Redes de Computadores

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Redes de Computadores
Do processo evolutivo à necessidade de uso
Introdução
As redes de computadores, a interconexão de equipamentos, o compartilhamento de
recursos, de dados e de informações estão presentes em nosso cotidiano, mesmo que não os
conheçamos ou percebamos.
Esta situação se deve à ascensão das classes sociais, que com seu poder de compra cada
dia maior, mais equipamentos (computadores, celulares, brinquedos) são adquiridos; nota-se que
há uma constante busca por ferramentas para se manterem conectados e para auxiliar no seu
crescimento intelectual, tornando esses consumidores os principais atores do processo de inclusão
digital.
Nas ruas, nos lares, nas empresas, nas escolas, nos mais inusitados lugares, o tempo todo
dados e informações trafegam e recursos são compartilhados em tempo real, atraindo assim
empresas especializadas na oferta destes serviços, o que consequentemente gera novas
oportunidades de trabalho, emprego e renda, contribuindo para a inclusão social.
Contudo, a falta de conhecimento sobre estas tecnologias gera a escassez de profissionais
qualificados e preparados, forçando a importação destes profissionais, fato este que torna esses
serviços cada vez mais caros, pesando no orçamento do consumidor.
Sendo assim, as ações governamentais que visam ao aumento do número de Escolas
especializadas e da oferta de cursos para formação específica surgem como ótima alternativa, pois,
as atividades do Professor de Ensino Básico, Técnico e Tecnológico correspondentes ao Ensino,
Pesquisa e Extensão, devem ser indissociáveis e compromissadas com a inclusão social e com a
sustentabilidade, visando à aprendizagem, à ampliação e à transmissão dos saberes; sempre em
processo dialógico com as comunidades e arranjos produtivos, sociais e culturais locais. Vale
ressaltar que estas ações governamentais buscam ainda a assistência (inclusive aquelas relativas
a orientação educacional e supervisão pedagógica particularizada) o estimulo e apoio aos
processos educativos que levem à geração de trabalho e renda e à emancipação do cidadão na
perspectiva do desenvolvimento socioeconômico local e regional.
Porém, para que esses objetivos sejam alcançados, faz-se urgente que os docentes estejam
conscientes acerca das exigências do mercado, bem como das exigências de um processo de
ensino-aprendizagem que busque aprimorar no aluno não só o conhecimento acerca de estruturas,
de teorias e definições, mas também o conhecimento acerca do processo dinâmico e histórico em
que este tema está inserido e se inserem os seus usuários, a fim de que docente-aluno-comunidade
possam compreender e interagir com ele.
Com esse intuito, abordaremos na sequência algumas informações que se fazem
necessárias ao domínio do docente a fim de que possam além de conhecer o tema refletir sobre
ele.
O Processo histórico das Redes e a necessidade de uso
Para entender este processo que culminou na necessidade de uso das redes de
computadores é importante que destaquemos algumas informações acerca da sua evolução
histórica, que deve ser vista como um processo que acompanhou e acompanha o contexto sócio-
histórico e que portanto merece ser conhecida e pensada por aqueles que desejam ensinar e
aprender sobre a comunicação de dados.
Desde o lançamento dos primeiros computadores digitais em meados 1945 com a máquina
de Von Neumann os esforços foram concentrados na troca de informações, na interconexão de
equipamentos. Mesmo antes dos computadores pessoais, equipamentos já eram interligados e
recursos compartilhados. Para melhor elucidarmos basta pensarmos que um telefone
desconectado é um equipamento inútil, mas conectado à rede de telefonia, pode comunicar-se a
milhões de outros telefones. Mesmo que desconectado um Computador não seja inútil, conectado
à(s) rede(s), torna-se inestimável seu valor. Um computador desconectado é um verdadeiro
desperdício, tendo em vista que, hoje em dia grande parte destes são adquiridos com o propósito
de conectar-se à internet, e assim a milhões de Servidores e de outros computadores espalhados
pelo mundo inteiro. Atualmente, todos os Computadores possuem uma ou mais interfaces de rede
Built-in (integradas).
Como manifestam as obras de Julio Batistti e Andrew S. Tanenbaum, o 1° experimento de
conexão entre PCs foi realizado em 1965, através de linhas telefônicas discadas de baixa
velocidade. Em 1969, Roberts interligou 4 universidades. Em 1972, o fundador da empresa 3Com
Robert Metcalfe do MIT, criou nos laboratórios da Xerox o projeto Alto Aloha Network, que recebeu
o nome Ethernet. Trabalhava a 2Mbps, conectando até 100 estações com um cabo de até 1000m.
Em 1985 a IEEE padronizou o acesso como 802.3 e utilizava os cabos coaxiais 10Base2 e
10Base5. Em 1987, os fundadores da CISCO, o casal Sandra Lerner e Leonard Bojac, utilizaram
este padrão para troca de mensagens eletrônicas (e-mail). Em 1990 os cabos passaram a Pares
Trançados 10BaseT e 100BaseT, com velocidades de 100Mbps. Eram flexíveis e de baixo custo.
Atualmente o padrão utilizado é o Gigabit Ethernet, utilizando fibra ótica e com velocidades de
1Gbps e 10Gbps. Existem também conexões que não utilizam fios, as conexões wireless (sem
fios). Atualmente estas conexões sem fios tem se destacado e cada vez mais as operadoras de
serviço de comunicações tem utilizado destas tecnologias em seus serviços, oferecendo mobilidade
e velocidade a seus clientes e usuários.
O Modelo OSI/ISO
No final da década de 70, com a diversidade de equipamentos, de formatos, de linguagens
e de Sistemas, a interconexão tornava-se mais difícil a cada evolução, pois “falavam” diferentes
línguas. Kurose e Ross esclarecem que a grande importância da interconexão dos computadores
através de redes de comunicação deu origem a uma necessidade que foi tornando-se evidente à
medida que os desenvolvimentos neste domínio foram acentuando-se — a normalização das redes
de comunicação. Iniciou-se, então em 1977 na International Standard Organization (ISO), uma
reunião de esforços no sentido de definir uma proposta de arquitetura normalizada para as redes
de comunicação. Devido a ampla diversidade dos equipamentos e das soluções existentes em
comunicação, o resultado deste trabalho foi de fato a padronização de um modelo (modelo de
referência) sobre o qual deveriam ser baseadas as arquiteturas de redes de comunicação, a fim de
permitir a interconexão de equipamentos heterogêneos, tornando transparente ao usuário a forma
como esta interconexão fosse implementada.
Um sistema fundado em tal modelo de referência é dito um sistema aberto, uma vez que
este está aberto à comunicação com outros equipamentos, de diferentes classes, fabricantes,
modelos, etc... Baseada nesta filosofia, a proposta, definida numa série de documentos produzidos
por aquela organização, foi denominada de Modelo de Referência para a Interconexão de Sistemas
Abertos ou RM-OSI (Reference Model for Open Systems Interconnection). Tornou-se assim um dos
mais importantes conceitos de redes, uma “linguagem” utilizada pelos dispositivos de Rede para
que possam se entender, ou seja, trocar informações entre si, efetuar a troca de dados. Assim,
passou a ser um modelo de referência, um protocolo de 7 camadas, denominado “protocolo Ideal”.
Estas 7 camadas, dividem-se em 3 grandes camadas: APLICAÇÃO – TRANSPORTE – REDE. Os
protocolos de comunicação seguem parcialmente ou com adaptações o protocolo referência OSI,
descrito no documento ISO 7498, e com isso, a cada dia cresce mais e mais o número de
computadores interconectados.
A tabela a seguir mostra o modelo ISO/OSI e a atuação dos produtos de comunicação em
cada uma das camadas deste modelo, em uma divisão muito clara das camadas de um sistema de
comunicação. Este é um grande auxílio para o entendimento dos diversos protocolos de mercado.
Camada física
A camada 1 compreende as especificações de hardware (Mecânicos, elétricos, físicos) todos
documentados em padrões internacionais. Define as características do meio físico de transmissão
da rede, conectores,interfaces, codificação ou modulação de sinais.
Camada de enlace
Responsável pelo acesso lógico ao ambiente físico, controlando o acesso, como transmissão
e reconhecimento e controle de erros da camada física.
Camada de rede
Cuida do tráfego, fragmentação e encaminhamento (routing) de pacotes de dados na rede,
e do Esquema de endereçamento lógico.
Camada de transporte
Controla a transferência dos dados e transmissões (fluxo de informação), segmentação e
controle de erros. Isto é executado pelo protocolo utilizado.
Camada de sessão
Estabelece as sessões entre os usuários com a configuração da tabela de endereço dos
usuários. Controla (estabelece, faz a gestão e termina), as sessões entre aplicações.
Camada de apresentação
APLICAÇÃO
TRANSPORTE
REDE
Transfere informações de um software de aplicação para o sistema operacional. Assegura a
compatibilidade entre camadas de aplicação de sistemas diferentes. Cuida da Encriptação e
compressão de dados.
Camada de aplicação
Fornece serviços às aplicações do utilizador, o usuário final. Os serviços podem ser: correio,
transferência de arquivos etc.
O ensino dessa tecnologia de comunicação é um conceito essencial da Ciência da
Computação, pois os equipamentos atuais são adquiridos para esse fim e muitas tarefas de nosso
cotidiano são automatizadas cumprindo um dos princípios básicos desta ciência, o de facilitar a
execução de rotinas.
Tais informações evidenciam a importância de um docente comprometido com a dinâmica
tecnológica. Faz-se, pois, imperativo que a prática da pesquisa seja o principio de qualquer
atividade docente, visto que o contexto histórico clama por constantes inovações e atualizações.
O ensino da tecnologia envolve questões relacionadas ao pensamento sistematizado, o qual
tem a sua base no ensino das ciências. Ciência e tecnologia são aliadas no processo ensino-
aprendizagem.
Segundo Stallings, o conjunto de camadas ou níveis compondo um conjunto de regras de
comunicação numa rede, denominada arquitetura da rede, e as especificações da arquitetura
devem conter informações suficientes para permitir o correto desenvolvimento da rede, tanto do
ponto de vista do software quanto do hardware. Os detalhes de implementação dos mecanismos a
implementar em cada camada, assim como as especificações detalhadas das interfaces não fazem
parte da definição da arquitetura da rede.
A arquitetura hierarquizada em camadas, no caso, 7 camadas, é que permitirá introduzir o
conjunto de conceitos relacionados ao modelo estabelecido. O objetivo de cada camada é o
oferecimento de um determinado serviço às camadas superiores (utilizando-se, também dos
serviços oferecidos pelas camadas inferiores) de forma a evitar que estas necessitem conhecer
certos aspectos da implementação destes serviços.
É necessário destacar que, embora sejam frequentemente confundidos, serviço e protocolo
são dois conceitos distintos. O importante nesta distinção é de poder estabelecer a relação entre
os dois conceitos, como considera Gabriel Torres.
O serviço corresponde a um conjunto de operações que uma camada é capaz de oferecer à
camada imediatamente superior. Ele define o que uma camada é capaz de executar sem se
preocupar com a maneira pela qual as operações serão executadas. O serviço está intimamente
relacionado com as interfaces entre duas camadas, a inferior sendo a fornecedora do serviço e a
superior, a usuária deste.
Por outro lado, o protocolo define um conjunto de regras que permitem especificar aspectos
da realização do serviço, particularmente, o significado dos quadros, pacotes ou mensagens
trocadas entre as entidades pares de uma dada camada. Em termos de uma camada, o protocolo
pode ser mudado sem problemas, desde que as interfaces com a camada superior não sejam
alteradas, ou seja, que aquela continue a ter a mesma visibilidade no que diz respeito aos serviços
realizados pela camada considerada; isto corresponde, na verdade, a um certo desacoplamento
entre os conceitos de serviço e protocolo.
O modelo prevê a comunicação entre sub-redes através de processadores de interface de
mensagem, ou IMPs (Interface Message Processors).
O objetivo de cada camada definida no modelo OSI, descrito no documento ISO 7498, é
fornecer um determinado conjunto de serviços à camada imediatamente superior. Em nível de
modelo de referência OSI, foi feita uma série de definições que vão permitir identificar cada
componente do modelo de forma clara e não ambígua.
TCP/IP
Estabelece as sessões entre os usuários com a configuração da tabela de endereço dos
usuários. Controla (estabelece, faz a gestão e termina), as sessões entre aplicações.
IPv4 x IPv6
Transfere informações de um software de aplicação para o sistema operacional. Assegura a
compatibilidade entre camadas de aplicação de sistemas diferentes. Cuida da Encriptação e
compressão de dados.
Redes sem fio e redes móveis
A camada 1 compreende as especificações de hardware (Mecânicos, elétricos, físicos) todos
documentados em padrões internacionais. Define as características do meio físico de transmissão
da rede, conectores, interfaces, codificação ou modulação de sinais.
Redes Multimídia
Responsável pelo acesso lógico ao ambiente físico, controlando o acesso, como transmissão
e reconhecimento e controle de erros da camada física.
Segurança em redes de computadores
Cuida do tráfego, fragmentação e encaminhamento (routing) de pacotes de dados na rede,
e do Esquema de endereçamento lógico.
Gerenciamento de Redes
Controla a transferência dos dados e transmissões (fluxo de informação), segmentação e
controle de erros. Isto é executado pelo protocolo utilizado.
Nota-se que esse histórico de informações e os conceitos acima citados evidenciam a
importância de se trabalhar/refletir este tema de modo que ele possa vir ao encontro das
necessidades sociais e econômicas.
Comprometer-se com a educação e com os indivíduos significa capacitar, aperfeiçoar, a
especializar e a atualizar os alunos. Neste sentido, desenvolver pesquisas aplicadas e atividades
de extensão pode ser o caminho mais ajustado para estimular o desenvolvimento de soluções
técnicas e tecnológicas, estendendo seus benefícios à comunidade, isto é, articulando o ensino ao
mundo do trabalho e aos segmentos sociais, e com ênfase na produção, desenvolvimento e difusão
de conhecimentos científicos e tecnológicos.
Conclusão
Considerando as reflexões acima, em síntese pode-se ressaltar que, conforme apresentado
no XXXII Congresso da Sociedade Brasileira da Computação, pelo Presidente Prof. Dr. Paulo
Roberto Freire Cunha, “fazer o novo é uma oportunidade para o crescimento sustentável de nossa
economia, e a computação tem um importante papel para essa transformação do país. Nós temos
condições de criar um ambiente propício a inovar”.
Segundo a autora Sonia Acioli, os fundamentos do conceito de redes tem base nos campos
da sociologia, antropologia, informação e comunicação, os quais, de acordo com a autora, refletem
o panorama histórico em que foi articulada e apreendida a noção de redes ao longo dos anos.
O autor Manuel Castells por sua vez, sugere em sua obra Era da Internet, que a internet traz
novos desafios para a humanidade. Tais desafios estão correlacionados com a instabilidade no
emprego, a deterioração do meio ambiente, as desigualdades, a exclusão social e com a
necessidade de regulação dos mercados e de direcionamento da tecnologia. Na sociedade em
rede, seria preciso instituir uma nova pedagogia, fundada na interatividade e no aprimoramento da
capacidade de aprender e pensar. Esta lacuna não chega a atingir a riqueza de dados históricos e
informações acerca da Era da Internet, fundamentais para as áreas da Sociologia, da Economia,
da Administração, da Política e das Ciências da Computação.
Castells ainda propõe uma reflexão sobre a nossa responsabilidade, enquanto seres
humanos, no controle da tecnologia, sugerindo que para direcionar os artefatos tecnológicos será
necessário nos conscientizarmos de que a democracia participativa e a mudançapolítica são
imprescindíveis para o enfrentamento dos desafios da sociedade em rede na Era da Informação.
Outro aspecto relevante, para entender a manifestação das redes no meio social, é o
crescimento exponencialmente da comunicação mediada por computador, que proporciona a maior
interação social entre os indivíduos. As comunidades virtuais que estão proliferando no espaço
virtual vêm a compreender o quão potente é o laço social de comunicação entre os indivíduos no
processo de construção do conhecimento como define Pierre Lévy, 2001. Cabe a nós docentes,
nos comprometermos com essas questões, para que toda a sociedade possa ter acesso de
qualidade à tecnologia.