Come funziona Internet? Pacchetti, indirizzi IP e DNS spiegati

Miliardi di persone utilizzano Internet ogni giorno, ma la meccanica dietro a un semplice caricamento della pagina è spesso invisibile. Nella sua essenza, Internet non è una sola rete ma una maglia di reti indipendentemente possedute e gestite che si accordano per scambiare traffico utilizzando regole tecniche comuni, secondo il Mozilla Developer Network (MDN).

Dai cavi locali a una rete globale

All'interno di una casa o di un ufficio, i computer si collegano tramite cavi fisici (Ethernet) o segnali wireless (Wi-Fi) a un dispositivo chiamato switch di rete, come spiega MDN. Ogni dispositivo ha un identificatore hardware univoco noto come indirizzo MAC, assegnato dal suo produttore, e lo switch utilizza questi indirizzi per inoltrare i messaggi alla macchina corretta su quella rete locale.

Per collegare insieme reti locali separate, vengono utilizzati router invece di switch. I router si affidano agli indirizzi IP — etichette numeriche scritte come quattro gruppi di numeri, come 142.250.190.78 — piuttosto che agli indirizzi MAC. Secondo MDN, gli indirizzi IP sono strutturati in modo che un router possa inoltrare il traffico per un intero blocco di indirizzi che condividono lo stesso prefisso, invece di tracciare ogni singolo dispositivo.

Un modem collega una rete locale alla più ampia infrastruttura telefonica o via cavo, e un Internet Service Provider (ISP) gestisce i router che collegano quella connessione ad altre reti ISP. MDN descrive Internet stesso come semplicemente la somma di tutte queste reti ISP interconnesse in tutto il mondo.

Pacchetti: i dati viaggiano in piccoli pezzi indipendenti

Invece di inviare un file o una pagina Web come un flusso continuo, il dispositivo mittente la suddivide in piccole unità chiamate pacchetti. Ogni pacchetto è etichettato con gli indirizzi IP di origine e destinazione e può percorrere il suo percorso attraverso la rete, con i router che leggono la destinazione di ogni pacchetto e decidono il prossimo salto lungo il percorso.

Questo approccio, noto come commutazione di pacchetto, è stato teorizzato da Leonard Kleinrock del MIT in un articolo del luglio 1961, secondo la storia di Internet della Internet Society. Nel 1965, Lawrence G. Roberts ha costruito una prima rete di computer a lunga distanza che collegava i computer su una linea telefonica, dimostrando che la commutazione di pacchetto superava il tradizionale modello di commutazione di circuito del telefono per lo spostamento dei dati.

TCP/IP: le regole comuni che le reti si accordano di seguire

Affinché i pacchetti provenienti da reti diverse e indipendentemente progettate possano interoperare, era necessario un protocollo condiviso. Robert Kahn, che si è unito alla U.S. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) nel 1972, ha stabilito i principi del networking di architettura aperta e ha lavorato con Vint Cerf, allora presso la Stanford University, a partire dalla primavera 1973 per progettare quello che è diventato TCP/IP, come afferma la Internet Society. Il loro design è stato distribuito come documento di lavoro nel settembre 1973 e pubblicato in forma raffinata nel 1974.

Le regole fondamentali di Kahn, come descritto dalla Internet Society, erano che ogni rete potesse mantenere il suo design interno, la comunicazione avvenisse su base best-effort senza garanzie, i gateway di connessione rimanessero semplici e nessuna autorità singola esercitasse il controllo operativo globale. Questo design decentralizzato è il motivo per cui nessuna singola azienda o governo amministra Internet nel suo insieme.

DNS: tradurre nomi in indirizzi

Digitare un nome di dominio come icann.org in un browser non comunica direttamente con nessuna macchina — i computer hanno bisogno dell'indirizzo IP numerico. Il Domain Name System (DNS) esegue quella traduzione ed è descritto dall'Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) come "la rubrica di Internet".

ICANN, l'organizzazione senza scopo di lucro che coordina il sistema globale dei nomi di dominio, spiega che ogni dispositivo connesso a Internet ha un indirizzo IP univoco e DNS consente alle persone di utilizzare nomi di dominio leggibili invece di memorizzare sequenze di numeri. Un nome di dominio è costituito da due o più segmenti di testo separati da punti, e quando un browser ne cerca uno, DNS restituisce l'indirizzo IP corrispondente in modo che la connessione possa procedere.

Come i dati attraversano fisicamente i continenti

Una volta superati i network locali, il traffico Internet a lunga distanza tra i continenti viaggia prevalentemente attraverso cavi in fibra ottica sottomarini piuttosto che satelliti. Il fornitore di dati di settore TeleGeography afferma che i cavi sottomarini rappresentano più del 99% del traffico di dati intercontinentale.

TeleGeography rileva anche una avvertenza che vale la pena attribuire con precisione: quella cifra ripetuta di frequente risale ai dati della Federal Communications Commission (FCC) statunitense del 2013 che mostrano che i satelliti rappresentavano solo lo 0,37% della capacità internazionale statunitense all'epoca, e la FCC non richiede più agli operatori satellitari di segnalare i dati dei circuiti aggiornati. TeleGeography afferma che l'affermazione generale sui cavi sottomarini è direzionalmente accurata ma attualmente non può essere verificata con cifre globali precise e aggiornate.

Mettendolo tutto insieme

Quando qualcuno apre una pagina Web, un dispositivo interroga prima DNS per risolvere il nome di dominio del sito in un indirizzo IP. Il dispositivo invia quindi pacchetti indirizzati a quell'indirizzo IP; i router all'interno delle reti ISP inoltrano ogni pacchetto, potenzialmente attraverso cavi sottomarini se la destinazione è in un altro continente, fino a quando i pacchetti raggiungono il server di destinazione. Il server invia la sua risposta come pacchetti, che il dispositivo originale riassembla nella pagina che l'utente vede.