Introdução às Redes de Computadores

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Introdução a Redes 
 
O que é uma Rede? 
 
Uma rede é um grupo de computadores conectados que permitem que as pessoas compartilhem 
vários recursos. Hoje há muitos dispositivos que são compartilhados, como impressoras, 
scanners, unidades ópticas, etc. As redes permitem que as pessoas acessem um programa 
armazenado em um computador central. Os indivíduos podem usar seus próprios 
computadores para acessar e executar os programas do Servidor. Além disso, podem-se 
trocar informações que podem estar em qualquer forma de dados, como documentos criados em 
um programa de processamento de textos, imagens capturadas em um programa de edição de 
pixels ou informações fornecidas em um banco de dados. A comunicação com outras pessoas na 
rede é especialmente útil quando as pessoas trabalham juntas no mesmo projeto. As 
mensagens freqüentemente são entregues poucos segundos após serem enviadas, 
independentemente de onde se esteja fisicamente situado. 
 
Redes Padrões 
 
Há muitos tipos de redes, mas os mais comuns são as Redes locais (LAN), Redes de área 
extensa (WAN), e as Redes de Área Metropolitana (MAN). 
• Redes locais (LAN) - Os computadores estão geograficamente próximos (ou seja, no 
mesmo local). 
• Redes de área extensa (WAN): Os computadores estão mais distante e estão 
conectado por linhas telefônicas ou ondas de rádio. 
• Rede de área metropolitana (MAN) – Uma rede MAN cobre uma área geográfica 
maior, como uma cidade, e funciona conectando redes menores dentro de uma área. 
 
Cabos 
 
Algumas redes usam apenas um tipo de cabeamento, enquanto outras redes podem usar uma 
combinação. Os cabos mais freqüentemente utilizados nas redes hoje em dia são: Par 
Trançado, Coaxial, e Fibra óptica. Examinemos cada um deles. 
• Par Trançado Sem Blindagem (UTP) também conhecido como 10BaseT, é o tipo de 
cabo mais popular e é geralmente usado para redes tipo LAN e conexões telefônicas, 
transmitindo dados a 10 Mbps sobre um máximo de 100 metros por segmento. Um cabo 
100BaseT tem as mesmas limitações de distância, mas transmite dados a 100Mbps, e um 
cabo 100BaseTX também transmite a 100Mbps mas com uma limitação de distância 
expandida de 220 metros. A qualidade do UTP varia de par trançado telefônico de cobre 
a cabo de alta velocidade. O cabo é feito de quatro pares de fios trançados. Cada par 
tem um número diferente de tranças por centímetro para ajudar a eliminar a interferência 
eletromagnética. Quanto mais apertada forem as tranças, maior será a taxa de 
transmissão, e o maior o custo. 
• Coaxial Fino e Espesso ou 10Base2 e 10Base5. Ambos têm um único condutor de cobre 
em seu centro cercado por uma camada de plástico isolante e recoberto por um escudo 
metálico que bloqueia melhor a interferência eletromagnética do que o cabeamento UTP. 
Os cabos suportam até 10 Mbps de velocidade de transmissão de dados e têm 
comprimentos de cabo máximos de 185 e 500 metros, respectivamente. 
• Cabo de fibra óptica: é composto de um núcleo central de fibras de vidro ou plástico 
cercado por camadas de material protetor. Transmite luz ao invés de sinais eletrônicos, o 
que resulta em nenhuma interferência eletromagnética, além disso este tipo de cabo não 
é afetado por umidade ou luz, o que o torna ideal para conexões entre locais diferentes. 
Os dados são transmitidos mais rapidamente e sobre distâncias maiores com este tipo de 
cabeamento; entretanto, o custo e a instalação podem ser desvantagens. 
 
Arquitetura de Redes 
 
Podemos classificar as redes de um modo geral como usando arquitetura não-hierárquica ou 
cliente/servidor. Façamos a distinção entre os dois. 
• Não hierárquico – Os computadores que executam funções semelhantes em uma rede 
são chamados de iguais. Em uma rede não-hierárquica, todos os computadores tem 
status igual, e não há um servidor central. Todos os programas e dados compartilhados 
são armazenados no disco rígido dos computadores. Caso um computador quebre ou saia 
da rede, a sua parte da LAN é perdida. Normalmente apenas um máximo de 5 a 10 
usuários podem ser conectados, porque mais do que isso reduziria a velocidade da rede 
dramaticamente. As redes não-hierárquicas em geral tem baixo custo de 
implementação, contudo, é difícil controlar sua segurança. 
• Cliente-servidor - Os Computadores que executam um serviço em favor de outros 
dispositivos em rede são chamados de servidores. Os computadores que usam os 
serviços de um servidor são chamados de clientes. Exemplos seriam um Servidor de 
arquivos fornecendo armazenamento de rede ou um Servidor de Impressão que 
administra os trabalhos de impressão para todas as impressoras ligadas à rede. Redes 
do tipo cliente-servidor são muito seguras, têm 10 ou mais usuários, e processam 
grandes quantidades de dados rapidamente. 
 
Topologia 
 
Uma topologia de rede é a configuração física de dispositivos (nós) e conexões ao cabo em uma 
LAN. Embora existam muitas variações, há três configurações topológicas básicas. 
• A topologia de rede de Barramento é uma configuração de linha reta onde todos os 
dispositivos/nós estão conectados a uma extensão de um cabo linear, que é chamado de 
barramento ou fonte principal.. Redes tipo Ethernet e Local Talk usam a topologia de 
barramento. A vantagem principal deste sistema é que se um PC se desconecta o resto 
da rede não é afetado. Esta configuração não apenas é fácil para a conexão de nós, mas 
também requer menos cabo do que uma topologia de estrela. As desvantagens são que 
se há uma ruptura no cabo principal, a rede inteira cai, ou se a rede inteira cai, é difícil 
descobrir problemas com o próprio barramento. 
• A topologia de Estrela é projetada de forma a que todos dispositivos/nós estejam 
conectados a uma conexão central que servirá a muitos usuários. Essa conexão central 
(hub) é um dispositivo que fornece um ponto de conexão para todos os cabos é 
geralmente tem a capacidade de amplificar o sinal elétrico que recebe. Esta configuração 
tem a mesma vantagem da rede de barramento: no caso de um PC falhar, os outros 
dispositivos na rede não serão afetados. É relativamente fácil de instalar e conectar e é 
fácil descobrir falhas e remover partes. Porém, se a própria central falhar toda a rede 
inteira cairá. Ela requer mais comprimento de cabo do que uma topologia de barramento 
e é bastante cara devido ao custo das centrais. 
• A rede em Anel foi usada principalmente com os sistemas IBM, mas não é mais 
amplamente usada. A topologia em anel funciona unindo todos os dispositivos juntos em 
um laço fechado, assim cada dispositivo está conectado a um dispositivo no outro lado, o 
que cria uma estrutura de anel. A vantagem é que a solução de problemas é 
relativamente fácil. Porém esta estrutura é bastante cara e difícil de instalar e, ao 
contrário das outras duas topologias, se um PC cai anel isso afetará toda a rede. 
 
Protocolos 
 
Um protocolo é um método usado para transferir dados dentro de uma rede de forma que os 
dispositivos possam se comunicar. Um protocolo pode ser comparado com um língua - e 
computadores diferentes falam línguas diferentes. A idéia de um protocolo é oferecer uma 
plataforma comum para que dispositivos diferentes possam se comunicar usando uma língua 
padrão entre si. Colocado de maneira simples, os protocolos são regras que todos os 
dispositivos na rede têm que seguir para se comunicar com sucesso. Os protocolos mais 
comuns são Ethernet, Local Talk, Token Ring, e FDDI. Examinemos cada um deles. 
• Ethernet: é o protocolo mais amplamente usado. Usa um sistema onde o computador 
“escutará” o cabo antes de enviar qualquer coisa pela rede, assim se o cabo está vazio o 
computador transmitirá seus dados e se o cabo está ocupado ele esperará e tentará 
novamente depois. Este método de acesso é chamado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple 
Access Collision Detection). 
O protocolo de Ethernet é considero flexível já que pode ser usado com uma topologiade 
barramento ou de estrela. Também podem-se transmitir dados sobre diversos tipos de 
cabos, inclusive par trançado, coaxial ou fibra óptica a uma velocidade de 10 Mbps. Para 
uma velocidade de transmissão maior, o protocolo Ethernet desenvolveu um novo padrão 
que suporta 100 Mbps, que é chamado de Fast Ethernet, mas requer centrais de rede 
caras e cabos de pares trançados de categoria 5 ou de fibras ópticas. O mais recente 
protocolo Ethernet é o Gigabit Ethernet que tem 1 Gbps de velocidade de transmissão. 
• Local Talk foi desenvolvido pela Apple Computer Inc. para computadores Macintosh. 
Este protocolo usa um sistema semelhante à Ethernet, mas o computador indica sua 
intenção de transmitir antes de fazê-lo de fato. 
• Token Ring foi desenvolvido pela IBM e usa um método de acesso que envolve a 
passagem de fichas. Ao usar o Token Ring os computadores estão conectados assim o 
sinal viaja ao redor da rede de um computador para o próximo, ao redor do anel. Se um 
computador não pode processar a ficha eletrônica ele a passa para o próximo 
computador. Se um computador deseja transmitir ele anexa dados a uma ficha vazia 
que ele recebeu. Esta ficha viaja então ao redor do anel até alcançar o computador para 
o qual são destinados os dados. O Token Ring requer uma topologia em anel que use 
cabos de par trançado ou de fibra óptica. As velocidades de transmissão podem operar 
de 4 Mbps a 16 Mbps. 
• Modo de Transferência Assíncrono (ATM) é um protocolo criado para conectar duas ou 
mais redes LAN, mas também é usado por provedores de serviços de internet para dar 
acesso de alta velocidade a seus clientes. Ele funciona transmitindo dados em pacotes de 
tamanho pequenos, fixos, a uma velocidade alta de 155 Mbps e superior. O ATM usa 
uma topologia em estrela e é compatível com cabos de fibra óptica e de par trançado. 
• FDDI ou Interface de Dados Distribuídos por Fibras é outro protocolo usado 
principalmente para conectar duas ou mais LAN sobre grandes distâncias. Este método 
usa a passagem de fichas, mas requer uma topologia física de anel dual. A principal 
vantagem do FDDI é a velocidade, já que opera a 100 Mbps sobre cabos de fibra óptica. 
 
Cartões de Interface 
 
Cartões de Interface de Rede ou NIC são placas de expansão ou de circuitos impressos, 
inseridas em um conector de expansão na estação de trabalho do computador para que ele 
possa ser conectado à rede. Eles oferecem a conexão física entre a rede e a estação de trabalho 
do computador. Os NIC são um fator muito importante na velocidade e no desempenho de uma 
rede, então é geralmente aconselhável comprar o cartão de rede mais rápido possível para sua 
estação de trabalho. 
 
Os NIC são geralmente projetados para um tipo específico de topologia e protocolo, mas alguns 
podem servir a redes múltiplas. Os três NIC mais comuns são: cartões Ethernet, cartões Local 
Talk, e cartões Token Ring. 
 
Redes Sem Fio (Wireless) 
 
As LAN Wireless são um dos segmentos que crescem mais rapidamente no mercado. As WLAN 
conectam estações de trabalho ou periféricos à LAN sem a necessidade de conexão por cabo à 
rede. As WLAN são geralmente usadas para expandir a rede cabeada existente e permitir redes 
em prédios ou áreas que seriam difíceis para cabear. Há três tipos principais de redes sem fio; 
examinemos cada um deles. 
• Bluetooth é um padrão relativamente barato, que permite que dispositivos próximos se 
comuniquem via ondas de rádio. Devido a seu baixo consumo, o Bluetooth pode ser 
colocado na maioria dos dispositivos móveis alimentados por baterias, então uma 
aplicação típica seria um telefone celular, um PDA ou uma impressão de laptop sem uma 
conexão de cabo à impressora. Apesar do Bluetooth ter sido chamado de uma invenção 
revolucionária para a computação em rede, ele tem taxas de saída de dados 
extremamente baixas e sua faixa de transmissão de sinal apenas cobre cerca de 10 
metros, o que é muito restritivo para o que deve ser uma solução flexível. 
• IrDA que significa Associação de Dados Infra-vermelha permite que dispositivos se 
comuniquem através de pulsos de luz infra-vermelha. Embora tenha a capacidade de 
transmitir 4Mbps, usar o infravermelho significa que os dispositivos tem que estar em 
linha direta de visão um com o outro, assim um ponto de acesso seria necessário em 
cada sala, e isto é demasiado restritivo para uma rede de escritório. 
• Wi-Fi é a abreviação de fidelidade sem fio (wireless fidelity), que foi criado para redes 
sem fio, e apesar de ser mais caro do que o Bluetooth tem consideravelmente mais 
energia e oferece taxas de saída de dados de até 11Mbps e distâncias de transmissão que 
competem com os padrões da Ethernet cabeada. A maioria das redes Wi-Fi requer um 
ponto de acesso, o que aumenta o custo, e tem uma antena omnidirectional para receber 
os dados transmitidos pelos transceivers sem fio, A maioria das redes Wi-Fi também se 
conecta a uma rede cabeada Ethernet existente. Apesar da configuração não ser sempre 
fácil e o custo ser invariavelmente mais alto do que outras redes sem fio, o Wi-Fi oferece 
a solução sem fio mais flexível e confiável.