Redes de Computadores II
Abordagem dos Conteúdos do 2° Semestre
Adelino Joaquim Rodrigues, Anderson Fernandes, Daniel Marcio, Fabiano Rodrigues, Irineu Porfirio, Junior Nascimento, Marcos Rizzo Miranda, Marcos Vinicius, Wellyngton Siqueira
Unirondon Centro Universitário (UNIRONDON) Av. Beira Rio, nº. 3001 Jd Europa – Cuiabá – MT – Brasil
Abstract. This article aims to show the learning on the Course II of computer networks, content very useful for application in daily from people who work or
you want to work in an area of IT. It addresses issues atuas in the universe of network computers.
Resumo. Este artigo busca mostrar o aprendizado sobre o curso de redes de computadores II, conteúdo muito útil para aplicação no dia a dia das pessoas que trabalhem ou um pretende trabalhar na área de TI. Aborda temas atuas no universo das redes de computadores.
1 Introdução
O os conteúdos abordados no curso de Redes de Computadores II (Redes II) são na sua grande maioria voltados para a prática. Houve maior aproveitamento de aprendizagem, pois, as aulas foram ministradas no laboratório, envolvendo uma constante dinâmica de
Teoria X Prática. Durante o Semestre foram abordados diversos conteúdos inerentes à
disciplina dentre os quais se destaca: Virtualização, Sistema Operacional para Redes
Windows Server 2003 ¹ e suas funcionalidades, Redes de Alta Velocidade, Qualidade de
Serviço – QoS ² etc.
Observa-se que os conteúdos possuem uma íntima ligação, com objetivo de oferecer um aprendeizado contínuo sobre o assunto. Para poder estudar as funcionalidades do Windows Server 2003 foi necessária compreensão do funcionamento de software de virtualização, cuja função principal é permitir a instalação de um sistema operacional para rodar sobre uma máquina virtual que simula um ambiente de hardware simulando a maioria dos recursos disponíveis numa máquina física. Por ser o laboratório de informática constituído de máquinas com Windows XP instalado, utilizou-se desse procedimento (virtualização) para não precisar formatá-las para uma nova instalação do Server.
1 - Windows Server 2003 – Sistema Operacional específico para redes de computadores. 2 – QoS - Termo utilizado para designar Qualidade de Serviço.
A VM¹ possibilitou a instalação e configuração do Sistema Operacional Windows Server sobre a mesma máquina em primariamente roda um Windows XP. Esse processo foi realizado em meio a dificuldades técnicas, pois os recursos de hardware disponíveis eram escassos, o que tornava o desenpenho, um processo lento e com constantes falhas, nada que impedisse o desenvolvimento das aulas. As principais atividades desenvolvidas com o servidor Windows Server 2003 foi a exploração de suas funcionalidades básicas e mais avançadas como Servidor Web, Controlador de domínio, Servidor de arquivos, Servidor DNS, Servidor DHCP entre outros.
2 Virtualização
A Virtualização permite que várias máquinas virtuais corram paralelamente em uma só máquina física independentemente de seu Hardware ou Sistema Operacional. Com o objetivo de reduzir os custos de administração e manutenção e centralizar o trabalho dos gerentes de tecnologia, as empresas apostaram em um novo conceito: utilizar equipamentos mais robustos, com mais recursos de processamento e espaço em disco, para hospedar as diversas aplicações da companhia, prática batizada de consolidação de servidores. Apesar dos ganhos em administração, energia e espaço, este modelo trazia uma desvantagem fundamental em relação à infra-estrutura descentralizada: se todas as aplicações da sua empresa rodam sobre um único hardware, isso significa que se ele quebrar, tudo pára. Além disso, as aplicações de uma empresa nem sempre rodamsobre a mesma plataforma; muitas vezes exigem sistemas operacionais diferentes ou mesmo versões distintas de um mesmo sistema.
A virtualização permite rodar paralelamente, em um mesmo servidor, diversos ambientes operacionais independentes. Há diferentes formas de emular estas estações virtuais em uma mesma estação. A maneira mais comum é a instalação de uma camada de software de virtualização - fornecido por empresas como a VMware, a XenSource e a própria Microsoft - sobre o hardware, que permite a criação das máquinas virtuais que podem rodar sistemas operacionais diferentes, como Linux, Unix ou Windows.
O software de virtualização estabelece os recursos de hardware - como processamento, memória e armazenamento - que serão designados a cada estação virtual, e permite realocar estes recursos de acordo com a demanda de cada aplicação em determinado momento da companhia. Uma das vantagens da virtualização é que é possível aproveitar melhor os recursos da máquina. Por exemplo, um servidor de e-mail exige mais do hardware durante o dia, enquanto todos os funcionários trabalham, mas fica com a capacidade ociosa durante à noite. Esses recursos podem ser alocados para rodar relatórios em uma aplicação de banco de dados durante este período.
A virtualização atende a uma necessidade das companhias por maximizar os ativos existentes, fazendo mais com o mesmo. O balanceamento de responsabilidades e de uso reduz a necessidade de compra e elimina o custo de ociosidade. É uma tecnologia que tem grande apelo, pois traz resultados claros para a área financeira. Outra vantagem da virtualização é que é possível manter estações virtuais rodando aplicações redundantes, permitindo que, no caso de falha em um ambiente, o outro seja utilizado como recurso de contingência. Com a ajuda dos softwares apropriados, é possível ainda mover
estações virtuais para hardwares diferentes, em caso de um problema físico, evitando assim a perda de produtividade. De acordo com dados da VMware, a virtualização, combinada à consolidação de servidores, reduz em até 53% os custos com hardware e 79% os custos operacionais, gerando uma economia média de até 64% para a empresa que adota a solução.
3 Windows Server 2003
Com o crescimento das migrações de dados e aplicações dos grandes portes para a baixa plataforma, houve a necessidade de inserir em vários pontos da rede da empresa, servidores que pudesse executar diferentes tipos de funções comoservidor de banco de dados, servidor de aplicações, servidor de acesso remoto, servidor web, etc. O Windows Server 2003 foi projetado pela Microsoft para ser o sistema operacional dos servidores da rede para atender estas necessidades. O que define o papel a ser desempenhado por um sistema operacional Windows Server 2003, basicamente são as configurações e os serviços instalados e configurados no servidor.
Dentre os vários papéis que poderá ser desempenhado pelo Windows Server 2003 destacamos os principais:
Controlador de domínio - Em uma floresta do Active Directory, um servidor que
contém uma cópia gravável do banco de dados do Active Directory participa da duplicação do Active Directory e controla o acesso a recursos de rede. Os administradores podem gerenciar contas de usuário, acesso à rede, recursos compartilhados, topologia de sites e outros objetos de diretório a partir de qualquer controlador de domínio na floresta.
Servidor de arquivos - Os servidores de arquivos fornecem e gerenciam o acesso
a arquivos. Se você planeja usar o espaço em disco do computador para armazenar, gerenciar e compartilhar informações, como arquivos e aplicativos acessíveis pela rede, configure-o como um servidor de arquivos.
Servidor de Impressão - Os servidores de impressão fornecem e gerenciam o
acesso às impressoras. Configure o computador como servidor de impressão se você planeja gerenciar impressoras remotamente ou usando a instrumentação de gerenciamento do Windows (WMI), ou se deseja imprimir de um computador servidor ou cliente para um servidor de impressão usando um URL.
Servidor DNS - Banco de dados distribuído de modo hierárquico que contém
mapeamentos de nomes de domínios DNS para vários tipos de dados, como, por exemplo, endereços IP. O DNS permite a localização de computadores e serviços por nomes amigáveis, além de possibilitar a descoberta de outras informações armazenadas no banco de dados.
Servidor WINS - Um serviço de software que mapeia endereços IP
usuários acessem os recursos pelo nome em vez de solicitar que usem endereços IP difíceis de serem reconhecidos e lembrados.
Servidor DHCP - Os servidores DHCP gerenciam centralmente endereços IP e
informações afins, fornecendo-as aos clientes. Isso permite que você defina configurações de rede cliente em um servidor, em vez de configurálas em cada computador clientes.
Servidor Web – [...] Os Serviços de Informações da Internet (IIS) fornecem
recursos de servidor Web integrados, confiáveis, escalonáveis, seguros e gerenciáveis em uma intranet, na Internet ou em uma extranet. Você pode usar o IIS 6.0 para criar uma plataforma forte de comunicação de aplicativos de rede dinâmicos. O IIS 6.0 inclui novos recursos projetados para ajudar organizações, profissionais da área de informática e administradores da Web a atingir seus objetivos de desempenho, confiabilidade, desempenho e segurança em milhares de sites possíveis, em um único servidor IIS [...].
Servidor de e-mail - Os Serviços de email incluem os serviços POP3 e SMTP, que
oferecem, respectivamente, a recuperação e a transferência de emails. Os administradores podem usar o serviço POP3 para armazenar e gerenciar contas de email no servidor de email.
Servidor de acesso remoto - Você pode configurar um servidor que permita aos
usuários remotos acessar recursos de sua rede privada através de conexões dial-up ou de redes virtuais privadas (VPN). Esse tipo de servidor é chamado de servidor de acesso remoto/VPN. Os servidores de acesso remoto/VPN também podem oferecer a conversão de endereços de rede (NAT). Com a NAT, os computadores da rede privada podem compartilhar uma única conexão com a Internet.
Servidor de fluxo de mídia - Você pode usar o Windows Media Services para
disponibilizar o fluxo do conteúdo de áudio e vídeo pela Internet ou por uma intranet. Os clientes podem ser computadores ou dispositivos que reproduzem conteúdo usando um player, como o Windows Media Player, ou computadores que executam o Windows Media Services (chamados de servidores Windows Media) que armazenam em proxy ou em cache ou redistribuem o conteúdo (MICROSOFT, 2003).
3.1 Servidor DHCP
O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol ou protocolo de configuração dinâmica de endereços de rede) permite que todos os micros da rede recebam suas configurações de rede automaticamente a partir de um servidor central, sem que precise ficar configurando os endereços manualmente em cada um. O protocolo DHCP trabalha de uma forma bastante interessante. Inicialmente, a estação não sabe quem é quem não possui um endereço IP e não sabe sequer qual é o endereço do servidor DHCP da rede. Ela manda, então, um pacote endereçado ao IP "255.255.255.255", que é transmitido pelo switch para todos os micros da rede. O servidor DHCP recebe este pacote e responde com um pacote endereçado ao endereço IP "0.0.0.0", que também é transmitido para todas as estações. Apesar disso, apenas a estação que enviou a solicitação lerá o pacote, pois ele é endereçado ao endereço MAC da placa de rede. Quando uma estação recebe um pacote destinado a um endereço MAC diferente do seu,
ela ignora a transmissão. Dentro do pacote enviado pelo servidor DHCP estão especificados o endereço IP, máscara, gateway e servidores DNS que serão usados pela estação.
Realizados trabalhos para a configuração de servidores, onde o endereço é temporário, não é da estação, mas simplesmente é "emprestado" pelo servidor DHCP para que seja usado durante um certo tempo, definido na configuração do servidor. Se o servidor DHCP estiver fora do ar, ou não puder ser contatado por qualquer outro motivo, a estação esperará até que tenha se passado 87.5% do tempo total, tentando várias vezes em seguida. Se, terminado o tempo do empréstimo, o servidor DHCP ainda não estiver disponível, a estação abandonará o endereço e ficará tentando contatar qualquer servidor DHCP disponível, repetindo a tentativa a cada 5 minutos. Porém, por não ter mais um endereço IP, a estação ficará fora da rede até que o servidor DHPC volte a responder.
Uma vez instalado, o servidor DHCP passa a ser essencial para o funcionamento da rede. Se ele estiver travado ou desligado, as estações não terão como obter seus endereços IP e não conseguirão entrar na rede. Todos os provedores de acesso discado usam servidores DHCP para fornecer dinamicamente endereços IP aos usuários. No caso deles, esta é uma necessidade, pois o provedor possui uma quantidade de endereços IP válidos, assim como um número de linhas bem menor do que a quantidade total de assinantes, pois trabalham sobre a perspectiva de que nem todos acessarão ao mesmo tempo. Não é necessário ter um servidor DHCP dedicado. Muito pelo contrário, o DHCP é um serviço que consome poucos recursos do sistema, por isso o mais comum é deixá-lo ativo no próprio servidor que compartilha a conexão. Freqüentemente, o mesmo servidor incorpora também o firewall e um proxy transparente. Embora não ofereçam os mesmos recursos que um servidor Linux, os modems ADSL que podem ser configurados como roteadores quase sempre incluem a opção de ativar o servidor DHCP.
3.2 Servidor Web
A expressão servidor web pode significar duas coisas: Um programa de computador responsável por aceitar pedidos HTTP de clientes, geralmente os navegadores, e servi-los com respostas HTTP, incluindo opcionalmente dados, que geralmente são páginas web, tais como documentos HTML com objetos embutidos (imagens, etc.). Um computador que executa um programa que provê a funcionalidade descrita acima. De uma forma simplista podemos dizer que um Servidor WEB não mais é que um Servidor TCP/IP que envia páginas WEB (ex. mensagens de texto escritas em HTML) para o Browser WEB.
Os pedidos http que se referem habitualmente a páginas HTML são normalmente feitos através de browsers. O processo se inicia com a conexão entre o computador onde está instalado o servidor web e o computador do cliente; como na web não é possível prever a que hora se dará essa conexão, os servidores web precisam estar disponíveis dia e
noite. A partir daí é processado o pedido do cliente, e conforme as restrições de segurança e a existência da informação solicitada, o servidor devolve os dados. Atualmente há cada vez mais programas que fazem pedidos HTTP (leitores de RSS e outros) e quase desde o inicio da web que os ficheiros servidos pelo webserver vão para além dos ficheiros HTML, incluindo imagens, ficheiros de som, pdfs, etc.
Finalmente, os servidores web também podem executar programas e scripts, interagindo mais com o usuário. A origem do conteúdo enviado pelo servidor web numa resposta a um pedido HTTP pode ser:
Estática - se vier directamente de um ficheiro já existente no servidor;
Dinâmica - se for criada dinamicamente por outro programa, script ou API chamado
pelo servidor.
No caso de uma página dinâmica, o pedido, depois de recebido, é processado pelo servidor web que vai criar dinamicamente o conteúdo que depois será enviado para o cliente. As páginas dinâmicas têm a vantagem de poderem ser programadas, ou seja usando alguma linguagem de programação (que dependendo do servidor web pode ser php, Java, Perl, Visual Basic .NET, C#, etc) podemos criar programas que correm no servidor web, eventualmente acessando a bases de dados e cujo resultado é enviado para o browser.
4 Inernet 2
A Internet2 é projeto de colaboração entre mais de 100 universidades americanas para desenvolver aplicativos de pesquisa e aprendizado avançados através da rede. Como o ensino e pesquisa podem requerer multimídia em tempo real e conseqüentemente uma elevada taxa de transferência, uma das prioridades da I2 é prover estrutura suficiente para que isso aconteça. Mas a I2 não é só isso, com ela pretende-se também desenvolver novos usos para a estrutura de internet e internet2 com propósitos educacionais. Apesar de a Internet2 não ser vista como uma substituta para internet, seus organizadores esperam dividir suas descobertas com outros tipos de rede, incluindo a internet. As instituições envolvidas pretendem ainda usar a internet para funções mais simples, como e-mail, newsgroups ou acesso às páginas da www.
Os colaboradores da Internet2 planejam usar ferramentas do "Quality-of-Service (QoS)" de modo que os participantes possam reservar e usar uma banda mais larga para eventos especiais ou em determinados períodos de tempo. No momento não se pode afirmar nada, mas até onde se sabe é que o limite teórico da taxa de transferência pela Internet2 é de 10 Gbps (gigabits por segundo), o que resulta em 1,25 GB/s (gigabytes por segundo). Isso significa que todo o conteúdo de um DVD (4,38 GB) pode ser transferido em 3,5 segundos (se a velocidade fosse ao máximo).
O recorde de velocidade na Internet2 é de um grupo de pesquisadores guiados pela Universidade de Tókio. Eles conseguiram a marca de 9,08 Gbps, o que se aproxima muito do limite teórico.
5 FDDI e ATM
5.1 FDDI: O significado desta sigla é "Fiber Distributed Data Interface" foi
estabelecido pelo ANSI (American Nations Standards Institute) em 1987. As redes FDDI usam cabos de fibra óptica, para terem capacidades de transmitirem alta taxas de dados por segundos(teste em laboratórios conseguiram uma taxa de 100Mbps) e de poder ter uma distância de até 200km, conectando até 1000 estações de trabalho. Estas particularidades tornam esse padrão bastante indicado para a interligação de redes através de um backbone – nesse caso, o backbone deste tipo de redes de alta velocidade é justamente o cabo de fibra óptica duplo, com configuração em anel FDDI, ao qual se ligam as sub-redes. FDDI utiliza uma arquitetura em anel duplo. Para fazer umaa conexão das redes é utilizado um concentrador FDDI em cada LAN integrante do anel. A esse concentradores são conectados os servidores das LANs ou outros equipamentos que não sejam desligados e religados com freqüência, com estações de trabalho comuns. O fato de desligar e religar equipamentos conectados ao anel provoca freqüentes reconfigurações no anel, o que pode provocar impacto no desempenho global da rede.
5.2 ATM: A tecnologia Asynchronous Transfer Mode – ATM foi desenvolvida devido
às tendências na àrea de redes. O parâmetro mais relevante é o grande número de serviços emergentes de comunicação com diferentes, algumas vezes desconhecidas, necessidades e características. Surgiu nos anos 90 e é o nome dado a Asynchronous Transfer Mode. Foi desenhado como um protocolo de comunicação de alta velocidade. Os protocolos dos ATM encapsula os dados em pacotes de tamanho fixo de 53 bytes (48 bytes de dados e 5 de cabeçalho). No ATM estes pacotes são denominados de células. A velocidade do ATM começa em 25 Mbps, 51 Mbps, 155 Mbps e superiores. Estas velocidades podem ser atingidas com cabeamento de cobre ou fibra óptica. A ATM foi projetada para oferecer uma qualidade superior a outros tipos de redes, a opção por células de tamanho fixo foi principalmente devido, primeiro à necessidade e depois à habilidade intrínseca dos equipamentos de rede de suportar voz e vídeo em tempo real. Estes serviços requerem um compromisso com a qualidade, caracterizada por parâmetros descritos a seguir, que normalmente não são necessários no tráfego usual de dados de aplicações do tipo banco de dados, por exemplo.
6 QoS – Qualidade de Serviço
Qualidade do serviço - Índice que mede a velocidade, erros e a qualidade no envio de dados, com o objetivo de melhorar a desempenho da transmissão. Alguns parâmetros podem ser usados no transporte sem conexão. É tarefa da camada de transporte examinar esses parâmetros e, dependendo do(s) tipo(s) de serviço(s) de rede disponível (eis), determinar se é possível realizar o serviço solicitado. Os parâmetros típicos para a
qualidade de serviço da camada de transporte são resumidos em: - Retardo no estabelecimento da conexão
- Probalidade de falha no estabelecimento da conexão - Throughput
- Taxa de erros residuais - Proteção
- Prioridade - Resiliência
A implantação de qualidade de serviço (QoS) na rede é essencial para o sucesso de aplicações avançadas, como telemedicina, videoconferência e VoIP (voz sobre IP). Estas aplicações demandam, além de grande largura de banda, um serviço diferenciado. Em muitos casos, é preciso garantir que a transmissão de dados seja feita sem interrupção ou perda de pacotes. Normalmente a Internet trabalha com a filosofia do melhor esforço: cada usuário compartilha largura de banda com outros e, portanto, a transmissão de seus dados concorre com as transmissões dos demais usuários. Os dados empacotados são encaminhados da melhor forma possível, conforme as rotas e banda disponíveis. Quando há congestionamento, os pacotes são descartados sem distinção. Não há garantia de que o serviço será realizado com sucesso. Entretanto, aplicações como voz sobre IP e videoconferência necessitam de tais garantias.
Com a implantação de qualidade de serviço (quality of service – QoS), é possível oferecer maior garantia e segurança para aplicações avançadas, uma vez que o tráfego destas aplicações passa a ter prioridade em relação a aplicações tradicionais. Com uso de QoS os pacotes são marcados para distiguir os tipos de serviços e os roteadores são configurados para criar filas distintas para cada aplicação, de acordo com as prioridades das mesmas. Assim, uma faixa da largura de banda, dentro do canal de comunicação, é reservada para que, no caso de congestionamento, determinados tipos de fluxos de dados ou aplicações tenham prioridade na entrega.
Existem dois modelos de implementação de QoS: serviços integrados (IntServ) e serviços diferenciados (DiffServ). IntServ é baseado em reserva de recursos, enquanto DiffServ é uma proposta na qual os pacotes são marcados de acordo com classes de serviços pré-determinadas.
7 Roteamento
Roteamento é o processo utilizado pelo roteador para encaminhar um pacote para uma determinada rede de destino. Este processo é baseado no endereço IP de destino, os dispositivos intermediários utilizam este endereço para conduzir o pacote até seu destino final. Evidente que para tomar essas decisões o dispositivo roteador tem que
aprender os caminhos até chegar ao destino, quando utilizamos protocolos de roteamento dinâmico esta informação é obtida através dos outros roteadores da rede, no caso do roteamento estático o administrador deve inserir o caminho manualmente. O principal problema de inserirmos estas rotas manualmente é quando existir alguma alteração na topologia da rede, se isso ocorrer todas as rotas inseridas deverão ser avaliadas e redefinidas se necessário. No caso de redes muito grandes teremos uma grande tempo de administração destinado apenas às alterações destas tabelas, é por isso que numa situação dessas a melhor opção seria o roteamento dinâmico. Outro fator importante a salientar é que o roteamento estático não possui a escalabilidade encontrada no roteamento dinâmico.
7.1 Tipos de Roteamento
7.1.1 Roteamento estático
Utiliza uma rota pré-definida e configurada manualmente pelo administrador da rede.
7.1.2 Roteamento dinâmico
Utiliza protocolos de roteamentos que ajustam automaticamente as rotas de acordo com as alterações de topologia e outros fatores, tais como o tráfego.
7.2 Tipos de comunicação do roteador
7.2.1 Roteamento Interno
Os roteadores utilizados para trocar informacoes dentro de Sistemas Autonomos sao chamados roteadores internos (interior routers) e podem utilizar uma variedade de protocolos de roteamento interno (Interior Gateway Protocols - IGPs). Dentre eles estao: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF e Integrated IS-IS.
7.2.2 Roteamento Externo
Roteadores que trocam dados entre Sistemas Autonomos sao chamados de roteadores externos (exterior routers), e estes utilizam o Exterior Gateway Protocol (EGP) ou o BGP (Border Gateway Protocol). Para este tipo de roteamento sao considerados basicamente colecoes de prefixos CIDR (Classless Inter Domain Routing) identificados pelo numero de um Sistema Autonomo.
A realização desse artigo possibilitou a recapitiluação de todo conhecimento adquirido durante o semestre letivo. O ato de revisar tudo aquilo que já foi visto fixa de maneira mais concreta as informações na mente.
Estudar os tópicos anteriormente descritos permite expandir os conhecimentos sobre uma área tão importante quanto é a área de Redes de Computadores. Essa é uma das áreas que mais se desenvolve no setor de Tecnologia da Informação, as redes de computadores tem evoluído tanto em novas tecnologias quanto em qualidade e aperfeiçoamento das estruturas e padrões existentes atualmente.
Esse artigo vem discutir brevemente alguns dos tópicos mais atuais e constantes como é o estudo dos Servidores e suas funções peculiares e que estão presente em praticamente todas as redes de computadores existentes (DHCP, DNS, WEB), os tópicos abordados são de suma importância e são lagamente discutidos no meio ciêntífico.
O artigo em si foi baseado nas aulas ministradas no laboratório de redes do Centro Universitário Candido Rondon, pelo Professor Anderson Becher.
9 Referencias
Sites
IDGNOW – Acessado em 20/10/2008 Link: http://idgnow.uol.com.br/computacao_corporativa/2006/08/01/idgnoticia.2006-07-31.7918579158/paginador/pagina_2 RNP - Acessado em 20/10/2008 Link: http://www.rnp.br/newsgen/9705/n1-1.htmlJulio Batist - Acessado em 18/10/2008
Link: http://www.juliobattisti.com.br/tutoriais/luisepedroso/roteamentoestatico001.asp
ITELCOM - Acessado em 18/10/2008
Link: www.itelcon.com.br
UNISINOS - Acessado em 19/10/2008
Link: www.unisinos.br - “Redes de Computadores e CP/IP”.
