Como se descobre o IP de outra máquina numa rede global?

Este serviço é executado pelo servidor DNS. Ao digitar uma URL (por exemplo www.google.com), sua máquina (que já tem um endereço de servidor DNS configurado, normalmente seu próprio provedor de acesso) pergunta para este servidor qual é o IP do site que você quer acessar.

Ah sim, até aí tudo bem. A questão é: a partir daí, como se descobre qual dispositivo possui tal endereço IP? Por exemplo, minha máquina pode até saber qual o número do IP, mas como se sabe para qual dispositivo essas informações serão enviadas? É como no exemplo dado na aula: nós até sabemos qual o IP, mas a princípio não se sabe a qual máquina ele pertence. Como se descobre isso?

Não entendi bem sua pergunta. No exemplo que dei, você digita www.google.com e seu computador descobre o IP através do DNS. A partir daí seu computador e o servidor do google começam a conversar. Onde se encaixa sua dúvida nesse cenário ?

Eu não sei se estou perguntando nos termos corretos, mas vou tentar: Como se descobre o endereço físico uma vez que se sabe o IP? Eu entendo o que o DNS faz, que é a tradução da URL para o IP, mas não estou falando da URL. A questão é que de nada adianta a máquina saber qual o número do IP se ele não sabe onde a máquina que o possui está localizada. Se eu levar o meu laptop para outro lugar, por exemplo, como se faz para descobrir o caminho que as informações devem fazer a fim de chegar até a mim? No exemplo da aula (numa rede local), a gente requisitou um IP (para pingar), mas primeiro de tudo precisa haver a confirmação de que este IP é real e, depois disso, saber onde está o dispositivo que possui este IP requisitado. No exemplo da rede local, o hub (pelo o que eu entendi) "perguntou" para todos os outros computadores na rede para saber qual deles possuia o IP que eu requisitei. Daí um dos computadores "respondeu" para o hub, confirmando que ele possui tal IP, e enviou o seu endereço físico para que se soubesse onde na rede ele está localizado, para que assim ele receba as informações (no caso, os pacotes do ping).

O que eu quero saber é: como isso funcionaria para uma rede global? Parece-me inviável "perguntar" para todos os dispositivos no mundo a fim de que apenas um "responda" confirmando o seu endereço. Sendo o leigo que sou, imagino que o processo seja outro. Assim, a minha pergunta é: como funciona esse processo de descobrir o endereço físico do IP que estamos requisitando?

Não tenho muito conhecimento técnico e portanto pode haver alguma incorreção na minha resposta. A internet é uma "rede de redes" portanto, essas perguntas ocorrem em um nível "local". Seu laptop vai perguntar para o seu router, que está conectado à empresa de telecom que te conecta com a internet, que por sua vez está ligado a outras redes e roteadores, e assim a comunicação vai ocorrendo. Um roteador perguntando para os que se conectam com ele. Com o comando traceroute ou tracert, pode-se ver qual o caminho da comunicação entre um cliente e um servidor.

neste site tem uma mapa legal das conexões globais de backbone da internet https://global-internet-map-2018.telegeography.com/ dá para ver que o Brasil está ligado ao restante do mundo com conexões saindo de São Paulo, Rio de Janeiro, Fortaleza e Salvador. Portanto todos os acessos à internet com destino a servidores no exterior se ligam a uma dessas cidades e delas se ligam à Europa e EUA e a partir daí para outros roteadores até seu destino.

eu sempre trabalhei em ISP e conheço um pouco, vou tentar resumir porque é um ambiente muito complexo...

vou explicar primeiro como seu laptop é encontrado pela rede global, basicamente o seu IP local é traduzido através do NAT para o seu "IP real" na operadora, seu laptop vai ser encontrado pela rede global através desse IP traduzido pelo NAT e quando o pacote retornar, ele é traduzido para o seu endereço local e aí sim vai haver preocupação com o seu endereço físico, de resto, em roteamento não há preocupação com endereços físicos e sim lógicos,

o processo dos IPs serem encontrados é que as operadoras trocam as rotas entre si através de protocolos que divulgam essas rotas, por exemplo, hoje o protocolo que é o mais utilizado para fazer isso e alcançar o IP de destino é o BGP, que divulga as rotas conhecidas com os vizinhos conectados, portanto não é realizado um ARP para a rede global para encontrar o endereço físico, o IP de destino é encontrado pelo IP mesmo, as rotas possíveis já são conhecidas pois já foram divulgadas previamente, ele meio que não é "descoberto".