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A internet, nos moldes atuais, possui bilhões de usuários conectados, dispositivos e enlaces de comunicação, além de uma quantidade enorme de computadores.
Não tem como negarmos a importância da internet para todos nós, mas para quem estuda computação vai muito além do simples uso.
É importante compreender os conceitos de organização das redes de computadores e internet, necessários para utilização nas redes de hoje e do futuro.
As redes de computadores podem ser definidas como um conjunto de módulos processadores interligados por um sistema de comunicação, capazes de trocar informações e compartilhar recursos.
Já a internet pode ser definida como um conjunto de rede de computadores que opera, basicamente, utilizando os protocolos TCP e IP, e interconecta bilhões de dispositivos de computação ao redor do mundo.
Podemos também dividir a internet em três grandes partes:
A junção dessas três partes permite que você use seu smartphone, acesse um aplicativo e utilize um serviço hospedado em qualquer datacenter no mundo.
Os dispositivos que utilizamos e que estão conectados à internet são chamados de sistemas finais, ou hosts, pois se encontram no entorno, ou periferia, da internet e são nesses dispositivos que executamos as aplicações de rede.
O que define uma máquina ser servidor não é o hardware, mas sim o software executado por ela.
A rede de acesso é uma rede física que conecta os sistemas finais ao primeiro roteador (conhecido como “roteador de borda”) de um caminho partindo de um sistema final até outro qualquer.
Podemos dizer que a rede de acesso é o meio físico, ou enlace, que faz a ligação dos sistemas finais ao núcleo da rede.
Os meios físicos podem ser enquadrados em duas categorias:
Os tipos de acesso residenciais bastante conhecidos são a linha digital de assinante (DSL), através de cabo coaxial, e a fibra ótica.
Para o DSL, são utilizados os modems DSL que utilizam a linha telefônica existente fornecida pela mesma empresa fornecedora do serviço de telefonia fixa. Já para o acesso através de cabo coaxial, a infraestrutura utilizada é a mesma oferecida pela empresa que fornece o serviço de televisão a cabo.
Para o acesso através da fibra ótica, utilizamos o conceito chamado FTTH (fiber to the home), um caminho de fibra ótica diretamente até a residência.
Em geral, uma fibra que sai da central de telecomunicações é compartilhada por várias residências; ela é dividida em fibras individuais do cliente apenas após se aproximar relativamente das casas.
Algumas das soluções residenciais também podem ser utilizadas para as redes de acesso institucionais, mas as chamadas redes locais (LANs) costumam ser usadas nos ambientes universitários, corporativos e residenciais, para conectar sistemas finais ao roteador de borda da rede, com o uso predominante de um padrão conhecido como ethernet que, tipicamente, emprega cabos metálicos, ou através das redes sem fio, ou wi-Fi, que empregam o padrão IEEE 802.11.
O núcleo da rede consiste em uma rede de dispositivos, por exemplo, roteadores e switches, os enlaces, normalmente de alta velocidade, que interligam esses dispositivos.
O núcleo da rede oferece os possíveis caminhos que permitem a interconexão dos sistemas finais.
O núcleo da rede é organizado pelos diversos provedores de serviços de internet (Internet Service Providers — ISPs), pelos quais nós, usuários, contratamos serviços para nos conectarmos à internet.
ISPs têm por finalidade oferecer serviço de conexão dos usuários à internet.
Outros são conhecidos por serem ISPs de trânsito, que realizam a interligação de ISPs, sem oferecer acesso direto aos usuários.
Normalmente, os ISPs de trânsito são responsáveis pela administração dos famosos cabos submarinos.
A abrangência dos ISPs está relacionada à região ou alcance que possuem. Em determinada região, como uma cidade, pode haver um ISP regional ao qual os ISPs menores, chamados locais, se conectam. Cada ISP regional, então, se conecta a ISPs chamados de nível 1, que possuem abrangência nacional e internacional. Por sua vez, os ISPs de nível 1 podem se interconectar e trocar dados entre si.
Para facilitar a interconexão dos diversos provedores, existe o chamado ponto de presença (PoP — Point of Presence), que é um grupo de um ou mais roteadores (no mesmo local) na rede do provedor, onde os ISPs clientes podem se conectar para poderem acessar outras redes.
Qualquer ISP (exceto os de nível 1) pode efetuar o multi-homing, ou seja, conectar-se a dois ou mais ISPs provedores para terem redundância.
Para reduzir custos, um par de ISPs próximos no mesmo nível de hierarquia pode emparelhar, ou seja, conectar diretamente suas redes, de modo que todo o tráfego entre elas passe pela conexão direta, em vez de passar por intermediários mais à frente.
Isso em geral é feito em acordo, ou seja, nenhum ISP paga ao outro.
Os ISPs de nível 1 também são emparelhados uns com os outros, sem taxas. Assim, uma empresa de terceiros pode criar um ponto de troca da internet (internet exchange point — IXP), que quase sempre é em um prédio à parte, com seus próprios comutadores.
O IXP é um ponto de encontro onde vários ISPs podem se emparelhar e permitir que haja conexão direta entre os diversos provedores que utilizam essa infraestrutura.
Podemos também descrever a internet como uma infraestrutura provedora de serviços a aplicações.
Existe uma quantidade grande de aplicações para internet, como correio eletrônico, navegadores da web, redes sociais, mensagem instantânea, voz sobre IP (VoIP), vídeo em tempo real, jogos distribuídos, compartilhamento de arquivos peer-to‑peer (P2P), televisão pela internet, login remoto etc.
As aplicações da internet são executadas nos sistemas finais, e não nos comutadores localizados no núcleo da rede.
Utilizando essa API, o desenvolvedor não precisa se preocupar em como as informações serão entregues ao destino, nem se sofreram algum tipo de erro no meio do caminho, muito menos como fazer para transformar os bits em sinais elétricos, pulsos de luz ou ondas eletromagnéticas para serem propagadas pelo espaço.
A infraestrutura de rede se encarrega de realizar todas essas ações que estarão distribuídas nos diversos componentes de rede, desde o sistema operacional existente no seu computador ou smartphone, passando pelos roteadores, switches, entre outros componentes.