Introdução à Redes de Computadores

O que são Redes de Computadores?

Rede Cabos

Redes de Computadores refere-se a interconexão por meio de um sistema de comunicação baseado em transmissões e protocolos de vários computadores com o objetivo de trocar informações, além de outros recursos. Essa conexão é chamada de estações de trabalho (nós, pontos ou dispositivos de rede).

Por exemplo, se dentro de uma casa, existe um computador no quarto e outro na sala e estes estão isolados, eles não se comunicam. Mas, por outro lado, se houver um cabo coaxial interligando-os de forma que eles entrem em contato com a internet, temos uma rede.

Atualmente, existe uma interconexão entre computadores espalhados pelo mundo que permite a comunicação entre os indivíduos, quer seja quando eles navegam pela internet ou assiste televisão. Diariamente, é necessário utilizar recursos como impressoras para imprimir documentos, reuniões através de videoconferência, trocar e-mails, acessar às redes sociais ou se entreter por meio de jogos RPG, etc.

Hoje, não é preciso estar em casa para enviar e-mails, basta ter um tablet ou smartphone com acesso à internet em dispositivos móveis. Apesar de tantas vantagens, o crescimento das redes de computadores também tem seu lado negativo. A cada dia surgem problemas que prejudicam as relações entre os indivíduos, como pirataria, espionagem, roubos de identidade (phishing), assuntos polêmicos como racismo, sexo, pornografia, sendo destacados com mais ênfase, entre outros problemas.

Desde muito tempo, o ser humano sentiu a necessidade de compartilhar conhecimento e estabelecer relações com pessoas distantes. Na década de 1960, durante a Guerra Fria, as redes de computadores surgiram com objetivos militares: interconectar os centros de comando dos EUA para proteção e envio de dados.

A experiência com redes iniciaram através dos cientistas Lawrence Roberts e Thomas Merril, que fizeram uma conexão entre os centros de pesquisa na Califórnia e Massachusetts. Esses experimentos com redes se deu por causa da corrida espacial durante o programa da Advanced Research Projects Agency (ARPA), renomeada posteriormente para DARPA. A partir daí, vários conceitos relacionados a redes de computadores, como transferência de pacotes de dados, protocolo TCP/IP, entre outros, surgiram estando relacionados à criação da internet. Após isso, as redes tiveram propósitos acadêmicos e pesquisa em várias universidades.

Saiba Mais
Advanced Research Project Agency (ARPA), agência norte-americana que surgiu na década de 50 e contribuiu para a criação da rede de longa distância ARPANET em conjunto com universidades conceituadas e centros de pesquisas. Seu objetivo era trabalhar com pesquisas sobre a comunicação e transmissão rápida de dados. Posteriormente seu nome foi alterado para Defense Advanced Research Project Agency (DARPA).

Alguns tipos de Redes de Computadores

Antigamente, os computadores eram conectados em distâncias curtas, sendo conhecidas como redes locais. Mas, com a evolução das redes de computadores, foi necessário aumentar a distância da troca de informações entre as pessoas. As redes podem ser classificadas de acordo com sua arquitetura (Arcnet, Ethernet, DSL, Token ring, etc.), a extensão geográfica (LAN, PAN, MAN, WLAN, etc.), a topologia (anel, barramento, estrela, ponto-a-ponto, etc.) e o meio de transmissão (redes por cabo de fibra óptica, trançado, via rádio, etc.). Veja alguns tipos de redes:

Redes Pessoais (Personal Area Networks – PAN) – se comunicam a 1 metro de distância. Ex.: Redes Bluetooth;
Redes Locais (Local Area Networks – LAN) – redes em que a distância varia de 10m a 1km. Pode ser uma sala, um prédio ou um campus de universidade;
Redes Metropolitanas (Metropolitan Area Network – MAN) – quando a distância dos equipamentos conectados à uma rede atinge áreas metropolitanas, cerca de 10km. Ex.: TV à cabo;
Redes a Longas Distâncias (Wide Area Network – WAN) – rede que faz a cobertura de uma grande área geográfica, geralmente, um país, cerca de 100 km;
Redes Interligadas (Interconexão de WANs) – são redes espalhadas pelo mundo podendo ser interconectadas a outras redes, capazes de atingirem distâncias bem maiores, como um continente ou o planeta. Ex.: Internet;
Rede sem Fio ou Internet sem Fio (Wireless Local Area Network – WLAN) – rede capaz de conectar dispositivos eletrônicos próximos, sem a utilização de cabeamento. Além dessa, existe também a WMAN, uma rede sem fio para área metropolitana e WWAN, rede sem fio para grandes distâncias.

Topologia de Redes

Astopologias das redes de computadores são as estruturas físicas dos cabos, computadores e componentes. Existem as topologias físicas, que são mapas que mostram a localização de cada componente da rede que serão tratadas a seguir. e as lógicas, representada pelo modo que os dados trafegam na rede:

Topologia Ponto-a-ponto – quando as máquinas estão interconectadas por pares através de um roteamento de dados;
Topologia de Estrela – modelo em que existe um ponto central (concentrador) para a conexão, geralmente um hub ou switch;
Topologia de Anel – modelo atualmente utilizado em automação industrial e na década de 1980 pelas redes Token Ring da IBM. Nesse caso, todos os computadores são interligados formando uma anel e os dados são transmitidos de computador à computador até a máquina de origem;
Topologia de Barramento – modelo utilizado nas primeiras conexões feitas pelas redes Ethernet, se trata de computadores conectados em formato linear, cujo cabeamento é feito em sequência;
Redes de Difusão (Broadcast) – quando as máquinas estão interconectadas por um mesmo canal através de pacotes endereçados (unicast, broadcast e multicast).

Hardware de Rede

Ohardware de rede de computadoresvaria de acordo com o tipo de conexão. Assim são formados por cabos, placas de redes, roteador, hubs e outros componentes.

Cabos

Os cabos ou cabeamentos fazem parte da estrutura física utilizada para conectar computadores em rede, estando relacionados a largura de banda, a taxa de transmissão, padrões internacionais, etc. Há vantagens e desvantagens para a conexão feita por meio de cabeamento. Os mais utilizados são:

Cabos de Par Trançado – cabos caracterizados por sua velocidade, pode ser feito sob medida, comprados em lojas de informática ou produzidos pelo usuário;
Cabos Coaxiais – cabos que permitem uma distância maior na transmissão de dados, apesar de serem flexíveis, são caros e frágeis. Eles necessitam de barramento ISA, suporte não encontrado em computadores mais novos;
Cabos de Fibra Óptica – cabos complexos, caros e de difícil instalação. São velozes e imunes a interferências eletromagnéticas.

Após montar o cabeamento de rede é necessário realizar um teste através dos testadores de cabos, adquirido em lojas especializadas. Apesar de testar o funcionamento, ele não detecta se existem ligações incorretas. É preciso que um técnico veja se os fios dos cabos estão na posição certa.

Sistema de Cabeamento Estruturado

Para que essa conexão não atrapalhe o ambiente de trabalho, se feito em uma grande empresa, são necessárias várias conexões e muitos cabos, assim surgiu o cabeamento estruturado.

Através dele, um técnico irá poupar trabalho e tempo, tanto para fazer a instalação, quanto a remoção da rede. Ele é feito através das tomadas RJ-45 que possibilitam que vários conectores possam ser encaixados num mesmo local, sem a necessidade de serem conectados diretamente no hub.

Além disso, o sistema de cabeamento estruturado possui um painel de conexões, em inglês Patch Panel, onde os cabos das tomadas RJ-45 são conectados, sendo um concentrador de tomadas, facilitando a manutenção das redes. Eles são adaptados e construídos para serem inseridos em um rack.

Todo esse planejamento deve fazer parte do projeto do cabeamento de rede, em que a conexão da rede é pensada de forma a realizar a sua expansão.

Repetidores

Dispositivo capaz de expandir o cabeamento de rede. Ele poderá transformar os sinais recebidos e enviá-los para outros pontos da rede. Apesar de serem transmissores de informações para outros pontos, eles também diminuirão o desempenho da rede, havendo colisões entre os dados à medida que são inseridas outras máquinas. Esse equipamento, geralmente, localiza-se dentro do hub.

Hubs

Dispositivos capazes de receber e concentrar todos os dados da rede e distribuí-los entre as outras estações (máquinas). Nesse momento nenhuma outra máquina consegue enviar um determinado sinal até que os dados sejam distribuídos completamente. Eles são utilizados em redes domésticas e podem ter 8, 16, 24 e 32 portas, dependendo do fabricante. Existem os Hubs Passivos, Ativos, Inteligentes e Empilháveis.

Bridges

É um repetidor inteligente que funciona como uma ponte. Ele lê e analisa os dados da rede, além de interligar arquiteturas diferentes.

Switches

Tipo de aparelho semelhante a um hub, mas que funciona como uma ponte: ele envia os dados apenas para a máquina que o solicitou. Ele possui muitas portas de entrada e melhor desempenho, podendo ser utilizado para redes maiores.

Roteadores

Dispositivo utilizado para conectar redes e arquiteturas diferentes e de grande porte. Ele funciona como um tipo de ponte na camada de rede do modelo OSI (Open Systens Interconnection - protocolo de interconexão de sistemas abertos para conectar máquinas com fabricantes diferentes), identificando e definindo um IP para cada computador que se conecta com a rede.

Sua função principal é organizar o tráfego de dados na rede e selecionar o melhor caminho. Existem os roteadores estáticos, capaz de encontrar o menor caminho para tráfego de dados, mesmo se a rede estiver congestionada; e os roteadores dinâmicos que encontram caminhos mais rápidos e menos congestionados para o tráfego.

Modem

Dispositivo responsável por transformar a onda analógica que será transmitida por meio da linha telefônica, convertendo-o em sinal digital original.

Servidor

Sistema que oferece serviço para as redes de computadores, como por exemplo, envio de arquivos ou e-mail. Os computadores que acessam determinado servidor são conhecidos como clientes.

Placa de Rede

Dispositivo que garante a comunicação entre os computadores da rede. Cada arquitetura de rede depende de um tipo de placa específica. As mais utilizadas são as do tipo Ethernet e Token Ring (rede em anel).

Software de Rede

As redes de computadores possuem vários componentes, quer sejam físicos ou lógicos baseadas em camadas e protocolos. A esse conjunto dá se o nome dearquitetura de rede. Cada sistema operacional possuem características específicas que oferecem suporte.

A maioria das redes se organiza em camadas ou níveis (hierarquia), que são colocadas sobrepostas, sendo que cada uma tem a sua função específica, oferecendo suporte as camadas superiores. Para estabelecerem comunicação entre camadas de máquinas diferentes existem os protocolos da camada n.

Protocolos

Protocolos são códigos ou padrões específicos emitidos por meio de um sistema de pergunta e resposta, utilizado entre dispositivos diferentes. Esses padrões permitem que haja uma interação entre software e hardware.Além disso, eles são regras de comunicação.

Existem vários tipos de protocolos para situações específicas. Por exemplo, um protocolo de rede é executado quando digitamos o endereço de uma página da web. O computador envia uma mensagem pedindo a conexão com um servidor remoto, este irá responder positivamente à mensagem, quando essa conexão é feita, a página digitada pelo usuário é encontrada e o servidor envia o arquivo correspondente.

Os protocolos de comunicação em rede para internet conhecidos são:

Protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) – tipo de protocolo de aplicação de rede para internet. Ele organiza a transmissão de informações e estabelece o tipo de endereçamento e envio de dados;
Protocolo UDP (User Datagram Protocol) – protocolo não tão confiável e rápido. É utilizado para o transporte de informações, sem garantia da entrega dos dados;
Protocolo TCP (Transmission Control Protocol)– realiza a transferência de dados de modo seguro e full-duplex (é preciso haver conexão antes da transferência dos dados);
Protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - faz a transferência do hipertexto, áudio, vídeo, textos, etc. para que haja comunicação entre as páginas da internet e os usuários;
Protocolo FTP (File Transfer Protocol) – protocolo utilizado para a transmissão de arquivos entre computadores portáteis e locais, na realização de download e upload;
Protocolo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – é um protocolo essencial para a trocas de mensagens eletrônicas. Ele utiliza o serviço do TCP, ideal para a segurança na transferência de e-mail entre o remetente e o destinatário, entre outros.