REDES _-_ Resumo Capitulo 1 - Tanenbaum

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Sistemas de Informação
FACET - Faculdade de Ciências Exatas
Resumo Capítulo I
Tanenbaum, Andrew S.. Redes de computadores
Vinícius Ribeiro
 
Atividade apresentada como forma de 
avaliação parcial para a disciplina Redes I.
 Profª.  Jésyka Milleny Az. Gonçalves.
Diamantina – MG
Novembro - 2015
Uso de Redes
Redes de computadores é um nome que se dá ao conjunto de dois ou mais computadores que sejam autônomos, e que sejam conectados entre si por alguma tecnologia, seja ela um fio de cobre, fibra óptica, micro-ondas, ondas de infravermelho ou até mesmo satélites de comunicação.
Hoje em dia esse conceito explica, e muito, a presença da computação em diversas áreas de aplicação, visto que sem a rede, muitas delas nem existiriam.
Através da rede é possível compartilhar recursos como periféricos (scanners, impressoras) entre diversas pessoas independentemente de suas localizações, ou a do próprio recurso compartilhado. Também é possível armazenar e acessar informações online, o que tem ajudado diversas empresas a se renderem à onda de virtualização de informações vitais aos negócios. Através da rede também se cria recursos de comunicação que facilitam o contato entre pessoas geograficamente afastadas (como o exemplo do e-mail e/ou videoconferência). Uma aplicação que constituiu a base de grande crescimento da utilização das redes foi o modelo cliente/servidor onde podemos ter alojados em bancos de dados informações que vão ser acessadas por muitas pessoas, estejam elas próximas (como no caso de funcionários em uma empresa) ou não (como no caso de acesso de inúmeras pessoas à uma pagina da WWW). Todos os exemplos citados anteriormente são amplamente utilizados no mundo dos negócios moderno.
A rede também ajudou a criar novas alternativas para o entretenimento, no uso doméstico. Temos diversas ramificações de possibilidades de exemplos que incluem acesso a informações sobre qualquer assunto de forma remota, através da WWW, comunicação entre pessoas, jogos interativos ou mesmo a possibilidade de comprar diferentes tipos de produtos ou serviços sem ter que se locomover.
Com o passar do tempo os limites físicos foram diminuindo e cada vez mais os usuários tendem a buscar mobilidade continuando conectado à rede. Assim aumentaram as estatísticas de compra de notebooks, uso de tablets, aparelhos GPS e smartphones, assim como o desenvolvimento e expansão de mercado consumidor de aplicativos como pagamento de contas por exemplo. Mas ao se tornar popular, o uso de redes levantou o destaque de problemas sociais como pirataria, apologia a coisas proibidas por parte dos usuários, assim como expansão de problemas sociais polêmicos, criação e interesse de politicas de espionagem por parte de empresas, roubo de identidade, além de exposição demasiada de informações pessoais.
Hardware de Rede 
Ainda não é possível encontrar uma classificação de redes de computadores a qual se tenha aceitação universal, porém há duas características que são capazes de distinguir diferentes redes, que são tecnologia de transmissão e escala. 
Sobre as tecnologias de transmissão, podemos basicamente definir dois tipos que são amplamente conhecidos atualmente: Links de difusão (que compartilham pacotes por um único canal, definindo o destinatário dentro de um campo do pacote, de forma que sempre que uma maquina recebe o pacote ela o interpreta e o processa caso seja o destinatário, ou simplesmente ignora, caso não seja) que são indicados para redes de menores dimensões geográficas, e Links ponto a ponto (onde são compartilhadas informações em muitas conexões criadas entre pares de maquinas individuais, e que tendem a ter preocupação em encontrar a melhor rota pra ir do inicio ao fim da entrega do pacote, de forma a evitar ao máximo ter que passar por um ou mais intermediários) que são mais aplicáveis a redes maiores.
Podemos considerar a comunicação como sendo uma transmissão por meio de determinado meio, que parte de um emissor em direção à um destinatário, podendo essa ser classificada como síncrona (onde a troca de informação acontece em tempo real) ou assíncrona (onde o receptor pode ou não levar tempo para que tome conhecimento da troca de informação e possa dar continuidade no processo). Já o sinal pode ser definido como portador de uma mensagem criada a partir de dados e informações que utilizam algum meio de comunicação para se movimentar. É fundamental que tanto o emissor quanto o receptor entendam os sinais e tenham a mesma metodologia para decifrá-los. Só assim a comunicação pode ser eficaz.
Existem diferentes formas de interligar dispositivos de modo a torna-los conectados, e a essa classificação damos o nome de topologia. Para redes temos as seguintes estruturas:
Barramento: Usa uma linha da qual todas as conexões dependem por serem oriundas. Foi muito popular no tipo Ethernet que já está em desuso.
Anel: Dispositivos ligados em série numa linha circular, onde se compara á um barramento, com o detalhe da falta de começo ou fim.
Hibridas: Quando uma ou mais topologias estão presentes em uma única rede, temos uma rede híbrida.
Malha: Todos os dispositivos estão interligados uns aos outros, formando uma representação em forma de grafo completo. É eficiente por reduzir a perda de pacotes, devido ao grande número de possibilidades de se atingir o destinatário.
Ainda podemos classificar as conexões em si entre Simplex (que tem apenas um sentido), Halh duplex (sentido duplo, mas em tempos distintos) e Full duplex (ambos os sentidos ao mesmo tempo). 
Quanto à escala podemos dividir em:
PAN: Redes que interligam dispositivos de uso de uma única pessoa.
LAN: Redes privadas que permitem conectar diversos computadores e/ou estações de trabalho, de forma a compartilhar recursos e facilitar a troca de informações.
MAN: Tem o mesmo principio de uma LAN, mas com diferencial de que os dispositivos conectados podem estar distantes entre si distancias a serem consideradas metropolitanas.
WAN: Composto por um grupo de maquinas que objetivam executar as instruções do usuário. Abrangem áreas grandes como um país ou continente, e os hospedeiros são conectados por uma sub-rede composta por linhas de transmissão (que são quem transportam os bits entre as maquinas) e elementos de comutação/roteadores (que são quem ‘distribuem’ essas linhas a diversas outras máquinas que usualmente estão em uma rede LAN).
INTERNET: Redes heterogêneas que estão em toda parte do mundo podem e são interligadas formando o que se chama de internet.
Redes sem fio são divididas entre três categorias: interconexão de sistemas (apenas responsável pela conexão de todos os componentes físicos das maquinas), WAN’s sem fio e LAN’s sem fio (muito comuns em uso domestico). As WAN’s são ótima escolha por questões de custo e alcance, visto que a inexistência de barreiras físicas aumenta muito o alcance da mesma, que pode chegar a atingir 50Mbps de velocidade. Mas por outro lado se o foco principal for segurança o ideal será as redes conectadas fisicamente (cabeadas).
A latência e a largura de banda estão diretamente relacionadas ao tamanho da rede. Isso porque a largura de banda é a faixa de frequência transmitida, que pode quantificar a informação que é transmitida por vez. Podemos classifica-las em Banda larga: que pode ser considerada uma ampla banda para transmissão de informações, ou Banda Base que tratamos a distancia que é percorrida através do cabo pelo sinal. Sendo assim quanto menor for a rede, maior a largura de banda e menor a latência (banda base).
Software de Rede 
O software de rede pode ser definido como o conjunto de regras (protocolos) que regem a comunicação dos processos. Os protocolos podem ser caracterizados por serem sem conexões ou orientados a conexões. Nas redes que aceitam a hierarquia de protocolos cada camada fornece serviços à camada superior sem dar detalhes das camadas antecessoras.
O modelo hierárquico popularmente conhecido com em camadas é de fácil modelagem e construção, comfunções bem definidas que podem simplificar a implementação de uma camada por uma implementação completamente diferente, assim reduzindo a quantidade de informações a ser transferido entre as camadas.
A arquitetura de rede é definida como sendo um conjunto específico de camadas (cada camada passa serviços para as outras camadas superiores, fazendo com que a implementação desses serviços fique oculta), interfaces (sempre presente entre cada par de camadas. Delimita as operações e serviços que são ofertados entre a camada superior e a sua inferior respectiva) e protocolos (um acordo entre as partes que estabelecem comunicação, estabelecendo normativas para efeito nessa comunicação).
A definição do serviço notifica o que é feito pela camada, mas não como as entidades superiores terão acesso ao mesmo, ou como é o funcionamento da camada. Essa definição caracteriza a semântica da camada.
A interface intermedia o acesso entre as camadas, especificando os parâmetros e resultados a serem buscados, mas também não informa como funciona a camada internamente. 
Os protocolos utilizados pela camada são de exclusiva responsabilidade da mesma. As camadas podem optar por usar quais protocolos precisem desde que executem seu trabalho (fornecer os serviços oferecidos). Esses protocolos podem também ser alterados por uma camada sem necessariamente afetar o software da camada superior.
Sobre a hierarquia de protocolos podemos construir as seguintes afirmativas: 
A maioria das redes são organizadas em camadas com a finalidade de reduzir a sua complexidade.
Essas camadas repassam serviços às suas camadas superiores, privando-as dos detalhes de implementação desses recursos.
Uma camada N de uma maquina se comunica com a camada N respectiva de outra maquina.
As regras que regem a comunicação existente entre as camadas que estão em um mesmo nível são chamadas protocolos.
Entidades que apesar de maquinas diferentes ainda ocupam uma mesma camada são as chamadas camadas parceiras ou pares.
Ainda sobre o tema, temos outros conceitos que também são importantes, como o de inter-redes (conjunto de redes distintas que se encontram interconectadas), sub-rede (composto de linhas de transmissão e roteadores), gateway (são maquinas que estabelecem a conexão e também fazem conversão necessária, tanto de software quanto hardware) ou host (equipamento de rede que pode oferecer a seu usuário informações, recursos, serviços e/ou aplicações).
	No projeto relacionado às camadas, é preciso que todas as camadas tenham mecanismos para detectar os transmissores e também os receptores, pois como temos vários destinos também cria-se a necessidade de se adotar uma politica de endereçamento com destino específico. A transferência de dados em alguns sistemas podem se dar em apenas um sentido, enquanto em outro pode se dar em ambos os sentidos, assim como é necessário que haja um controle de fluxo no caso em que transmissor e receptor operam em velocidades diferentes. A qualidade no serviço deve ser visada em todo projeto assim como a busca pela detecção e correção de erros deve ser vital para criar ou aumentar a confiabilidade do mesmo. Na falta de habilidade pelos processos de lidar com mensagens grandes devem haver mecanismos que a desfragmentem, transmitam e a montem novamente sem que haja nenhum dano à mesma. A busca da melhor rota deve ser buscada quando houver mais de um caminho disponível. 
	Para utilizar um serviço orientado à conexões um usuário precisa cria uma conexão, utiliza a mesma e logo depois libera a conexão, enquanto num serviço sem conexão o usuário manda a mensagem que segue até o destino independentemente de outras mensagens que possam ter caminhos iguais ou parecidos (isso porque cada mensagem carrega o endereço de origem e partida). Cada serviço se caracteriza pela qualidade de serviço, sendo confiável, por exemplo, quando trabalha com baixo (ou igual a zero) nível de perda de dados. O serviço pode ser usado para que sempre o receptor confirme que recebeu a mensagem, porem as vezes pode ser que não seja necessário, ou ate inconveniente. Existem duas variações secundarias entre serviço orientados a conexões confiável, que são a sequencia de mensagens (limites das mensagens são preservados) e fluxo de bytes (os limites de mensagens nem mesmo tem alguma relevância).
	O serviço sem confirmação é comumente chamado de datagramas, por lembrar a tecnologia de telegramas, já que ambos não oferecem um tipo de confirmação de entrega ao transmissor. Já no serviço de solicitação/resposta o transmissor envia um datagrama onde contem uma solicitação e a resposta vai vir com a réplica.
	 A especificação de um serviço é basicamente feita por um grupo de primitivas (entenda-se operações) acessíveis a qualquer processo do usuário. Essas primitivas tem a tarefa de informar o serviço das ações que são de sua responsabilidade, ou fazer relato de qualquer ação a qual a entidade pai executou.
Modelos de Referência
 	O modelo OSI é baseado numa proposta da ISO e propõe a interconexão de sistemas abertos, de modo que todos os sistemas que estão disponíveis para se comunicar com outros possam ser conectados. Esse modelo é composto por sete camadas, que são:
Física: Assegura o transporte de bits por um meio de transmissão, de modo que questões de projeto dessa camada estão relacionadas com os níveis de tensão, interfaces elétricas e mecânicas, tempo de bit, sentidos da comunicação, quantidade de pinos, entre outras. 
Enlace: Divide e transmite quadros sequencialmente entre maquinas que se encontram diretamente ligados, de modo a tornar o canal um enlace de dados confiáveis. Também detecta erros na camada física, e controla o fluxo e o acesso ao canal que está compartilhando.
Redes: Responsável pelo controle da operação da sub-rede, encaminhando pacotes entre a maquina de origem e o destino.
Transporte: Recebe dados da camada superior, se necessário os fragmenta e repassa os mesmos à camada de rede, certificando-se de que todas as partes foram entregues à outra extremidade, sem erros, duplicações, e em sequencia.
Sessão: Controla o fluxo de informações entre as maquinas de diferentes usuários, selecionando quem pode mandar a mensagem e quando pode.
Apresentação: Relaciona-se à sintaxe e a semântica das informações que são transmitidas, assim como a gerencia de estruturas de dados abstratas.
Aplicação: Agrega diversos protocolos que os usuários necessitam.
A partir de uma necessidade que as conexões permanecessem intactas quando as maquinas transmissora e receptora estivessem funcionando, viu-se que que precisávamos de uma arquitetura que fosse capaz de se moldar a aplicações de diferentes requisitos, foi que se criou o modelo de referencia TCP/IP com proposito de interconexão de redes heterogêneas (arpanet), esse é constituído por 4 camadas:
Inter-redes: Camada que integra toda a arquitetura de modo a mante-la unida. Tem função de permitir que os hosts injetem pacotes em qualquer rede e garantir que esses trafegarão até o destino independentemente. Interliga redes não orientadas à conexão, e rotea mensagens entre hospedeiros. De forma mais resumida, tem mesma função da camada de rede do modelo OSI. E o principal protocolo dessa camada é o IP.
Transporte: Permite que as entidades pares dos hosts de origem e de destino mantenham uma comunicação, assim como na camada de transporte OSI. Conta com dois protocolos TCP (protocolo orientado a conexões confiável, o qual possibilita a entrega sem erros de um fluxo de bytes que se origina em uma máquina ou em qualquer computador da inter-rede.) e UDP (protocolo não orientado a conexões, não confiável e muito mais simples que o TCP.)
Aplicação: Engloba todos os protocolos de níveis mais altos, como o de terminal virtual (TELNET), o de transferência de arquivos (FTP) e o protocolo de correio eletrônico (SMTP).
Host/Rede: o host precisa se conectar a rede, e para isso utilizar algum protocolo de modo que seja possível enviar pacotes IP. Sendo assim, pode não ser considerada uma camadade fato, mas talvez uma interface entre os hospedeiros e os enlaces de transmissão. 
Ao contrário do OSI, o modelo TCP/IP não possui camadas de sessão nem de apresentação.
Ambos os modelos (OSI e TCP/IP) são baseados numa pilha de protocolos independentes, mas os protocolos do OSI são melhor encapsulados do que aqueles do modelo TCP/IP e podem ser substituídos facilmente de acordo com mudanças da tecnologia. No OSI temos 7 camadas e três conceitos fundamentais(Interfaces, protocolos e serviços) que são muito bem explicitados, enquanto o TCP/IP conta com apenas 4 camadas, e não tem definido com clareza a distinção entre protocolos, interfaces e serviços.
Exemplos de Redes
Entre os exemplos de redes mais populares podemos citar a Internet, redes ATM, a Ethernet e a LAN sem fio IEEE 802.11. O ATM é utilizado em larga escala por serviço telefônico para trafego de dados em longa distancia. A ARPANET deu inicio ao que chamamos hoje de Internet, que pode definir como sendo não uma mas sim um conjunto de milhares de milhares de redes. A Ethernet é uma solução para redes de grndes empresas e/ou universidades, entre outras ocasiões que cubram um território mais extenso. A LAN propriamente dita vem sendo muito usada em escritórios e também por usuários domésticos, considerando o preço versus a praticidade desse tipo de rede hoje em dia no mercado.
Padronização de Redes
A necessidade de uma extensa padronização de hardware e/ou software, para tornar possível a comunicação de vários computadores, tem demandado a atenção de varias organizações mundiais que buscam padronizar redes e internet. São algumas das maiores: ITU (International Telecommunication Union), ISO (International Standards Organization), IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), IETF (Internet Engineering Task Force), IAB (Internet Architecture Board).
Considerações sobre o Capitulo I
	O capítulo um vem passar os conceitos mais básicos referentes à teoria de redes e nos situar sobre as diversas ramificações do estudo, como a composição, exemplos, aplicações e etc.. Com esses assuntos bem esclarecidos fica mais fácil compreender como funciona muito do que usamos à todo instante das redes de computador. Como por exemplo, a rede de internet que em minha casa é distribuída com auxílio de um roteador, e desse sinal de LAN eu vou precisar para mandar esse resumo pra que eu possa ser avaliado na disciplina de REDES I.
	Todo o conteúdo apresentado no resumo foi escrito com base no primeiro capitulo do livro, e trata-se de uma percepção minha, de todos os conceitos e principais temas abordados em tal obra.