Como a internet funciona?

A internet é uma rede de redes. Ela funciona usando uma técnica chamada comutação de pacotes, e confiando em protocolos de rede padronizados que todos os computadores podem interpretar.

Objetivos de aprendizado

Após ler este artigo, você será capaz de:

  • Defina o que significa "internet
  • Saiba como funcionam as redes de computadores
  • Saiba mais sobre comutação de pacotes e protocolos de redes
  • Conheça o hardware de rede

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O que é internet?

Antes de abordar o que é a internet, devemos definir o que é uma "rede". Uma rede é um grupo de computadores conectados que são capazes de enviar dados uns aos outros. Uma rede de computadores é muito semelhante a um círculo social, que é um grupo de pessoas em que todos se conhecem, trocam informações regularmente e coordenam atividades em conjunto.

A internet é uma vasta e espalhada coleção de redes que se conectam umas às outras. De fato, pode-se dizer que a palavra "internet" deriva desse conceito: interconexão de redes (networks em inglês).

Como os computadores se conectam uns aos outros dentro de redes e todas essas redes também se conectam entre si, um computador pode falar com outro computador em uma rede distante, graças à internet. Isto possibilita a rápida troca de informações entre computadores em todo o mundo.

Os computadores se conectam uns aos outros e à internet por meio de fios, cabos, ondas de rádio e de outros tipos de infraestrutura de rede. Todos os dados enviados pela internet são traduzidos em pulsos de luz ou eletricidade, também chamados de "bits," e depois interpretados pelo computador receptor. Os fios, cabos e ondas de rádio conduzem esses bits na velocidade da luz. Quanto mais bits puderem passar por esses fios e cabos por vez, mais rapidamente a internet funcionará.

O que é rede distribuída, e por que esse conceito é importante para a internet?

Não existe um centro de controle para a internet. Em vez disso, trata-se de um sistema de rede distribuído, o que significa que ele não depende de nenhuma máquina individual. Qualquer computador ou hardware que possa enviar e receber dados da forma correta (por exemplo, usando os protocolos de rede corretos) pode fazer parte da internet.

O caráter distribuído da internet a torna resiliente. Computadores, servidores e outros hardwares de rede conectam-se e desconectam-se da internet o tempo todo sem afetar seu funcionamento, ao contrário de um computador, que pode não funcionar se faltar um componente. Isto se aplica até mesmo em grande escala: se um servidor, um data center inteiro ou uma região inteira de data centers ficar inativo, o resto da internet ainda pode funcionar (mais lentamente).

Como a internet funciona?

Há dois conceitos principais que são fundamentais para o funcionamento da internet: pacotes e protocolos.

Pacotes

Na rede, um pacote é um pequeno segmento de uma mensagem maior. Cada pacote contém tanto dados quanto informações sobre esses dados. As informações sobre o conteúdo do pacote é conhecida como "cabeçalho" e vai na frente do pacote para que a máquina receptora saiba o que fazer com o pacote. Para entender a finalidade de um cabeçalho de pacote, pense nos produtos de consumo que vêm com instruções de montagem.

Quando os dados são enviados pela internet, eles são primeiro divididos em pacotes menores, que depois são traduzidos em bits. Os pacotes são encaminhados ao seu destino por vários dispositivos de rede, tais como roteadores e switches. Quando os pacotes chegam ao seu destino, o dispositivo receptor monta novamente os pacotes na ordem correta e pode então usar ou exibir os dados.

Compare esse processo com a forma como foi construída a Estátua da Liberdade dos Estados Unidos. A Estátua da Liberdade foi projetada e construída primeiro na Fran��a. No entanto, ela era grande demais para caber em um navio, então foi enviada aos Estados Unidos em partes, juntamente com instruções sobre a que parte cada peça pertencia. Os trabalhadores que receberam as peças as remontaram de maneira a formar a estátua que hoje se encontra em Nova York.

Embora esse processo tenha feito com que a montagem da Estátua da Liberdade demorasse, o envio de informações digitais pela internet em partes menores é extremamente rápido. Por exemplo, uma foto da Estátua da Liberdade armazenada em um servidor web pode viajar pelo mundo como um pacote de cada vez e ser carregada no computador de alguém em milissegundos.

Os pacotes são enviados pela internet usando uma técnica chamada comutação de pacotes. Roteadores e switches intermediários conseguem processar pacotes de forma independente uns dos outros, sem levar em conta sua origem ou destino. Isso foi concebido dessa forma para que nenhuma conexão única domine a rede. Se os dados fossem enviados entre computadores de uma só vez sem comutação de pacotes, uma conexão entre dois computadores poderia ocupar vários cabos, roteadores e switches durante minutos por vez. Basicamente, apenas duas pessoas conseguiriam usar a internet de cada vez, em vez de um número quase ilimitado de pessoas, como é o caso na realidade.

Protocolos

Conectar dois computadores, com ambos podendo usar hardware e software diferentes, é um dos principais desafios que os criadores da internet tiveram que resolver. Isso requer o uso de técnicas de comunicação que possam ser compreendidas por todos os computadores conectados, assim como duas pessoas que cresceram em diferentes partes do mundo podem precisar falar uma língua comum para se entenderem.

Esse problema se resolve com protocolos padronizados. Em rede, um protocolo é uma forma padronizada de realizar determinadas ações e formatar dados para que dois ou mais dispositivos sejam capazes de se comunicar entre si e de entender um ao outro.

Existem protocolos para envio de pacotes entre dispositivos na mesma rede (Ethernet), para envio de pacotes de rede para rede (IP), para garantir que esses pacotes cheguem com sucesso e em ordem (TCP) e para formatação de dados para sites e aplicativos (HTTP). Além desses protocolos fundamentais, existem também protocolos para roteamento, testes e criptografia. E há alternativas aos protocolos listados acima para diferentes tipos de conteúdo - por exemplo, o streaming de vídeo frequentemente usa o protocolo UDP em vez do TCP.

Como todos os computadores conectados à internet e a outros dispositivos podem interpretar e entender esses protocolos, a internet funciona independentemente de quem ou o que se conecta a ela.

Qual é a infraestrutura física faz a Internet funcionar?

Muitos tipos diferentes de hardware e infraestrutura fazem a internet funcionar para todos. Alguns dos tipos mais importantes incluem os elementos a seguir:

  • Roteadores encaminham pacotes para diferentes redes de computadores com base no seu destino. Os roteadores são os policiais de tráfego da internet, que garantem que o tráfego da internet vá para as redes corretas.
  • Switches conectam dispositivos que compartilham uma única rede. Eles usam comutadores de pacotes para encaminhar os pacotes para os dispositivos corretos. Eles também recebem pacotes que saem desses dispositivos e os transmitem para o destino correto.
  • Os servidores web são computadores especializados de alta capacidade que armazenam e oferecem conteúdo (páginas web, imagens, vídeos) para os usuários, além de hospedar aplicativos e bancos de dados. Os servidores também respondem às consultas do DNS e realizam outras tarefas importantes para manter a internet em funcionamento. A maioria dos servidores é mantida em grandes data centers localizados em todo o mundo.

Qual a relação desses conceitos com os sites e aplicativos que os usuários acessam pela internet?

Considere este artigo. Para que você possa vê-lo, ele foi enviado pela internet parte por parte, na forma de milhares de pacotes de dados. Esses pacotes foram transmitidos por cabos e ondas de rádio e através de roteadores e switches do nosso servidor web para seu computador ou dispositivo. Seu computador ou smartphone recebeu esses pacotes e os passou para o navegador do seu dispositivo, que interpretou os dados contidos nos pacotes a fim de exibir o texto que você está lendo agora.

As etapas específicas envolvidas nesse processo são:

  1. Consulta DNS: Quando seu navegador começou a carregar esta página web, provavelmente fez uma consulta DNS para descobrir o endereço de IP do site da Cloudflare.
  2. Handshake TCP: Seu navegador iniciou uma conexão com esse endereço de IP.
  3. Handshake TLS: Seu navegador também configurou a criptografia entre um servidor web da Cloudflare e seu dispositivo para que os invasores não possam ler os pacotes de dados que viajam entre esses dois endpoints.
  4. Solicitação HTTP: Seu navegador solicitou o conteúdo que aparece nesta página web.
  5. Resposta HTTP: O servidor do Cloudflare transmitiu o conteúdo na forma de código HTML, CSS e JavaScript, dividido em uma série de pacotes de dados. Depois que seu dispositivo recebeu os pacotes e verificou que tinha recebido todos eles, seu navegador interpretou os códigos HTML, CSS e JavaScript contidos nos pacotes para renderizar este artigo sobre como a internet funciona. Todo o processo demorou apenas um segundo ou dois.

Como você pode ver, vários processos e protocolos diferentes estão envolvidos no carregamento de uma página web. Você pode saber mais sobre essas tecnologias em outras partes do Cloudflare Learning Center:

O que significa "ajudar a construir uma internet melhor"?

A criação da internet foi uma conquista incrível que envolveu os esforços coletivos de milhares de indivíduos e organizações. O fato de a internet funcione atualmente em uma escala muito maior do que seus fundadores previram é uma prova do trabalho deles.

Entretanto, a internet nem sempre funciona tão bem quanto deveria. Problemas de rede e atividades maliciosas podem deixar o acesso à internet lento ou bloqueá-lo completamente. Terceiros podem espionar as atividades dos usuários, levando a abusos e, em alguns casos, à repressão do governo. Os protocolos e processos da internet não foram desenvolvidos tendo-se a segurança e a privacidade como objetivos, já que as pessoas que primeiro projetaram e construíram a internet estavam mais preocupadas em fazê-la funcionar do que em torná-la perfeita.

A missão da Cloudflare é ajudar a construir uma internet melhor. O objetivo da Cloudflare é conseguir isso de várias maneiras, o que inclui:

  • Contribuir para o desenvolvimento de protocolos mais novos, mais rápidos e mais seguros para a internet
  • Colocar a privacidade em primeiro lugar, de modo a incorporá-la a todos os produtos e oferecendo serviços gratuitos para aumentar a privacidade dos usuários (como 1.1.1.1 e DNS sobre HTTPS)
  • Expandir os serviços da Cloudflare para um público global por meio de uma rede de data centers internacional em constante expansão
  • Oferecer produtos que aumentem a segurança, o desempenho e a confiabilidade das propriedades da web e da infraestrutura de rede (muitos desses produtos são oferecidos gratuitamente a qualquer pessoa com um site ou API)
  • Permitir aos desenvolvedores construir aplicativos sem servidor mais rápidos e eficientes para atender melhor aos usuários
  • Educar os usuários sobre como funciona a tecnologia da internet por meio do Learning Center e do Blog da Cloudflare

Para saber mais sobre os esforços contínuos da Cloudflare para contribuir para uma Internet melhor, visite nossa página inicial ou siga nosso blog.

Para saber mais detalhes sobre como funciona a rede, veja O que é camada de rede?