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Rede de
computadores
Rede de computadores ou Rede de dados , na informática e na telecomunicação é um conjunto de dois ou mais dispositivos eletrônicos de computação (ou módulos processadores ou nós da rede) interligados por um sistema de comunicação digital (ou link de dados), guiados por um conjunto de regras (protocolo de rede) para compartilhar entre si informação, serviços e, recursos físicos e lógicos.[1]^ Estes podem ser do tipo: dados, impressoras, mensagens (e-mails), entre outros. As conexões podem ser estabelecidas usando mídia de cabo ou mídia sem fio.
Os dispositivos integrantes de uma rede de computadores, que roteiam e terminam os dados, são denominados de “nós de rede" (ponto de conexão), que podem incluir hosts, como: computadores pessoais, telefones, servidores, e também hardware de rede. Dois desses dispositivos podem ser ditos em “rede” quando um dispositivo é capaz de trocar informações com o outro dispositivo,[1]^ quer eles tenham ou não uma conexão direta entre si.
Os exemplo mais comuns de redes de computadores, são: Internet; Intranet de uma empresa; rede local doméstica; entre outras.[1]
O sistema de comunicação vai se constituir de um arranjo topológico, interligando os vários módulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão ou rede de
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Comunicação
transmissão), e de um conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação (protocolos).
A Internet é um amplo sistema de comunicação que conecta muitas redes de computadores. Existem várias formas e recursos de diversos equipamentos que podem ser interligados e compartilhados, mediante meios de acesso, protocolos e requisitos de segurança.
Os meios de comunicação podem ser: linhas telefônicas, cabo, satélite ou comunicação sem fios (wireless).
O objetivo das redes de computadores é permitir a troca de dados entre computadores e a partilha de recursos de hardware e software. [2].
Uma rede de computadores também é formada por um número ilimitado mas finito de módulos autônomos de processamento interconectados, no entanto, a independência dos vários módulos de processamento é preservada na sua tarefa de compartilhamento de recursos e troca de informações.
Não existe nesses sistemas a necessidade de um sistema operacional único, mas sim a cooperação entre os vários sistemas operacionais na realização das tarefas de compartilhamento de recursos e troca de informações.
Antes do advento de computadores dotados com algum tipo de sistema de telecomunicação, a comunicação entre máquinas calculadoras e computadores antigos era realizada por usuários humanos através do carregamento de instruções entre eles. Em
conectores RJ-45 usados para conectar redes ethernet em informática.
História
A capacidade de Ethernet para escalar facilmente (como se adaptar rapidamente para suportar novas velocidades de cabo de fibra óptica) é um fator que contribui para o seu uso continuado.
Redes de computadores e as tecnologias necessárias para conexão e comunicação através e entre elas continuam a comandar as indústrias de hardware de computador, software e periféricos. Essa expansão é espelhada pelo crescimento nos números e tipos de usuários de redes, desde o pesquisador até o usuário doméstico.
Atualmente, redes de computadores são o núcleo da comunicação moderna. O escopo da comunicação cresceu significativamente na década de 1990 e essa explosão nas comunicações não teria sido possível sem o avanço progressivo das redes de computadores.
Antigamente era comum os centros de computação, que consistia em um ou mais computadores centralizados em um cômodo, responsáveis por realizar todo o processamento de uma organização. A união de computadores e um meio de comunicação entre eles fez com que esses centros computacionais se tornassem algo arcaico, pois o trabalho de processamento poderia ser distribuído entre diversos dispositivos menos potentes e interconectados. O que permite essa união são as redes de computadores.[3]
Aplicações comerciais
A necessidade de compartilhar entre as pessoas de uma empresa informações ou até mesmo equipamentos entre computadores, coloca Redes de computadores em evidência. Quando falamos de aplicações comerciais a palavra chave é compartilhamento de recursos [3] , todos os integrantes de uma rede de computadores comercial necessitam ter acesso aos dados e equipamentos independentemente de sua localização física e recursos computacionais. Um cenário clássico que descreve muito bem o compartilhamento de recursos é o de uma empresa em que cada funcionário possui uma impressora de porte pequeno individualmente, é evidente que uma ou mais impressoras de um porte maior compartilhado entre os empregados seria mais vantajoso que privatizar individualmente uma única unidade para cada um, visto que nem todos usam com a mesma frequência e logo não há a necessidade de se gastar tanto recuso financeiro para comprar e manter impressoras individuais.[3]
Na contemporaneidade, cada vez mais empresas tem dependência de dados computacionais, portanto mais importante que o compartilhamento de equipamentos talvez
Aplicações
seja o de dados comerciais entre membros de uma companhia. Uma pane em uma rede de qualquer empresa seria um golpe fatal para o funcionamento dela, talvez menos em empresas menores mas com certeza causaria prejuízos tanto temporais quanto financeiros para qualquer uma e de qualquer porte.
O modelo de distribuição de dados nomeado servidor é bastante utilizado, os dados são mantidos em um computador e local isolado e controlado por um administrador de sistemas. Os clientes (usuários usando seu computador) através da rede local acessam essa máquina chamada servidor, e com isso conseguem obter os dados que estão centralizados. Esse modelo exemplificado é chamado de modelo cliente-servidor e é bastante usado principalmente em aplicações Web.[3]
Aplicações Domésticas
Hoje em dia diversos dispositivos eletrônicos domésticos estão integrados a rede doméstica , como lâmpadas inteligentes, sistema de câmeras de segurança, dispositivos de som, computadores, impressoras entre outros onde os usuários conectados à rede podem acessar e controlar os dispositivos, ou também os usuários podem realizar o compartilhamento de informações entre si.
O acesso doméstico a internet também possibilita que os usuários possam acessar computadores (servidores) remotamente para fins de comércios eletrônicos, se comunicar com outras pessoas através de redes sociais, contratar serviços, ler jornais publicados online, comprar livros disponibilizados digitalmente. O usuário pode também pesquisar por qualquer coisa que lhe interesse como: notícias e informações sobre política, famosos, saúde, entretenimento e educação. Pode também utilizar da rede para o seu lazer como: jogos, receitas culinárias, esportes, e filmes/séries, entre outras infinitas possibilidades de conteúdos e atividades que podem ser encontradas pela rede mundial de computadores (World Wide Web). [4]
A rede de computadores pode-se dizer que é um ramo de engenharia elétrica, engenharia eletrônica, informática, tecnologia da informação(TI (http://www.adamsilva.com.br/tecnologi a/o-que-e-ti/) ), telecomunicações ou engenharia da informática. Uma rede de computadores facilita as comunicações interpessoais permitindo que os usuários se comuniquem de forma eficaz e de maneira simples através de vários meios: e-mail, mensagens instantâneas, chat online, telefone e videoconferência.
Propriedades
Arcnet (Attached Resource Computer Network) Ethernet Token ring FDDI (Fiber Distributed Data Interface) ISDN (Integrated Service Digital Network) Frame Relay ATM (Asynchronous Transfer Mode) X. DSL (Digital Subscriber Line)
Segundo a extensão geográfica (ver mais detalhes abaixo em: Modelagem de rede de computadores segundo Tanenbaum (https://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_de_computadores #Modelagem_de_rede_de_computadores_segundo_Tanenbaum) ) : SAN (Storage Area Network) LAN (Local Area Network) WLAN (Wireless Local Area Network) PAN (Personal Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) WMAN (Wireless Metropolitan Area Network), é uma rede sem fio de maior alcance em relação a WLAN WAN (Wide Area Network) WWAN (Wireless Wide Area Network) RAN (Regional Area Network) CAN (Campus Area Network) HAN (Home Area Network)
Segundo a topologia: Rede em anel (Ring) Rede em barramento (BUS) Rede em estrela (Star) Rede em malha (Mesh)
Rede em ponto-a-ponto (ad-hoc) Rede em árvore Segundo o meio de transmissão: Rede por cabo Rede de Cabo coaxial Rede de Cabo de fibra óptica Rede de Cabo de par trançado Rede sem fios Rede por infravermelhos Rede por micro-ondas Rede por rádio
O hardware foi o único personagem nas primeiras estruturações de redes, mas com o passar do tempo percebeu-se que o software poderia trazer novas viabilidades e hoje ele é um elemento essencial das Redes de Computadores.[4]
Elementos de Cabeamento: Cabo coaxial Cabo de fibra óptica Cabo de par trançado Repetidor Transceptor Estação de trabalho Placa de rede Concentrador ( hub ) Comutador ( switch ) Roteador ( router/gateway ) Modem
Software de Rede
Hardware de Rede
Telnet SSH IRC HTTP POP VFRAD
IEEE 802
X.
Banda larga Banda base
Uma rede pode ser definida por seu tamanho, topologia, meio físico e protocolo utilizado.
PAN ( Personal Area Network, em português: Rede de Área Pessoal ): é uma rede doméstica que liga recursos diversos ao longo de uma residência. Em outras palavras, é uma rede de computadores usada para comunicação entre computador e diferentes dispositivos tecnológicos de informação perto de uma pessoa. Alguns exemplos de dispositivos que são usados em um PAN são computadores pessoais, impressoras, aparelhos de fax, telefones, PDAs, scanners e até mesmo consoles de videogames. Uma PAN pode incluir dispositivos com fio e sem fio. O alcance de uma PAN normalmente se estende a 10 metros. Uma PAN com fio geralmente é construído com conexões USB e FireWire enquanto tecnologias como Bluetooth e comunicação por infravermelho tipicamente formam um PAN sem fio. LAN ( Local Area Network , ou Rede Local). É uma rede onde seu tamanho se limita a apenas uma pequena região física. Uma rede de área local (LAN) é uma rede que conecta computadores e dispositivos em uma área geográfica limitada, como uma casa, escola, prédio de escritórios ou grupo de edifícios bem posicionado. Cada computador ou dispositivo na rede é um nó. LANs com fio são geralmente baseadas em tecnologia Ethernet. Novos padrões como o ITU-T G.hn também fornecem uma maneira de criar uma
Normas
Técnicas de transmissão
Modelagem de rede de computadores
LAN com fio usando a fiação existente, como cabos coaxiais, linhas telefônicas e linhas de energia. [26] Contudo, atualmente em locais onde realizar o cabeamento possa ser um trabalho custoso, a rede LAN pode ser projetada para utilizar o protocolo 802.11, ou seja, uma rede wireless (sem fio), porém é uma conexão que pode possuir um desempenho inferior em relação a redes cabeadas com tecnologia Ethernet, visto que os sinais wireless normalmente terão que enfrentar obstáculos como paredes que podem interferir na transmissão dos sinais [4]. As características definidoras de uma LAN, em contraste com uma rede de área ampla (WAN), incluem maiores taxas de transferência de dados, alcance geográfico limitado e falta de dependência de linhas alugadas para fornecer conectividade. A Ethernet atual ou outras tecnologias LAN IEEE 802.3 funcionam a taxas de transferência de dados de até 100 Gbit / s, padronizadas pelo IEEE em 2010. [27] Atualmente, a Ethernet de 400 Gbit / s está sendo desenvolvida. Uma LAN pode ser conectada a uma WAN usando um roteador. VAN ( Vertical Area Network , ou rede de área vertical). É usualmente utilizada em redes prediais, vista a necessidade de uma distribuição vertical dos pontos de rede.
CAN ( Campus Area Network , ou rede de área do campus). Uma rede que abrange uma área mais ampla, onde pode-se conter vários prédios dentro de um espaço continuo ligados em rede. Esta segundo Tanenbaum em seu livro "Redes de computadores" é uma LAN, justamente porque esta área dita ampla, abrange 10 quarteirões ou aproximadamente 2.500m quadrados. Esta rede é pequena quando comparado a uma cidade. MAN ( Metropolitan Area Network , ou rede metropolitana). A MAN é uma rede onde temos por exemplo: Uma rede de farmácias, em uma cidade, onde todas acessam uma base de dados comum. As MAN oferecem altas taxas de transmissão, baixas taxas de erros, e geralmente os canais de comunicação pertencem a uma empresa de de telecomunicações que aluga o serviço ao mercado. As redes metropolitanas são padronizadas internacionalmente pela IEEE 802 e ANSI, sendo que os padrões mais conhecidos para a construção MANs são o DQDB ( Distrubuted Queue Dual BUS ) e o FDDI ( Fiber Distributed Data Interface ). Um exemplo bem conhecido de MAN é a rede de TV a cabo, onde as centrais recebem o sinal de uma grande antena, normalmente instaladas em topos de colina para melhor recepção do sinal e, então, o sinal é conduzido por cabos até as residências. A rede de televisão foi sendo aprimorada até o final da década de 1990, sendo melhorada a qualidade de imagem e áudio, acesso a mais canais especializados, maior distribuição do sinal nas cidades, etc. Quando a Internet se tornou atrativo para grande parte da população, as operadoras de TV perceberam que com algumas mudanças, era possível entregar internet full-duplex, dessa forma se transformando em uma rede metropolitana. O
lógicas são capazes de serem reconfiguradas dinamicamente por tipos especiais de equipamentos como roteadores e switches.
Topologia em Estrela
Neste tipo de rede, todos os usuários comunicam-se com um nodo (nó) central, que tem o controle supervisor do sistema, chamado host. Por meio do host os usuários podem se comunicar entre si e com processadores remotos ou terminais. No segundo caso, o host funciona como um comutador de mensagens para passar dados entre eles.
O arranjo em estrela é a melhor escolha se o padrão de comunicação da rede for de um conjunto de estações secundárias que se comunicam com o nó central. As situações nas quais isso acontece são aquelas em que o nó central está restrito às funções de gerente das comunicações e a operações de diagnósticos.
O gerenciamento das comunicações por este nó central pode ser por chaveamento de pacotes ou de circuitos.
O nó central pode realizar outras funções além das de chaveamento e processamento normal. Por exemplo, pode compatibilizar a velocidade de comunicação entre o transmissor e o receptor. Se o protocolo dos dispositivos fonte e destino for diferente, o nó central pode atuar como um roteador, permitindo duas redes de fabricantes diferentes se comunicar.
No caso de ocorrer falha em uma estação ou na ligação com o nó central, apenas esta estação fica fora de operação.
Topologia de rede em estrela
Entretanto, se uma falha ocorrer no nó central, todo sistema pode ficar fora do ar. A solução deste problema seria a redundância, mas isto acarreta um aumento considerável de custos.
A expansão de uma rede desse tipo só pode ser feita até um certo limite, imposto pelo nó central: em termos de capacidade de chaveamento, número de circuitos concorrentes que podem ser gerenciados e números de nós que podem ser servidos.
O desempenho obtido numa rede em estrela depende da quantidade de tempo requerido pelo nó central para processar e encaminhar mensagens, e da carga de tráfego de conexão, ou seja, é limitado pela capacidade de processamento do nó central.
Esta configuração facilita o controle da rede e a maioria dos sistemas de computação com funções de comunicação possuem um software que implementa esta configuração.
Topologia em Barramento ou BUS
Topologia em barra comum é bastante semelhante ao conceito de arquitetura de barra em um sistema de computador, onde todas as estações (nós) se ligam ao mesmo meio de transmissão. Ao contrário das outras topologias, que são configurações ponto a ponto (isto é, cada enlace físico de transmissão conecta apenas dois dispositivos), a topologia em barra tem uma configuração multiponto.
Topologia em Anel
Topologia de rede em barramento - Simples
Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) mantém e administra a unicidade de endereço MAC. O tamanho de um endereço MAC Ethernet é de seis octetos. Os três octetos mais importantes são reservados para identificar os fabricantes NIC. Esses fabricantes, usando apenas seus prefixos atribuídos, atribuem de forma exclusiva os três octetos menos significativos de cada interface Ethernet que eles produzem.
Um repetidor é um dispositivo eletrônico que recebe um sinal de rede, o limpa de ruído desnecessário e o regenera. O sinal é retransmitido a um nível de potência mais alto, ou ao outro lado de uma obstrução, de modo que o sinal pode cobrir distâncias mais longas sem degradação. Na maioria das configurações de Ethernet de par trançado, são necessários repetidores para cabo que funciona com mais de 100 metros. Com as fibras ópticas, os repetidores podem estar a dezenas ou mesmo a centenas de quilômetros de distância.
Um repetidor com várias portas é conhecido como um hub Ethernet. Os repetidores trabalham na camada física do modelo OSI. Os repetidores requerem uma pequena quantidade de tempo para regenerar o sinal. Isso pode causar um atraso de propagação que afeta o desempenho da rede e pode afetar a função adequada. Como resultado, muitas arquiteturas de rede limitam o número de repetidores que podem ser usados em uma linha, por exemplo, a regra Ethernet 5-4-3.
Os hubs e repetidores nas LANs foram obsoletos principalmente por switches modernos.
Um switch de rede é um dispositivo que encaminha e filtra os datagramas da camada 2 OSI entre as portas com base no endereço MAC de destino em cada quadro. [16] Uma opção é distinta de um hub na medida em que apenas encaminha os quadros para as portas físicas envolvidas na comunicação em vez de todas as portas conectadas. Pode ser pensado como uma ponte multi-porto. [17] Aprende a associar portas físicas a endereços MAC examinando os endereços de origem dos quadros recebidos. Se um destino desconhecido for segmentado, o switch transmite para todas as portas, mas a fonte. Os switches normalmente possuem inúmeras portas, facilitando uma topologia em estrela para dispositivos e comutadores adicionais em cascata.
Os switches de várias camadas são capazes de rotear com base no endereçamento da camada 3 ou níveis lógicos adicionais. O termo switch é freqüentemente usado vagamente para incluir dispositivos como roteadores e pontes, bem como dispositivos que podem
Repetidores e Hubs
Switches
distribuir tráfego com base na carga ou com base no conteúdo da aplicação (por exemplo, um identificador de URL da Web).
Um roteador é um dispositivo de interconexão que encaminha pacotes entre redes processando as informações de roteamento incluídas no pacote ou datagrama (informações de protocolo da Internet a partir da camada 3). As informações de roteamento geralmente são processadas em conjunto com a tabela de roteamento (ou tabela de encaminhamento). Um roteador usa sua tabela de roteamento para determinar onde encaminhar pacotes. Um destino em uma tabela de roteamento pode incluir uma interface "nula", também conhecida como a interface do "buraco negro", porque os dados podem entrar nela, no entanto, nenhum processamento adicional é feito para os ditos dados, isto é, os pacotes são descartados.
O meio mais utilizado hoje é o Ethernet. O padrão Ethernet vem subdividido em: Coax/10BASE2, UTP ( Unshielded Twisted Pair - Par Trançado Não Blindado)/10BASE-T e UTP/100baseT e Gigabit ethernet.
Também pode ser conectado por Fibra óptica, um fino filamento contínuo de vidro com uma cobertura de proteção que pode ser usada para conectar longas distâncias.
E ainda há as redes sem fios, que se subdividem em diversas tecnologias: Wi-fi, bluetooth, wimax e outras.
Um protocolo de comunicação é um conjunto de regras para trocar informações através de uma rede. Em uma pilha de protocolos (veja também o modelo OSI), cada protocolo aproveita os serviços do protocolo abaixo. Um exemplo importante de uma pilha de protocolos é HTTP (o protocolo da World Wide Web) executando TCP sobre IP (os protocolos da Internet) em relação ao IEEE 802.11 (o protocolo Wi-Fi). Esta pilha é usada entre o roteador sem fio e o computador pessoal do usuário doméstico quando o usuário está navegando na web.
Embora o uso de camadas de protocolo seja hoje omnipresente no campo da rede de computadores, tem sido historicamente criticado por muitos pesquisadores [20] por dois motivos principais. Em primeiro lugar, o resumo da pilha de protocolos dessa maneira pode
Roteadores
Meio físico
Protocolos de comunicação
Internet Protocol Suite
O Internet Protocol Suite, também chamado TCP / IP, é a base de todas as redes modernas. Oferece serviços de ligação e serviços orientados para conexão em uma rede intrinsecamente não confiável atravessada por transmissão de grama de dados no nível de protocolo de Internet (IP). No seu núcleo, o conjunto de protocolos define as especificações de endereçamento, identificação e roteamento para o Protocolo de Internet Versão 4 (IPv4) e para IPv6, que, originalmente oficializada em 6 de junho de 2012, é a versão mais atual do Protocolo de Internet, que tendo uma capacidade de endereçamento muito mais ampla, veio com o objetivo a longo prazo de substituir o IPv4.
SONET/SDH
A rede óptica síncrona (SONET) e a Hierarquia Digital Síncrona (SDH) são protocolos de multiplexação padronizados que transferem múltiplos fluxos de bits digitais em fibra óptica usando lasers. Eles foram originalmente projetados para transportar comunicações de modo de circuito de uma variedade de fontes diferentes, principalmente para suportar codificação de voz em tempo real, descompactada e comutada em circuito no formato PCM (Modulação de Código de Pulso). No entanto, devido à sua neutralidade de protocolo e recursos orientados para o transporte, a SONET / SDH também foi a escolha óbvia para o transporte de quadros de Modo de Transferência Assíncrona (ATM).
Asynchronous Transfer Mode
Modo de transferência assíncrona (ATM) é uma técnica de comutação para redes de telecomunicações. Ele usa multiplexação assíncrona de divisão de tempo e codifica dados em pequenas células de tamanho fixo. Isso difere de outros protocolos, como o Internet Protocol Suite ou Ethernet que usam pacotes de tamanho variável ou quadros. O ATM tem similaridade com o circuito e a rede comutada por pacotes. Isso faz com que seja uma boa opção para uma rede que deve lidar tanto com o tráfego de dados de alto débito tradicional quanto com o conteúdo em tempo real e de baixa latência, como voz e vídeo. ATM usa um modelo orientado a conexão em que um circuito virtual deve ser estabelecido entre dois pontos finais antes do início da troca de dados real.
Embora o papel do ATM esteja diminuindo em favor das redes da próxima geração, ele ainda desempenha um papel na última milha, que é a conexão entre um provedor de serviços de internet e o usuário doméstico.
Cellular standards
Existem vários padrões de celulares digitais diferentes, incluindo: Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM), Serviço geral de rádio por pacotes (GPRS), cdmaOne, CDMA2000, Evolution-Data Optimized (EV-DO), taxas de dados aprimoradas para GSM Evolution ( EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT), Digital AMPS (IS-136 / TDMA) e Integrated Digital Enhanced Network (iDEN).
Os dois modelos possuem diversas semelhanças:
Baseados no conceito de pilha de protocolos independentes, ou seja, cada camada executa uma funcionalidade diferente; Ambos contêm camadas de aplicação; Ambos têm camadas de transporte e de rede com especificações comparáveis; As camadas dos modelos OSI e TCP/IP basicamente tem as mesmas funções.
Mas também tem várias diferenças:
No modelo TCP/IP, os aspectos das camadas de sessão e apresentação estão inclusos na camada de aplicação; No TCP/IP, a camada física e de enlace do OSI são reunidas em uma única camada; O TCP/IP contém 4 camadas contra 7 camadas no modelo OSI.[4]
Uma rede pode ser caracterizada pela sua capacidade física ou pelo seu propósito organizacional. O uso da rede, incluindo a autorização do usuário e os direitos de acesso, diferem em conformidade.
Rede de nanoescala
Uma rede de comunicação em nanoescala possui componentes-chave implementados a nanoescala, incluindo portadores de mensagens, e alavanca princípios físicos que diferem dos mecanismos de comunicação macro escala. A comunicação em nanoescala estende a comunicação a sensores e atuadores muito pequenos, como os encontrados em sistemas
Comparativo entre os modelos OSI e TCP/IP
Escala Geográfica
