Redes Metropolitanas MAN (Metropolitan Area Network)

Para Tanenbaum (2003, p.19), “Uma rede metropolitana, ou MAN, abrange uma cidade. O exemplo mais conhecido de uma MAN é a rede de televisão a cabo disponível em muitas cidades”. Dantas (2002, p. 15), em sintonia com Tanenbaum, afirma que “as redes metropolitanas são caracterizadas por abrangerem uma região metropolitana de uma determinada cidade. Elias e Lobato (2013, p. 12) concordam e acrescentam que as redes metropolitanas “Permitem a interligação de redes e equipamentos numa área metropolitana, como em locais situados em diversos pontos de uma cidade”. Morais (2012, p. 16, grifo nosso), além de esclarecer os mesmos conceitos, acrescenta que as redes metropolitanas têm uma abrangência de 1 km até 10 km, cobrindo a área de uma cidade. Porém, novamente, Elias e Lobato (2013, p. 11, grifo nosso) discordam e afirmam que essa rede pode chegar até 100 km de abrangência.

Alencar (2010, p. 19, grifo nosso), correlacionando os tipos de rede, com muita precisão, diz que “As redes metropolitanas podem ser entendidas como aquelas que proveem a interligação das redes locais em uma área metropolitana de uma determinada região”.

Figura 10 - Redes Metropolitanas - MAN (Metropolitan Area Network).

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São representadas, na Figura 10, várias redes locais, distribuídas geograficamente em uma área metropolitana, de uma cidade, interligadas entre si formam o conceito de uma Metropolitan Area Network (MAN).

As características mais importantes dessa rede para Elias e Lobato (2013, p. 13, grifo nosso) são: cabeamento podendo chegar em distâncias de até 100 km, cobrindo cidades; alta velocidade de transmissão (Mbps, Gbps) e baixa taxa de erros, como no caso das LANs; custo de cabeamento médio, devido a distâncias maiores que uma rede local; propriedade privada ou pública, dependendo de quem construiu a rede; própria ou terceiros, em função dos custos de infraestrutura; topologia em anel, mais econômica para as distâncias metropolitanas.

2.4.4.4 Rede Geograficamente Distribuída - WAN (Wide Area Network)

Para Mendes (2015, p. 37), “As redes WAN [Idem para MAN, diferenciando-se apenas pela área geográfica de abrangência] são formadas pela interligação de pequenas ou grandes redes LANs [Ou MANs]. Cada ponta da rede WAN possui a mesma estrutura de uma rede LAN, e a conexão entre elas é feita por meio de fibras ópticas ou ondas de rádio”. Complementando, Alencar (2010, p. 19) e Tanenbaum (2003, p. 20) dizem que “Uma rede geograficamente distribuída [...], abrange uma grande área geográfica, com frequência um país ou continente”, sendo demonstrada pela Figura 11. Ao encontro disso, Morais (2012, p. 16) usa o termo geograficamente dispersas e enfatiza que a rede WAN tem uma estrutura com maior complexidade e custo, abrangendo um país ou continente, e sua dimensão pode chegar a 1.000 km. Para Dantas (2002, p. 15), uma WAN “engloba uma vasta região (estado, país, continente), tem uma taxa de transferência na ordem de dezena de Mbps e uma elevada taxa de erros (quando comparada com uma LAN) [...]”.

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Figura 11 - Rede Geograficamente Distribuída - WAN (Wide Area Network) - Representada pelos cabos submarinos que interligam as redes pelo mundo.

Fonte: Submarine Cable Map. Disponível em: https://www.submarinecablemap.com

As principais características apontadas por Elias e Lobato (2013, p. 14) são: cabeamento de longas distâncias, sem limite; devido aos meios físicos adotados e as distâncias envolvidas, podem ter taxa de transmissão com diferentes velocidades e taxas de erros superior das LANs; alto custo de cabeamento e propriedade pública.

2.4.5 Meios de Comunicação ou Transmissão

Morais (2012, p. 20) exemplifica o uso e a importância desses meios dizendo que já se pode ver escolas, empresas e supermercados com computadores interligados. Utilizando uma linguagem menos técnica, ele cita o cabo azul ou par trançado, o cabo preto [ou branco] ou coaxial, e até mesmo com grandes velocidades com as fibras ópticas ou raios de luz. Mendes (2015, p. 34) diz que “O nome meio de comunicação é dado aos cabos que conduzirão as tensões elétricas entre o computador origem e o destino, no caso de cabos de cobre ou luminosidade, quando falamos de fibras ópticas”.

Para Elias e Lobato (2013, p. 15), é de extrema importância, para o bom desempenho de uma rede, o projeto de cabeamento. “Esse projeto envolve aspectos sobre a taxa de

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transmissão, largura de banda, facilidade de instalação, imunidade a ruídos, confiabilidade, custos de interfaces, exigências geográficas, conformidade com padrões internacionais e disponibilidade de componentes”. Para Linux Pocket Pro (2007, p. 40), “Um sistema de cabeamento estruturado permite o tráfego de qualquer tipo de sinal elétrico de áudio, vídeo, controles ambientais e de segurança (câmeras de vigilância, por exemplo), dados e telefonia [...]”.

2.4.5.1 Cabo Coaxial

Sobre essa tecnologia, Torres (2001, p. 196) diz que “O cabo coaxial foi um dos primeiros tipos de cabo usados em rede [Quando a topologia de rede em barramento era predominante, o uso desse tipo de cabo era comum, hoje ainda é utilizado por TVs a cabo]. Ele possui dois fios, sendo um uma malha que envolve o cabo em toda a sua extensão”. Morais (2012, p. 21) diz que “É um tipo de cabo muito utilizado pela TV a cabo, para condução de sinal. Antigamente o cabo coaxial era muito utilizado nas empresas e indústrias como meio de transmissão pelas redes de computadores. A sua velocidade máxima de transmissão é de 10 Mbps”. Dantas (2002, p. 50) explica que esse cabo “consiste de dois condutores cilíndricos, um interno e outro externo, separados por um material dielétrico. Elias e Lobato (2013, p. 15) relatam algumas características como a velocidade de 10 Mbps, distância de até 500m e afirma que o cabo se tornou obsoleto devido à dificuldade de manutenção. Apesar de dispensar o uso de Switch ou Hub, o baixo custo e a facilidade da instalação do cabo par trançado compensam a troca dessa tecnologia.

2.4.5.2 Par Trançado

Este tipo de cabo é o mais utilizado nas redes locais (LAN), devido à topologia estrela adotada atualmente nesse cenário, porém uma quantidade maior de cabos com mais flexibilidade são necessárias. Morais (2012, p. 21) relata que “Com a necessidade de aumento de taxa de transmissão, o cabo coaxial começou a ser substituído pelo par trançado, na maioria das empresas. Sua vantagem está nas taxas de transmissão utilizadas [..]”. Elias e Lobato (2013, p. 17) explanam inúmeros fatores para a utilização desse tipo de cabo, como a maior flexibilidade, melhor custo benefício, maior velocidade de transmissão de dados, podendo chegar a 10 Gbps, e facilidade na manutenção.

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Os mesmos autores destacam que as categorias 3 a 5 ainda são as mais utilizadas, devido ainda serem compatíveis e atenderem às necessidades das redes existentes, porém com a queda dos preços de equipamentos que suportam velocidades Gigabit, os padrões CAT6 e CAT6A têm sido preferidos para as novas instalações, pois suportam plenamente a velocidade de 10 Gbps. Como vantagens deste cabo, cita-se o preço, a flexibilidade, a facilidade de manutenção e a velocidade, em detrimento de ter um limite de comprimento de aproximadamente 100m até o ponto de concentração (Switch), e a baixa imunidade à interferência eletromagnética. “Nas redes convencionais, os cabos podem se valer de diversos tipos de materiais para proteção física, isolando, tanto quanto for a qualidade do material, o que ali trafega do resto do ambiente”. (RUFINO, 2007, p. 17).

2.4.5.3 Fibra Óptica

A fibra óptica é o meio atual de transmissão utilizado em larga escala para interligar redes do tipo MAN e WAN. Possui uma capacidade de transmissão de dados superior, se comparada com outros tipos de tecnologias. Segundo Kurose (2013, p. 15), “têm baixíssima atenuação de sinal até cem quilômetros e são muito difíceis de derivar”, o autor ainda caracteriza esse cabo como delgado e flexível, podendo suportar centenas de Gigabits por segundo. Morais (2012, p. 22) vai ao encontro de Kurose explicando que o cabo é utilizado para interligar grandes redes, com altas taxas de transmissão de dados, através de feixe de luz e sinais luminosos, ressaltando que essa tecnologia não está muito aparente nas empresas, pois seu uso ainda é externo aos prédios, e/ou subterrâneos.

A interligação de redes em longas distâncias, entre cidades, estados, países e continentes, ou até mesmo dentro de cidades, exige que a tecnologia utilizada seja de grande capacidade, a fim de suportar a demanda existente entre essas grandes redes. Cordeiro (2016, p. 12) enfatiza que “A fibra óptica é atrativa porque é uma tecnologia barata para transmitir um grande volume de dados, em comparação com outros métodos de transmissão mais caros, como rádio e satélite”. A revista ainda aponta diversas vantagens no seu uso, como em um único feixe de luz, poder transmitir dados em torno de 40 Gbps, tendo um custo-benefício desejável. “Mais do que uma simples melhora na velocidade e na capacidade de transmissão, a fibra óptica tem sido descrita por analistas e especialistas como uma evolução necessária da tecnologia”. (CORDEIRO, 2016, p. 12).

Reforçando os autores citados acima, Torres (2001, p. 246) complementa explicando que esse tipo de cabo não conduz energia elétrica, o que elimina problemas com raios ou

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qualquer outro fator elétrico, é totalmente imune a ruídos ou interferências eletromagnéticas, propiciando comunicação mais rápida, pois sem erros, não haverá retransmissão dos dados. O autor atribui ao investimento mais elevado, o uso ainda dos cabos de cobre, como o par trançado, embora o preço da fibra óptica tenha caído, em redes menores de outros cabos tem melhor custo-benefício. A descrição física dos cabos mencionados pode ser vista na Figura 12.

Figura 12 - Tipos de cabos.

Fonte: Dica e Informática. Disponível em <http://www.dicaeinformatica.com.br>.

2.4.5.4 BackBone

Os backbones estão no centro das grandes redes. Normalmente criados e mantidos por operadoras de telefonia ou empresas do ramo, um backbone ou “espinha dorsal” hospeda equipamentos como Switch e principalmente roteadores de elevada capacidade, que tem a missão de receber todo o tráfego de uma grande rede e enviar ao seu destino, dando continuidade a um fluxo imenso de dados, chamado de Internet. Morais (2012, p. 22) define como sendo “o canal principal de comunicação de uma rede, no qual outras redes de computadores estão conectadas, ou seja, é a ‘espinha dorsal’ de uma rede de comunicação. Normalmente é o canal de comunicação mais rápido de toda rede”. Elias e Lobato (2013, p. 8) conceituam esse termo como “A interconexão central de uma rede pode ser entendida como uma espinha dorsal de conexões que interligam pontos distribuídos da rede, formando uma grande via de tráfego de informações”. Ao encontro dos outros autores, Linux Pocket Pro (2007, p. 44) evidencia que “Um backbone (ou espinha dorsal) é um segmento central de

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rede, com uma grande largura de banda, ao qual estão interligadas uma série de subredes ou segmentos de rede menores”.

Um exemplo de backbone no Brasil é a rede ipê, mantida pela Rede Nacional de Pesquisa (RNP), sendo que ela interliga universidades e seus hospitais, institutos de pesquisa e instituições culturais. Na Figura abaixo, é possível identificar os backbones e suas velocidades.

Figura 13 - Backbone Rede Ipê em cada estado do Brasil.

Fonte: RNP. Disponível em: <https://www.rnp.br/servicos/conectividade/rede-ipe>

A Figura 13 está demonstrado os backbones, que interligam diversas instituições pelo país, como a Universidade Federal de Santa Maria, Universidade Federal do Pampa, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, entre outros, a uma velocidade de até 10 Gbps. As velocidades da rede demonstradas na Figura 13 (20, 10, 3 e 1 Gbps), são exclusivas da Rede Ipê e dos órgãos que ela interliga, com potencial de controle total desse tráfego,

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priorizando, transferindo, balanceado a banda larga, sem concorrência de outros usuários na Internet.

2.4.6 Infraestrutura de Rede

2.4.6.1 Estação de trabalho ou Host

Mendes (2015, p. 33) explica que as estações de trabalho “são computadores que fazem parte da rede e são dedicados aos usuários da rede local. Geralmente, fazem o papel do cliente, sendo os computadores que solicitarão recursos ao servidor”.

2.4.6.2 Placa de Rede - NIC

Para Elias e Lobato (2013, p. 27), “As interfaces de rede são fisicamente materializadas através das placas de rede, [...]. A placa de rede é o hardware que permite aos computadores conversarem entre si através da rede”. Mendes (2015, p. 34) complementa dizendo que “A placa de rede é um equipamento interno instalado nos computadores que torna possível a comunicação entre às estações de trabalho e entre às estações e o servidor, sendo também conhecidas por NIC (Network Interface Card)”. Morais (2012, p. 24) explica que “Para poder conectar os meios de transmissão através dos cabos de transmissão, cada computador da rede deve ter uma placa de comunicação, onde deverá ser conectado o cabo da rede”.

2.4.6.3 Hub (Concentrador)

Para Elias e Lobato (2013, p. 29), “Concentradores (hubs) são pontos de conexão para dispositivos em uma rede, que contêm múltiplas portas e são usados para conectar segmentos de uma LAN”. Concordando com esta afirmação, Torres Júnior (2013, p. 41) complementa escrevendo que “é um dispositivo de conexão que transmite a mesma informação a múltiplos receptores, atuando como um barramento único que conecta todos os hosts”, ou “dividir uma mesma conexão entre diversos pontos de acesso”. (LINUX POCKET PRO 2007, p. 49).

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2.4.6.4 Switch (Comutador)

O Switch é um equipamento fisicamente muito semelhante ao Hub, porém possui características em nível de software que transformaram sua utilização indispensável, enquanto os Hubs estão em desuso. “Os switches costumam ser utilizados em redes com topologia estrela, como concentradores e administradores do tráfego”. (LINUX POCKET PRO 2007, p. 51). Segundo Elias e Lobato (2013, p. 30), “Switch Ethernet é o equipamento que realiza a função de comutação de quadros [...]. Em redes Ethernet, os quadros da LAN são transferidos através da rede, com base nos endereços de origem e destino [...]”.

Torres Júnior (2013, p. 41) define o Switch explicando também a sua diferença com os

Hubs, dizendo que “no caso do switch, um quadro recebido em uma porta não é repetido em

todas as outras portas, mas apenas na porta onde a máquina destino do quadro está conectada”. Morais (2012, p. 25) resume a principal característica desse ativo de rede dizendo que “os dados vindos do computador de origem somente são repassados ao computador de destino. Isso porque o switch cria uma espécie de canal de comunicação exclusiva entre a origem e o destino”.

2.4.6.5 Roteador

Roteadores são os responsáveis pela interligação e encaminhamento de todo tráfego entre redes diferentes, em LANs, MANs e WANs. Através de uma tabela de roteamento, onde ficam registrados todas as requisições de origem e destino, este serviço define as rotas em uma rede. Em uma visão minimalista, Ferreira (2008, p. 413) diz que “Roteadores são equipamentos que conectam duas redes distintas”. Mendes (2015, p. 37) explica que “Um roteador representa um equipamento ativo responsável pela interligação de duas redes em que os endereços de rede de cada uma são diferentes”. Elias e Lobato (2013, p. 32) dizem que “Roteadores são dispositivos de rede mais tradicionais, como de backbone das intranets e da Internet. Eles tomam decisões baseadas nos endereços de rede. [...] Roteador é o dispositivo responsável pelo encaminhamento de pacotes de comunicação em uma rede ou entre redes”. Nesta mesma linha, Torres Júnior (2013, p. 42) diz que “Os roteadores são os equipamentos responsáveis pela interconexão de redes IP, fazendo a passagem de um pacote IP entre as redes”.

De maneira geral, os roteadores são equipamentos inteligentes que intermedeiam a comunicação entre redes, são eles que sabem as origens e os destinos das diferentes

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requisições. Dantas (2002, p. 216) afirma que “Os roteadores (routers) são os dispositivos que permitem a interligação de redes distintas, formando-se um verdadeiro ambiente de inter- rede”. Listando algumas funções de um roteador, Morais (2012, p. 25) cita “[...] determinar a melhor rota e transportar os pacotes pela rede; verificar o endereço de rede para quem a mensagem está destinada; identificar este endereço; e, por fim, traduzir para um novo endereço físico e enviar o pacote”.

2.4.6.6 Gateway

Para Dantas (2002, p. 218), “Os gateways são um tipo especial de roteador empregado para fazer o roteamento de pacotes em redes com arquiteturas completamente distintas. A função de um gateway é prover a interoperabilidade entre duas aplicações em dois ambientes”. Para Linux Pocket Pro (2007, p. 48), “No sentido mais estrito, o gateway é um ponto de junção, composto de hardware e software, que funciona como um ‘portão de entrada’ ou acesso intermediário entre duas redes de formato diferente.”.

2.4.6.7 Modem

O modem, disponível em muitas residências e empresas para conectar uma rede à Internet, segundo Morais (2012, p. 27) “é um dispositivo conversor de sinais que faz a comunicação entre computadores através de uma linha dedicada para esse fim. Seu nome é a contração das palavras MOdulador e DEModulador, pois essas são suas principais funções”.

2.4.6.8 Firewall

Fundamental para segurança de redes, principalmente devido ao uso cada vez maior da Internet, o firewall segundo Peixinho (2013, p. 51) é “uma combinação de componentes (hardware, software e redes) com o objetivo de proteger informações entre uma rede privada e a Internet ou outras redes”. O autor cita algumas finalidades deste serviço, como restringir a entrada e saída do tráfego e impedir que usuários entrem no interior dos serviços em uma rede sem permissão. Segundo Tâmega (2003b, p. 51), “[..] firewalls são barreiras entre a rede privada [LAN ou MAN] e a rede externa [MAN ou WAN] com a finalidade de evitar intrusos [...]”. O autor explica que o firewall geralmente é instalado entre a rede interna e a rede externa, criando uma barreira protetiva. Compartilhando dessa análise, Ferreira, (2008, p.

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358) entende que “São equipamentos cuja função é proteger a rede de ataques de intrusos”. Stato (2009, p. 33) explica que se trata de uma barreira que controla e limita a troca de informações, entre computadores e a rede externa, tendo como objetivo analisar, para permitir ou não, o acesso para a Internet, ou dentro da própria rede. Nakamura (2007, p. 221), sintetizando todos esses conceitos, diz que o firewall “[...] é um ponto entre duas ou mais redes, no qual circula todo o tráfego. A partir desse único ponto, é possível controlar e autenticar o tráfego [...]”.

2.4.6.9 Servidor

Os dispositivos chamados de Servidor são normalmente computadores com características robustas e de grande capacidade computacional, pois precisam atender diversas requisições dos computadores clientes. Esses equipamentos hospedam serviços que estarão disponíveis a todo o escopo da rede, precisam estar sempre disponíveis e com seus recursos bem administrados. Para Kurose (2013, p. 8), “[...] servidores tendem a ser máquinas mais poderosas, que armazenam e distribuem páginas Web, vídeo em tempo real, retransmissão de

e-mails e assim por diante”. Mendes (2015, p. 33) diz que “[...] tais servidores são

dimensionados para essa tarefa, com bastante espaço em disco, grande capacidade de memória RAM, boa capacidade de processamento, bons componentes, boa ventilação, [...] e tolerância a falhas”. Ainda sobre servidores, Mendes (2015, p. 33) define que “O servidor está presente somente nas redes que seguem a filosofia das redes cliente/servidor, nos quais os servidores ficam o tempo todo à disposição da rede, apenas para fornecer recursos compartilhados aos usuários”. Para Torres (2001, p. 19), é um computador ou dispositivo capaz de oferecer um recurso para rede, como serviços de armazenamento e compartilhamento de arquivos, serviços de impressão, compartilhamento de conexão com a Internet, etc.

Existem diversos tipos de serviços alocados em máquinas com características de um servidor. Um serviço pode estar em vários servidores ou somente em um, assim como um servidor pode hospedar apenas um serviço, ou vários. Todas essas definições dependem da qualidade e da capacidade do hardware disponível no servidor, bem como a demanda de recursos do serviço alocado.

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2.4.6.9.1 Servidor de Arquivos

São servidores que armazenam todos os tipos de arquivos de forma centralizada, compartilhando o acesso com aos clientes autorizados. Torres (2001, p. 14) diz que “É um servidor responsável pelo armazenamento de arquivos de dados [...] que necessitam ser compartilhados com os usuários da rede. Elias e Lobato (2013, p. 5) explicam que enquanto o arquivo está armazenado no servidor, ele é transferido e carregado para a memória do computador local, para que seja possível sua utilização.

2.4.6.9.2 Servidor de Impressão

Este tipo de servidor é responsável por organizar as requisições de impressões na rede. As impressoras estarão conectadas diretamente na rede, ou no próprio servidor, dispensando que algum computador cliente tenha alguma impressora conectada, e esteja ligado compartilhando este recurso. “Responsável por processar os pedidos de impressão solicitados pelos computadores da rede e enviá-los para as impressoras disponíveis”. (TORRES, 2001, p. 14).

2.4.6.9.3 Servidor de Aplicações

Elias e Lobato (2013, p. 5) explicam que, em um servidor de aplicação, diferentemente de um servidor de arquivos e/ou impressão, apenas os resultados requeridos são carregados para o computador que fez a solicitação. Na mesma linha de pensamento de Elias e Lobato, Torres (2001, p. 15) diz que “[...] quando um computador cliente faz uma consulta em um banco de dados cliente/servidor, essa consulta será processada no servidor de aplicações e não no computador cliente; o computador cliente apenas mostrará o resultado enviado pelo servidor de aplicações”.

2.4.6.9.4 Servidor de Comunicação

Torres (2001, p. 17) diz que esse tipo de servidor é “Usado na comunicação entre a sua rede e outras redes, como a Internet”. Para Elias e Lobato (2013, p. 5), “Os servidores de comunicação manipulam o fluxo de dados [...] entre a própria rede do servidor e outras redes.

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2.4.6.9.5 Servidor de Email

Também chamado de servidor de correio eletrônico, segundo Torres (2001, p. 16) é “Responsável pelo processamento e pela entrega de mensagens eletrônicas”. Elias e Lobato (2013, p. 5) abordam que “Os servidores de correio gerenciam mensagens eletrônicas entre os