Esta apostila apresenta uma análise técnica profunda da Internet e da World Wide Web, cobrindo desde a infraestrutura física até os protocolos de aplicação. O conteúdo é direcionado para engenheiros de rede, arquitetos de sistemas e profissionais de telecomunicações.
Objetivo:
Fornecer conhecimento técnico detalhado sobre todos os componentes que compõem a Internet moderna, incluindo especificações reais, configurações práticas e implementações operacionais.
2. Infraestrutura Física e Hierarquia de Provedores
2.1. Cabos Submarinos e Fibra Óptica
A Internet global depende de uma vasta rede de cabos de fibra óptica submarinos e terrestres. Mais de 400 cabos submarinos totalizam mais de 1.3 milhão de quilômetros, conectando continentes através dos oceanos.
Tecnologia
Capacidade
Alcance
Aplicação
DWDM
100+ canais × 100 Gbps
Centenas de km
Backbone terrestre
Cabo Submarino
160 Tbps (MAREA)
6.600 km
Conectividade intercontinental
EDFA
Amplificação óptica
50-80 km entre repetidores
Regeneração de sinal
2.2. Hierarquia de ISPs
A Internet é organizada em uma hierarquia de três níveis de Provedores de Serviço de Internet (ISPs):
graph TB
subgraph "Site A - 192.168.1.0/24"
GW_A["VPN Gateway A 203.0.113.1 Cisco ASA 5516"]
LAN_A["Internal Network 192.168.1.0/24 Servers & Workstations"]
GW_A --- LAN_A
end
subgraph "Internet"
INTERNET["Public Internet BGP Routing Multiple ISP Paths"]
end
subgraph "Site B - 192.168.2.0/24"
GW_B["VPN Gateway B 203.0.113.2 Fortinet FortiGate"]
LAN_B["Internal Network 192.168.2.0/24 Servers & Workstations"]
GW_B --- LAN_B
end
subgraph "IKEv2 Phase 1 - ISAKMP SA"
IKE_INIT["IKE_SA_INIT Crypto negotiation DH key exchange Nonces exchange"]
IKE_AUTH["IKE_AUTH Identity authentication Certificate validation First CHILD_SA"]
end
subgraph "IKEv2 Phase 2 - IPsec SA"
CHILD_SA["CHILD_SA ESP parameters Traffic selectors PFS if enabled"]
end
subgraph "IPsec Configuration"
PHASE1["Phase 1 IKE SA Encryption: AES-256-CBC Hash: SHA-256 DH Group: 14 2048-bit Lifetime: 86400s Authentication: PSK/Certificates"]
PHASE2["Phase 2 IPsec SA Protocol: ESP Encryption: AES-256-GCM Authentication: Built-in GCM PFS: Group 14 Lifetime: 3600s"]
end
subgraph "ESP Tunnel Mode"
ESP_PACKET["ESP Packet Structure New IP ESP Hdr Orig IP Pkt ESP Trailer ESP Auth SPI: Security Parameter Index Seq: Anti-replay protection Payload: Encrypted original packet"]
end
GW_A <--> INTERNET
INTERNET <--> GW_B
GW_A -.->|UDP 500| IKE_INIT
IKE_INIT -.->|UDP 500| GW_B
GW_A -.->|UDP 500| IKE_AUTH
IKE_AUTH -.->|UDP 500| GW_B
GW_A -.->|UDP 500| CHILD_SA
CHILD_SA -.->|UDP 500| GW_B
GW_A <-->|ESP IP Proto 50| GW_B
IKE_INIT --> PHASE1
IKE_AUTH --> PHASE1
CHILD_SA --> PHASE2
PHASE2 --> ESP_PACKET
style GW_A fill:#f3f4f6
style GW_B fill:#f3f4f6
style PHASE1 fill:#e5e7eb
style PHASE2 fill:#d1d5db
style ESP_PACKET fill:#9ca3af
BGP Peering e Propagação de Rotas
graph TB
subgraph "AS 65001 - Tier 1 ISP"
R1A["Router A BGP Router ID: 1.1.1.1 Loopback: 10.1.1.1"]
R1B["Router B BGP Router ID: 1.1.1.2 Loopback: 10.1.1.2"]
R1A <--> R1B
end
subgraph "AS 65002 - Tier 1 ISP"
R2A["Router C BGP Router ID: 2.2.2.1 Loopback: 10.2.2.1"]
R2B["Router D BGP Router ID: 2.2.2.2 Loopback: 10.2.2.2"]
R2A <--> R2B
end
subgraph "AS 65003 - Tier 2 ISP"
R3A["Router E BGP Router ID: 3.3.3.1 Loopback: 10.3.3.1"]
R3B["Router F BGP Router ID: 3.3.3.2 Loopback: 10.3.3.2"]
R3A <--> R3B
end
subgraph "AS 65004 - Customer"
R4A["Router G BGP Router ID: 4.4.4.1 Network: 203.0.113.0/24"]
end
subgraph "BGP Attributes"
ATTR["BGP Path Attributes AS_PATH: 65004,65003,65001 NEXT_HOP: 192.168.1.1 LOCAL_PREF: 100 MED: 0 ORIGIN: IGP COMMUNITY: 65001:100"]
end
subgraph "Route Selection Process"
SELECT["BGP Best Path Selection 1. Weight Cisco specific 2. Local Preference higher 3. Locally originated 4. AS Path length shorter 5. Origin type IGP EGP 6. MED lower 7. eBGP over iBGP 8. IGP metric to next-hop 9. Router ID lower"]
end
subgraph "Peering Types"
PEER_TYPE["Peering Relationships eBGP: Between different AS iBGP: Within same AS Settlement-free: No payment Transit: Customer pays provider"]
end
R1A <-->|eBGP Peering TCP 179| R2A
R1B <-->|eBGP Peering TCP 179| R2B
R2A -->|eBGP Transit AS65003 pays AS65002| R3A
R2B -->|eBGP Transit AS65003 pays AS65002| R3B
R3A -->|eBGP Transit AS65004 pays AS65003| R4A
R1A -.->|iBGP Full Mesh| R1B
R2A -.->|iBGP Full Mesh| R2B
R3A -.->|iBGP Full Mesh| R3B
R4A -->|Advertise 203.0.113.0/24| R3A
R3A -->|AS_PATH 65003,65004| R2A
R2A -->|AS_PATH 65002,65003,65004| R1A
R4A --> ATTR
ATTR --> SELECT
SELECT --> PEER_TYPE
style R1A fill:#f3f4f6
style R1B fill:#f3f4f6
style R2A fill:#e5e7eb
style R2B fill:#e5e7eb
style R3A fill:#d1d5db
style R3B fill:#d1d5db
style R4A fill:#9ca3af
style ATTR fill:#f3f4f6
style SELECT fill:#e5e7eb
9. Glossário Técnico
AES (Advanced Encryption Standard) - Algoritmo de criptografia simétrica baseado na cifra Rijndael, com tamanhos de chave de 128, 192 ou 256 bits. Padrão do NIST desde 2001.
Anycast - Técnica de roteamento onde um único endereço IP é anunciado de múltiplas localizações, permitindo que o tráfego seja automaticamente direcionado para o servidor mais próximo topologicamente.
AS (Autonomous System) - Coleção de redes IP sob uma única administração técnica que apresenta uma política de roteamento comum para a Internet. Identificado por um ASN (Autonomous System Number).
BGP (Border Gateway Protocol) - Protocolo de roteamento exterior que conecta diferentes Sistemas Autônomos. É o protocolo que mantém a Internet globalmente conectada.
BRAS (Broadband Remote Access Server) - Equipamento que agrega conexões de banda larga de usuários finais e as conecta à rede do provedor, gerenciando autenticação e sessões.
CDN (Content Delivery Network) - Rede geograficamente distribuída de servidores que armazena cópias de conteúdo próximo aos usuários finais.
CIDR (Classless Inter-Domain Routing) - Sistema de endereçamento IP que permite máscaras de sub-rede de comprimento variável, substituindo o sistema de classes.
CPRI (Common Public Radio Interface) - Interface padrão entre unidades de rádio e unidades de banda base em sistemas celulares.
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) - Protocolo que automaticamente atribui endereços IP e outras configurações de rede para dispositivos.
DNSSEC (DNS Security Extensions) - Extensões de segurança para DNS que adicionam autenticação criptográfica através de assinaturas digitais.
Referências Técnicas
RFC 791 - Internet Protocol (IP)
RFC 793 - Transmission Control Protocol (TCP)
RFC 1035 - Domain Names - Implementation and Specification
RFC 2328 - OSPF Version 2
RFC 4271 - Border Gateway Protocol 4 (BGP-4)
RFC 4301 - Security Architecture for the Internet Protocol (IPsec)
RFC 7540 - Hypertext Transfer Protocol Version 2 (HTTP/2)
RFC 8446 - The Transport Layer Security (TLS) Protocol Version 1.3
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