Como a internet funciona

A internet conecta redes operadas de forma independente por meio de protocolos compartilhados, especialmente o Protocolo da Internet (IP). Nenhuma organização opera todo o sistema.

Dispositivos e enlaces

Um sistema final executa aplicações. Celulares, notebooks, servidores, TVs inteligentes e sensores podem ser sistemas finais. Um cliente solicita um serviço; um servidor o fornece. Um computador pode solicitar um arquivo enquanto fornece outro arquivo a outra pessoa.

Enlaces transportam bits por cabo de cobre como sinais elétricos, por fibra óptica como luz ou por conexões sem fio como rádio. Uma rota pode atravessar vários meios.

Um roteador doméstico geralmente combina roteamento, comutação e um ponto de acesso Wi-Fi, às vezes com um modem. Essas continuam sendo funções diferentes mesmo quando um único aparelho as executa.

Conectar-se a um provedor

Uma rede de acesso conecta uma residência, organização ou celular ao seu provedor. Exemplos incluem fibra, cabo, DSL, Ethernet em escritórios e redes móveis. Um provedor de acesso à internet (ISP) transporta tráfego entre redes de acesso e outras redes.

Provedores trocam tráfego diretamente em um ponto de troca de tráfego (PTT ou IXP), uma instalação compartilhada que pode ocupar vários edifícios. Eles também podem comprar trânsito IP, pagando a outro provedor para transportar o tráfego adiante. Grandes empresas de conteúdo operam suas próprias redes e centros de dados para aproximar os serviços dos usuários.

A maior parte dos dados intercontinentais atravessa cabos submarinos de fibra óptica no fundo do mar; satélites transportam uma parcela menor. Um enlace de acesso sem fio pode, portanto, levar a uma longa rota que passa principalmente por cabos.

Acompanhar uma chamada de vídeo

Um celular em um café liga para alguém em uma rede móvel no exterior:

1. O Wi-Fi transporta os pacotes até o ponto de acesso do café.
2. O roteador do café os envia por sua conexão de acesso até o ISP.
3. Redes de provedores os transportam adiante, talvez trocando-os em um PTT.
4. Um cabo submarino pode transportá-los na travessia do oceano.
5. O provedor de destino os entrega ao outro celular por sua rede móvel.

Organizações diferentes operam essas etapas. Protocolos compatíveis permitem que elas encaminhem os pacotes, enquanto cada operador gerencia sua própria parte. O caminho exato pode mudar conforme as redes alteram suas conexões ou respondem a falhas.

Arquivos grandes viajam como muitos pacotes. Cada pacote transporta uma parte dos dados, permitindo que outras conversas usem os mesmos enlaces alternadamente.

Separar cabeçalho e carga útil

O cabeçalho de um pacote contém informações de controle; sua carga útil contém dados. Um cabeçalho IP inclui endereços de origem e destino. Os roteadores usam o destino para selecionar o próximo enlace sem interpretar a foto ou mensagem contida no pacote. A aplicação receptora interpreta os bits entregues.

O cabeçalho se parece com o endereço de um envelope, enquanto a carga útil se parece com seu conteúdo. Dividir um arquivo em pacotes pequenos também limita a quantidade que precisa ser reenviada após uma perda. Um limite comum em um caminho é um pacote IP de 1.500 bytes, derivado da Ethernet padrão. Alguns caminhos aceitam tamanhos maiores.

Contar pacotes e sobrecarga

Uma foto contém 3.000.000 bytes. Cada pacote comporta até 1.460 bytes da foto mais 40 bytes de cabeçalho. Divida pela capacidade da carga útil:

Arredonde para cima, para 2.055 pacotes, pois um resto ainda precisa ser entregue. Depois de 2.054 cargas úteis completas, a última contém:

Cada pacote precisa de um cabeçalho, inclusive o último:

Juntos, dados e cabeçalhos totalizam 3.082.200 bytes. Os cabeçalhos acrescentam cerca de 2,7% ao tamanho da foto. Dividir por 1.500 subestimaria a quantidade de pacotes porque 40 bytes de cada pacote não estão disponíveis para dados da foto. Contar a última carga útil como completa, por outro lado, inventaria dados que a foto não contém.

Reconstruir a ordem dos bytes

Os pacotes geralmente seguem a mesma rota, mas o IP permite rotas diferentes. Pacotes podem chegar fora de ordem, chegar duas vezes ou se perder, inclusive quando a memória temporária de um roteador fica cheia.

O protocolo de controle de transmissão (TCP) corrige esses efeitos nos sistemas finais. Ele numera os bytes, permitindo que o destinatário identifique posições e lacunas. O remetente retransmite os dados ausentes, e o destinatário entrega os bytes em ordem. Receber a última parte não preenche uma lacuna anterior.

O IP apenas transporta pacotes individuais; ele não reconstrói a mensagem nem realiza essa recuperação. O protocolo de datagramas do usuário (UDP) também não faz retransmissão nem reordenação. Aplicações que usam UDP acrescentam a recuperação de que precisam.

A capacidade de um enlace pode ser reservada para uma conexão ou compartilhada entre os pacotes que chegam. A diferença importa quando o tráfego faz pausas e quando vários usuários enviam dados juntos.

Reservar ou compartilhar

A comutação de circuitos reserva uma parcela fixa ao longo de todo o caminho. Chamadas telefônicas fixas tradicionais mantinham essa parcela mesmo durante o silêncio.

A comutação de pacotes compartilha capacidade sob demanda, o que se chama multiplexação estatística. Cada pacote usa a taxa do enlace durante sua vez. Isso é adequado ao tráfego em rajadas: a navegação na web e a troca de mensagens enviam rajadas curtas separadas por pausas.

Armazenar pacotes enquanto um enlace está ocupado

Um roteador usa armazenamento e encaminhamento: ele recebe um pacote inteiro antes de enviá-lo adiante. Pacotes esperam em uma fila quando o enlace de saída está ocupado. Uma memória temporária armazena essa fila; quando está cheia, não pode aceitar novos pacotes, que são descartados.

Um enlace de 1 Mbit/s pode reservar dez parcelas de 100 kbit/s:

Com o compartilhamento por pacotes, 35 usuários podem compartilhar o enlace se cada um estiver ativo apenas 10% do tempo. Para usuários ativos de forma independente, a probabilidade de mais de dez estarem ativos juntos é de cerca de 0,0004. A independência importa: rajadas sincronizadas se comportam de outra forma. Filas breves também podem se formar com menos de dez usuários ativos, quando pacotes chegam juntos.

Onde começou a comutação de pacotes

Paul Baran, na RAND, e Donald Davies, no National Physical Laboratory do Reino Unido, desenvolveram ideias de comutação de pacotes de forma independente na década de 1960. Davies criou o termo “pacote”; Leonard Kleinrock desenvolveu trabalhos matemáticos iniciais sobre filas em redes.

Em 29 de outubro de 1969, a ARPANET enviou sua primeira mensagem da UCLA para o Stanford Research Institute. Ela travou depois de “LO” de “LOGIN”. A ARPANET tinha como objetivo compartilhar computadores de pesquisa. O trabalho separado de Baran estudava comunicações resistentes a ataques, o que ajuda a explicar a história posterior sobre guerra nuclear.

Redes de pacotes podem usar rotas alternativas após falhas quando há outro caminho disponível. Hoje, a voz sobre IP transporta chamadas em pacotes, inclusive chamadas em redes 4G e 5G.

A velocidade de uma conexão tem mais de um significado. Uma transferência grande precisa de uma taxa de entrega alta; uma conversa precisa de atrasos curtos e constantes. Distinguir largura de banda, vazão e latência ajuda a explicar ambos os casos.

Capacidade e entrega real

Largura de banda é a capacidade de um enlace em bits por segundo. Os prefixos do SI usam potências de dez: 1 kbit/s equivale a 1.000 bit/s; 1 Mbit/s equivale a 1.000.000 bit/s; 1 Gbit/s equivale a 1.000.000.000 bit/s. “Mbps” é outra forma comum de escrever Mbit/s.

Vazão é a taxa realmente entregue. O enlace mais lento em um caminho é seu gargalo. Um enlace de servidor de 1 Gbit/s e um enlace de provedor de 10 Gbit/s não conseguem fazer um download passar por uma linha doméstica de 50 Mbit/s a mais de 50 Mbit/s. O compartilhamento de capacidade e a sobrecarga dos protocolos reduzem ainda mais a taxa útil.

Os tamanhos de arquivos usam bytes, escritos com B maiúsculo; um byte contém 8 bits. Um arquivo de 500 MB contém 4.000 Mbit. A 100 Mbit/s, seu tempo ideal de transferência é:

A resposta de 5 segundos resulta da divisão de bytes por uma taxa em bits sem converter as unidades.

Quatro partes do atraso

Latência é o tempo de percurso de uma ponta à outra. O tempo de ida e volta (RTT) inclui os percursos de ida e de retorno. Uma medição de ping informa uma ida e volta, geralmente em milissegundos.

Em cada salto, distinga quatro atrasos:

• Processamento: leitura de um cabeçalho e decisão sobre para onde enviar o pacote.
• Fila: espera por um enlace de saída.
• Transmissão: colocação de todos os bits do pacote nesse enlace.
• Propagação: percurso do sinal pelo enlace.

O atraso de transmissão depende do tamanho do pacote e da taxa:

Um pacote de 1.500 bytes tem 12.000 bits. Sua transmissão leva 0,12 ms a 100 Mbit/s ou 1,2 ms a 10 Mbit/s. Ao atravessar três enlaces de 10 Mbit/s, o armazenamento e encaminhamento exige pelo menos 3,6 ms de tempo de transmissão para esse pacote, antes de acrescentar os outros atrasos.

O atraso de propagação depende da distância e da velocidade do sinal:

Na fibra, o sinal viaja a cerca de 200.000 km/s. Atravessar 6.000 km leva 30 ms em um sentido e pelo menos 60 ms na ida e volta. Aumentar a largura de banda não pode encurtar o cabo.

Relacionar a medida à aplicação

Um download se beneficia principalmente da vazão. Chamadas e jogos rápidos precisam de baixa latência e baixa variação do atraso, ou jitter. Filas podem crescer em horários de maior uso mesmo quando a capacidade anunciada de um enlace permanece igual.

Uma página web pode exigir várias trocas antes de ficar completa. O navegador pode solicitar muitos arquivos juntos, mas algumas requisições dependem de respostas anteriores. O RTT importa para essas dependências; o trabalho do servidor, a vazão disponível e o processamento do navegador também importam. Assim, um download grande e rápido e uma página interativa que parece lenta podem ocorrer na mesma conexão.

Um endereço IP identifica uma interface de rede: a conexão de um dispositivo a uma rede IP. Um notebook pode ter endereços diferentes em redes diferentes. O endereço informa à rede onde entregar os pacotes, não quem é uma pessoa.

Ler IPv4 e IPv6

O IPv4 usa 32 bits, escritos como quatro números decimais separados por pontos. Cada número representa 8 bits e varia de 0 a 255. Por exemplo, 192.168.1.10 é 11000000.10101000.00000001.00001010 em binário. Um número final de 256 precisaria de mais de 8 bits e é inválido.

Há 4.294.967.296 valores possíveis de 32 bits, cerca de 4,3 bilhões. O estoque central de IPv4 não atribuídos se esgotou em 3 de fevereiro de 2011. Os endereços existentes continuam funcionando; o esgotamento significa que a oferta central original de novos blocos acabou.

O IPv6 usa 128 bits, permitindo cerca de 3,4 × 10³⁸ valores. Ele tem oito grupos de quatro dígitos hexadecimais. Zeros à esquerda dentro de um grupo podem ser omitidos, e uma sequência de grupos formados apenas por zeros pode ser substituída por ::.

2001:0db8:0000:0000:0000:ff00:0042:8329 torna-se 2001:db8::ff00:42:8329. Conte cinco grupos visíveis: os dois-pontos duplos substituem três grupos para completar oito. Use :: apenas uma vez para que sua expansão permaneça clara. Muitos sistemas finais executam IPv4 e IPv6 lado a lado.

Entender um prefixo

Em 203.0.113.0/24, a barra indica que os primeiros 24 bits formam o prefixo da rede. Restam oito bits:

O bloco vai de 203.0.113.0 a 203.0.113.255. Uma rede IPv4 comum desse tamanho reserva o primeiro e o último valor, restando 254 endereços para dispositivos. O número após a barra é uma contagem de bits da rede, não um número de dispositivo.

Reutilizar endereços em redes privadas

Três faixas IPv4 são reservadas para redes privadas:

• 10.0.0.0/8
• 172.16.0.0/12, de 172.16.0.0 a 172.31.255.255
• 192.168.0.0/16

Essas faixas são reutilizadas em residências e organizações separadas e não são roteadas na internet pública. Por exemplo, 172.20.5.4 é privado, enquanto 172.32.0.1 fica fora da faixa privada 172.

A tradução de endereços de rede (NAT) permite que dispositivos privados compartilhem um endereço IPv4 público. O roteador reescreve endereços e portas de origem dos pacotes de saída e registra as traduções. Ele usa a tabela para enviar respostas ao dispositivo privado correto. Uma nova conexão vinda de fora precisa de uma forma de passar por esse mapeamento; o endereço privado sozinho não consegue direcioná-la até lá.

Entrar em uma rede automaticamente

O protocolo de configuração dinâmica de hosts (DHCP) fornece uma concessão de endereço, um gateway padrão e um resolvedor DNS. O gateway padrão é o roteador usado para alcançar outras redes. Concessões e atribuições do provedor podem mudar, e muitos dispositivos podem compartilhar um endereço público por meio da NAT.

Um endereço MAC de hardware tem outra finalidade: endereços MAC comuns de Ethernet e Wi-Fi são identificadores de 48 bits usados para entrega no enlace local. Endereços IP permitem a entrega entre redes. Um endereço IP pode sugerir uma localização aproximada, mas atribuições compartilhadas e variáveis o tornam um identificador pouco confiável de uma pessoa.

Um pacote avança em direção ao destino um salto de cada vez. Cada roteador decide por conta própria qual será o próximo enlace. O remetente não fornece um itinerário completo para um pacote IP comum.

Ler uma tabela de encaminhamento

Uma tabela de encaminhamento associa prefixos de destino a enlaces de saída. Considere estas entradas:

Um pacote endereçado a 203.0.113.57 corresponde à entrada /24 e sai pelo enlace 2. Um pacote para 198.51.100.7 usa o enlace 1. A entrada /0 é a rota padrão, usada quando nenhuma entrada mais específica corresponde.

Quando várias entradas correspondem, escolha a correspondência de prefixo mais longo, ou seja, aquela que especifica mais bits da rede. Isso diz respeito à especificidade, não ao maior endereço escrito nem à menor distância física. Cada roteador seguinte repete a consulta usando sua própria tabela.

Um sistema final inicia um percurso para fora da rede enviando seu pacote ao gateway padrão. Em uma residência, normalmente é o roteador doméstico. O endereço IP de destino do pacote continua identificando o sistema final remoto; o gateway local é apenas seu primeiro salto.

Encaminhamento e roteamento fazem trabalhos diferentes

Encaminhamento é a ação local de mover um pacote para um enlace de saída. Roteamento encontra caminhos e preenche as tabelas usadas no encaminhamento. Protocolos de roteamento trocam informações sobre quais destinos podem ser alcançados e reagem quando enlaces surgem ou falham. Uma mudança pode levar tempo para se propagar, portanto um caminho alternativo utilizável não significa uma recuperação imediata e sem perdas.

Um sistema autônomo (AS) é uma rede ou um conjunto de redes operado sob a política de roteamento de uma organização, identificado por um número de AS. Provedores, universidades e empresas de conteúdo podem operar ASes. Dentro de um AS, o operador escolhe seus métodos de roteamento. Entre ASes, o protocolo de roteamento entre sistemas autônomos (BGP) troca rotas.

As decisões do BGP refletem acordos comerciais e políticas de roteamento, além de informações sobre os caminhos. Portanto, não há garantia de que uma rota com menos quilômetros seja escolhida.

Interromper ciclos e examinar saltos

O campo tempo de vida (TTL) do IPv4 é um limite de saltos. Cada roteador o reduz em um. Quando chega a zero, o roteador descarta o pacote e geralmente retorna um erro. Isso impede que um ciclo de roteamento mantenha um pacote circulando indefinidamente.

Se um pacote sai com TTL 64 e chega com TTL 52, doze roteadores o reduziram:

O traceroute, chamado tracert no Windows, envia sondas com limites de saltos crescentes. Erros de roteadores sucessivos revelam os saltos que respondem e seus tempos de ida e volta. Um salto de 15 ms para 90 ms pode sugerir um enlace longo, mas os tempos, por si só, não identificam um cabo submarino. Alguns roteadores não respondem às sondas.

O IP continua funcionando por melhor esforço em todas essas etapas. Seus roteadores tentam entregar os pacotes sem garantir sua chegada, ordem ou entrega única. Os sistemas finais usam protocolos de transporte como o TCP quando uma aplicação precisa de um fluxo completo e ordenado.

As pessoas digitam nomes como www.example.com; os roteadores precisam de endereços IP. O sistema de nomes de domínio (DNS) fornece essa associação e outros registros. Um serviço pode manter seu nome enquanto seu endereço muda.

Acompanhar a hierarquia de nomes

Leia um nome de domínio da direita para a esquerda. Um ponto final não escrito representa a raiz. Em seguida vem um domínio de topo (TLD), como com, org, jp ou br, depois um domínio de segundo nível, como example, e então subdomínios opcionais, como www ou mail.

Nenhum servidor armazena todos os registros de domínio. Os servidores raiz direcionam os resolvedores aos servidores de TLD. Os servidores de TLD os direcionam aos servidores autoritativos de um domínio, que mantêm os registros desse domínio. O serviço raiz tem 13 identidades nomeadas, operadas por 12 organizações; em outubro de 2026, essas identidades eram atendidas por mais de 2.000 cópias pelo mundo. Portanto, treze nomes não significam treze máquinas físicas.

Resolver um nome que não está em cache

Um notebook pede www.example.com ao seu resolvedor recursivo. O resolvedor pode pertencer a um ISP, a uma organização ou a um serviço público de DNS. Sem informações úteis em cache, ele percorre a hierarquia:

1. Consulta um servidor raiz, que o encaminha aos servidores com.
2. Consulta um servidor com, que o encaminha aos servidores autoritativos de example.com.
3. Consulta um servidor autoritativo, que retorna um endereço como 192.0.2.10.
4. Retorna essa resposta ao notebook.

O notebook pode então se conectar ao servidor web. A resposta DNS não contém a página web.

Guardar respostas em cache por tempo limitado

Resolvedores e dispositivos guardam respostas em uma cache. O tempo de vida (TTL) de um registro determina por quanto tempo uma resposta em cache pode ser reutilizada. Um TTL de 3.600 segundos permite uma hora de reutilização. Assim, a maioria das consultas pode evitar uma nova passagem pela hierarquia.

Se um registro de endereço mudar, uma cache existente ainda poderá fornecer a resposta antiga até que essa entrada expire. Essa visibilidade tardia costuma ser chamada de “propagação do DNS”. Isso não significa que o servidor autoritativo esteja enviando lentamente a alteração a cada computador. O TTL do DNS é uma duração em segundos; o TTL do IP limita saltos.

Escolher o tipo de registro

Um nome pode retornar vários endereços, e vários nomes podem compartilhar um endereço. Uma consulta MX encontra servidores de correio, não o dispositivo pessoal do destinatário.

O DNS clássico costuma usar a porta UDP 53 para trocas curtas e também aceita TCP, inclusive para respostas maiores. As consultas clássicas não são criptografadas. O DNS sobre HTTPS protege a consulta em trânsito até seu resolvedor; o resolvedor ainda a processa. O DNSSEC verifica a autenticidade de dados DNS assinados. Autenticidade e confidencialidade resolvem problemas diferentes: uma resposta assinada ainda pode ser legível ao longo do caminho.

Um protocolo especifica formatos e ordem das mensagens e o que os participantes fazem quando enviam ou recebem mensagens. A internet divide essas tarefas entre camadas, para que uma aplicação possa funcionar em muitos tipos de rede.

Dar uma função a cada camada

A descrição de cinco camadas separa as necessidades das aplicações dos sinais físicos que transportam bits.

O protocolo de transferência de hipertexto (HTTP) define requisições e respostas web. Ele pode usar TCP sem precisar saber se o próximo enlace é Wi-Fi ou fibra. A substituição desse enlace pode deixar a aplicação web inalterada. A descrição TCP/IP de quatro camadas agrupa enlace e física. O modelo de referência OSI usa sete camadas; é outra forma de descrever as responsabilidades de uma rede.

Envolver dados para entrega

O encapsulamento acrescenta informações à medida que os dados descem pela pilha. O TCP trata os bytes da aplicação como um fluxo e os divide em segmentos, cada um com um cabeçalho TCP. O IP envolve um segmento em um pacote IP. A Ethernet ou o Wi-Fi envolve o pacote em um quadro para um enlace. A Ethernet também acrescenta um rodapé de verificação de erros.

No destino, o desencapsulamento reverte esse processo. Cada camada lê suas próprias informações e passa o conteúdo restante para cima. Uma camada superior se comunica com sua correspondente por meio desses serviços das camadas inferiores; as camadas não são uma sequência de máquinas separadas entre remetente e destinatário.

Uma mensagem HTTP pode ocupar vários segmentos TCP, e um segmento pode incluir bytes de mais de uma mensagem. Os limites do TCP decorrem do transporte de um fluxo de bytes, não dos limites das mensagens da aplicação.

Contar os bytes acrescentados

Suponha que um segmento transporte 1.460 bytes de dados web. Um cabeçalho TCP de 20 bytes e um cabeçalho IPv4 de 20 bytes resultam em:

A Ethernet acrescenta um cabeçalho de 14 bytes e um rodapé de 4 bytes, formando um quadro de 1.518 bytes. Seus 58 bytes de cabeçalhos e rodapé representam cerca de 3,8% do quadro. Essas contagens descrevem os cabeçalhos informados; campos opcionais podem tornar os cabeçalhos TCP e IP maiores.

O que muda em um roteador?

Um sistema final executa toda a pilha. Um roteador normalmente cuida das funções física, de enlace e de rede. Ele remove o quadro recebido, lê o destino IP, escolhe um enlace de saída e cria um novo quadro para esse enlace. Um comutador local normalmente funciona na camada de enlace.

Os quadros mudam a cada salto. Os endereços IP de ponta a ponta permanecem iguais ao longo de uma rota comum, exceto onde a NAT os reescreve; outros campos IP, inclusive o limite de saltos, podem mudar. O processamento TCP cabe às pontas da conexão.

Muitas aplicações acima e muitas tecnologias de enlace abaixo compartilham o IP. Essa é a cintura estreita da internet: uma nova aplicação não precisa reprojetar o núcleo da rede. A Força-Tarefa de Engenharia da Internet (IETF) publica documentos abertos de protocolos chamados pedidos de comentários (RFCs). A especificação do TCP é a RFC 9293, publicada em 2022.

Um arquivo precisa de todos os seus bytes na ordem correta, mesmo quando a rede descarta ou reordena pacotes. O protocolo de controle de transmissão (TCP) fornece esse fluxo ordenado de bytes por meio da cooperação entre os dois sistemas finais.

Identificar os programas e abrir uma conexão

Um endereço IP identifica uma interface de rede. Uma porta identifica um serviço ou ponto de comunicação nesse sistema final. Portas são números de 16 bits de 0 a 65535. O HTTP costuma usar a porta 80, o HTTPS a 443 e o DNS a 53. Um cliente normalmente escolhe uma porta de origem temporária.

Uma conexão TCP é identificada pelos dois endereços IP e pelas duas portas. Por exemplo, 198.51.100.23:51514 pode se conectar a 203.0.113.80:443 enquanto outra conexão usa uma porta de cliente diferente. Isso permite que um notebook mantenha muitas conversas ao mesmo tempo.

O TCP abre uma conexão com um aperto de mão de três vias:

1. O cliente envia SYN, iniciando sua numeração de sequência.
2. O servidor retorna SYN-ACK, confirmando esse início e fornecendo o seu próprio.
3. O cliente envia ACK.

O estabelecimento comum acrescenta cerca de um RTT antes que os dados possam começar a fluir. Depois, cada ponta pode encerrar seu sentido de envio com FIN.

Numerar bytes e encontrar uma lacuna

Os números de sequência do TCP contam bytes, não pacotes. Use a numeração a partir de 1 para facilitar a leitura do exemplo; conexões reais começam com números de sequência iniciais escolhidos.

Se os três chegarem, a confirmação 3.001 significa que todos os bytes até 3.000 chegaram e que 3.001 é o próximo.

Se o segundo segmento estiver ausente, o destinatário continua confirmando 1.001 mesmo depois que o terceiro chega. Ele pode guardar os bytes posteriores, mas ainda não pode entregá-los como um fluxo contínuo. O esgotamento de um tempo limite ou confirmações duplicadas repetidas levam o remetente a retransmitir os bytes ausentes. Assim que a lacuna é preenchida, o destinatário pode avançar sua confirmação e entregar os dados em ordem.

Uma soma de verificação detecta a maioria dos segmentos danificados. Dados corrompidos são descartados e recuperados por retransmissão da mesma forma que dados ausentes.

Proteger o destinatário e a rede

Dois controles limitam a quantidade de dados enviados que ainda não foram confirmados:

A janela de recepção impede que um remetente rápido sobrecarregue um destinatário lento. O controle de congestionamento responde a um caminho ocupado, inclusive a perdas e atrasos crescentes, e depois permite um aumento gradual quando as condições melhoram. Um destinatário rápido ainda pode ser alcançado por uma rede congestionada.

Entender o custo

Roteadores encaminham pacotes IP; eles não corrigem cada fluxo TCP. A recuperação nas pontas significa que pode haver perda de pacotes enquanto a aplicação ainda recebe os bytes corretos. Esperar por um segmento ausente pode atrasar os bytes posteriores. Se o caminho permanecer interrompido, o TCP acabará informando uma falha. O TCP também não fornece criptografia: o TLS acrescenta essa proteção para o tráfego web seguro.

Um arquivo completo e áudio ao vivo têm necessidades de entrega diferentes. Compare o que se ganha ao esperar por uma parte ausente antes de escolher um transporte.

Comparar TCP e UDP

O cabeçalho de 8 bytes do UDP contém portas, um comprimento e uma soma de verificação. Ele não confirma, retransmite nem reordena datagramas. “Não confiável” significa sem garantia de entrega; a maioria dos datagramas ainda pode chegar com sucesso em uma rede saudável.

Perguntar se dados atrasados são úteis

O download de um extrato bancário precisa de cada byte, portanto vale a pena esperar pela retransmissão. O TCP também é adequado para e-mail, atualizações de software e transferências HTTP/1.1 ou HTTP/2. Seu custo inclui o estabelecimento e a espera causada por uma lacuna no fluxo ordenado.

No áudio ao vivo, uma parte que chega 200 ms atrasada pode perder o prazo de reprodução. Pular uma pequena lacuna pode ser menos prejudicial do que interromper a conversa. Chamadas e jogos rápidos frequentemente usam transporte baseado em UDP para que suas aplicações possam decidir o que recuperar e o que ignorar.

O DNS costuma usar UDP para uma breve troca de pergunta e resposta. Ele é uma infraestrutura essencial, portanto a importância é um critério ruim de escolha. O que importa é a integridade, os prazos e qual protocolo cuida da recuperação.

Acrescentar confiabilidade acima do UDP

O QUIC funciona sobre UDP e acrescenta fluxos confiáveis, controle de congestionamento e criptografia integrada. O HTTP/3 usa QUIC para entregar recursos web de forma confiável. O serviço ausente no UDP é fornecido por outro protocolo acima dele.

O QUIC também combina o estabelecimento seguro de forma mais eficiente do que abrir o TCP e depois negociar o TLS separadamente. Assim, um navegador que usa HTTP/3 tem serviços de recuperação e segurança, embora o transporte UDP subjacente não os forneça.

A internet transporta pacotes entre redes. A web é uma aplicação sobre ela: recursos interligados solicitados por HTTP. E-mail, chamadas e jogos também usam a internet.

Como a web começou

Tim Berners-Lee propôs a web no CERN em março de 1989. O primeiro site, info.cern.ch, funcionava em seu computador. O CERN colocou o software da web em domínio público em 30 de abril de 1993. A rede de pesquisa que deu origem à internet havia começado em 1969.

Três ideias funcionam juntas: localizadores uniformes de recursos (URLs) nomeiam recursos; o protocolo de transferência de hipertexto (HTTP) os solicita e entrega; a linguagem de marcação de hipertexto (HTML) descreve documentos com hiperlinks. Navegadores exibem HTML, usam CSS para a aparência e executam JavaScript para a interação.

Ler uma URL

Considere https://www.example.com:443/docs/guide.html?lang=en#intro.

O DNS resolve apenas o nome do sistema final. A requisição HTTP contém o caminho e o componente de consulta; o navegador mantém o fragmento para tratamento local, como localizar uma seção dentro da página.

Solicitar um serviço

Um navegador atua como cliente, solicitando recursos a um programa servidor. Um nome de sistema final pode levar a muitos servidores físicos que sustentam um site popular.

Outras aplicações também podem usar HTTP. Um aplicativo de previsão do tempo chama uma interface de programação de aplicações (API) web para obter dados estruturados, frequentemente em notação de objetos JavaScript (JSON). Ele apresenta esses dados em sua própria interface em vez de exibir HTML.

Reutilizar cópias próximas

Uma rede de distribuição de conteúdo (CDN) mantém cópias de recursos em vários locais. O DNS ou o roteamento direciona usuários a servidores apropriados, muitas vezes próximos, reduzindo a latência e distribuindo a carga.

Uma cache do navegador armazena recursos baixados anteriormente no dispositivo do usuário. Reutilizar uma imagem válida em cache pode evitar uma nova busca. Se um novo download for necessário, uma cópia próxima em uma CDN pode encurtar o percurso. As duas caches economizam trabalho em locais diferentes: uma no dispositivo, a outra em servidores de rede.

O HTTP define uma troca entre um cliente e um servidor. Uma requisição informa o que o cliente deseja; uma resposta informa o resultado e pode conter um recurso. Uma única página geralmente precisa de muitas dessas trocas.

Ler uma requisição

Uma requisição HTTP/1.1 pode começar assim:

GET /docs/guide.html HTTP/1.1
Host: www.example.com

A linha inicial contém o método, o caminho e a versão. GET solicita um recurso. O cabeçalho Host seleciona o site, pois vários nomes de sistemas finais podem compartilhar um endereço de servidor. Cabeçalhos usam linhas name: value para fornecer informações adicionais; um corpo opcional transporta dados enviados.

GET destina-se a obter informações sem alterar o estado do servidor. POST envia dados em um corpo, como um formulário ou arquivo. PUT pode armazenar ou substituir um recurso, e DELETE solicita sua remoção.

Ler uma resposta

Uma resposta bem-sucedida pode começar assim:

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html
Content-Length: 5120

Após os cabeçalhos e uma linha em branco vem o corpo. Content-Type descreve como interpretá-lo; aqui é HTML. Content-Length informa um comprimento de corpo de 5.120 bytes. Uma resposta com imagem poderia usar image/png, enquanto uma API poderia retornar JSON.

HTTP/2 e HTTP/3 transportam essas informações em quadros binários em vez da forma textual do HTTP/1.1. Métodos, códigos de status, cabeçalhos e corpos mantêm seus significados.

Interpretar o resultado

Uma resposta 301 fornece uma nova URL em Location. Um 304 informa que uma cópia validada em cache continua atualizada. Um 404 significa que o servidor respondeu, mas não encontrou um recurso no caminho solicitado. Uma falha de DNS ou um servidor inacessível não produz status HTTP, pois nenhuma resposta HTTP chega.

Dar continuidade a requisições repetidas

O HTTP é sem estado: o protocolo não conecta automaticamente uma requisição às anteriores. Um servidor pode enviar Set-Cookie com um identificador de sessão. Mais tarde, o navegador inclui um cabeçalho Cookie nas requisições às quais esse cookie se aplica. O servidor usa o identificador para encontrar informações de sessão armazenadas, como um login ou carrinho de compras. Cookies também podem permitir rastreamento, limitado por configurações do navegador e regras de privacidade.

Buscar o HTML não baixa um site inteiro. O navegador lê o HTML e solicita as imagens, estilos, scripts e fontes aos quais ele faz referência. O HTTP/1.1 pode reutilizar uma conexão TCP para requisições sucessivas. O HTTP/2 transporta várias trocas em uma conexão TCP; o HTTP/3 faz isso sobre QUIC. A aba Rede de um navegador mostra essas requisições individuais, seus status e tempos.

Digitar uma URL HTTPS inicia uma sequência de protocolos que cooperam entre si. HTTPS significa HTTP protegido pela segurança da camada de transporte (TLS). Para acompanhar a sequência, distinga a busca de um servidor, a conexão com ele, a proteção da troca e a solicitação de conteúdo.

Acompanhar uma nova conexão

Para uma nova conexão HTTPS usando HTTP/1.1 ou HTTP/2:

1. O navegador verifica as caches e, se necessário, pede ao DNS o endereço IP do sistema final.
2. Abre uma conexão TCP com a porta 443 por meio do aperto de mão de três vias.
3. Um aperto de mão TLS verifica o servidor e estabelece chaves de criptografia.
4. O navegador envia um GET HTTP pela conexão protegida.
5. O servidor retorna uma resposta, normalmente incluindo HTML.
6. O navegador solicita os recursos referenciados e desenha a página.

Todas as trocas de rede viajam em pacotes IP. O HTTP/3 usa QUIC sobre UDP com TLS integrado, portanto não realiza o estabelecimento TCP separado dessa sequência. Respostas em cache e conexões reutilizadas também podem dispensar etapas.

Se o DNS, o estabelecimento TCP, o estabelecimento TLS e a primeira troca HTTP levarem cada um uma ida e volta de 60 ms, o total antes de o conteúdo começar a chegar será de cerca de:

Esse exemplo omite o processamento do servidor e outros atrasos. Uma taxa de dados maior não pode eliminar essas quatro esperas indicadas, embora evitar uma consulta ou reutilizar uma conexão possa eliminar uma troca.

O que o TLS verifica

O TLS fornece criptografia, ocultando o conteúdo de observadores no caminho; integridade, detectando alterações feitas em trânsito; e autenticação, verificando o servidor para o nome solicitado.

Um certificado digital vincula um nome de domínio a uma chave pública. Uma autoridade certificadora (AC ou CA) confiável o assina. O navegador verifica o nome, o período de validade e a cadeia de confiança, e o servidor prova que possui a chave privada correspondente. Uma cópia do certificado, sozinha, não pode fornecer essa prova porque os certificados são públicos.

Um nome que não corresponde, um certificado expirado ou um signatário não confiável podem gerar um aviso no navegador. Não ignore um aviso de certificado: fazer isso elimina a proteção contra um servidor impostor.

Proteção da conexão e confiança no site

O HTTPS protege em trânsito o conteúdo das páginas, caminhos e componentes de consulta das URLs, cookies, senhas e formulários enviados. Ele ainda expõe o endereço IP do servidor e o volume e o momento do tráfego. O nome de domínio também permanece visível em muitas conexões, dependendo da proteção do DNS e do aperto de mão.

Um indicador de conexão segura informa que a conexão está protegida para aquele domínio. Um site desonesto pode obter um certificado válido para seu próprio nome. Verifique se o domínio é o desejado; um certificado comum verifica o controle do domínio, não a honestidade de cada página. O HTTP sem TLS, geralmente na porta 80, deixa a troca da aplicação legível e sujeita a alterações ao longo do caminho.

Localizar a etapa que falhou

“Servidor não encontrado” pode indicar um problema de DNS. O esgotamento do tempo limite pode significar que os pacotes não estão chegando ou que um servidor não está respondendo. Um aviso de certificado aponta para o TLS. Um 404 ou 500 significa que uma resposta HTTP chegou: a falha então diz respeito ao recurso solicitado ou ao processamento do servidor. Esses indícios ajudam a localizar o problema sem tratar toda página que falha como uma perda da conexão com a internet.

As aplicações compartilham a rede de pacotes, mas organizam suas trocas de formas diferentes. Um e-mail pode esperar nos servidores por um leitor que esteja off-line. Uma chamada precisa de áudio entregue no momento certo. Um reprodutor de vídeo pode criar uma reserva na memória temporária e escolher uma taxa de dados menor.

Acompanhar um e-mail

O protocolo simples de transferência de correio (SMTP) envia mensagens de um aplicativo a um servidor de correio e entre servidores de correio. O protocolo de acesso a mensagens da internet (IMAP) permite que um leitor trabalhe com mensagens armazenadas no servidor e sincronize vários dispositivos. O protocolo de correio, versão 3 (POP3) geralmente baixa mensagens para um dispositivo.

Quando amira@example.org envia um e-mail para ben@example.net:

1. O aplicativo de Amira envia a mensagem ao servidor de saída dela usando SMTP.
2. Esse servidor pede ao DNS os registros MX de example.net.
3. Ele envia a mensagem por SMTP a um servidor de recebimento indicado nesses registros.
4. A mensagem espera na caixa de correio de Ben.
5. O aplicativo de Ben a acessa usando IMAP.

A parte ben nomeia uma caixa de correio; example.net nomeia seu domínio. Várias entradas MX com valores de preferência podem fornecer servidores de recebimento alternativos. Remetente e leitor não precisam estar on-line ao mesmo tempo. No webmail, o navegador usa HTTPS para se comunicar com o provedor, enquanto os provedores continuam trocando mensagens por SMTP.

O projeto original do SMTP não verificava as identidades declaradas dos remetentes. O Sender Policy Framework (SPF), o DomainKeys Identified Mail (DKIM) e o Domain-based Message Authentication, Reporting, and Conformance (DMARC) ajudam servidores receptores a verificar autorização e autenticidade relacionadas ao domínio. Passar nessas verificações não torna toda mensagem desejada ou honesta.

Mensagens e participantes entre pares

Muitos aplicativos de mensagens usam servidores de um provedor para retransmitir mensagens e guardá-las para destinatários off-line. Com criptografia de ponta a ponta, as pontas pretendidas possuem as chaves do conteúdo. Um servidor de retransmissão pode encaminhar conteúdo criptografado sem lê-lo. Isso difere de criptografar apenas a conexão com o provedor, situação em que o provedor ainda pode processar o conteúdo em texto legível.

Na comunicação entre pares (P2P), os sistemas finais assumem os papéis de cliente e servidor. Um participante do BitTorrent baixa partes de arquivos de outros participantes enquanto envia partes que possui. Mais participantes podem acrescentar capacidade de envio. Chamadas de vídeo podem enviar mídia diretamente entre dispositivos, mas a NAT pode tornar necessário um servidor de retransmissão. Usar um servidor de retransmissão em uma chamada não transforma todas as outras aplicações da internet em P2P.

Adaptar uma transmissão de vídeo

Serviços de transmissão oferecem trechos curtos de vídeo em vários níveis de qualidade. O reprodutor mede a vazão e solicita uma versão adequada de cada próximo trecho por HTTP. Ele pode reduzir a qualidade quando a capacidade disponível cai, diminuindo o risco de a reserva de reprodução na memória temporária ficar vazia.

A uma taxa constante de 5 Mbit/s, uma hora consome:

Divida por 8 para converter em bytes: 2.250.000.000 bytes, ou 2,25 GB. Isso contabiliza os dados da transmissão indicada; tráfego adicional de protocolos pode aumentar o consumo. Multiplicar megabits por segundos resulta em megabits, portanto um resultado expresso em MB ou GB ainda precisa da conversão de bits para bytes.

Organizações independentes operam as redes da internet. Elas precisam de identificadores comuns e padrões técnicos compartilhados para trocar tráfego. A governança coordena esses recursos compartilhados e as políticas que afetam seu uso.

Coordenar identificadores

Blocos de endereços IP públicos e registros de domínio precisam de atribuições coordenadas. Atribuições públicas conflitantes tornariam a entrega ambígua. Faixas de IP privado são deliberadamente reutilizáveis porque permanecem dentro de redes privadas separadas.

A Corporação da Internet para Atribuição de Nomes e Números (ICANN) é uma organização sem fins lucrativos fundada em 1998 e sediada nos Estados Unidos. Ela coordena políticas do DNS no nível mais alto, incluindo domínios de topo genéricos e o credenciamento de agentes de registro. Sua afiliada Identificadores Técnicos Públicos (PTI) executa as funções da Autoridade para Atribuição de Números da Internet (IANA): manter a zona raiz do DNS, os estoques centrais de endereços e números de AS e os registros de parâmetros de protocolo, como portas.

A supervisão contratual das funções da IANA pelo governo dos Estados Unidos terminou em 1º de outubro de 2016. A transição da supervisão colocou essa responsabilidade nas comunidades globais que usam essas funções, por meio dos processos pertinentes.

Distinguir nomes de números

Cinco registros regionais da internet (RIRs) distribuem endereços IP e números de sistemas autônomos a provedores e organizações:

Os domínios seguem uma cadeia diferente. Um operador de registro opera um TLD; a Verisign opera .com. Um agente de registro vende registros de domínio, e um titular mantém um registro por um período, normalmente renovado a cada ano. Domínios de código de país, como .jp e .br, têm seus próprios operadores e regras nacionais. Os RIRs não registram nomes de domínio.

Escrever padrões e operar redes

A Força-Tarefa de Engenharia da Internet (IETF) desenvolve protocolos como IP, TCP, DNS, HTTP e TLS por meio de trabalho aberto publicado em RFCs. Ela valoriza o consenso aproximado e implementações em funcionamento. Qualquer pessoa pode participar.

O Consórcio World Wide Web (W3C), fundado por Tim Berners-Lee em 1994, desenvolve padrões web, incluindo CSS e as Diretrizes de Acessibilidade para Conteúdo Web (WCAG). O WHATWG mantém o HTML. A Internet Society (ISOC) apoia a IETF e promove uma internet aberta.

Os operadores escolhem conexões, fazem acordos de trânsito IP e anunciam rotas com BGP. Doze organizações operam o serviço raiz do DNS. Os governos estabelecem leis territoriais sobre telecomunicações, concorrência, privacidade e conteúdo. A União Internacional de Telecomunicações (UIT) coordena internacionalmente o trabalho em telecomunicações e o espectro de rádio; ela não registra domínios nem aloca blocos de endereços da internet.

Incluir vários tipos de participante

Um modelo multissetorial envolve governos, empresas, sociedade civil, comunidade técnica e acadêmicos. O Fórum de Governança da Internet (IGF) permite a discussão entre esses grupos; ele não emite decisões vinculantes. Realizado pela primeira vez em 2006, tornou-se um fórum permanente da ONU em dezembro de 2025. A coordenação por meio desses organismos dá à rede regras compartilhadas sem criar uma organização que seja dona de cada enlace ou controle cada serviço.

As escolhas de políticas para a internet afetam de formas diferentes usuários, operadores de rede, serviços on-line e governos. Um argumento útil identifica quem toma a decisão, acompanha seus efeitos e avalia um benefício em relação a um custo.

Tratamento igualitário e tarifa zero

Neutralidade da rede é o princípio de que os ISPs devem tratar igualmente o tráfego lícito, sem favorecer determinados serviços por meio de bloqueio, redução de velocidade ou cobranças especiais. Os defensores associam o tratamento igualitário à concorrência e à liberdade de expressão: um novo serviço não deveria precisar de um acordo favorável com cada ISP. Os opositores defendem flexibilidade no gerenciamento de redes e na oferta de serviços e alertam que regras rígidas podem desestimular investimentos. As regras nacionais variam e podem mudar.

Suponha que uma operadora móvel ofereça tarifa zero para um aplicativo de vídeo: assisti-lo não consome a franquia de dados. Os usuários desse aplicativo ganham dados disponíveis para outros usos. O aplicativo favorecido ganha vantagem sobre concorrentes cujo tráfego continua sendo descontado da franquia. A operadora pode divulgar a oferta e receber benefícios comerciais. Um órgão regulador precisa avaliar o acesso a preços acessíveis em relação à concorrência justa. Afirmar apenas que “dados gratuitos são bons” ignora o efeito sobre serviços concorrentes; afirmar apenas que “a oferta é injusta” ignora o benefício imediato para o usuário.

Concentração e controle governamental

Poucas grandes empresas de nuvem e distribuição de conteúdo podem atender com eficiência a um número enorme de sites. Elas também podem criar dependências compartilhadas: uma interrupção em um provedor pode afetar muitos serviços que, de outra forma, não estariam relacionados. Portanto, a concentração é uma questão tanto de eficiência quanto de resiliência.

Governos podem filtrar sites, exigir o armazenamento de dados no país ou interromper o acesso. Os defensores podem citar segurança e ordem pública; os críticos apontam efeitos sobre a liberdade de expressão, os meios de subsistência e a educação, além dos danos a usuários sem relação com um incidente. A fragmentação, às vezes chamada de “splinternet”, descreve o risco de redes nacionais cada vez mais separadas.

Endereços escassos e dados protegidos

O estoque central de IPv4 está esgotado. Transferências de blocos existentes e o uso amplo de NAT mantêm o IPv4 utilizável, enquanto o IPv6 oferece um espaço de endereços muito maior. A mudança leva tempo porque equipamentos e serviços precisam continuar funcionando juntos durante a coexistência.

A criptografia protege informações privadas contra interceptação e vigilância. Alguns órgãos de aplicação da lei buscam acesso especial a dados criptografados. Muitos especialistas em segurança argumentam que o acesso incorporado também cria vulnerabilidades que outras pessoas poderiam explorar. Avaliar a proposta exige considerar tanto as necessidades de investigação quanto a segurança dos usuários comuns. As regras de proteção de dados variam entre países.

Acesso é mais do que cobertura

A UIT estimou cerca de 6 bilhões de pessoas on-line em 2025 e 2,2 bilhões off-line, com grande parte dessa desigualdade em países de renda mais baixa e áreas rurais. Preços acessíveis, infraestrutura e condições de uso do acesso influenciam quem se beneficia dos serviços on-line. Uma rede que chega a uma comunidade não ajuda todos igualmente se seu preço continuar inacessível.

Relacione uma proposta ao responsável por ela. Operadores de registro e a ICANN coordenam nomes; os RIRs coordenam endereços; organismos de padronização desenvolvem regras técnicas; operadores escolhem conexões e serviços de rede; governos criam leis. Uma política de registro de domínios, o projeto de um protocolo e uma restrição nacional de acesso podem interagir, embora continuem sendo tipos diferentes de decisão.