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Redes de Computadores:
Redes de Área Local (LAN)
Rede local é a responsável pela comunicação de equipamentos numa área restrita, compartilhando recursos de hardware, software e informações.
As redes locais são encontradas em escritórios, empresas, universidades e na maioria das organizações onde a comunicação entre diferentes departamentos e compartilhamento de recursos é necessária.
Nas LANs tradicionais os computadores são conectados por cabos ou através de equipamentos chamados HUB. Neste tipo de rede a velocidade geralmente varia de 10 a 100MBPS, havendo um retardo muito baixo (quase desprezível) e os erros de transmissão encontrados são pouquíssimos. Entretanto as LANs mais modernas operam com velocidades ainda mais altas, por exemplo, as redes Fastethernet, Gigaethernet, etc.
Redes de Área Metropolitana (MAN)
As redes metropolitanas são redes de dimensão média, ocupam aproximadamente o espaço de uma cidade, constituída de uma ou mais redes LANs. Portanto, uma MAN pode abranger um grupo de escritórios vizinhos ou uma cidade inteira e pode ser privada ou pública.
Conforme mostra a figura, uma rede metropolitana é uma versão ampliada de uma LAN, pois utilizam tecnologias semelhantes.
Este tipo de rede pode transportar voz e dados podendo inclusive ser associado à rede de televisão a cabo local. As MANs são comuns em universidades hospitais e em organizações com várias delegações espalhadas ao longo de espaço metropolitano.
As características mais importantes de uma MAN são:
- Interligação de LANs com uma distância que cubra uma cidade ou campus;
- Utilizam tecnologias semelhantes as LANs (Ethernet, Token Ring, etc.);
- Apresentam uma taxa de erro um pouco maior que a das LANs por causa do
tamanho;
- Otimizam a relação custo/benefício devido à utilização de tecnologias
semelhantes às das LANs.
Redes De Área Geograficamente Estendida (WAN)
A história das redes WAN começa em 1965 quando Lawrence Roberts e Thomas Merril ligaram dois computadores, um TX-2 em Massachussets a um Q-32 na Califórnia, através de uma linha telefônica de baixa velocidade, criando a primeira rede de área estendida (WAN).
A maior WAN que existe atualmente é a própria Internet. Em geral, as redes geograficamente distribuídas contêm conjuntos de servidores, que formam sub-redes. Essas sub-redes têm a função de transportar os dados entre os computadores ou dispositivos de rede. As WAN tornaram-se necessárias devido ao crescimento das empresas, onde as LAN não eram mais suficientes para atender a demanda de informações, pois era necessária uma forma de passar informação de uma empresa para outra de forma rápida e eficiente. Surgiram as WAN que conectam redes dentro de uma vasta área geográfica, permitindo comunicação de longa distância.
As WAN abrangem amplas áreas geográficas, com cobertura em nível nacional ou mesmo internacional. As WANs contém um conjunto de computadores cuja finalidade é executar aplicações que estão conectados por várias sub-redes de comunicação transportando mensagens de um ponto geográfico para outro.
Na maioria das WANs, conforme mostra a figura, a sub-rede consiste em dois componentes distintos: linhas de transmissão e elementos de comutação. As linhas de transmissão, também chamadas de circuitos, canais ou troncos, transportam os bits entre os computadores. Os elementos de comutação são equipamentos especializados usados para conectar duas ou mais linhas de transmissão, no caso de uma WAN estes dispositivos de comutação são denominados roteadores (Routers).
Sistema autônomo.
Definição
Na Internet, um sistema autônomo ( AS ) é uma coleção de prefixos de roteamento conectados por Protocolo Internet (IP) sob o controle de um ou mais operadores de rede que apresenta uma política comum e claramente definida de roteamento para a Internet (ver RFC 1930, Seção 3).
Originalmente, essa definição exigia o controle por uma única entidade, normalmente um provedor Internet (PSI) ou uma grande organização com ligações a várias redes independentes, que façam parte de uma política única e claramente definida de roteamento, como inicialmente definido na RFC 1771. [1]^ A nova definição da RFC 1930 entrou em uso devido ao fato de várias organizações poderem rodar BGP usando números AS privados a um PSI que as conecte à Internet. Embora existam vários sistemas autônomos suportados pelo provedor, a Internet só visualiza a política de roteamento do provedor. Isso se ele tiver registrado um Número de Sistema Autônomo (ASN) oficialmente.
Um ASN único é atribuído a cada AS para uso em roteamento BGP. Números AS são importantes porque o ASN identifica cada rede na Internet.
Até 2007, os números de AS foram definidos como inteiros de 16 bits, o que permitia um máximo de 65536 atribuições. A Internet Assigned Numbers Authority (IANA) designou os números ASN 64512 até 65534 a serem utilizados para fins privados. O ASN 0, 56320-64511 e 65535 e são reservados pelo IANA e não devem ser usados em nenhum ambiente de roteamento. O ASN 0 pode ser usado para identificar redes não-roteadas. Todos os demais ASNs (1-54271) estão sujeitos a atribuição pela IANA, e, até 09 de setembro de 2008, somente o trecho entre 49152-54271 permanecia sem atribuição. A RFC 4893 apresentou os números AS de 32 bits, que a IANA começou a alocar. Estes números são escritos ou como inteiros simples, ou em forma x y , onde x e y são números de 16 bits. Números do formulário 0.y são exatamente os números AS antigos de 16 bits; números 1.a e 65535.65535 são reservados, e o restante do espaço está disponível para alocação. A representação textual aceita de Números de Sistema Autônomo é definida na RFC
- [2]
O número de redes autônomas únicas no sistema de roteamento da Internet ultrapassou 5.000 em 1999, 30.000 no final de 2008 e 35.000 no verão de 2010.
Atribuição
Números AS são atribuídos em blocos pela Internet Assigned Numbers
Authority (IANA) para Registros Regionais da Internet (RIR). O RIR apropriado então
atribui números AS para entidades dentro de sua área designada do bloco atribuído pelo
IANA. As entidades que pretendam receber um ASN devem concluir o processo de
aplicação do seu respectivo RIR local e deve ser aprovado antes de ter um ASN
atribuído. As atribuições de ASN atuais da IANA ASN podem ser encontradas no site da
IANA.
Tipos
Sistemas Autônomos podem ser agrupados em três categorias, dependendo de
sua conectividade e de sua política operacional.
- Um Sistema Autônomo multihomed é um AS que mantém ligações com mais de um AS. Isso permite a ele manter-se conectado à Internet em caso de um colapso total de uma das suas conexões. No entanto, este tipo de AS não permitiria que o tráfego de um AS seja enviado para outro AS.
- Um Sistema Autônomo stub refere-se a um AS que está ligado a apenas um outro. Isso pode aparentar como uso desnecessário de um número AS, se a política de roteamento da rede do AS acima desse for a mesma. No entanto, o stub AS pode na verdade ter peering com outros sistemas autônomos que não se aparecem em servidores Looking Glass públicos. Exemplos específicos incluem interligações privadas nos setores financeiros e de transportes.
- Um Sistema Autônomo de trânsito é um AS que permite conexões através de si mesmo para outras redes. Ou seja, uma rede A pode se conectar à rede B, um AS de trânsito, para se conectar à rede C. PSIs são sempre ASs de trânsito, porque eles fornecem conexões de uma rede para outra. O PSIs são considerados serviço de trânsito de venda para a rede do cliente, por isso é utilizada a expressão AS de trânsito.
Roteamento estático, dinâmico e para sistemas autônomos.
Roteamento estático: uma rede com um número limitado de roteadores para outras redes pode ser configurada com roteamento estático. Uma tabela de roteamento estático é construída manualmente pelo administrador do sistema, e pode ou não ser divulgada para outros dispositivos de roteamento na rede. Tabelas estáticas não se ajustam automaticamente a alterações na rede, portanto devem ser utilizadas somente onde as rotas não sofrem alterações. Algumas vantagens do roteamento estático são a segurança obtida pela não divulgação de rotas que devem permanecer escondidas; e a redução do overhead introduzido pela troca de mensagens de roteamento na rede.
Roteamento dinâmico: redes com mais de uma rota possível para o mesmo ponto devem utilizar roteamento dinâmico. Uma tabela de roteamento dinâmico é construída
Roteamento Externo
Roteadores que trocam dados entre Sistemas Autonomos sao chamados de roteadores externos (exterior routers), e estes utilizam o Exterior Gateway Protocol (EGP) ou o BGP (Border Gateway Protocol). Para este tipo de roteamento sao considerados basicamente colecoes de prefixos CIDR (Classless Inter Domain Routing) identificados pelo numero de um Sistema Autonomo.
Protocolos de Roteamento Interno (Interior Routing Protocols) RIP (Routing Information Protocol)
O RIP foi desenvolvido pela Xerox Corporation no inicio dos anos 80 para ser utilizado nas redes Xerox Network Systems (XNS), e, hoje em dia, e' o protocolo intradominio mais comum, sendo suportado por praticamente todos os fabricantes de roteadores e disponivel na grande maioria das versoes mais atuais do sistema operacional UNIX. Um de seus beneficios e' a facilidade de configuracao. Alem disso, seu algoritmo nao necessita grande poder de computacao e capacidade de memoria em roteadores ou computadores. O protocolo RIP funciona bem em pequenos ambientes, porem apresenta serias limitacoes quando utilizado em redes grandes. Ele limita o numero de saltos (hops) entre hosts a 15 (16 e' considerado infinito). Outra deficiencia do RIP e' a lenta convergencia, ou seja, leva relativamente muito tempo para que alteracoes na rede fiquem sendo conhecidas por todos os roteadores. Esta lentidao pode causar loops de roteamento, por causa da falta de sincronia nas informacoes dos roteadores. O protocolo RIP e' tambem um grande consumidor de largura de banda, pois, a cada 30 segundos, ele faz um broadcast de sua tabela de roteamento, com informacoes sobre as redes e sub-redes que alcanca. Por fim, o RIP determina o melhor caminho entre dois pontos, levando em conta somente o numero de saltos (hops) entre eles. Esta tecnica ignora outros fatores que fazem diferenca nas linhas entre os dois pontos, como: velocidade, utilizacao das mesmas (trafego) e toda as outras metricas que podem fazer diferenca na hora de se determinar o melhor caminho entre dois pontos.[RFC 1058]
IGRP (Interior Gateway Protocol)
O IGRP tambem foi criado no inicio dos anos 80 pela Cisco Systems Inc., detentora de sua patente. O IGRP resolveu grande parte dos problemas associados ao uso do RIP para roteamento interno. O algoritmo utilizado pelo IGRP determina o melhor caminho entre dois pontos dentro de uma rede examinando a largura de banda e o atraso das redes entre roteadores. O IGRP converge mais rapidamente que o RIP, evitando loops de roteamento, e nao tem a limitacao de saltos entre roteadores. Com estas caracteristicas, o IGRP viabilizou a implementacao de redes grandes, complexas e com diversas topologias.
EIGRP (Enhanced IGRP)
A Cisco aprimorou ainda mais o protocolo IGRP para suportar redes grandes, complexas e criticas, e criou o Enhanced IGRP. O EIGRP combina protocolos de roteamento baseados em Vetor de Distancia (Distance-Vector Routing Protocols) com os mais recentes protocolos baseados no algoritmo de Estado de Enlace (Link-State). Ele tambem proporciona economia de trafego por limitar a troca de informacoes de roteamento `aquelas que foram alteradas. Uma desvantagem do EIGRP, assim como do IGRP, e' que ambos sao de propriedade da Cisco Systems, nao sendo amplamente disponiveis fora dos equipamentos deste fabricante.
OSPF (Open Shortest Path First)
Foi desenvolvido pelo IETF (Internet Engineering Task Force) como substituto para o protocolo RIP. Caracteriza-se por ser um protocolo intra-dominio, hierarquico, baseado no algoritmo de Estado de Enlace (Link-State) e foi especificamente projetado para operar com redes grandes. Outras caracteristicas do protocolo OSPF sao:
- A inclusao de roteamento por tipo de servico (TOS - type of service routing). Por exemplo, um acesso FTP poderia ser feito por um link de satelite, enquanto que um acesso a terminal poderia evitar este link, que tem grande tempo de retardo, e ser feito atraves de um outro enlace;
- O fornecimento de balanceamento de carga, que permite ao administrador especificar multiplas rotas com o mesmo custo para um mesmo destino. O OSPF distribui o trafego igualmente por todas as rotas;
- O suporte `a rotas para hosts, sub-redes e redes especificas;
- A possibilidade de configuracao de uma topologia virtual de rede, independente da topologia das conexoes fisicas. Por exemplo, um administrador pode configurar um link virtual entre dois roteadores mesmo que a conexao fisica entre eles passe atraves de uma outra rede;
- A utilizacao de pequenos "hello packets" para verificar a operacao dos links sem ter que transferir grandes tabelas. Em redes estaveis, as maiores atualizacoes ocorrem uma vez a cada 30 minutos. O protocolo ainda especifica que todas os anuncios entre roteadores sejam autenticados (isto nao quer dizer que necessariamente reflita a realidade das implementacoes). Permite mais de uma variedade de esquema de autenticacao e que diferentes areas de roteamento (ver abaixo) utilizem es- quemas diferentes de autenticacao; Duas desvantagens deste protocolo sao a sua complexidade, e maior necessidade por memoria e poder computacional, caracteristica inerente aos protocolos que usam o algoritmo de Estado de Enlace (Link-State). O OSPF suporta, ainda, roteamento hierarquico de dois niveis dentro de um Sistema Autonomo, possibilitando a divisao do mesmo em areas de roteamento. Uma area de roteamento e' tipicamente uma colecao de uma ou mais sub-redes intimamente relacionadas. Todas as areas de roteamento precisam estar conectadas ao backbone do Sistema Autonomo, no caso, a Area 0. Se o trafego precisar viajar entre duas areas, os pacotes sao primeiramente roteados para a Area 0 (o backbone). Isto pode nao ser bom, uma vez que nao ha' roteamento inter-areas enquanto os pacotes nao alcancam o backbone. Chegando `a Area 0, os pacotes sao roteados para a Area de Destino, que e' responsavel pela entrega final. Esta hierarquia permite a consolidacao dos enderecos por area, reduzindo o tamanho das tabelas de roteamento. Redes pequenas, no entanto, podem operar utilizando uma unica area OSPF.[RFC 1583]
Redes sem fio.
Cabeamento estruturado, infraestrutura lógica e elétrica.
Convergência de redes.
Qualidade de serviço.
Computação em GRID e em NUVEM.
