¿Cómo funciona realmente Internet? [cerrado]

Hay mucha información que he visto sobre protocolos / capas TCP / IP, DNS, LAN, VPN, esquemas NAT, SSL / TLS / etc., y similares, que, diría, son más "orientados al usuario" aspectos de la forma en que funciona internet. Pero por mucho que lo intente, es difícil aprender cómo funciona realmente Internet (sus partes "internas", etc.).

Algunas preguntas de ejemplo, para mostrar lo que quiero decir con esto ...

• Cuando envío un mensaje a una computadora a través de Internet, ¿dónde (por qué tipo de lugares / organizaciones, y físicamente dónde) pasa el mensaje hasta que llega a su destino?
• ¿Por qué necesito obtener internet de un ISP? ¿Por qué no puedo simplemente conectarme directamente a internet?
• ¿Qué compone la "columna vertebral", el núcleo principal de Internet, y cómo funciona? ¿Es esto un secreto, tal vez?

Entonces...

1) ¿Cómo funciona realmente Internet ? ¿Qué lo hace "girar"?

2) ¿Es posible encontrar más buena información sobre estas cosas en la web y, en caso afirmativo, cuáles son algunos buenos recursos para esto?

Internet es una red de redes.

Digamos que tiene una red de 10 sistemas, cada uno con una dirección IP, y Tom tenía una red, y Alice tenía una red. Necesitaría una conexión separada con Tom y Alice para hablar con ellos, y el costo asociado.

Ahora, digamos que Tom está conectado con Alice, y tú estás conectado con Tom, y Tom te permite conectarte con Alice a través de él, eso es mirar.

Imagine la necesidad de conectarse a un centenar de personas diferentes por separado. No puede tener redes intercontinentales punto a punto, por lo que tiene una serie de conexiones de muy alta capacidad, que son muy caras de mantener. En teoría, podría engancharse en la red troncal principal o ejecutar el suyo propio, pero es más barato comprarlo en un revendedor, es decir, un ISP. El ISP también tiene acuerdos de pares (por lo que no tiene que hacer acuerdos por separado con Tom, Alice, Ali, Ivan, Ravi, Vanda ...).

Internet funciona ya que une estas redes variadas y completamente desconectadas de manera coherente. Prácticamente cada 'red' es un AS que es una colección de redes.

Ahora que hemos obtenido una descripción general, puede rastrear la ruta que tomaría hasta un servidor con tracert en windows y traceroute en linux. Cada ruta tendría saltos dentro del ISP, a un ISP más grande y a su ubicación final

geek@tamandua:~/pystatgrab-0.5/glances-1.1.3$ traceroute www.superuser.com
traceroute to www.superuser.com (64.34.119.12), 30 hops max, 60 byte packets
 1  menu (192.168.1.254)  7.264 ms  7.224 ms  7.192 ms
 2  bb219-74-xxx-x.singnet.com.sg (219.74.xxx.x)  17.088 ms  18.808 ms  20.773 ms
 3  202.166.xxx.xx (202.166.xxx.xxx)  22.701 ms  24.651 ms  26.585 ms
 4  xe-0-0-0-3000.qt-ar04.singnet.com.sg (202.166.121.129)  28.496 ms  30.633 ms  32.386 ms
 5  xe-8-3-0-0.qt-cr02.singnet.com.sg (202.166.126.209)  34.427 ms  36.272 ms  38.153 ms
 6  ae6-0.singha.singnet.com.sg (202.166.120.186)  40.136 ms  13.885 ms  13.848 ms
 7  ae5-0.beck.singnet.com.sg (202.166.126.41)  15.732 ms  12.018 ms  13.772 ms
 8  203.208.190.57 (203.208.190.57)  17.938 ms  17.923 ms  19.544 ms
 9  ge-1-0-0-0.sngc3-dr1.ix.singtel.com (203.208.173.134)  21.731 ms 203.208.171.213 (203.208.171.213)  23.515 ms 203.208.171.217 (203.208.171.217)  27.320 ms
10  ge-1-1-3-0.sngtp-dr2.ix.singtel.com (203.208.152.21)  29.300 ms  29.313 ms 203.208.171.197 (203.208.171.197)  31.083 ms
11  so-3-0-0-0.laxow-cr1.ix.singtel.com (203.208.151.222)  212.783 ms so-2-0-0-0.laxow-cr1.ix.singtel.com (203.208.151.86)  226.137 ms  202.607 ms
12  203.208.153.142 (203.208.153.142)  204.518 ms  208.651 ms ge-7-0-0-0.laxow-dr2.ix.singtel.com (203.208.183.158)  209.639 ms
13  peer1.com.any2ix.coresite.com (206.223.143.79)  197.931 ms  199.860 ms  213.576 ms
14  10ge.ten1-1.la-600w-cor-2.peer1.net (216.187.88.146)  203.925 ms  219.400 ms  221.328 ms
15  10ge-ten1-2.dal-eqx-cor-1.peer1.net (216.187.124.122)  266.703 ms  266.687 ms  268.531 ms
16  10ge-ten1-1.dal-eqx-cor-2.peer1.net (216.187.124.134)  282.273 ms  247.504 ms  249.410 ms
17  10ge-ten2-1.atl-telx-cor-1.peer1.net (216.187.124.118)  251.279 ms  253.250 ms  255.212 ms
18  10ge-ten1-1.atl-101mar-cor-1.peer1.net (216.187.120.226)  246.224 ms  262.020 ms  252.336 ms
19  10ge.xe-1-0-0.wdc-eqx-dis-1.peer1.net (216.187.115.37)  281.690 ms  269.931 ms  285.666 ms
20  10ge.ten1-2.wdc-sp2-cor-1.peer1.net (216.187.115.234)  287.404 ms  289.290 ms  291.204 ms
21  216.187.120.254 (216.187.120.254)  293.154 ms  295.091 ms  263.393 ms
22  10ge.xe-2-0-0.nyc-telx-dis-1.peer1.net (216.187.115.221)  265.291 ms  267.265 ms  282.774 ms
23  10ge.xe-0-0-0.nyc-telx-dis-2.peer1.net (216.187.115.182)  278.996 ms  267.974 ms  271.307 ms
24  oc48-po3-0.nyc-75bre-dis-1.peer1.net (216.187.115.134)  273.482 ms  275.482 ms  277.317 ms
25  gwny01.stackoverflow.com (64.34.41.58)  292.767 ms  294.730 ms  296.702 ms

En este caso, tengo cuatro saltos del intercambio local de singtel (XE), nueve saltos a los enrutadores de singtel que llevan el nombre de la cerveza, 11 saltos a su intercambio de LA (laxow), transferidos por el par 1 en Los Ángeles al par 1 en Nueva York. Finalmente, el ISP en el salto 25 puede pasar nuestro tráfico a los servidores de Stack Overflow. Nuestro tráfico con Stack Overflow, en este caso, viaja a través de 25 redes conectadas hasta llegar a los servidores de Stack Overflow.

Singtel es un AS para nuestros propósitos, como lo es el par 1.

Estas rutas son decididas por BGP entre redes (para que yo me conecte de singtel a peer 1 LA) e IRP dentro de un AS .

Hipotéticamente, PODRÍAS ejecutar tu propio AS, hacer tus propios acuerdos de pares, etc., pero sería muy costoso

Aquí hay una vista de muy alto nivel.

Internet es básicamente un grupo mundial de computadoras en red, para facilitar la gran cantidad de tráfico transportado a través de estas redes, los gobiernos y las empresas privadas colocan cables masivos entre países, estos cables principales son la 'columna vertebral' de Internet. Ocasionalmente, un barco arrastrará un ancla sobre uno de estos y dañará o incluso lo romperá, si esto sucede puede causar una interrupción importante en un país en particular.

Para conectarse a esta red troncal, debe pagar tarifas al propietario del cable y necesita el hardware, estos son costos importantes, del orden de cientos de miles, si no millones de dólares, si usted personalmente tenía el dinero, usted podría conectarse sin un ISP. Sin embargo, a la mayoría de las personas les resulta más rentable pagar una pequeña tarifa mensual.

Cada vez que envía información a través de Internet, la información tiene un destino, una URL, por ejemplo. Al equipo de red le resulta muy difícil dirigir un mensaje (dividido en 'paquetes') a una dirección de texto, por lo que los equipos de red llamados enrutadores almacenan listas internas de URL que coinciden con direcciones numeradas, una dirección IP, por ejemplo: 203.35.57.110. Esto se llama DNS (Sistema de nombres de dominio), hay varios niveles de servidores DNS, si un servidor DNS no puede encontrar una IP en su propio DNS, le pregunta a su 'padre'.

Estas direcciones generalmente se dividen en rangos entre países, es decir, 203.xxx es Australia. No todas las redes conocen cada dirección IP, solo conocen una lista muy pequeña de direcciones, suficiente para dirigir cualquier paquete que se les presente.

Ejemplo: desea abrir la página de inicio del superusuario.

1. Escribe superuser.com en su navegador y presiona enter.
2. Su computadora mira su DNS interno para superuser.com y lo convierte a una IP, si no lo encuentra en su DNS, le pregunta al DNS de su ISP y así sucesivamente hasta que obtenga una IP (64.34.119.12).
3. Su computadora le pide al enrutador de su ISP que envíe paquetes de solicitud al 64.34.119.12
4. El enrutador de su ISP mira sus tablas de enrutamiento para ver dónde debe enviar su solicitud, ve que 64.xxx está fuera de su red local y, por lo tanto, no puede enviarlo directamente, por lo que envía la solicitud a un enrutador de nivel superior.
5. Esto continúa y continúa hasta que el paquete llega a un enrutador que sabe que esta IP está en algún lugar de los EE. UU., Por lo que luego envía el paquete al enrutador más cercano a los EE. UU. Que conoce.
6. El enrutador estadounidense ve que el siguiente número en la IP es 34, y si sabe que está en algún lugar de la costa este, entonces lo envía en esa dirección.
7. En algún momento, un enrutador ve que la IP está asignada a un ISP en particular, por lo que la envía a ese ISP.
8. El enrutador en el ISP ve que la IP es única y sabe exactamente a qué máquina enviarla.
9. La máquina receptora recibe la solicitud y ve que usted ha solicitado la página de inicio, por lo que reúne los datos y se los devuelve.
10. El proceso comienza de nuevo.

Todo esto sucede en cuestión de milisegundos.

Esta es solo una descripción general simplificada, las IP se pueden asignar de diferentes maneras, una empresa muy grande u organización militar podría ser propietaria de todo 125.xxx.xxx.xxx, sin embargo, a un país pequeño solo se le pueden asignar 275.24.xxx.xxx.