ISPs e backbones da Internet

Vimos anteriormente que sistemas finais (PCs de usuários, PDAs, servidores Web, servidores de correio eletrônico e assim por diante) conectam-se à Internet por meio de um provedor local. O provedor pode fornecer uma conectividade tanto com fio como sem fio, utilizando um conjunto de tecnologias de acesso, incluindo DSL, modem de cabo, FTTH, Wi-Fi, telefone celular e WiMAX. Observe que o provedor local não precisa ser uma operadora de telefonia ou uma empresa de TV a cabo: pode ser, por exemplo, uma universidade (que oferece acesso à Internet para os alunos, a equipe e o corpo docente) ou uma empresa (que oferece acesso para seus funcionários). Mas conectar usuários finais e provedores de conteúdo a redes de acesso é apenas uma pequena peça do quebra-cabeça que é conectar as centenas de milhões de usuários e centenas de milhares de redes que compõem a Internet. A Internet é uma rede de redes — entender essa frase é a chave para resolver esse jogo.

Na Internet pública, redes de acessos situadas na borda da Internet são conectadas ao restante da rede segundo uma hierarquia de níveis de ISPs, como mostra a Figura 1.15. Os ISPs de acesso estão no nível mais baixo dessa hierarquia. No topo dela está um número relativamente pequeno de ISPs denominados ISPs de nível 1. Sob muitos aspectos, um ISP de nível 1 é igual a qualquer rede — tem enlaces e roteadores e está conectado a outras redes. Mas, considerando-se outros aspectos, ISPs de nível 1 são especiais. As velocidades de seus enlaces muitas vezes alcançam 622 Mbps ou mais, tendo os maiores deles enlaces na faixa de 2,5 a 10 Gbps. Consequentemente, seus roteadores são capazes de transmitir pacotes a taxas extremamente altas. ISPs de nível 1 também apresentam as seguintes características:

conectam-se diretamente a cada um dos outros ISPs de nível 1;

conectam-se a um grande número de ISPs de nível 2 e a outras redes clientes;

cobertura internacional

Esses ISPs também são conhecidos como redes de backbone da Internet. Citamos, como exemplos, Sprint, MCI (anteriormente UUNet/WorldCom), AT&T, Level3, Qwest e Cable & Wireless. Em meados de 2002, a WorldCom era, de longe, o maior ISP de nível 1 existente — mais de duas vezes maior do que seu rival mais próximo, segundo diversas medições de tamanho [Teleography, 2002]. O interessante é que nenhum grupo sanciona, oficialmente, seu status de nível 1. Como se costuma dizer, se você tiver de perguntar se é um membro de um grupo, provavelmente não é.

Um ISP de nível 2 normalmente tem alcance regional ou nacional e (o que é importante) conecta-se apenas a uns poucos ISPs de nível 1 (veja Figura 1.15).

Assim, para alcançar uma grande parcela da Internet global, um ISP de nível 2 tem de direcionar o tráfego por um dos ISPs de nível 1 com o qual está conectado. Um ISP de nível 2 é denominado um cliente do ISP de nível 1 com o qual está conectado, que, por sua vez, é denominado provedor de seu cliente. Muitas empresas de grande porte e instituições conectam suas redes corporativas diretamente a um provedor de nível 1 ou 2, tornando-se, desse modo, cliente daquele ISP. O provedor ISP cobra uma tarifa de seu cliente, que normalmente depende da taxa de transmissão do enlace que interliga ambos. Uma rede de nível 2 também pode preferir conectar-se diretamente a outras redes de mesmo nível, caso em que o tráfego pode fluir entre as duas sem ter de passar por uma rede de nível 1. Abaixo dos ISPs de nível 2 estão os de níveis mais baixos que se conectam à Internet por meio de um ou mais ISPs de nível 2 e, na parte mais baixa da hierarquia, estão os ISPs de acesso. Para complicar ainda mais as coisas, alguns provedores de nível 1 também são provedores de nível 2 (isto é, integrados verticalmente) e vendem acesso para Internet diretamente a usuários finais e provedores de conteúdo, bem como os ISPs de níveis mais baixos. Quando dois ISPs estão ligados diretamente um ao outro são denominados pares (peers) um do outro. Um estudo interessante [Subramanian, 2002] procura definir mais exatamente a estrutura em níveis da Internet estudando sua topologia em termos de relacionamentos cliente-provedor e entre parceiros (peer-peer). Para uma discussão mais clara sobre esses relacionamentos, veja Van der Berg, 2008.

Dentro da rede de um ISP, os pontos em que ele se conecta a outros ISPs (seja abaixo, acima ou no mesmo nível na hierarquia) são conhecidos como pontos de presença (points of presence — POPs). Um POP é simplesmente um grupo de um ou mais roteadores na rede do ISP com os quais roteadores em outros ISPs, ou em redes pertencentes a clientes do ISP, podem se conectar. Um provedor de nível 1 normalmente tem muitos POPs espalhados por diferentes localidades geográficas em sua rede e várias redes clientes e outros ISPs ligados a cada POP. Para se conectar ao POP de um provedor, uma rede cliente normalmente aluga um enlace de alta velocidade de um provedor de telecomunicações de terceiros e conecta um de seus roteadores diretamente a um roteador no POP do provedor. Dois ISPs de nível 1 também podem formar um par conectando um par de POPs, cada um proveniente de um dos dois ISPs. Além disso, dois ISPs podem ter vários pontos de emparelhamento conectando-se um ao outro em dois ou mais de pares de POPs.

Resumindo, a topologia da Internet é complexa, consistindo em dezenas de ISPs de níveis 1 e 2 e milhares de ISPs de níveis mais baixos. A cobertura dos ISPs é bastante diversificada; alguns abrangem vários continentes e oceanos e outros se limitam a pequenas regiões do mundo. Os ISPs de níveis mais baixos conectam-se a ISPs de níveis mais altos e estes (normalmente) se interconectam uns com os outros. Usuários e provedores de conteúdo são clientes de ISPs de níveis mais baixos e estes são clientes de ISPs de níveis mais altos.  

ATIVIDADE DE FIXAÇÃO