intro Redes De Computadores -VersãoMiniGuia.pdf
- 1. O Básico sobre Redes de Computadores MINI GUIA
- 2. Introdução Conheça seus principais elementos Afinal, como eles se conectam? Conclusão 04 08 14 19
- 4. Introdução 4 Já imaginou o mundo em que vivemos sem as redes de computadores? Não existiria internet, e-mail, redes sociais, computação em nuvem, internet banking e tantas outras facilidades que decorreram da conexão entre equipamentos de todo o mundo. Entender como as redes funcionam é uma ótima maneira de compreender melhor as mudanças e impactos que a Era da Informação está trazendo às nossas vidas, sejam eles profissionais ou pessoais. A história das redes de computadores remonta ao conturbado contexto da Guerra Fria. O lançamento do satélite russo Sputnik I, em 1957, deu início à corrida espacial e feriu o orgulho dos Estados Unidos, que se viram atrás dos rivais soviéticos. No ano seguinte, foram criadas
- 5. Introdução 5 duas agências para tratar de assuntos relacionados diretamente com tecnologia: a agência espacial NASA e a agência acadêmica ARPA. A ARPA desenvolveu, na década de 1960, um projeto de rede de comunicação para compartilhar recursos dos caríssimos computadores da época entre diversas universidades americanas. Na década seguinte, a Arpanet expandiu para outros países e integrou centros de pesquisa da Inglaterra e da Noruega com as universidades dos EUA. Em 1975, dois protocolos de comunicação foram combinados para padronizar a „conversação“ dessa rede em expansão: o TCP e o IP, formando a linguagem padrão da internet até hoje. O padrão atual é o TCP/IP versão 4, mas está em curso a migração para a versão 6, mais segura e com recursos que melhoram o desempenho da rede. Na década de 1980, a NSF, agência federal norte-americana para desenvolvimento da Ciência, desenvolveu sua própria rede, NSFNET, que utilizava a infraestrutura da Arpanet para se comunicar com outras redes. Inicialmente desenvolvida com o propósito militar de ter uma estrutura de comunicação descentralizada, em que um eventual ataque nuclear não interrompesse o fluxo de comunicação para toda a rede, o potencial de uso acadêmico no compartilhamento de recursos e informações entre universidades e pesquisadores de todo o mundo traçou outro rumo no desenvolvimento da rede. Foi esse caráter aberto, descentralizado e com protocolo comum de comunicação que permitiu que diversas redes fossem se juntando à
- 6. Introdução 6 NFSNET, que passou a ser uma rede de redes. E é exatamente aqui que entendemos o termo internet: a interconexão (ou junção) das redes. A internet, portanto, é uma grande rede formada por outras redes. Essas redes normalmente são classificadas por sua extensão: podem ser locais (LAN), quando nos referimos às estruturas instaladas num mesmo prédio ou complexo de prédios; metropolitanas (MAN), quando abrangem estruturas conectadas numa mesma cidade; ou mundiais (WAN), quando abrangem estruturas conectadas em várias cidades, estados ou países. Neste e-book, você vai ter acesso a um guia básico e extremamente útil sobre como as redes de computadores podem ser úteis! Boa leitura!
- 8. 8 Conheça seus principais elementos Já sabemos que uma rede de computadores é uma combinação entre computadores e outros dispositivos, que compartilham alguma forma de acesso à internet. Para que todo esse aparato seja orquestrado, existem quatro elementos fundamentais para o funcionamento de qualquer rede: o hardware, a parte física, que podemos tocar; o software, a parte lógica; o meio de conexão, que pode ser através de cabos ou ondas de rádio (wifi); e os dispositivos clientes, que são os que fazem uso dos recursos da rede para se comunicarem. Hardware Por trás de toda e qualquer rede estão os equipamentos físicos que a
- 9. 9 Conheça seus principais elementos conectam. O hardware pode ser encontrado em todos os pontos de conexão. Por exemplo: Nos provedores de internet em todo o mundo: cabos de fibra óptica, capazes de atingir até 100Gbps, capazes de contornar o globo terrestre sem perder sinal. Alguns desses cabos são passados entre continentes, por dentro do mar, e são conhecidos como cabos transoceânicos. Nas empresas prestadoras de serviço de internet: cabos de fibra óptica entre estados e países vizinhos, formando o que se chama de backbone da rede. Para conectar seus clientes a esse backbone, é muito comum a utilização de cabos de cobre, similares aos de telefone, entre a casa do cliente e o ponto de distribuição da operadora naquele bairro ou região. É o que se chama de conexão na última milha. No Brasil, o acesso ADSL em que a operadora telefônica é a operadora de internet, compartilhando o cabeamento entre dados e voz, é bastante utilizado. É uma solução mais barata, mas que sujeita o assinante a oscilações de velocidade e disponibilidade do serviço mais frequentes do que se a conexão na última milha fosse feita com fibra óptica. Países como EUA, Coréia do Sul e Japão vêm investindo na conexão de fibra óptica de ponta a ponta, ou seja, da casa do assinante até link de internet. Nas residências e empresas de todo o mundo que têm redes locais e acesso à internet: é necessário um modem, que decodifica o sinal elétrico em pacotes de dados, e liga sua empresa ou residência ao provedor do
- 10. 10 Conheça seus principais elementos serviço. Além disso, é necessário distribuir o acesso, compartilhando o sinal de internet com todos. Para esse serviço, é necessário instalar um roteador, capaz de direcionar os pacotes de dados para seu destino corretamente. Caso o número de dispositivos seja muito grande, é necessário conectar esse roteador a um switch, equipamento que distribui os recursos do roteador para vários dispositivos ao mesmo tempo. É importante lembrar que, para assinantes domésticos e pequenas empresas, as operadores têm disponibilizado um único equipamento que assume as 3 funções. Os „boxes“ atuam como modem, roteador, switch e, muitas vezes, como também como ponto de acesso wifi. Software Os equipamentos que vimos no item 1 precisam ser programados para cumprir suas funções. É aqui que entra o software. Cada dispositivo precisa ser capaz de receber a entrada, processar a informação e gerar uma saída, constituindo essencialmente um sistema de transmissão e recebimento de dados. Em geral, os equipamentos domésticos e para redes pequenas vêm com interfaces amigáveis ao usuário, acessadas via navegador de internet, que são capazes de programar intuitivamente o equipamento para que ele funcione adequadamente. Para equipamentos profissionais, como roteadores e switches de grande porte, é necessário interagir com o equipamento através de prompts de comando, que dão grande poder de otimização e customização do aparelho, e necessitam conhecimento técnico especializado.
- 11. 11 Conheça seus principais elementos Meio de conexão Existem basicamente 2 meios de conexão, que combinam hardware e software em suas abordagens: cabeamento e ondas de rádio/ microondas. Como vimos, o cabeamento pode ser de diversos tipos, como fibra óptica, fios de cobre, cabo ethernet etc. Cada um deles tem suas vantagens e desvantagens. A fibra óptica é o meio mais caro, mas que garante menor oscilação e interferência, com grande capacidade de transmissão de dados, e é o único capaz de dar a volta ao mundo sem perder sinal. Os fios de cobre são os mais baratos, sofrem bastante interferência da rede elétrica e apresentam muitas oscilações de sinal, mas permitem a ligação a alguns quilômetros, da casa do cliente à central da operadora. Os cabos ethernet, por sua vez, apresentam uma excelente capacidade de transmissão, com pouca interferência da rede elétrica, mas só conseguem atingir a distância de 100 metros sem perder informação. As ondas de rádio/microondas podem atuar tanto em ambientes restritos, como as redes wifi dentro de um mesmo edifício, quanto em distâncias de vários quilômetros, a exemplo dos links de rádio entre prédios. Outro exemplo são as redes 3G e 4G, que são grande antenas que propagam o sinal sem fio para os dispositivos móveis de forma similar às redes wifi. Para que toda essa estrutura „fale a mesma língua“, os dados são codificados e decodificados na linguagem padrão da rede, o protocolo
- 12. 12 Conheça seus principais elementos TCP/IPv4, mais usado atualmente, ou no protocolo TCP/IPv6, seu substituto que está em fase de implantação. É uma combinação desses meios de conexão, cabeados e sem fio, que garantem o funcionamento da internet todos os dias. Dispositivos clientes Os 3 itens acima existem com um mesmo propósito: prover recursos e serviços da internet para os dispositivos clientes. Sem esses dispositivos, nós, seres humanos, não poderíamos fazer uso da internet. Imagine o dispositivo cliente como seu computador, notebook, smartphone, tablet. No futuro, a lista tende a aumentar para itens como sua geladeira, ar condicionado e tudo o mais que você faz uso todos os dias. A tendência é que cada vez mais estejamos conectados, a qualquer momento, de qualquer lugar. Observe que os dispositivos clientes contemplam um pouco de cada 1 dos 3 itens anteriores: são hardwares, pois são feitos de componentes como placa-mãe, memória, processador e HD, que são gerenciados por softwares, como Windows, Linux, Mac OS, Android, iOS, conectados através de redes cabeadas ou wifi.
- 14. 14 Afinal, como eles se conectam? Pensar no funcionamento de uma rede de computadores é pensar no caminho percorrido por um pacote de dados. Pacotes de dados são pequenas porções de informação, que são empacotadas identificando sua origem e destino, e que permitem compartilhar um mesmo meio físico entre vários dispositivos. Afinal, cada pacote identifica de onde vem e para onde vai. Antes de seu desenvolvimento, na década de 1960, os pesquisadores faziam uso da técnica de comutação de circuitos, em que um canal de comunicação era utilizado integralmente a cada transmissão/recepção da mensagem. Basta lembrar as centrais telefônicas nos filmes da 2ª Guerra Mundial, em que a operadora saia plugando as linhas de telefone, uma a uma, para estabelecer a conexão.
- 15. 15 Afinal, como eles se conectam? Utilizar circuitos de informação, em vez de pacotes dessa informação, trazia diversas desvantagens. Para transmissão e recepção de voz, um mesmo canal só poderia gerar 1 chamada por vez, já que a linha só poderia se conectar com outro circuito. Para a transmissão de dados, era necessário um canal com capacidade igual ou maior que toda a informação. Em caso de falha na transmissão ou recepção, era necessário recomeçar o processo do início. Trazendo para a realidade de hoje: se você precisasse enviar um arquivo de 10Mb para outra pessoa, era necessário um link de, no mínimo 10Mb. Se durante a transferência houvesse qualquer erro ou interferência, era necessário retransmitir os 10Mb tantas vezes quantas fossem necessárias até que desse tudo certo. Ao desenvolver a técnica de quebrar a informação em pequenos pacotes de dados, de tamanho várias vezes menor que o link disponível, tornou- se possível enviar arquivos de qualquer tamanho, utilizando um link com qualquer disponibilidade de banda (1Mb, por exemplo), partindo de várias origens para vários destinos, utilizando o mesmo meio físico. Se houver falha na transferência, basta retransmitir os últimos pacotes, tornando toda a operação mais simples, viável e confiável. Viu como a técnica dos pacotes de dados é muito mais vantajosa? Agora imagine seu computador, conectado via cabo ethernet ao seu roteador, que está ligado via cabo ethernet ao seu modem, que está ligado via cabo de cobre à central da sua operadora telefônica. Essa central da operadora telefônica está conectada via fibra óptica ao
- 16. 16 Afinal, como eles se conectam? data center da operadora, que conecta todas as fibras ópticas dessa operadora com os links de fibra óptica que ligam à internet. Partindo do seu computador, existem milhares de caminhos (ou rotas) a serem seguidos pelos pacotes de dados até seu destino na internet. Ao acessar um site hospedado no Japão, por exemplo, seu pequeno pacote de dados vai ser gerado no seu computador, transmitido pela placa de rede até o seu modem, que vai transformá-lo num sinal elétrico e transmiti-lo no fio de cobre até a central da operadora, em que outro modem vai decodificá-lo em pacote de dados e ler qual o seu destino. Em seguida, o modem envia esse pacote de dados para um roteador, que vai escolher a melhor rota ao seu acesso. Levando em consideração que não existem cabos de fibra óptica diretos entre Brasil e Japão, a saga do seu pacote de dados pode seguir caminhos distintos a partir desse ponto: • Seguir para os EUA, através de um dos cabos de fibra óptica transoceânicos, para ser retransmitido ao Japão em outros cabos transoceânicos. • Seguir para a África do Sul, Angola ou Marrocos, no continente Africano, através de um dos cabos de fibra óptica transoceânicos, para ser retransmitido a algum país do continente europeu, ou à Índia ou Malásia, para ser retransmitido ao Japão. Ao receber seus diversos pacotes de dados, o site japonês vai enviar de volta uma série de pacotes de dados, contendo o conteúdo que você
- 17. 17 Afinal, como eles se conectam? deseja visualizar. Perceba que tudo isso acontece em frações de segundos, numa escala de milissegundos para ser mais exato. Observe que o caminho a ser decidido pelo seu roteador tem milhares de possibilidades, e é possível partir de qualquer lugar e chegar a qualquer lugar mesmo quando alguns desses caminhos estão inacessíveis. É a magia da internet se revelando à sua frente. Caso tenha curiosidade, clique aqui para visualizar um excelente mapa de cabos de internet gratuito.
- 19. 19 Conclusão Neste e-book, abordamos o funcionamento das redes de computadores. Imaginamos como um pacote de dados é gerado, seu trajeto, equipamentos envolvidos e pudemos compreender melhor como a internet, uma rede de redes, funciona. Gostou do conteúdo? Compartilhe com seus amigos, colegas e familiares. Saber como as coisas funcionam é sempre uma ótima pedida, pois, no mercado de trabalho em que vivemos, você vale o conhecimento que detém. Invista em você, para que o mercado lhe reconheça.