma solicitação para esse endereço IP, seu roteador local faz oNATtradução, envia o pacote solicitante para o roteador ISP, ele o envia para um roteador ISP de nível superior e assim por diante até que o pacote chegue aoGooglepelo caminho mais rápido ou mais curto (protocolos de roteamento).
O Google responde enviando a página (HTML+CSS+imagens+cookies) para o seu roteador (novamente o pacote irá pelo caminho mais rápido/curto), seu roteador faz o inversoNATtradução e coloca na LAN e chega ao seu PC/tablet/celular.

Obviamente, há muitas coisas técnicas e mais complicadas acontecendo, mas isso serve como uma explicação básica.

Como o IP é um protocolo sem conexão, o caminho deseu roteador para o Googlepoderia ser diferente do caminho degoogle para o seu roteador, depende das decisões doprotocolos de roteamentoe essa é a beleza do IP/internet. Se no meio de uma transferência de arquivos algum roteador intermediário falhar, o tráfego será redirecionado usando outro roteador e o usuário final não perceberá.

Se você estiver no Windows, abra umcmde escreva ipconfig /alle você verá seu IP, oprivadoIP do seu roteador, o endereço IP doServidor dnsvocê está usando e outras informações.

Também a partir daí escreva tracert www.google.come você poderá ver como um pacote solicitante do seu PC viaja de roteador em roteador, saltando de um ISP para outro até chegar ao Google.

Devido à grande expansão de servidores e serviços na internet ao redor do mundo há um esgotamento de endereços IPv4. Os ISPs devem implementar o IPv6 porque ele resolve o problema e elimina a necessidade deNATtradução, possibilitando que a LAN utilizeendereços públicos.

Question 2

Como duas máquinas em duas LANs diferentes poderiam se comunicar?

IMHO, seria mais fácil entender as regras gerais se você primeiro esquecesse as exceções.

Primeiro, considere que as centenas de LANs fechadas, como a criada pelo seu roteador doméstico, são uma espécie dereflexão tardia, que só se generalizou devido à escassez de endereços IPv4.

Em níveis mais elevados, além do seu roteador doméstico, não existe uma separação tão estrita entre “LAN” e “WAN”. Em vez disso, pense na Internet como uma rede global única, talvez um pouco como as redes telefónicas ou postais. Existem vários "níveis" de ISPs, mas se você seguir uma hierarquia suficientemente alta, não encontraráum único hub centralcom ISPs como porta-vozes; em vez disso, você encontrará ummalhade redes interligadas, como nos gráficos abaixo.

O seu ISP, se for grande o suficiente, provavelmente terá vários links para redes de nível superior, bem como rotas diretas para outros ISPs na mesma área; todos eles usam oProtocolo BGPpara trocar informações sobre o que é acessível através de qual ISP. Portanto, se o caminho mais curto for interrompido por algum motivo, tudo passará por um caminho mais longo._{(O que parece estar acontecendo agora entre meu ISP e a Wikipedia. Grmh.)}

Na verdade, algumas empresas como Google ou Netflix são grandes o suficiente para ter vários links até mesmo para redes de nível 1, o que praticamente elimina qualquer hierarquia remanescente.

Mas quem fornece esse endereço IP ao Google?

Os próprios endereços IPsãoatribuídos em uma hierarquia, começando comIANAatribuindo grandes intervalos de endereços aregistros regionais, e esses registros, por sua vez, distribuem faixas menores para ISPs e outras empresas.

Mas essas atribuições são apenas umapermissãousar os endereços; Eles têmnãorelação com a forma como os roteadores reais são configurados. Em vez disso, cada operadora de rede configurará diretamente seus próprios roteadores para usar um intervalo de endereços de sua propriedade.

(Normalmente os servidoreseles mesmosterão seus endereços definidos manualmente, em cada servidor, para maior confiabilidade. Mas não é obrigatório – já vi lugares onde os servidores usam DHCP para obter seus endereços de um roteador, da mesma forma que os computadores pessoais fazem.)

Resumindo, a IANA concede ao Google permissão para usar o endereço, e outros ISPs em todo o mundo garantem que o endereço seja roteado para a rede do Google. O resto fica por conta das operadoras de rede do Google.

Portanto, considerando o que foi dito acima, seu roteador doméstico e os servidores web do Google são praticamentemembros iguais da internet. Cada um possui um endereço IP global, que pode ser acessado de qualquer outro lugar na rede seguindo tabelas de roteamento.

Seu computador possui uma tabela de roteamento muito simples que apenas diz que tudo fora da mesma sub-rede pode ser acessado passando pelo "gateway padrão" (seu roteador).
Da mesma forma, o seu roteador doméstico diz apenas que os endereços IP "LAN" podem ser acessados diretamente nas portas LAN e todo o resto deve ser enviado para o roteador do seu ISP.
Aqui no trabalho, acabamos tendo cinco desses roteadores, um em cada prédio. Portanto, suas tabelas de roteamento também possuem caminhos diretos para os roteadores de todos os outros edifícios, além dos básicos "mesma sub-rede" e "todo o resto".
Um ISP terá vários roteadores, alguns deles terão rotas para os clientes, alguns deles conhecerão links para outros ISPs. Por exemplo, o roteador "externo" poderia ter as seguintes informações:
- 36.56.xx pode ser acessado através do roteador dos "clientes" do próprio ISP;
- 212.xxx pode ser acessado através do roteador 109.105.98.126 da NORDUnet;
- 212.162.xx podetambémser acessado através do roteador 62.40.98.13 da GÉANT;
- (e assim por diante)
- finalmente, tudo pode ser alcançado através do Nível3.
E o roteador do "cliente" poderia dizer:
- 36.56.1.1 pode ser acessado pela porta nº 3;
- 36.56.1.2 pode ser acessado pela porta nº 4;
- (e assim por diante)

Sempre que o seu computador enviar um pacote para o Google, ou vice-versa, cada roteador verificará o que pode alcançar e encaminhará o pacote para o próximo. Você pode até ver o caminho completo usando comandos TRACERTou tracerouteno terminal.

Então esses são os princípios básicos.

Sim, o seu roteador doméstico também precisa de truques adicionais – Tradução de Endereço de Rede, ou NAT – para garantir que toda a sua rede doméstica possa se esconder atrás de um endereço IP. Isso ébastantegeneralizado: apenas idosos como o MIT têm endereços IPv4 suficientes para fornecer um a cada pessoa. Quase todas as outras redes precisam se contentar com o NAT. (Meu local de trabalho possui um bloco de 64 endereços, mas possui várias centenas de estações de trabalhoeestudantes que usam WiFi em seus telefones, então a maioria deles também usa NAT.)

Mas, independentemente de quão difundido seja, o NAT ainda é uma exceção, um hack para manter coisas antigas funcionando (até que o IPv6 se torne mais difundido na década de 2100). A maioria dos servidores possui um endereço IP global próprio e você pode acessá-los diretamente; você não precisa de nenhuma mágica para entrar na rede do Google.

Na verdade, se você tivesse que se conectar com alguém queéatrás de um NAT como o seu, pode ser realmente irritante - muitos jogos pedem para você configurar o "encaminhamento de porta" por esse motivo, e os programas ponto a ponto precisam recorrer a vários truques de "perfuração" para chegar dentro de uma LAN através o NAT.

E vai piorar com os ISPs começando a usar "NAT de nível de operadora", onde o

Além disso, grandes ISPs às vezes têm componentes internos mais complexos, como roteamento de políticas ou MPLS, quando o encaminhamento baseado em rota se tornatambémlento, mas eles são novamente adicionados ao IP básico e devem ser pesquisados separadamente - na verdade, nãotrabalhadoem um ISP.

Answer

Como duas máquinas em duas LANs diferentes poderiam se comunicar?

IMHO, seria mais fácil entender as regras gerais se você primeiro esquecesse as exceções.

Primeiro, considere que as centenas de LANs fechadas, como a criada pelo seu roteador doméstico, são uma espécie dereflexão tardia, que só se generalizou devido à escassez de endereços IPv4.

Em níveis mais elevados, além do seu roteador doméstico, não existe uma separação tão estrita entre “LAN” e “WAN”. Em vez disso, pense na Internet como uma rede global única, talvez um pouco como as redes telefónicas ou postais. Existem vários "níveis" de ISPs, mas se você seguir uma hierarquia suficientemente alta, não encontraráum único hub centralcom ISPs como porta-vozes; em vez disso, você encontrará ummalhade redes interligadas, como nos gráficos abaixo.

O seu ISP, se for grande o suficiente, provavelmente terá vários links para redes de nível superior, bem como rotas diretas para outros ISPs na mesma área; todos eles usam oProtocolo BGPpara trocar informações sobre o que é acessível através de qual ISP. Portanto, se o caminho mais curto for interrompido por algum motivo, tudo passará por um caminho mais longo._{(O que parece estar acontecendo agora entre meu ISP e a Wikipedia. Grmh.)}

Na verdade, algumas empresas como Google ou Netflix são grandes o suficiente para ter vários links até mesmo para redes de nível 1, o que praticamente elimina qualquer hierarquia remanescente.

Mas quem fornece esse endereço IP ao Google?

Os próprios endereços IPsãoatribuídos em uma hierarquia, começando comIANAatribuindo grandes intervalos de endereços aregistros regionais, e esses registros, por sua vez, distribuem faixas menores para ISPs e outras empresas.

Mas essas atribuições são apenas umapermissãousar os endereços; Eles têmnãorelação com a forma como os roteadores reais são configurados. Em vez disso, cada operadora de rede configurará diretamente seus próprios roteadores para usar um intervalo de endereços de sua propriedade.

(Normalmente os servidoreseles mesmosterão seus endereços definidos manualmente, em cada servidor, para maior confiabilidade. Mas não é obrigatório – já vi lugares onde os servidores usam DHCP para obter seus endereços de um roteador, da mesma forma que os computadores pessoais fazem.)

Resumindo, a IANA concede ao Google permissão para usar o endereço, e outros ISPs em todo o mundo garantem que o endereço seja roteado para a rede do Google. O resto fica por conta das operadoras de rede do Google.

Portanto, considerando o que foi dito acima, seu roteador doméstico e os servidores web do Google são praticamentemembros iguais da internet. Cada um possui um endereço IP global, que pode ser acessado de qualquer outro lugar na rede seguindo tabelas de roteamento.

Seu computador possui uma tabela de roteamento muito simples que apenas diz que tudo fora da mesma sub-rede pode ser acessado passando pelo "gateway padrão" (seu roteador).
Da mesma forma, o seu roteador doméstico diz apenas que os endereços IP "LAN" podem ser acessados diretamente nas portas LAN e todo o resto deve ser enviado para o roteador do seu ISP.
Aqui no trabalho, acabamos tendo cinco desses roteadores, um em cada prédio. Portanto, suas tabelas de roteamento também possuem caminhos diretos para os roteadores de todos os outros edifícios, além dos básicos "mesma sub-rede" e "todo o resto".
Um ISP terá vários roteadores, alguns deles terão rotas para os clientes, alguns deles conhecerão links para outros ISPs. Por exemplo, o roteador "externo" poderia ter as seguintes informações:
- 36.56.xx pode ser acessado através do roteador dos "clientes" do próprio ISP;
- 212.xxx pode ser acessado através do roteador 109.105.98.126 da NORDUnet;
- 212.162.xx podetambémser acessado através do roteador 62.40.98.13 da GÉANT;
- (e assim por diante)
- finalmente, tudo pode ser alcançado através do Nível3.
E o roteador do "cliente" poderia dizer:
- 36.56.1.1 pode ser acessado pela porta nº 3;
- 36.56.1.2 pode ser acessado pela porta nº 4;
- (e assim por diante)

Sempre que o seu computador enviar um pacote para o Google, ou vice-versa, cada roteador verificará o que pode alcançar e encaminhará o pacote para o próximo. Você pode até ver o caminho completo usando comandos TRACERTou tracerouteno terminal.

Então esses são os princípios básicos.

Sim, o seu roteador doméstico também precisa de truques adicionais – Tradução de Endereço de Rede, ou NAT – para garantir que toda a sua rede doméstica possa se esconder atrás de um endereço IP. Isso ébastantegeneralizado: apenas idosos como o MIT têm endereços IPv4 suficientes para fornecer um a cada pessoa. Quase todas as outras redes precisam se contentar com o NAT. (Meu local de trabalho possui um bloco de 64 endereços, mas possui várias centenas de estações de trabalhoeestudantes que usam WiFi em seus telefones, então a maioria deles também usa NAT.)

Mas, independentemente de quão difundido seja, o NAT ainda é uma exceção, um hack para manter coisas antigas funcionando (até que o IPv6 se torne mais difundido na década de 2100). A maioria dos servidores possui um endereço IP global próprio e você pode acessá-los diretamente; você não precisa de nenhuma mágica para entrar na rede do Google.

Na verdade, se você tivesse que se conectar com alguém queéatrás de um NAT como o seu, pode ser realmente irritante - muitos jogos pedem para você configurar o "encaminhamento de porta" por esse motivo, e os programas ponto a ponto precisam recorrer a vários truques de "perfuração" para chegar dentro de uma LAN através o NAT.

E vai piorar com os ISPs começando a usar "NAT de nível de operadora", onde o

Além disso, grandes ISPs às vezes têm componentes internos mais complexos, como roteamento de políticas ou MPLS, quando o encaminhamento baseado em rota se tornatambémlento, mas eles são novamente adicionados ao IP básico e devem ser pesquisados separadamente - na verdade, nãotrabalhadoem um ISP.

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