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Arquitetura de Rede

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Servidores e clientes são computadores com um sistema operacional conectados em rede. Essa comunicação deve ser a mais transparente possível para permitir que um maior número de usuários com sistemas operacionais diferentes possam requisitar informações dos servidores. Por isso a comunicação, isto é, seus protocolos de redes, devem ser padronizados.
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A comunicação entre servidores e clientes em uma rede deve realmente ser padronizada para garantir a interoperabilidade entre diferentes sistemas operacionais. Isso é alcançado por meio de protocolos de rede, que definem as regras e formatos para a troca de dados. Exemplos de protocolos padronizados incluem: 1. HTTP/HTTPS: Usado para a comunicação na web. 2. FTP: Para transferência de arquivos. 3. TCP/IP: Protocolo fundamental para a comunicação na internet. 4. SMTP: Para envio de e-mails. Esses protocolos garantem que diferentes dispositivos e sistemas operacionais possam se comunicar de forma eficaz, permitindo que usuários de diversas plataformas acessem informações e serviços de maneira transparente.

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A Internet contabilizava mais de 15 milhões de usuários no início de 1996 e estima-se ter chegado a 1,6 bilhões de usuários em 2010. O tráfego total estimado chega a 1 ZettaByte (1021) em 2010. Inicialmente a Internet foi uma ferramenta importante para o meio acadêmico mas hoje é essencial para as empresas e, cada vez mais, para o uso pessoal.

Esse grande número de usuários tornou necessárias mudanças no endereçamento IP, pois a capacidade de endereçamento do protocolo atual estará esgotado em poucos tempo. Além disso, o uso de dados multimídia, tem exigido do protocolo garantias de qualidade quanto tempo de chegada dos pacotes no destino. Outro problema é a questão de segurança, pois como a rede foi concebida no meio acadêmico, não era necessário esconder qualquer dado. Hoje com o uso comercial da rede é necessário segurança para poder ser efetuadas compras e transações financeiras. Todos esses problemas serão resolvidos com a introdução do novo protocolo IPv6, ainda pouco usado mas que se tornará padrão em alguns anos.

Mostramos na Figura 1.1.2 o modelo genérico de uma comunicação. A máquina cliente solicita uma requisição (request) a máquina servidora, que entende a requisição e devolve para o cliente a resposta solicitada (reply).

Um cliente é um equipamento que estabelece a interface do usuário com a rede. Uma estação pode ser um computador pessoal, notebook, PDA ou telefone celular. Em uma arquitetura cliente-servidor, o cliente é responsável pela exibição das informações para o usuário de forma amigável, por exemplo, interface gráfica, e realiza um condicionamento dos dados que serão transmitidos para o servidor, por exemplo, criptografando os dados sensíveis antes de transmitir pela rede.

Para o usuário a utilização de uma aplicação no cliente é transparente pois ele é responsável pela transmissão e recepção dos dados com o servidor. O programa cliente é responsável por estabelecer, manter e encerrar a comunicação assim como detectar e corrigir os erros de transmissão e dosar a taxa de transmissão de acordo com a capacidade da rede.

Servidor é o equipamento que fornece informações mediante solicitação de um cliente. Geralmente é um computador com maior capacidade pois processa o serviço de comunicação para vários clientes além de gerenciar bancos de dados que contém as informações.

Como os servidores geralmente são únicos, é necessário fornecer uma infraestrutura confiável. Para isso, discos redundantes e fontes de alimentação ininterrupta (no-break) são equipamentos úteis.

Meio de transmissão é o meio físico por onde os dados vão trafegar entre cliente e servidor. Vários meios físicos podem ser utilizados, cada um de acordo com o ambiente e a distância desejada. Alguns exemplos podem ser: par trançado, cabo coaxial, fibra ótica ou rádio (sem fio).

Se cliente e servidor estão distantes, é necessário recuperar o sinal de transmissão ao longo do caminho. Se a ligação é compartilhada com outros cliente e servidores, é necessário interligar todos os dispositivos e encaminhar corretamente todas as mensagens. Os dispositivos podem ser repetidores, hubs, comutadores (switchs) ou roteadores.

A comunicação de dados entre dois dispositivos tem aplicação limitada. Quando estabelecemos comunicação entre mais de dois dispositivos construímos uma rede de comunicação de dados.

As redes de comunicação de dados podem ser classificadas conforme a distância de alcance que envolve tecnologias e mecanismos diferentes. Apresentamos, a seguir, a classificação de redes conforme a distância e um sumário dos diversos dispositivos de rede existentes.

Local Area Network - Rede local. Rede de computadores de âmbito local com distâncias da ordem de centenas de metros e utilizando protocolos LAN como Ethernet, Token-Ring ou FDDI.

A LAN ou rede local é uma rede que conecta dispositivos próximos, com distâncias da ordem de dezenas a centenas de metros, tipicamente instaladas em prédios. Pelo fato da proximidade e por sofrer menos interferência (ruídos) do meio ambiente, existe possibilidade o uso de tecnologias distintas das redes WAN, redes de longa distância.

Normalmente uma LAN apresenta um funcionamento baseado na difusão de dados (broadcast) contra o funcionamento comutado de uma rede WAN. Como o meio tem alta capacidade e os dispositivos pertencem à organização, esse modo de funcionamento é bastante eficiente e barato.

Wide Area Network - Rede que interliga computadores distribuídos em áreas geograficamente distantes.

Uma rede WAN ou rede de longa distância conecta dispositivos com distâncias grandes, da ordem de dezenas ou centenas de quilômetros. Pelo fato das grandes distâncias a velocidade é geralmente menor do que alcançadas nas redes locais LAN, pois nesse caso as interferências e ruídos são fatores limitantes. Os equipamentos são mais sofisticados e complexos, apresentando custos maiores.

Metropolitan Area Network - Rede que interliga computadores distribuídos em uma área metropolitana, tipicamente no âmbito de uma cidade.

A MAN é uma rede de âmbito metropolitano, com distâncias até dezenas de quilômetros. Como nessa distância as tecnologias de redes LAN não podem ser utilizadas torna-se necessário o uso de tecnologias de longa distância WAN. Por esse fato, a nomenclatura MAN tem sido substituída pela nomenclatura WAN pois são as tecnologias utilizadas nessas distâncias.

Os equipamentos de conectividade são todos os dispositivos que estabelecem a comunicação entre dois pontos. Eles são responsáveis por recuperar o sinal, detectar e corrigir erros de transmissão e encaminhar as mensagens para o destino correto. Apresentaremos a seguir um breve resumo de suas características de cada um.

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