Baixe Introdução às Redes de Computadores: Arquitetura TCP/IP, Camadas e Protocolos de Aplicação e outras Resumos em PDF para Redes de Computadores, somente na Docsity!
REDE DE COMPUTADORES
Mércia Regina da Silva
Resumo O objetivo geral do artigo é proporcionar o conhecimento geral sobre redes de computadores. Os objetivos específicos são fornecer o conhecimento básico sobre rede de computadores, e sua importância, detalhar as camadas da arquitetura TCP/IP e aprofundar nos protocolos de aplicação do TCP/IP, observando sua utilidade e seu uso cotidiano. Os aportes teóricos abordados terão como base o plano de aula da disciplina no curso de bacharelado em engenharia de computação, seguindo a ementa do curso com conceitos básicos de redes de computadores: modelo de camadas, serviços, protocolo, arquitetura e topologias. Fundamentos da pilha de protocolos TCP/IP. Endereçamento IP e princípios de roteamento e comutação de pacotes. A metodologia é através do conteúdo programático que está dividido em três unidades: na primeira unidade – Introdução a redes de computadores, na segunda unidade – Fundamentos da pilha de protocolos TCP/IP e na terceira unidade o Endereçamento IP. Através desta metodologia de ensino as aulas teóricas e expositivas, aulas práticas, pesquisas individuais e em grupo, seminários, discussões, trabalhos individuais práticos, teóricos, reforço de conteúdo durante o horário de atendimento do professor e projetos práticos de programação individuais ou em grupo. Os resultados alcançados se baseiam em avaliações do processo de ensino e aprendizagem com provas teóricas e práticas, listas de exercícios e projeto em grupo. O aprendizado e o conhecimento obtidos prepararão os alunos para o mercado de trabalho ou uma carreira acadêmica. Palavras-chave: Redes. Computadores. Engenharia. Protocolos. Mercado.
Abstract
The general purpose of the article is to provide general knowledge about computer networks.
The specific objectives are to provide the basic knowledge about computer network and its
importance, to detail the layers of the TCP / IP architecture and to deepen in the TCP / IP
application protocols, observing its usefulness and its daily use. Theoretical contributions
addressed will be based on the course plan of the course in the baccalaureate course in
computer engineering, following the course menu with basic concepts of computer networks:
layer model, services, protocol, architecture and topologies. Fundamentals of the TCP / IP
protocol stack. IP addressing and routing and packet switching principles. The methodology is
through the programmatic content that is divided into three units: in the first unit - Introduction
to computer networks, in the second unit - Fundamentals of the TCP / IP protocol stack and in
the third unit IP Addressing. Through this teaching methodology, theoretical and expository
classes, practical classes, individual and group researches, seminars, discussions, individual
practical work, theorists, reinforcement of content during teacher's hours and practical
projects of individual or group programming. The results achieved are based on evaluations of
the teaching and learning process with theoretical and practical tests, lists of exercises and
group project. The learning and knowledge gained will prepare students for the job market or
an academic career.
Keywords: Networks. Computers. Engineering. Protocols. Marketplace.
1. Introdução
1.1 Redes de Computadores É praticamente impossível hoje em dia não pensar em redes quando o assunto é informática. Basta lembrar que grande parte das pessoas compra computadores hoje para ter acesso à maior das redes existentes – a internet. Mesmo fora do ambiente explícito da informática, todos nós temos contato com algum tipo de rede em maior ou menor grau. Caixas eletrônicos de bancos são o maior exemplo: cada terminal não passa de um computador ligado a um computador central que armazena as informações de sua conta. Quem vive nos grandes centros se depara com redes de computadores em supermercados, farmácias e inúmeros outros lugares – na maioria das vezes nem mesmo percebendo que está diante de uma rede de computadores. As redes de computadores surgiram da necessidade da troca de informações, já que é possível ter acesso a um dado que está fisicamente localizado distante de você, como por exemplo do caixa eletrônico, onde você pode ter acesso aos dados de sua conta corrente que estão armazenados em um computador a centenas ou milhares de quilômetros de distância. Na Internet, então, essa troca de informações armazenadas remotamente é levada ao extremo: acessamos dados armazenados nos locais mais remotos e, na maioria das vezes, o local onde os dados estão fisicamente armazenados não tem a menor importância para o usuário. Além da facilidade de se trocar dados, como arquivos, há ainda a vantagem de se compartilhar recursos, como uma impressora ou o acesso à Internet, podendo significar uma enorme redução nos custos de equipamentos e serviços. Quando falamos em troca de dados, essa troca não é só de arquivos, mas de qualquer dado de computador. Outras três aplicações bastante corriqueiras para redes de computadores são a criação de um correio eletrônico (e-mail) e sistema de mensagens instantâneas, que agilizam a comunicação dos funcionários da empresa, e de agenda de compromissos, onde reuniões e outros encontros podem ser agendados com um, alguns ou todos os funcionários da empresa. No tocante ao correio eletrônico, é cada vez mais comum a integração da rede das empresas com a Internet e, com isso, o correio eletrônico interno da empresa normalmente também serve para receber e enviar e-mails. Em resumo, pessoas e empresas pensam em montar uma rede basicamente por três motivos, tendo normalmente em vista o aumento da produtividade do trabalho e a redução de custos: Compartilhamento de dados (arquivos, e-mails, agenda de compromissos, mensagens instantâneas, videoconferência etc.). Compartilhamento de recursos (impressoras, conexão com a Internet etc.). Administração centralizada.
2. Desenvolvimento
2.1 Tipos de Redes Redes podem ser classificadas de diversas formas diferentes, o que torna este assunto confuso para quem está iniciando seus estudos, pois uma mesma rede pode receber diversas classificações dependendo do critério analisado. Por exemplo, uma mesma rede pode ser chamada “uma LAN”, “uma rede local”, “uma rede TCP/IP”, “uma rede ponto a ponto”, “uma rede Ethernet” e “uma rede em estrela”, dependendo do critério que você está querendo enfatizar. Vamos ver as formas mais comuns de se classificar uma rede. 2.1.1 Quanto à abrangência Redes podem ser classificadas de acordo com o tamanho da área geográfica que elas abrangem. As classificações mais comuns são: PAN (Personal Area Network): são redes de curta distância (poucos metros), como a tecnologia Bluetooth, que permite a conexão sem fio de fones de ouvido a telefones celulares bem como teclados e mouses sem fio a computadores dotados desta tecnologia. É também chamada WPAN (Wireless Personal Area Network) quando a transmissão é feita sem fio (o que ocorre na maioria das vezes); LAN (Local Area Network): mais conhecida como rede local, é o tipo mais comum de rede, abrangendo o espaço de uma sala, escritório ou mesmo um prédio inteiro. A arquitetura mais popular deste tipo de rede chama-se Etherner ou IEEE 802.3; WLAN (Wireless Local Area Network): idem à anterior, porém sem o uso de
Figura 2 - Exemplo de um servidor de correio eletrônico (e-mail) Figura 3 - Estrutura cliente/servidor usada por um usuário comum. Figura 4 - Exemplo de uma rede ponto a ponto 2.1.5 Redes Cliente/Servidor Nas redes cliente/servidor há a figura do servidor, uma máquina que responde a determinados tipos de pedidos, e do cliente, máquinas que efetuam pedidos aos servidores. Os servidores são classificados de acordo com o tipo de serviço que eles executam, isto é, que tipo de pedido eles podem atender. Uma máquina pode ter mais de um tipo de serviço rodando e, portanto, pode atender a mais de um tipo de servidor. Serviços de diretórios permitem que usuários se autentiquem na rede para verificar que permissões um determinado usuário possui. Este servidor poderia não estar fisicamente localizado na rede local. Isso é exatamente o que acontece quando você baixa e envia e-mails da sua casa usando um programa de e-mail como o outlook: seu computador é um cliente de um servidor de e-mail localizado em algum outro local. Rede cliente/servidor necessitam de planejamento e normalmente é necessário ter pelo menos um funcionário sendo o administrador da rede. 2.1.6 Redes Ponto a Ponto Este é o tipo de rede mais simples de se montar e geralmente é o tipo de rede montado em casa e pequenos escritórios. Neste tipo de rede não há a figura do servidor: qualquer computador da rede pode funcionar como um servidor a qualquer momento, tais como de arquivos e impressão. É o tipo de rede que se pode montar facilmente com o Windows, sendo um tipo de rede “sem muita burocracia”. Para enfatizar uma das diferenças práticas entre uma rede ponto a ponto e uma rede cliente/servidor, observe a figura 4: Portanto em uma rede ponto a ponto não há a figura do administrador de rede: a rede é administrada por cada usuário. Na tabela 1 resumo das principais diferenças entre redes cliente/servidor e ponto a ponto. Tabela 1: Diferenças entre rede cliente/servidor e ponto a ponto Cliente/servidor Ponto a ponto Serviço de diretório Não tem serviço de diretório Administração centralizada Não tem administração centralizada Alta manutenção Baixa manutenção Implementação complexa Implementação simples Várias opções de segurança Segurança fraca Alto custo Baixo custo
Figura 5 - Tipos de redes comutadas 2.1.7 Redes Baseadas em Servidor Em redes baseadas em servidor, os computadores clientes são usados apenas para entrar dados a serem processados pelo servidor, tal como na computação centralizada. A diferença é que na computação centralizada “pura”, os terminais não possuem qualquer tipo de processamento, enquanto que em redes baseadas em servidor, computadores “completos” (e não terminais burros) são usados como clientes e, portanto, capazes de efetuar processamento vai depender da aplicação. 2.1.8 Redes Front-End/Back-End Este tipo de rede é usado por aplicações especificas onde há um servidor – chamado front-end (frontal) – executando um programa que se comunica com outro servidor – chamado back-end (traseiro) – para obter dados necessários ao seu processamento. 2.1.9 Computação em Nuvem Computação em nuvem é um termo coloquial para computação distribuída, onde o local físico dos recursos da rede não precisa ser sabido, estando “na nuvem” (na maioria das vezes significando “na Internet”). Esta é uma classificação “comercial” e não “acadêmica” que virou chavão e lugar-comum nos últimos anos. 2.1.10 Computação Cooperativa É na realidade um tipo de computação distribuída. Nela vários computadores são usados para completar uma mesma tarefa. A computação cooperativa pode ser classificada em Cluster (vários computadores são interligados para criarem um “supercomputador”) e Grade (agrupamento de vários computadores para o processamento de uma grande quantidade de dados). 2.2 Quanto ao Tipo de Comutação Redes podem usar dois tipos de comutação: de circuito ou de pacotes. O termo “comutação” é chamado “chaveamento” por alguns autores. Comutação de circuito surgiu com o sistema telefônico e funciona de forma similar e quando dois computadores ou duas redes necessitam de uma conexão entres elas, uma conexão é montada: um fio ligando os dois computadores ou as duas redes, da mesma forma que ocorre com o sistema telefônico. 2.2 Quanto à Garantia da Entrega dos Dados Redes que garantem a entrega de dados são chamadas orientadas à conexão. As que não possuem estas características são chamadas sem conexão ou não orientadas à conexão. À conexão a entrega dos dados é feita em três etapas (handshake de três vias):
- Transmissor envia um pedido de conexão ao receptor;
- Transmissor envia os pacotes de dados;
- A cada pacote recebido o receptor envia uma informação de confirmação (acknowledge/ack) de volta ao transmissor dizendo que os dados chegaram e estão íntegros, e que o transmissor pode enviar o próximo pacote. 2.3 Quanto à Previsibilidade de Funcionamento Quando uma rede funciona de uma maneira previsível, ela é dita como uma rede determinística (uma rede que é capaz de entregar um pacote de dados). Em contrapartida se uma rede funciona de uma maneira não previsível, ela é chamada de probabilística, estatística ou aleatória (uma rede onde não temos como saber de antemão quando um pacote de dados chegará ao seu destino). 2.4 Quanto à Topologia O termo topologia refere-se a maneira com que os computadores de uma rede local estão conectados. É possível interligá-los das seguintes maneiras: Topologia Totalmente Conectada: cada computador possui uma conexão individual para cada outro computador. É o tipo que oferece o maior nível de redundância, pois a conexão entre dois computadores se rompa (cabo partido) é possível continuar a conexão entre eles mudando-se o caminho da conexão.
Figura 12 - Topologia sem Fio Topologia Híbrida ou Mista: redes que^ Figura 13 - Componentes básicos de uma rede. usam mais de uma das tipologias descritas ao mesmo tempo. 2.5 Quanto ao Método de Transmissão Existem três métodos: Método Contenção utiliza um algoritmo probabilístico, isto é, não é possível sabermos de antemão quando teremos acesso ao meio de transmissão. Método de Passagem de Ficha e Varredura utilizam um algoritmo determinístico, isto é, sabe-se de antemão quando teremos acesso ao meio de transmissão. Método de Varredura funciona através de uma lista de computadores que querem ter acesso ao cabeamento, e cada computador espera a sua vez chegar. 2.6 Quanto à Arquitetura Redes podem ser classificadas de acordo com a arquitetura de baixo nível em que elas são baseadas, tais como Ethernet, Wi-Fi, Token, Ring, FDDI, X.25, Frame Relay, ATM, celular, etc. Atualmente as arquiteturas Ethernet e Wi- Fi são as mais usuais em redes locais. 2.7 Quanto à Pilha de Protocolos Redes podem ser classificadas de acordo com a pilha de protocolos que é usada acima de sua arquitetura, como TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI, AppleTalk, SNA etc. O protocolo TCP/IP é o mais usado atualmente. 2.8 Componentes de uma Rede Torna-se intuitivo apontar quais são os componentes de uma rede de computadores além de computadores e cabos. Servidor; Cliente; Nó ou ponto; Endereço; Recurso; Protocolo; Cabeamento; Placa de rede; Hardware de rede; Topologia; Arquitetura; Pacote de dados; Backone (espinha dorsal); Segmento...
- Conclusão O estudante desta área participa do projeto, da instalação e da manutenção de redes de computadores nas empresas. Ele define o tipo e o número de unidades, sua configuração e os programas que serão usados para o gerenciamento da rede. Também controla a segurança de rede e propõe soluções para melhorar o desempenho do sistema. Pode atuar em empresas que desenvolvem soluções em tecnologia da informação, mas encontra mercado aquecido, também, em companhias de qualquer setor.
- Referências TORRES, Gabriel. Rede de Computadores: Rio de Janeiro: Novaterra Editora, 2016.
