Introdução às Redes de Computadores: Conceitos Fundamentais e Evolução, Notas de estudo de Gestão de Rede de Computadores e Protocolos

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Redes de Computadores

**- Introdução e Histórico

• Histórico
• Elementos de Redes e Meio de Transmissão
• Internet**

· Conhecer a evolução dos computadores e seus recursos para serem usados nas redes de computadores. · Conhecer alguns conceitos usados em redes de computadores, os quais necessários para o pleno entendimento desta Disciplina. · Conhecer os equipamentos mais usados em redes de computadores, suas funções e características. · Entender o funcionamento da internet e de algumas aplicações e como é realizado o acesso a um provedor.

OBJETIVO DE APRENDIZADO

Redes de Computadores

Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja uma maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas:

Assim:

Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como o seu “momento do estudo”.

Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo.

No material de cada Unidade, há leituras indicadas. Entre elas: artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados.

Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discussão, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e aprendizagem.

Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte

Mantenha o foco!

Evite se distrair com

as redes sociais.

Mantenha o foco!

Evite se distrair com

as redes sociais.

Determine um

horário fixo

para estudar.

Aproveite as

indicações

de Material

Complementar.

Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma

Não se esqueça

de se alimentar

e se manter

hidratado.

Aproveite as

Conserve seu

material e local de

estudos sempre

organizados.

Procure manter

contato com seus

colegas e tutores

para trocar ideias!

Isso amplia a

aprendizagem.

Seja original!

Nunca plagie

trabalhos.

UNIDADE Redes de Computadores

Introdução e Histórico

A evolução dos computadores e equipamentos para prover comunicações de dados só foi

possível devido à criação de redes de computadores.

Hoje, as empresas estão cada vez mais integradas, recorrendo a softwares que usam as

redes para melhorar o seu desempenho.

Mas qual será a tendência da tecnologia em rede?

Uma amostra do que pode acontecer você encontrará em uma reportagem disponível em:

https://youtu.be/r23UQtIC7js

Explor

O computador é uma máquina fantástica, pois seu uso pode ser aplicado nas mais diversas formas. Com esse equipamento podemos processar grandes volumes de informações em um curto espaço de tempo, acessar contas bancárias, fazer investimentos, jogar, projetar um prédio, visitar virtualmente museus históricos, assistir a filmes, comprar produtos, conversar com outras pessoas, inscrever-se e participar de cursos a distância e outras inúmeras atividades não descritas aqui. Não é difícil chegar à conclusão de que o computador aumenta a produtividade, organiza operações, agiliza os serviços de escritório e produz informações para a tomada de decisões.

Cada vez mais essa máquina vem fazendo parte do nosso dia a dia. Se você for retirar dinheiro em um caixa eletrônico, ou usar uma planilha eletrônica, um processador de textos, ou um aplicativo para a apresentação de seu trabalho escolar, usará um computador. Com o auxílio dessas máquinas, as empresas se tornaram mais competitivas, devido à possibilidade de tomar decisões mais rapidamente; as pesquisas científicas, principalmente aquelas que dependem de complexos cálculos matemáticos, deram um salto; o acesso a grandes acervos de informações ficou mais fácil e, com certeza, mudou, na maioria das atividades, a forma de ser executado. Por estes motivos, a informatização não deve intimidar e nem iludir, pois seu uso deve ser feito de forma apropriada para evitar transtornos e trazer benefícios.

O grande volume gerado de informações e utilizado por uma empresa não teria grande utilidade se não houvesse o auxílio da Tecnologia da Informação (TI). Este desenvolvimento foi possível porque os computadores puderam ser interligados uns aos outros, formando redes de computadores, que otimizaram o uso de recursos como impressoras, armazenamento de arquivos e o compartilhamento de informações. Entenderemos um pouco como foi essa evolução. Isto lhe ajudará a compreender certas características das atuais redes de computadores.

Veja como surgiu e como funciona o computador em:

Explor https://youtu.be/QrFIvig2Kns

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vez menores e espalhados pelas áreas das empresas e universidades. Tal fato proporcionou aos usuários mais acessibilidade, ao contrário dos grandes sistemas centralizados do passado.

Importante!

Que o grande “salto” da evolução na informática deve-se à invenção e evolução de um

pequeno dispositivo, o transistor?

O transistor é a peça-chave dos microchips, funciona como um interruptor de energia,

tendo dois estados possíveis, ligado (1) e desligado (0). Isso parece familiar? Sim,

isso é código binário. Ao contrário das válvulas, os transistores permitem o projeto

de computadores muito menores, mais confiáveis e rápidos. Aqui, destacamos que a

velocidade com que um computador pode realizar cálculos depende muito da velocidade

com que os transistores podem mudar de “ligado” a “desligado”. Desse modo, quanto

mais rápido for o transistor, mais rápido será o computador.

Você Sabia?

Embora o custo referente ao hardware estivesse em constante redução de preço, os equipamentos eletromecânicos, tais como impressoras, ainda eram consideravelmente caros. Isto justificava a utilização compartilhada desses periféricos. Assim, a interconexão entre vários sistemas para o uso compartilhado não apenas desses dispositivos, como também de informações, tornaram-se extremamente importantes. Os ambientes de trabalho cooperativo tornaram-se uma realidade tanto em empresas, quanto em universidades, sendo necessária, portanto, a interligação dos equipamentos nessas organizações. Para resolver tal barreira, no final dos anos 1970 e início da década de 1980 surgiram as redes locais, que proporcionaram a interconexão e, consequentemente, a comunicação entre microcomputadores e periféricos.

Sistema de Comunicação

Impressora

Disco

Figura 3 – Compartilhamento de hardware Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images

No â mbito de comunicação de dados mundial, os anos 1980 fora m marcados por uma únic a pala vra: co ne ctividade. Po r outro lado, a incompatibilidade foi um dos maiores problemas enco ntrados entre os inúmeros fornecedores que surgiram no mercado, um a vez que os usuá rios, em g era l, torn aram-se obri gados a de pender de u m ú nic o forn ecedor, po is quas e semp re os p rod utos eram dese nvolvidos sobr e o mo de lo de a rqu itetura prop rietário. Em outras palavras, o equipamento de determinado fornecedor não se comunicava com o de outro. Dessa forma, a empresa e o usuário eram obrigados a comprar equipamentos de um único fornecedor a fim de garantir que a comunicação seria estabelecida.

Dura nte a ev ol ução da r ede , inúm eras formas de i nte rconex ão entr e os c omp utadores fora m implementadas. Tal prát ica foi se d ese nvolvendo de a cor do com as t ecn ologias disp oníveis em c ada époc a. Co nv encionou-se chamar de topolo gia de r ede s a fo rm a com que os c omp utadores são inte rligados. At ua lmente, a ma is util izada é a to pologia em e str ela, em que cada equipamento é in te rligado a um e qui pamento cent ral, at ra vés do q ual toda s as m ens agens deve m pass ar. Ne sse esquema, o equipamento cent ral age como cent ro de c ont role da r ede , inte rligando os d ema is equi pamentos.

Figura 4 – Topologia em estrela Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images

O gerenc iamento das c omun icações por e sses equip amentos pode ser r eali zado por comut ação de pa cot es, comut ação de circu ito ou co mut ação de cé lul as. Atu al mente, a mais comum é a u tili zação de co mut ação por p acot es, que é um co nju nto de oc tet os de in for mação de taman ho máxim o, deter minado pelo tipo de pr oto colo que é usado. Assim, cada mensagem do us uár io gerad a no computador é forma da por um ou ma is pacotes.

Antes de começar a descrição sobre redes de computadores, é interessante conhecer alguns conceitos que lhe são relacionados. Dessa forma, pode-se melhor compreender os assuntos abordados. Abaixo, encontram-se alguns desses termos:

• (^) Circuito virtual – é um conceito aplicado nas redes de pacotes em que determinada comunicação entre dois equipamentos é estabelecida e mantida por meio de canais lógicos. Dessa forma, em uma conexão física, pode-se ter inúmeros canais lógicos, possibilitando o compartilhamento do meio físico por vários usuários;
• (^) Colisão – quando dois equipamentos tentam ocupar simultaneamente o meio de transmissão, por exemplo, o par trançado, há uma colisão e os pacotes são perdidos. Atualmente, existem regras para evitar ao máximo a colisão e melhorar o desempenho da rede.

Elementos de Redes e Meio de Transmissão

Como descr ito, os el eme ntos de re des são e quip amentos que p ossi bilitam a com un icação entre os co mpu tadores. A F igura abaixo mostra uma estrutura possível de equipamentos para a comunicação entre redes LAN passando por uma rede WAN.

Rede Ethernet

Estação

Hub

Rede Ethernet

Hub Rede Ethernet

Hub

Modem Modem Roteador

Roteador

Rede Token Ring

Repetidor

Computadorde Rede Local

Figura 5 – Componentes de redes Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images

Abaixo você conhecerá a função de alguns desses elementos utilizados em redes de computadores:

Placa de red e

Elemento empregado como interf ace entre o comp utador e o ca beamento da red e, conhecido também como adaptador. Poss ui um processador espec ializado em rotina s de armazenamento dentro da mem ória de lei turas par a transm itir e recebe r dados. Características :

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• (^) Possui porta específica para combinar os padrões de sinais elétricos utilizados nos cabos com o tipo específico de conector de cabos;
• (^) Armazena temporariamente os dados por meio de buffer – memória –, pois o processador consegue analisar mais dados que a rede pode oferecer. Assim, os pacotes são armazenados e quando há uma quantidade suficiente esses são processados.

Figura 6 – Placa de rede Fonte: Wikimedia Commons Modem Elemento utilizado para modular o sinal digital para que possa ser transmitido. Ou seja, transforma os sinais elétricos digitais, que saem do computador, em um formato adequado ao meio de transmissão para que, através da aplicação de técnicas que permitam a preservação da integridade dos sinais, possam ser transmitidos para longas distâncias por meio da linha telefônica. Características :

• (^) Possui como principal função a modulação e demodulação de sinais, de acordo com o sentido de transmissão;
• (^) Existem dois tipos de “ modem ”: analógico e digital;

Tais tipos podem transmitir dados nas formas:

• (^) Síncrona – consiste na transmissão de forma contínua da mensagem dividida em blocos de dados de tamanho fixo e enviados de uma só vez. O sincronismo é mantido por um byte , cujos oito bits são sempre padronizados. Assim, os equipamentos conseguem identificar o início e o final da mensagem;
• (^) Assíncrona – consiste na transmissão em que o sincronismo entre os equipamentos é mantido durante o tempo necessário para o envio de uma palavra, apenas. Desta forma, para transmitir cada palavra é necessário restabelecer o sincronismo entre as máquinas, que é aplicado por um bit de “ start ” no início e “ stop ” no final da palavra; - (^) Full duplex – transmissão feita nos dois sentidos, simultaneamente. Um exemplo comum é a comunicação via telefone, em que duas pessoas podem falar ao mesmo tempo, embora não seja recomendado;
• (^) Linhas dedicadas – recurso também conhecido como linha privada, onde a empresa contrata esse tipo de serviço com a concessionária – Telefônica, Embratel etc. – e recebe uma linha dedicada para transmitir dados;

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hubs e pontes, pois agrega suas funções básicas e fornece recursos para melhorar o tráfego dos pacotes. Características:

• (^) Utilizado para a segmentação e eliminação de gargalos, permitindo aumentar o desempenho;
• (^) Aplicável para interconexão de redes;
• (^) Pode ser usado como backbone – “espinha dorsal” – de uma rede corporativa;
• (^) Cria redes lógicas, permitindo a taxa de transmissão com velocidade plena, ou seja, preserva o desempenho de cada estação/rede a esse conectado;
• (^) Possibilita inúmeras comunicações simultâneas sem colisão, através do uso de buffers ;
• (^) Não são necessárias alterações na infraestrutura.

Rede Ethernet Switch Estação

Rede Token Ring Estação

Figura 9 – Switch Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images Roteador Elemento utilizado para encaminhar pacotes de informações ao destino adequado. Para tanto, os roteadores abrem os pacotes IP e analisam cada endereço de destino, verificando a melhor rota para enviar o pacote ao destino final. Os pacotes IP levam os endereços de origem e destino. Através desses endereços, os pacotes são enviados até o seu destino. O roteador tem uma tabela interna, análoga a um banco de dados, contendo informações sobre qual caminho um determinado pacote deve seguir. Características:

• (^) Possibilita o uso mais eficiente da rede, pois pode criar outras redes, separando- as pelo roteador;
• (^) Utilizado para segmentar o tráfego e evitar redundâncias nas rotas;
• (^) Permite o uso de diferentes protocolos através da rede;
• (^) Utiliza os protocolos TCP/IP, IPX, DECNET, entre outros;
• (^) Gerencia as portas de entrada e saída para envio de informações de forma adequada, através da manipulação de todos os endereços da rede;

• (^) Permite a configuração de protocolos de manutenção de sua tabela interna de roteamento, de forma a garantir o melhor encaminhamento por meio de sua atualização.

Lan 1 Lan 2

Lan 3

Roteadores

Figura 10 – Roteador Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images Provedor de comunicação Por motivos de estrutura, é utilizado para transmitir os dados às concessionárias telefônicas. Todo e qualquer tráfego de dados passa por uma rede pertencente a uma concessionária telefônica, que disponibiliza meios para que os pacotes sejam transmitidos à longa distância. Para isto tem instalado equipamentos de transmissão específicos. O núcleo da rede é composto por roteadores e equipamentos de transmissão, este último tem a função de transmitir os pacotes sem manipulá-los, ou seja, da mesma forma que o pacote entra, sai em outro local com os mesmos aspectos. Características:

• (^) Composto por equipamentos de transmissão via cabo, rádio e satélite;
• (^) Não interfere nos pacotes, apenas transmitem;
• (^) São equipamentos com grande velocidade de transmissão;
• (^) Transmite qualquer tipo de protocolo.

Classificação das Redes

As redes são classificadas em WAN, LAN e MAN. Especificando-as, temos que:

- (^) Local Área Network (LAN) – corresponde às redes locais de empresas, escritórios, laboratórios de informática ou até domésticas. Em síntese, é restrita a uma pequena área; - (^) Metropolitan Área Network (MAN) – diz respeito às redes que têm alcance metropolitano. Ou seja, uma rede que interconecta recursos computacionais em uma área referente a uma metrópole;

• (^) WAN é uma rede que interconecta recursos computacionais distantes geo- graficamente uns dos outros. Nessas redes são colocados equipamentos que interligam cidades e até continentes.

a in formaçõ es localizadas geograficamente distantes, como também comp artilhar informações. Antes, isso era possível de ser feit o apenas por grandes org anizaçõe s, recorrendo aos meios de co munica ção convenciona is à época. C ontudo, no s dias atuais qualquer pessoa, de sua própria cas a, pode oferec er um serviço na internet, em um micro comput ador com característica de servidor, sem precisa r da estrutur a q ue, anteriorm en te, apenas uma organização de grande porte poder ia man ter. Ess a cara ct eríst ica abre um mercado imensurável para empresas e profissionais interessados em oferecer se rviços específicos de informações.

Alguns ite ns que p odemos encontrar, para consultar ou fazer via interne t, s ão:

• (^) Troc ar me ns agens;
• (^) Transferi r arquivos;
• (^) P esquisar informações ;
• (^) Assistir a filmes e ouvir músicas;
• (^) Enviar e re ceber e-m ails ;
• (^) Pa rticipa r de grupos de d iscussão;
• (^) Ter acess o a telejornais eletrônicos;
• (^) Fazer com pras;
• (^) Consultar b ancos;
• (^) Estudar e m cursos on-line.

Desde o s u rgimento da internet até os dias atuais, pode-se perceber uma mudança significativa no comportamento das pessoas e no desenvolvimento da tecnologia. Os usuários desta grande rede tornam-se cada vez mais exigentes quanto à velocidade para o acesso de informações. Se no início o e-mail somente no modo texto já era uma evolução maravilhosa, as necessidades atuais requerem mais velocidade para baixar e ouvir músicas, assim como imagens, filmes, assistir aos noticiários ou até usar alguns softwares que permitam assistir aos canais de televisão e a clipes musicais.

A internet surgiu com uma estrutura cliente/servidor, em que o cliente requisita informações da rede e um servidor responde a essas requisições fornecendo, em forma de pacotes, o solicitado. Quando se faz uma conexão, acessa-se uma página, envia-se um e-mail ou arquivos são transferidos, solicita-se um serviço a uma rede de computadores e, consequentemente, a um servidor.

Para se estruturar um servidor de rede, é necessária a criação de um endereço em que será localizado. Em um ambiente de sistema operacional de rede, muitos sistemas clientes acessam e compartilham os recursos de um ou mais servidores. Os sistemas clientes de desktop são equipados com seus próprios dispositivos periféricos e de memória, tais como teclado, monitor e unidade de disco. Os sistemas de servidor devem ser equipados para suportar inúmeros usuários simultâneos e várias tarefas à medida que os clientes solicitem recursos remotos ao servidor. Os

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servidores normalmente têm unidades de disco com alta capacidade e velocidade, grande quantidade de memória RAM, placas de rede de alta velocidade e, em alguns casos, várias CPU. Normalmente, esses servidores são configurados para usar a família de protocolos internet e para oferecer um ou mais serviços TCP/IP.

Abaixo, segue uma estrutura possível de acesso a um provedor em que são disponíveis vários servidores e, consequentemente, a internet:

Arquivos DNS-P DNS-S Proxy

Servidor de Autentificação Internet

Conexão Dedicada

Equipamento de Acesso

ADSL

Usuários Comuns

Grandes Usuários Figura 11 – Estrutura de um provedor de acesso Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images

Para ser um cliente, um computador precisa estar conectado à internet e possuir um programa, um browser para se comunicar com o servidor, recebendo e enviando dados. No ambiente corporativo em que há servidores, não há necessidade de acessar a internet para obter os serviços do servidor, basta que determinado computador tenha permissão de acesso para usufruir dos serviços.

A maioria dos sistemas operacionais de desktop atuais inclui recursos de rede e suporta acesso de vários usuários. Por esse motivo, é comum classificar computadores e sistemas operacionais com base nos tipos de aplicação executados no computador. Essa classificação baseia-se na função desempenhada pelo computador como, por exemplo, estação de trabalho ou servidor. Aplicações típicas de desktop ou de estações de trabalho de baixo desempenho podem incluir processamento de texto, planilhas e gerenciamento financeiro. Em estações de trabalho de alto desempenho, as aplicações podem incluir projetos gráficos ou gerenciamento de equipamentos.

Leia o texto intitulado A internet no Brasil para saber quando e como a internet surgiu em

Explor nosso país, disponível em: https://goo.gl/4jfzdh