Introdução à redes de computadores

Introdução à redes de computadores

Faz todo o sentido ligar os computadores em rede. Você não precisa ter uma impressora, um HD de grande capacidade, um gravador de DVDs e conexão via ADSL para cada computador. Você pode ligar seus computadores em rede e compartilhar cada uma dessas coisas entre todos eles.

Imagine que o objetivo de uma rede é simplesmente transportar os bits uns e zeros usados pelos programas de um ponto a outro. Da mesma forma que um conjunto de fios de cobre (as trilhas da placa-mãe) transportam informações do processador para a memória RAM, um cabo de par trançado pode transportar as mesmas informações de um PC a outro. O cabo de par trançado é o cabo que transmite as informações de uma placa de rede a outra.

Do ponto de vista do programa, faz pouca diferença acessar um arquivo gravado diretamente no HD, ou acessá-lo a partir de um compartilhamento dentro da rede, ou mesmo na internet. Em ambos os casos, o próprio sistema operacional é quem acessa o arquivo e o entrega completo ao programa. As primeiras redes de computadores foram criadas ainda durante a década de 60, como uma forma de transferir informações de um computador a outro. Na época, o meio mais usado para

armazenamento externo de dados e transporte ainda eram os cartões perfurados, que armazenavam alguns poucos bytes de dados cada. Eles são uma das formas mais lentas, trabalhosas e demoradas de transportar grandes quantidades de informação que se pode imaginar.

De 1970 a 1973 foi criada a Arpanet, uma rede que interligava várias universidades e órgãos militares. Nesta época surgiu o e-mail e o FTP, recursos que utilizamos até hoje.

Ainda em 1973 foi feito o primeiro teste de transmissão de dados usando o padrão Ethernet, dentro do PARC (o laboratório de desenvolvimento da Xerox em Palo Alto). Por sinal, foi no PARC onde várias outras tecnologias importantes, incluindo a interface gráfica e o mouse, foram originalmente

O padrão Ethernet é utilizado pela maioria das tecnologias de rede local em uso, das placas mais baratas às redes sem fio. O padrão Ethernet define a forma como os dados são organizados e transmitidos. É graças a ele que placas de diferentes fabricantes funcionam perfeitamente em conjunto.

Inicialmente, as redes Ethernet foram desenvolvidas para trabalhar usando cabos coaxiais, onde um computador é diretamente ligado ao outro. Os cabos são ligados a cada placa de rede usando um conector "T", formando um único cabo contínuo:

Este tipo de cabo não é mais usado atualmente, dando lugar aos cabos de par trançado. Porém, graças às origens, as redes Ethernet utilizam até hoje uma topologia lógica de barramento: independentemente da forma como os computadores estejam fisicamente interligados, eles se comportam como se estivessem todos ligados no mesmo cabo.

Quando uma estação precisa transmitir dados, ela irradia o sinal para toda a rede. Todas as demais estações ouvirão a transmissão, mas apenas a placa de rede que tiver o endereço indicado no pacote de dados lê a informação. As demais estações simplesmente ignoram a transmissão.

Aqui os pacotes são endereçados usando o endereço MAC de cada placa de rede, um endereço de 12 dígitos que vem gravado de fábrica na EPROM da própria placa. A menos que intencionalmente modificado, cada placa de rede possui um endereço MAC diferente. É como no dinheiro: duas notas só possuem o mesmo número de série se forem falsas.

Como apenas uma estação pode falar de cada vez, antes de transmitir dados a estação irá "ouvir" o cabo. Se perceber que nenhuma estação está transmitindo, enviará seu pacote, caso contrário, esperará até que o cabo esteja livre. Este processo é chamado de "Carrier Sense" ou "Sensor Mensageiro".

Mas, quando duas estações ouvem o cabo ao mesmo tempo, ambas acabam percebendo que o cabo está livre e enviam seus pacotes simultaneamente. Temos então uma colisão de dados.

Dois pacotes sendo enviados ao mesmo tempo geram um sinal elétrico mais forte, que pode ser facilmente percebido pelas placas próximas. A primeira placa que perceber esta colisão irradiará para toda a rede um sinal especial de alta freqüência que cancelará todos os outros sinais que estejam trafegando através do cabo e alertará as demais placas que ocorreu uma colisão.

Sendo avisadas de que a colisão ocorreu, as duas placas "faladoras" esperarão um número aleatório de milessegundos antes de tentarem transmitir novamente. Este processo é chamado de TBEB (Truncated Binary Exponencial Backof). Inicialmente as placas escolherão entre 1 ou 2, se houver outra colisão escolherão entre 1 e 4, em seguida entre 1 e 8 milessegundos, sempre dobrando os números possíveis até que consigam transmitir os dados. Apesar de as placas poderem fazer até 16 tentativas antes de desistirem, normalmente os dados são transmitidos na segunda ou terceira tentativa.

Veja que, apesar de não causarem perda ou corrupção de dados, as colisões provocam uma grande perda de tempo, resultando na diminuição do desempenho da rede. Quanto maior for o número de estações, maior será a quantidade de colisões e menor será o desempenho da rede. Por isso existe o limite de 30 computadores por segmento numa rede de cabo coaxial, e não é permitido ligar diretamente mais do que 7 hubs numa rede com cabos de par trançado.

Outro fator que contribui para as colisões é o comprimento do cabo. Quanto maior for o cabo (isso tanto para cabos de par trançado quanto coaxial), mais fraco chegará o sinal e será mais difícil para a placa de rede escutar o cabo antes de enviar seus pacotes, sendo maior a possibilidade de erro. Hoje em dia este problema não é tão significativo, pois utilizamos switches ao invés de cabos coaxiais ou hubs burros, mas é interessante entender como as transmissões são realizadas.

Veja que todo este controle é feito via hardware pelas placas de rede Ethernet. Isso não tem nada a ver com o sistema operacional ou com os protocolos de rede usados.

Usando a rede

O uso mais básico para as redes atualmente é compartilhar a conexão com a internet. Você tem apenas uma banda larga e pode acessar, ao mesmo tempo, a partir de todos os computadores que tiver em sua casa ou empresa. Neste caso um dos computadores atua como um ponto de encontro, enviando os pedidos de todos para a internet e devolvendo as respostas.

Outra necessidade comum é compartilhar arquivos. Diversos tipos de placas de rede, switchs, roteadores e cabos são usados para construir a parte física da rede e o protocolo TCP/IP para organizar a forma como os dados são transmitidos.

A partir do momento em que passamos a usar mais de um computador, seja dentro de uma empresa, escritório, ou mesmo em casa, surge a necessidade de transferir arquivos e programas, compartilhar a conexão com a internet e compartilhar periféricos de uso comum entre os computadores.

Certamente, comprar uma impressora, um modem e um gravador de DVD para cada computador e, ainda por cima, usar pendrives, ou mesmo DVDs gravados para trocar arquivos não é a maneira mais produtiva, nem a mais barata de se fazer isso.

A melhor solução na grande maioria dos casos é também a mais simples: ligar todos os

computadores em rede. Montar e manter uma rede funcionando tem se tornado cada vez mais fácil e barato. A maior parte das placas mãe hoje em dia vem com rede onboard. Os hub/switchs estão cada vez mais baratos, com os modelos mais simples custando menos de R$ 100,00, enquanto 10 metros de cabo de par trançado não custam mais do que 1R$10,00 a R$ 15,00.

Com a rede funcionando, você poderá compartilhar e transferir arquivos, compartilhar a conexão com a internet, assim como compartilhar impressoras, drives de DVD e outros periféricos, jogar games em rede, entre várias outras possibilidades.

Compartilhando arquivos

Num grupo onde várias pessoas necessitem trabalhar nos mesmos arquivos (dentro de um escritório de arquitetura, por exemplo, onde normalmente várias pessoas trabalham no mesmo projeto), seria muito útil centralizar os arquivos em um só lugar, pois assim teríamos apenas uma versão do arquivo circulando pela rede e, ao abri-lo, os usuários estariam sempre trabalhando com a versão mais recente.

Centralizar e compartilhar arquivos permite também economizar espaço em disco, já que ao invés de termos uma cópia do arquivo em cada máquina, teríamos uma única cópia localizada no servidor de arquivos. Com todos os arquivos no mesmo local, manter um backup de tudo também torna-se muito mais simples.

Simplesmente ligar os computadores em rede não significa que todos terão acesso a todos os arquivos de todos os computadores. Apenas arquivos que tenham sido compartilhados poderão ser acessados. E se por acaso apenas algumas pessoas devam ter acesso, ou permissão para alterar o arquivo, basta estabelecer permissões de acesso, configurando exatamente o que cada usuário poderá fazer.

Além de arquivos individuais, é possível compartilhar pastas, ou mesmo uma partição inteira, sempre com o recurso de estabelecer senhas e permissões de acesso.

Compartilhando periféricos

Da mesma maneira que compartilhamos arquivos, podemos também compartilhar periféricos, permitindo a qualquer computador da rede imprimir na impressora ligada ao computador 2, ler um CD que está no drive do computador 4, ou mesmo compartilhar a mesma conexão à internet, estabelecida através do modem ADSL instalado no computador 7.

exemplo, que a Maria do computador 5 use a impressora Laser para imprimir seus rascunhos, ao invés de usar a matricial.

Através da rede você pode até mesmo acessar seu computador remotamente, tendo acesso a todos os seus programas e arquivos, utilizando o VNC, SSH ou outro sistema de acesso remoto.

Jogos em rede

Mais um recurso que vem sendo cada vez mais utilizado são os jogos multiplayer, que podem ser jogados através da rede. A maior vantagem neste caso é que a comunicação permitida pela rede local é muito mais rápida que uma ligação via ADSL ou cabo, evitando atrasos nas transmissões (o famoso LAG), que tanto atrapalham quando jogamos os mesmos jogos via internet.

Uma rede local cabeada trabalha em condições normais com tempos de resposta abaixo de 10 milessegundos, enquanto na internet um ping de 100 ms já é considerado baixo. Imagine que com um ping de 200 ms, por exemplo, cada passo ou tiro que você dispara demora 0,2 de segundo para chegar até os outros jogadores. Para evitar que o jogo torne-se lento para todos, o servidor da partida atualiza a movimentação dos jogadores conforme vai recebendo informações, diminuindo o número de atualizações por segundo. Quanto mais alto o ping, mais precária fica a movimentação do seu personagem para os demais jogadores e deles para você.

Em geral, depois de configurada a rede, a configuração dentro do jogo é bastante simples, basta verificar quais protocolos de rede são suportados. Atualmente, a maioria dos jogos suporta

multiplayer via TCP/IP. Não apenas os jogos, mas vários outros recursos, como o compartilhamento de conexão, só funcionarão com este protocolo.

Compartilhando a conexão com a internet

Este é provavelmente o uso mais comum para as redes. Antigamente se falava em uma proporção de 80/20 entre os dados que trafegam entre os computadores da rede local e os dados que vão para a internet. Hoje em dia esta proporção é muito diferente, a maior parte dos dados vai para a internet. Muita gente trabalha apenas usando o navegador e o cliente de e-mails, e cada vez mais as redes das empresas estão se integrando à web para permitir que clientes e os próprios funcionários tenham acesso às informações em qualquer lugar.

É muito simples compartilhar a conexão com a internet, seja acessando via ADSL ou outra forma de acesso rápido, seja acessando via modem.

Terminais leves

Esta é mais uma possibilidade interessante. Os PCs evoluíram muito rápido nas últimas décadas, gerando pilhas de equipamentos obsoletos, que ainda funcionam mas são lentos demais para rodar os aplicativos atuais.

Claro que isto não vem de graça. A necessidade de criar um sistema espartano faz com que muitos programas populares fiquem de fora e torna o sistema um pouco mais complicado de instalar e utilizar.

Dar manutenção e instalar qualquer sistema operacional numa máquina antiga é mais complicado e demorado que numa atual. Em muitos casos, estas máquinas acabam sendo doadas a escolas e outras instituições, mas mesmo assim nem sempre são aproveitadas.

Ao invés de ter o trabalho de instalar o sistema e configurar cada computador individualmente e ainda assim ter que conviver com um sistema limitado e lento, é possível transformar computadores a partir de 486 em terminais leves, onde um servidor mais rápido executa os aplicativos e envia apenas a imagem a ser mostrada na tela para os terminais. Isto é feito usando uma combinação de servidor de arquivos e servidor de acesso remoto, instalada através do LTSP.

Qualquer PC atual, pode servir de 10 a 20 terminais. Um servidor mais robusto pode servir 40 terminais, ou até mais, dependendo dos aplicativos usados. Neste caso os aplicativos rodam com o desempenho máximo do servidor, fazendo com que cada estação rode o OpenOffice e o Firefox com praticamente o mesmo desempenho que teriam se fossem usadas máquinas novas.

Nuvem Publica e Privada, Office 365, Google Docs Google docs https://www.google.com/intx/pt-BR/work/apps/business/products/docs/? utm_medium=cpc&utm_source=google&utm_campaign=br-smb-apps-bkws&utm_term= %2Bgoogle%2Bdocs Office 365 http://office.microsoft.com/pt-br/office-365-business-FX104355718.aspx

Exercícios 1. Qual empresa criou o padrão Ethernet. Quando? 2. O que é ARPANET?

3. Qual é o padrão que permite que placas de rede de vários fabricantes funcionem em conjunto?

4. Quais são os tipos de cabo usados pelas placas ethernet? 5. O que é o endereço MAC?

6. Qual é o problema das colisões na rede?

7. Quais fatores influenciam no aparecimento de colisões na rede? 8. Onde é feito o controle de trafego de dados numa rede?

9. Escreva alguns motivos pelos quais utilizamos as redes 10. Quais os benefícios da centralização de dados.

11. Dê um exemplo de compartilhamento de periféricos 12. O que significa compartilhamento de conexão da internet? 13. O que é uma rede com terminais leves?

14. Qual o benefício de uma rede com terminais leves?

15. Escreva 3 benefícios de utilizar-se uma rede em nuvem como o Google Docs ou o Office 365