ATIVIDADE 1
Definição de redes de computadores
As redes de computadores são criadas para permitir a troca de dados entre diversos
dispositivos – estações de trabalho, impressoras, redes externas etc. – dentro de um
determinado espaço físico, que pode ser uma área ou um segmento da própria rede.
Essa comunicação acontece por um meio físico, um vetor para a propagação de um
sinal.
O meio físico pode ser tudo aquilo que seja capaz de conduzir sinais elétricos, sinais de
rádio ou sinais de luz. Cada meio possui suas particularidades, que acarretam diferentes
equipamentos, performances e custos.
A primeira rede de computadores
A primeira rede operacional de computadores surgiu no final dos anos 1960. A ARPA (Advanced Research Projects
Agency) financiou o projeto ARPANET (Advanced Research
Projects Agency Network), cujo propósito original era militar, criando uma situação em que fosse possível descentralizar as informações e evitar perdas irreversíveis de dados.
A UCLA (University of California, Los Angeles) foi o primeiro ponto na rede, em 2 de setembro de 1969. Um mês
depois, o Stanford Research Institute tornou-se o segundo
ponto na rede. Em 29 de outubro de 1969, a primeira mensagem entre os dois foi enviada a partir do UCLA.
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ATIVIDADE 1. DEFINIÇÃO DE REDES DE COMPUTADORES
Figura 1.1: O cabo de par trançado é o mais utilizado em redes de computadores.
Existem diversas normas técnicas que regulamentam a implementação de redes. Essas normas são criadas e administradas, inclusive em suas alterações e correções, pelo
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers – www.ieee.org). As normas
desse padrão costumam ser referenciadas por uma sigla iniciada pelo termo IEEE, seguido da numeração da norma. Essa numeração costuma batizar os protocolos ou
interfaces que utilizam o modelo especificado.
1.1
Redes cabeadas
O cabo é o meio mais comum de conexão entre computadores. Principalmente em
redes de larga escala, em que a velocidade de comunicação é muito importante, o cabo
ainda é o meio mais adequado para transmissão de dados. Existem basicamente três
modalidades de cabos para redes de computadores: cabo de par trançado, cabo coaxial
e cabo de fibra ótica.
1.1.1
Cabo de par trançado
O cabo de par trançado (figura 1.1) é o meio mais comum para ligar computadores
em rede. Trata-se de um conjunto de fios de cobre como os de telefone, torcidos aos
pares. Os fios são torcidos com o propósito de reduzir a interferência eletromagnética.
Entre os diferentes tipos de cabos, há os de par trançado, com taxas de transmissão que
variam de 2 Mbps a 100 Mbps, e os de trançados especiais, como os cabos Gigabit,
que podem transmitir dados a taxas mais elevadas.
1.1.2
Cabo coaxial
Atualmente, o cabo coaxial (figura 1.2) é mais encontrado como meio de transmissão
de dados analógicos, como sinal de televisão. Trata-se de um fio de cobre envolto
por um material isolante flexível, por sua vez envolto em material condutor. Essas
camadas ajudam a minimizar a distorção do sinal. A velocidade de transmissão com
cabo coaxial varia de 200 Mbps a 500 Mbps.
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1.2. REDES SEM FIO
Figura 1.2: O cabo coaxial já não é tão utilizado em redes de computadores.
1.1.3
Fibra ótica
Uma fibra ótica nada mais é que um filamento de vidro envolto por um material protetor. Ela é capaz de transmitir sinais de luz por longas distâncias a velocidades muito
elevadas, com a vantagem de não sofrer interferências eletromagnéticas. Sua velocidade de transmissão de dados é centenas de vezes maior em relação ao cabo coaxial e
milhares de vezes maior em relação aos cabos trançados comuns.
1.2
Redes sem fio
A adoção das redes sem fio vem crescendo ao passo que os dispositivos portáteis
tornam-se mais populares. Além de computadores, é comum que telefones celulares e
smartphones ingressem na rede.
1.2.1
Wi-Fi: IEEE 802.11
A modalidade mais comum de comunicação sem fio é a especificada pelo padrão IEEE
802.11, popularmente conhecido pelo termo Wi-Fi. Existem variações dentro do padrão IEEE 802.11, como o IEEE 802.11b e o IEEE 802.11g, que basicamente definem
as taxas de transferências possíveis. Nem todos os dispositivos são capazes de trabalhar com todos os protocolos, mas normalmente podem operar com o protocolo mais
baixo comum.
1.2.2
WiMAX: IEEE 802.16
O WiMAX é um padrão ainda pouco utilizado, mas que provavelmente substituirá o
Wi-Fi. A principal diferença entre ambos é o alcance do sinal. Com o Wi-Fi, o alcance
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ATIVIDADE 1. DEFINIÇÃO DE REDES DE COMPUTADORES
gira em torno de 100 metros, ao passo que com o WiMAX a abrangência pode chegar
a quilômetros. Outra diferença importante é a necessidade de licenciamento. Para
operar uma banda WiMAX, é necessário possuir uma licença emitida pelos órgãos
competentes.
1.2.3
Bluetooth
Utilizado frugalmente como meio de transferência de dados, o Bluetooth é um tipo de
comunicação sem fio utilizado para pequenas transferências de dados. Com alcance
e velocidade pequenos, é usado para conexões diretas entre apenas dois dispositivos.
Trata-se de um protocolo que não se aplica a redes convencionais, mas que é principalmente útil para comunicação entre dispositivos portáteis.
1.3
Dimensões e tipos de redes
Dificilmente uma rede de computador é uma entidade isolada, em que a comunicação
acontece apenas entre as máquinas que a constituem. Normalmente uma rede está
conectada a outras redes, formando um conglomerado unido por pontos especiais que
encaminham os dados para os destinos apropriados. A simples abertura de uma página
de Internet demonstra a comunicação entre diferentes redes. Na grande maioria dos
casos, os dados da página atravessam diversas redes diferentes até chegar ao destino.
A maneira como essa comunicação ocorre depende da forma como as redes estão estruturadas, tanto internamente quanto entre si. Existem diversos modelos de implementação de redes, que vão desde a estruturação física até o controle lógico do tráfego
de dados.
1.4
Topologias
A arquitetura ou topologia de rede é a disposição física na qual se conectam os nós ou
segmentos de uma rede, mediante a combinação de padrões e protocolos. A escolha de
um padrão de topologia define as regras de funcionamento de uma rede e sua interação
com seus componentes.
Os equipamentos de uma rede podem se conectar das maneiras mais variadas e funcionais. O tipo de conexão mais simples é o que utiliza um enlace – ligação física, seja por
cabo, seja sem fio – unidirecional entre dois pontos, a conhecida rede ponto-a-ponto
ou peer-to-peer. Pode-se, logicamente, adicionar um enlace de retorno em ambos os
sentidos – o que, aliás, já se tornou mais do que corriqueiro, exceto em redes legadas
muitíssimo antigas.
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1.4. TOPOLOGIAS
O que é um nó de rede?
Por nó de rede entende-se cada ponto conectado a rede, ou
seja, pode ser um computador, um servidor ou mesmo um telefone IP. É possível que uma mesma máquina possua várias
interfaces conectadas numa rede, resultando em diferentes
nós em um mesmo dispositivo.
A topologia de rede é determinada unicamente pela configuração das conexões entre
os nós. A distância entre os nós, as interconexões físicas, as taxas de transmissão e
os tipos de sinais utilizados não pertencem ao alcance da topologia da rede, apesar de
serem afetados por ela.
1.4.1
Organização
Do ponto de vista da organização, com as normas e o mapa físico do ambiente em
mãos, deve-se organizar a topologia, listando os componentes de uma rede, estudar
a forma como eles se relacionam e, só a partir daí, delinear o modelo de topologia
desejada. Para a escolha da topologia ideal para uma situação, deve-se levar em conta:
• Hardware;
• Software;
• Facilidade operacional;
• Cenários de utilização;
• Interconexão;
• Compatibilidade, tanto com tecnologias atuais quanto com tecnologias legadas
presentes na rede.
1.4.2
Redes centralizadas
A topologia em estrela (figura 1.3) reduz a possibilidade de falhas em rede conectando
todos os nós a um nó central. O nó central da rede reenvia todas as transmissões
recebidas de qualquer nó periférico a todos os nós periféricos da rede, incluindo, em
alguns casos, o nó emissor do sinal.
Todos os nós periféricos podem comunicar-se com os demais transmitindo ou recebendo dados do nó central. Uma falha na linha de conexão de qualquer nó com o nó
central provocaria o isolamento desse nó em relação aos demais, mas o restante do
sistema permaneceria intacto. A topologia em estrela pode utilizar um dispositivo hub
simples como nó central.
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ATIVIDADE 1. DEFINIÇÃO DE REDES DE COMPUTADORES
Figura 1.3: Modelo de topologia estrela.
Se o nó central é passivo – ou seja, se é incapaz de encaminhar os pacotes de dados
apenas para o destino específico –, o nó de origem deve ser capaz de tolerar o eco de
sua transmissão. Uma rede em estrela com um nó central ativo normalmente possui os
meios para prevenir problemas relacionados com o eco do sinal.
A topologia em árvore (figura 1.4), também conhecida como topologia hierárquica,
pode ser vista como uma coleção de redes em estrela ordenadas em uma hierarquia.
Essa árvore tem nós periféricos individuais que requerem transmissão e recepção de
outro nó e necessitam da atuação de repetidores ou amplificadores do sinal. Ao contrário do que ocorre nas redes em estrela, a função do nó central pode ser distribuída.
Assim como ocorre nas redes em estrela convencionais, os nós individuais podem acabar por se isolar da rede por conta de falhas no ponto de rota diretamente ligado à rota
Figura 1.4: Modelo de topologia em árvore ou topologia hierárquica.
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1.4. TOPOLOGIAS
Figura 1.5: Um switch centraliza e divide o tráfego de maneira mais inteligente.
de conexão. Com a falha de um enlace que se conecta por um nó que é um “galho” da
árvore, este nó acaba por se separar dessa árvore.
Para aliviar a quantidade do tráfego de rede necessário para retransmitir dados para
todos os nós, desenvolveram-se nós centrais mais avançados, que permitem manter
uma listagem das identidades dos diferentes sistemas conectados à rede. Esses nós,
implementados sob a forma de switches (figura 1.5), “aprendem” como é organizada a
estrutura da rede, transmitindo pacotes de dados e observando de onde vêm os pacotes
de resposta.
1.4.3
Topologias descentralizadas
O primeiro dos modelos de topologia descentralizada implementados ao longo dos anos
foi o de rede em malha. Esse tipo de topologia apresenta um ou dois nós, no máximo,
cada um com dois caminhos entre eles. É construído um tipo especial de malha, com
um número de saltos entre dois nós limitado, chamada hipercubo. O número de caminhos arbitrários nas redes em malha as faz mais difíceis de desenhar e implementar,
mas sua natureza descentralizada as torna ideais no desenho de redes que devem dispor
de alta disponibilidade na transmissão de dados.
Uma rede totalmente conectada ou completa é uma topologia de rede na qual há um
enlace direto entre cada dupla de nós. Em uma rede totalmente conexa, com vários
nós, há enlaces diretos.
As redes desenhadas com esta topologia normalmente são de instalação dispendiosa,
mas são extremamente fiáveis graças aos múltiplos caminhos pelos quais os dados
podem viajar. Esta é utilizada, principalmente, em aplicações militares.
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ATIVIDADE 1. DEFINIÇÃO DE REDES DE COMPUTADORES
1.4.4
Topologias híbridas
As redes híbridas usam uma combinação de duas ou mais topologias distintas, de tal
maneira que a rede resultante não obedeça a nenhum dos formatos padrão. Por exemplo, uma rede em árvore, conectada a uma outra rede em árvore, segue sendo uma rede
em árvore. Duas redes com topologia em estrela, no entanto, conectadas entre si (o
que se costuma chamar de estrela estendida) formam uma topologia de rede híbrida.
Uma topologia híbrida sempre é produzida quando se conectam duas topologias de
rede básicas. Dois exemplos comuns são a rede de estrela e anel e a rede em estrela
com bus.
A rede de estrela e anel consta de duas ou mais topologias em estrela conectadas mediante uma unidade de acesso multiestação (conhecida pela abreviação MAU) como um
hub centralizado.
A rede em estrela com bus consta de duas ou mais topologias em estrela, conectadas
mediante um bus troncal, que funciona como a espinha dorsal da rede.
1.5
Revisão da atividade
As redes de computadores podem possuir diferentes classificações, dependendo de qual
aspecto está sendo tratado. As redes podem ser classificadas quanto ao meio de conexão, se são redes cabeadas ou sem fio. Podem também serem classificadas quanto a
topologia, ou seja, de que forma cada ponto está conectado entre si.
Os protocolos de comunicação são normatizados pelo IEEE, Institute of Electrical and
Electronics Engineers. Mesmo um único padrão de conexão – como o Ethernet – pode
trabalhar com diversos protocolos de comunicação, sendo muito importante identificar
com quais os dispositivos e meios interligados são compatíveis para evitar falhas de
comunicação.
Os materiais e os dispositivos utilizados influenciam muito no tipo da rede. Dependendo do meio e do protocolo de comunicação utilizados, variam o alcance, a velocidade e o custo da rede.
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