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Infraestrutura de Redes de Computadores. Unidades 1 e 2: Prof. Carlos Alberto Latzke Unidade 3: Prof. Jan Charles Gross

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2013

I

nfraestrutura

de

r

edes

de

C

omputadores

Unidades 1 e 2: Prof. Carlos Alberto Latzke Unidade 3: Prof. Jan Charles Gross

(2)

Copyright © UNIASSELVI 2013

Elaboração:

Prof. Carlos Alberto Latzke – Unidades 1 e 2 Prof. Jan Charles Gross – Unidade 3

Revisão, Diagramação e Produção:

Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri

UNIASSELVI – Indaial. L365i Latzke, Carlos Alberto

Infraestrutura e redes de computadores / Carlos Alberto Latzke. Indaial : Uniasselvi, 2013. 170 p. : il ISBN 978-85-7830- 713-4

1. Redes de computadores – Internet. I. Centro Universitário Leonardo da Vinci.

(3)

a

presentação

Prezado(a) acadêmico(a)!

O Caderno de Estudos de Infraestrutura de Redes de Computadores apresentará a você, acadêmico(a), os componentes básicos da estrutura das redes de computadores e utilizados igualmente na grande rede mundial, a INTERNET.

Conforme Kurose (2010), a INTERNET é uma das maiores, senão a maior obra da engenharia humana. Com milhões de dispositivos interconectados – computadores, usuários, PDAs, webcams, servidores e outros – através de meios de comunicação, links de dados e dispositivos de acesso.

É importante perceber que vários destes conceitos, presentes nos componentes da própria INTERNET, são utilizados em vários outros tipos de redes, tais como as redes que atendem e dão suporte à telefonia fixa e móvel – os celulares – bem como as redes Wi-Fi.

A INTERNET, como uma grande rede mundial, funciona e opera seguindo o conceito básico de conectividade. Ela conecta transmissor e receptor através de um conjunto de componentes adicionais, que garantem o sucesso de sua comunicação.

Porém, é importante destacar que os componentes básicos, que permitem todas as formas de comunicação atual (e-mail, chat, redes sociais, telefonia etc.), estão presentes desde a invenção do primeiro telégrafo, na década de 1830. Os elementos, utilizados por Samuel Morse – inventor do telégrafo – naquela época, foram um fio, um código, o transmissor e o receptor e um eletroímã.

Comunicar-se e trocar informações é uma atividade extremamente importante atualmente. Caro(a) acadêmico(a), você conseguiria imaginar um mundo sem INTERNET? Ou ainda, um mundo sem telefone e sem a possibilidade de trocar informações entre computadores que pertençam a uma mesma empresa ou escola?

Pois bem, se você respondeu “não” às perguntas anteriores, você pode imaginar: é incrível como somos todos dependentes do conceito básico de conectividade. Então, conectividade nada mais é do que “poder estar conectado”.

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Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material.

Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura.

O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo.

Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador.

Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão.

Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade.

Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE.

Bons estudos! NOTA

Este é o fascinante mundo da comunicação em rede e sobre o qual o homem construiu inúmeras outras invenções. Do telefone ao satélite, da fibra óptica à Internet sem fio. Aproveite, revise e construa novos conceitos que inevitavelmente estarão fazendo parte de sua vida.

Bons estudos e sucesso na sua vida acadêmica!

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UNIDADE 1 - CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES ... 1

TÓPICO 1 - INTRODUÇÃO ÀS REDES DE COMPUTADORES E À INTERNET ... 3

1 INTRODUÇÃO ... 3

2 HISTÓRIA DA INTERNET E SEUS OBJETIVOS ... 3

LEITURA COMPLEMENTAR ... 15

RESUMO DO TÓPICO 1... 17

AUTOATIVIDADE ... 18

TÓPICO 2 - FUNDAMENTOS DAS REDES – OS COMPONENTES BÁSICOS... 19

1 INTRODUÇÃO ... 19

2 FUNDAMENTOS DAS REDES – OS COMPONENTES BÁSICOS ... 19

RESUMO DO TÓPICO 2... 27

AUTOATIVIDADE ... 28

TÓPICO 3 - COMO A INTERNET FUNCIONA ... 29

1 INTRODUÇÃO ... 29

2 COMO A INTERNET FUNCIONA ... 29

LEITURA COMPLEMENTAR ... 37

RESUMO DO TÓPICO 3... 38

AUTOATIVIDADE ... 39

UNIDADE 2 - AS REDES E OS PROTOCOLOS ... 41

TÓPICO 1 - TOPOLOGIAS DE REDES ... 43

1 INTRODUÇÃO ... 43

2 CONCEITO DE TOPOLOGIA ... 43

3 TIPOS DE TOPOLOGIAS ... 45

RESUMO DO TÓPICO 1... 49

AUTOATIVIDADE ... 50

TÓPICO 2 - NORMAS E ÓRGÃOS NORMATIZADORES ... 51

1 INTRODUÇÃO ... 51

2 PADRÕES UTILIZADOS EM REDES DE COMPUTADORES ... 51

3 ÓRGÃOS NORMATIZADORES ... 52

RESUMO DO TÓPICO 2... 60

AUTOATIVIDADE ... 61

TÓPICO 3 - SOFTWARES E PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO ... 63

1 INTRODUÇÃO ... 63

2 SOFTWARES E OS PROTOCOLOS DE REDE ... 63

RESUMO DO TÓPICO 3... 85

AUTOATIVIDADE ... 86

s

umárIo

(8)

TÓPICO 4 - FUNDAMENTOS DA COMUNICAÇÃO ... 87 1 INTRODUÇÃO ... 87 2 FUNDAMENTOS DA COMUNICAÇÃO ... 87 RESUMO DO TÓPICO 4... 95 AUTOATIVIDADE ... 96 TÓPICO 5 - EQUIPAMENTOS ... 97 1 INTRODUÇÃO ... 97

2 PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS DE REDES ... 97

LEITURA COMPLEMENTAR ... 104

RESUMO DO TÓPICO 5... 106

AUTOATIVIDADE ... 107

UNIDADE 3 - GERENCIAMENTO E SEGURANÇA ... 109

TÓPICO 1 - FUNDAMENTOS DO GERENCIAMENTO DE REDES ... 111

1 INTRODUÇÃO ... 111

2 INFORMAÇÃO E SINAL... 112

2.1 TIPOS DE SINAIS ... 113

2.2 ENVIO DE SINAIS A LONGAS DISTÂNCIAS ... 114

3 TECNOLOGIAS PARA COMUNICAÇÃO ... 115

3.1 TELEFONIA DIGITAL ... 115

3.1.1 Comunicação em telefonia digital ... 118

3.2 CIRCUITOS DIGITAIS ... 118

3.2.1 Capacidades de circuitos ... 119

4 MODOS DE COMUNICAÇÃO ... 121

4.1 FREQUÊNCIAS DE MULTIPLEXAÇÃO DA PORTADORA ... 121

4.2 MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE ONDA ... 122

4.3 MULTIPLEXAÇÃO POR DIVISÃO DE TEMPO ... 123

4.4 BANDA BÁSICA E TECNOLOGIAS DE BANDA LARGA... 123

4.5 ESPECTRO ESPALHADO ... 124 5 TRANSMISSÃO DE INFORMAÇÕES ... 125 5.1 COMUTAÇÃO DE CIRCUITOS ... 126 5.2 COMUTAÇÃO DE PACOTES ... 127 5.3 COMUTAÇÃO DE MENSAGENS ... 130 6 PROTOCOLOS DE TRANSMISSÃO ... 131 6.1 PROTOCOLO X.25 ... 131 6.2 FRAME RELAY ... 133

6.2.1 Circuitos virtuais comutados ... 135

6.2.2 Circuitos virtuais permanentes ... 136

6.2.3 Controle de congestionamento ... 136

6.3 POINT-TO-POINT PROTOCOL... 137

7 FORMA DE ENCAMINHAMENTO DE DADOS ... 138

8 ENDEREÇAMENTO ... 138

RESUMO DO TÓPICO 1... 141

AUTOATIVIDADE ... 142

TÓPICO 2 - GERENCIAMENTO LAN E WAN ... 143

1 INTRODUÇÃO ... 143

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5 TIPOS DE REDES DE LONGA DISTÂNCIA ... 149

5.1 REDE ÓTICA SÍNCRONA (SONET) ... 149

5.2 REDES DIGITAIS DE SERVIÇOS INTEGRADOS (ISDN) ... 150

5.3 SERVIÇO DE DADOS DE ALTA VELOCIDADE (SMDS) ... 150

5.4 INTERFACE DE DISTRIBUIÇÃO DE DADOS COM FIBRA (FDDI) ... 152

6 MÉTODOS DE TRANSMISSÃO ... 154 6.1 ATM... 154 6.1.1 Célula ... 156 6.1.2 Endereçamento ... 157 6.1.3 Circuitos virtuais... 157 6.2 DSL ... 157

6.3 REDE DE LONGA DISTÂNCIA SEM FIO ... 159

LEITURA COMPLEMENTAR ... 161

RESUMO DO TÓPICO 2... 165

AUTOATIVIDADE ... 167

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UNIDADE 1

CONHECENDO A INTERNET E AS

REDES DE COMPUTADORES

OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

PLANO DE ESTUDOS

Esta unidade tem por objetivos:

• conhecer a internet relacionando-a com as redes de computadores; • identificar os componentes das redes de computadores;

• compreender a função dos componentes básicos das redes; • compreender como a internet funciona.

Esta unidade está dividida em três tópicos. No final de cada um deles, você encontrará atividades visando à compreensão dos conteúdos apresentados.

TÓPICO 1 – INTRODUÇÃO ÀS REDES DE COMPUTADORES E À INTERNET

TÓPICO 2 – FUNDAMENTOS DAS REDES – OS COMPONENTES BÁSICOS

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TÓPICO 1

UNIDADE 1

INTRODUÇÃO ÀS REDES DE

COMPUTADORES E À INTERNET

1 INTRODUÇÃO

Ao apresentar os conceitos sobre redes de computadores uma dúvida comum normalmente ocorre: A internet é uma rede? Segundo Tanenbaum (2003), a internet é formada por várias redes interligadas que se utilizam de protocolos – regras de comunicação – comuns para fornecerem os serviços de redes. Com base nesta afirmação, é usual verificar na internet e nos livros a expressão “a internet é a grande rede das redes” como uma expressão utilizada por vários autores e especialistas no assunto. Para uma melhor compreensão, vamos conhecer um pouco da história da internet e de seus objetivos, desde seu projeto inicial.

2 HISTÓRIA DA INTERNET E SEUS OBJETIVOS

Há diversas fontes de informação, de importantes autores que já escreveram sobre a internet, como as fontes citadas no próprio livro do Tanenbaum, cujo autor como outros – a saber: James F. Kurose, Douglas E. Comer e mesmo autores nacionais como Gabriel Torres, Carlos E. Morimoto e Mario Dantas – destacam-se devido ao excelente conteúdo de suas obras.

Sim, a internet continua crescendo e evoluindo constantemente. Vamos aos fatos importantes para a história da internet no mundo. Conforme Kurose (2010), na década de 1960, três grupos, em diferentes locais no mundo, estavam criando e desenvolvendo os conceitos que seriam a base para as redes de computadores através da comutação (troca de mensagens através da interligação) de pacotes.

Os centros de pesquisa envolvidos na época eram o MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), o Rand Institute e o National Physical Laboratory da Inglaterra, os quais desenvolviam suas pesquisas com finalidades específicas. Estas pesquisas tinham o objetivo claro de prover um mecanismo de comunicação entre computadores. O mecanismo era a comutação (interligação) de pacotes, ou troca de mensagens, através de uma rede.

Conforme Kurose (2010), os trabalhos foram continuados na ARPA (Advanced Research Projects Agency – Agência de Projetos de Pesquisa Avançada) nos Estados Unidos e ali surgiu o que hoje conhecemos como a internet. Esta

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

primeira versão, conectava quatro dispositivos denominados de processadores de mensagens de Interface – IMPs (Interface Message Processors). O primeiro foi instalado na Universidade da Califórnia, o segundo no Instituto de pesquisas de Stanford (SRI), o terceiro na Universidade da Califórnia e o quarto na Universidade de Utah.

Com o tempo, já em 1972, esta rede que inicialmente em 1969 contava com apenas 4 nós já possuía 15 nós conectados. A ARPAnet foi então apresentada ao público por Robert Kahn, na Conferência Internacional sobre Comunicação por Computadores, juntamente com o protocolo NCP (Network Control Protocol) que permitia o desenvolvimento de aplicações fim a fim. Nesta data, Ray Tomlinson desenvolveu o primeiro programa de e-mail criando o padrão “usuario@host”, que passaria a ser mundialmente utilizado.

Algumas datas que igualmente devem ser conhecidas:  1969 – É criada a ARPAnet nos Estados Unidos.

1972 – É lançado o primeiro programa de e-mail por Ray Tomlinson.  1972 – Surge o protocolo NCP, o qual deu origem ao TCP/IP.

 1976 – Robert M. Metcalfe desenvolve o padrão Ethernet.  1983 – Adoção do TCP/IP na ARPAnet.

 1990 – Tim Beners-Lee lança o hypertexto.  1993 – Nasce a interface gráfica da internet.

Olhando os eventos e fatos históricos, citados anteriormente, podemos perceber que a própria internet conta com mais de 30 anos de existência. Sites como o computerhistory.org mantém registros de fatos e eventos ao longo de todo este período. Recomendamos uma visita ao link <http://www.computerhistory. org/internet_history/index.html>, para mais detalhes sobre a história da internet. Um fato importante necessita ser observado. Até o momento em que a ARPAnet foi desligada, ela passou por um espantoso crescimento, de 4 para até 300.000 hosts/computadores. Porém, neste período, tornaram-se evidentes as suas limitações em função da explosão de seu crescimento. Uma destas limitações, segundo Kurose (2010), era o fato de que, para uma instituição conectar-se à ARPAnet, era necessário um contrato relacionado a algum projeto da agência americana ARPA, pois a ARPAnet era uma rede fechada.

Nesta época, conforme Kurose (2010), em meados de 1970, surgem outras iniciativas de redes independentes à ARPAnet. Estas redes utilizavam igualmente a tecnologia de comutação de pacotes:

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TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO ÀS REDES DE COMPUTADORES E À INTERNET  Cyclades, uma rede construída na França e inovadora.

 As redes ymnet e GE Information Services.  A Rede SNA da IBM.

O número de redes e projetos relacionados à tecnologia de comutação de pacotes estava crescendo em função de que as universidades e centros de pesquisa percebiam os grandes benefícios, para a pesquisa, oriundos da troca de informações. Segundo Kurose (2010), as realizações alcançadas com o projeto da ARPAnet foram o passo inicial para criar o conceito de redes interligadas, ou interconectadas. Ou seja, criou-se o conceito de uma grande rede formada pela conexão de várias outras redes menores. Este projeto da ARPAnet foi conduzido por Vinton Cerf, o pai do TCP/IP, e por Robert Kahn. Estava criado o conceito e o termo “internetting”, que fazia alusão à interconexão das redes (CERF, 1974).

Paralelamente ao trabalho ao desenvolvimento da ARPAnet, surgem outros trabalhos relacionados ao conceito de redes. No Havaí, Abramson (1970) desenvolve um protocolo denominado de ALOHA e cria a rede ALOHAnet. Esta rede foi a primeira rede de acesso múltiplo e distribuído, compartilhando um único meio de comunicação e que permitiu aos vários usuários trocarem informações. Conforme Kurose (2010), Robert Metcalfe e David Boggs continuaram a desenvolver o trabalho iniciado por Abramson e o resultado de seus esforços foi o surgimento do protocolo Ethernet. Este protocolo é utilizado até hoje, em redes locais de computadores, para acesso ao seu meio físico compartilhado. Com seu trabalho, Metcalfe veio a fundar uma das grandes empresas mundiais de equipamentos de redes de computadores, a 3COM.

Metcalfe nascido em 7 de abril de 1946, com a colaboração de seu assistente David Boggs, tornou-se um dos pioneiros no desenvolvimento da comunicação em redes de computadores com seu trabalho na XEROX. Em 1976, ele e seu assistente publicam um artigo denominado de “Ethernet: Distributed

Packet-Switching For Local Computer Networks”. Com a publicação deste artigo estava

criado o padrão, cujo esboço inicial, segundo Kurose (2010), está exposto na Figura 1, denominado de Ethernet. O IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos), nos Estados Unidos, condecorou Metcalfe com várias medalhas e definiu o padrão IEEE 802.3 para o padrão de redes Ethernet, com acesso a um meio compartilhado através do protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

FIGURA 1 – ESBOÇO DA ETHERNET

FONTE: Disponível em: <http://www.livinginternet.com/i/iw_ethernet.htm>. Acesso em: 24 fev. 2013.

Ora veja, caro(a) acadêmico(a), a visão de futuro que Robert Metcalfe teve ao perceber que ligar computadores em rede, era uma grande oportunidade em função de que todos, em algum momento, necessitariam trocar informações via rede! O padrão Ethernet, com o passar dos anos, evoluiu e sua velocidade é medida em Mbit/s (lê-se megabits por segundo), cuja unidade de transmissão é o

quilobit, ou seja, 1.000 bits. Ou seja:

1 Mbit/s = 1.000 x 1 Kbit/s (1.000 bits) = 1.000.000 de bits/segundo 10 Mbit/s = 10.000 x 1 Kbit/s (1.000 bits) = 10.000.000 de bits/segundo 100 Mbit/s = 100.000 x 1 Kbit/s (1.000 bits) = 100.000.000 de bits/segundo

1000 Mbit/s = 1.000.000 x 1 Kbit/s (1.000 bits) = 1.000.000.000 de bits/segundo = 1 Gbit/s Os padrões Ethernet que se sucederam, todos em conformidade com o padrão Ethernet original, foram os seguintes:

10Base-T – padronizado como Ethernet IEEE 802.3 – c om 10 Mbit/s de velocidade. Fast Ethernet – padronizado como Ethernet IEEE 802.3u – com 100 Mbit/s de velocidade.

Gigabit Ethernet – padronizado como Ethernet IEEE 802.3z – com 1 Gbit/s de velocidade.

10 Gigabit Ethernet – padronizado como IEEE 802.3ae – com 10 Gbit/s de velocidade.

A ARPAnet crescia com grande velocidade e, no final de 1970 contava com quase 200 máquinas. Já ao final de 1980 este número era de aproximadamente

TAP

TRANSCEIVER

INTERFACE CABLE

INTERFACE

CONTROLLER

TERMINATOR

THE ETHER

STATION

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TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO ÀS REDES DE COMPUTADORES E À INTERNET FIGURA 2 – MAP A D A ARP ANET , EM NO VEMBRO DE 1981 FONTE : Disponível em: <http://www .c omputerhistory .or g>. Ac esso em: 2 4 f ev . 2013 . A R PA NET GEOGR A PHIC MA P NOV EMB ER 1 98 1

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

Porém, parte deste crescimento impressionante era resultado do esforço das universidades em conectarem-se à rede. Pois as universidades percebiam, com a sua conexão à rede, os benefícios para a sua pesquisa científica devido à troca de informações entre os pesquisadores. Dos projetos paralelos à ARPANET, conforme Kurose (2010), a BITNET conectava várias universidades americanas permitindo a troca de e-mails e transferência de arquivos. A CSNET (Computer

Science Network – a rede da ciência de computadores) é oficialmente constituída

para permitir a conexão de pesquisadores e universidades, sem acesso à ARPAnet. Criou-se então, a NFSNET para permitir o acesso aos centros de supercomputação da NSF (National Science Foundation – Fundação Nacional da Ciência, fundada em 1950 pelo Congresso dos Estados Unidos para promover o progresso da ciência) a qual iniciou sua operação da rede com a velocidade de 56 kbps e que ao final dos anos 80 já tinha alcançado a velocidade de 1,5 Mbps, criando uma grande rede que se estendia por todo o território dos Estados Unidos.

Além de abranger o território norte-americano, em 1989 conectam-se à rede a Austrália, a Alemanha, Israel, Itália, Japão, México, Holanda, Nova Zelândia e Reino Unido. Estava assim inaugurada a internet de abrangência mundial.

A exemplo da FINEP, da FAPESP e outros órgãos governamentais brasileiros que visam incentivar a pesquisa e projetos de inovação tecnológica, em diversas áreas, a NSF nos Estados Unidos teve um importante papel para o desenvolvimento da internet no mundo. Conforme Kurose (2010), A NSFNET passou, além de incentivar o desenvolvimento da nova estrutura de rede – onde todas as instituições podiam conectar-se –, a desempenhar o papel de elo entre as redes regionais, conectando-as e paralelamente inaugurando um modelo que seria utilizado em outras partes do mundo. Este modelo é o de uma grande estrutura de rede de longa distância, de abrangência nacional, cujo principal serviço era a interconexão das redes regionais. Conheça um pouco mais desta história visitando o Site da NSF em: <http://www.nsf.gov/news/news_summ. jsp?cntn_id=103050>.

Em 1990 a ARPAnet deixa de existir e a NSFNET caminha com abertura da rede para a sua utilização comercial, o que ocorre em 1991. Esta abertura trouxe outras consequências, como por exemplo, a adoção do modelo baseado nos provedores de acesso à internet, os quais se tornaram responsáveis pelo tráfego da internet e sua estrutura principal da rede, o backbone da internet. Além deste novo modelo de operação comercial e mantido por provedores, o ano de 1990 marca a conexão à rede de outros países como a Argentina, a Áustria, a Bélgica, o Brasil, o Chile, a Grécia, a Índia, a Irlanda, a Coreia do Sul, a Espanha e Suíça.

Em 1992 a grande rede, a internet mundial, já possuía mais de 7.500 redes, com aproximadamente 1.000.000 de computadores conectados. No ano seguinte, em 1993 surge a interface gráfica da web através do primeiro navegador, o “MOSAIC”, Figura 3, o qual foi o predecessor do navegar “Netscape”.

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TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO ÀS REDES DE COMPUTADORES E À INTERNET

FIGURA 3 – O PRIMEIRO NAVEGADOR DE INTERNET

FONTE: Disponível em: <http://www.computerhistory.org>. Acesso em: 24 fev. 2013.

No Brasil, a abertura comercial da internet ocorre a partir de 1995, sendo a Embratel, até então a grande operadora do backbone da rede. A partir de 1995, no Brasil, é implementado o modelo de provedores de acesso, semelhante ao modelo americano. De forma mais detalhada é importante destacar as participações de instituições como a FAPESP e a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) como pioneiras na conexão do Brasil às redes americanas. Todo este desenvolvimento foi realizado, apesar das dificuldades e da reserva de mercado existente nesta época. Com a posse de Fernando Henrique Cardoso, em 1995, cria-se o Comitê Gestor da internet no Brasil, que passou o coordenar formalmente a implantação da internet em todo o território nacional. A RNP (Rede Nacional de Pesquisas), que havia sido criada pelo CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico) em 1989 como uma rede acadêmica, já possuía abrangência nacional e passou a adotar um modelo misto, onde a rede passava a suportar tanto o tráfego acadêmico, quanto comercial. Nascia a internet para uso acadêmico e comercial no Brasil. Veja ao final deste tópico, em “LEITURA COMPLEMENTAR”, um pouco mais da história das redes no Brasil.

Não deixe de conhecer e acessar os sites que indicamos a seguir. Estes

sites, atualmente, tem um importante papel para o funcionamento da internet no

Brasil:

 A Rede Nacional de Pesquisas: <http://www.rnp.br/>.

 A estrutura da rede atual da RNP: <http://www.rnp.br/backbone/index.php>.  O Comitê Gestor da Internet no Brasil: <http://www.cgi.br/>.

 A FAPESP (Domínios nacionais e internacionais): <http://www.fapesp.org/>.  O Núcleo de Informação e Coordenação do Ponto BR (registro de domínios no

Brasil): <http://registro.br/>.

O site do registro.br é especialmente importante, pois é nele onde efetuamos o registro dos domínios referentes aos sites que desejamos disponibilizar na internet. Mais adiante, explicaremos como isto funciona de forma prática.

Hoje há em nosso cotidiano uma grande variedade de dispositivos que possibilitam o acesso a informações. Este acesso ocorre em função da maior disponibilidade de conexão às redes. Porém o próprio conceito de rede deve ser

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

adequadamente compreendido com o objetivo de conhecer seus componentes básicos e entender o conceito de conectividade e comunicação.

Para comunicar de forma eficiente e eficaz, é necessário que os componentes básicos da rede estejam adequadamente instalados, configurados e operacionais. Você pode se perguntar: quais são os componentes básicos de uma rede de computadores e da internet?

Veja, na figura a seguir, os componentes que formam uma rede de computadores.

FIGURA 4 – COMPONENTES DE UMA REDE DE COMPUTADORES

FONTE: O autor

Na figura anterior é possível identificar os elementos básicos que compõem uma rede de computadores, a saber: o meio físico, o hardware de rede e os softwares de redes. Ao verificar novamente o exemplo do telégrafo, é fácil identificar em sua maioria a utilização destes mesmos elementos: o fio do telégrafo, que já naquela época era o meio físico pelo qual a mensagem era transportada; o aparelho de telégrafo, que é identificado como o equipamento da rede telegráfica e o Código Morse, inventado com a finalidade de representar as letras do alfabeto, que se constituía em um conjunto de códigos com a finalidade de estabelecer a comunicação. É possível verificar na figura a seguir, o conjunto de símbolos utilizados na comunicação com o telégrafo.

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TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO ÀS REDES DE COMPUTADORES E À INTERNET

FIGURA 5 – REPRESENTAÇÃO DOS SÍMBOLOS UTILIZADOS NO CÓDIGO MORSE

FONTE: Disponível em: <http://www.brasilescola.com/geografia/codigo-morse.htm>. Acesso em: 10 ago. 2012.

Cada um destes elementos básicos tem um importante papel no processo de comunicação. O processo de comunicação será abordado na Unidade 2, deste caderno, onde você conhecerá os softwares de rede, sistemas operacionais e os protocolos, que normalmente compõem uma rede. De modo geral é importante destacar aqui cada um dos elementos básicos, com exemplos didáticos e comuns ao uso cotidiano, normalmente utilizados para compor uma rede de computadores, ou até mesmo a internet.

Desta forma, podemos determinar uma classificação inicial para as redes, observando a sua abrangência. Ou seja, uma rede que possui uma abrangência restrita – a sua área de alcance e operação – é classificada como uma rede local ou LAN (Local Area Network). Veja, na figura a seguir, o exemplo de uma rede LAN, que apresenta as seguintes características:

• Abrangência restrita, até um quilômetro (empresa, escritório, campus, escola, casa).

• Sua administração, gerenciamento e manutenção, são privados. • Alta velocidade.

• Alta confiabilidade.

Se você quiser saber mais sobre o Código Morse e o telégrafo, acesse: <http:// pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_morse>. A leitura é interessante!

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

• Protocolo de acesso ao meio físico (Ethernet, HDLC etc.). • Protocolo de comunicação (TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX etc.).

Abrangência restrita: um escritório, empresa, escola

FIGURA 6 – EXEMPLO DE UMA REDE LAN

FONTE: O autor

Já a rede WAN (Wide Area Network), cuja abrangência se estende por vários quilômetros ou até mesmo cidades e países, conforme a figura a seguir, é classificada como uma rede de longa distância. As redes de longa distância podem ser formadas pela interligação de várias redes regionais, tal como a internet. As redes de longa distância apresentam as seguintes características:

• Grande abrangência, até milhares de quilômetros ou mesmo por todo um país ou continente.

• Sua administração é pública ou privada. • Grande velocidade, com restrições.

• Protocolos de acesso ao meio físico (ATM, HDLC etc.). • Protocolos de comunicação.

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TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO ÀS REDES DE COMPUTADORES E À INTERNET

FIGURA 7 – EXEMPLO DE UMA GRANDE REDE WAN

FONTE: O autor

Caro(a) acadêmico(a)! Você pode se perguntar, existem apenas estes dois tipos básicos de redes? A resposta à sua pergunta é negativa. Ou seja, dependendo da classificação e critério adotado, podemos citar outros tipos de redes. Veja a seguir, segundo Tanenbaum (2003), uma classificação detalhada observando o critério de abrangência:

• Redes PAN: Personal Area Network - Redes de uso pessoal Abrangência = 1 metro

• Redes LAN: Local Area Network - Redes de abrangência restrita Abrangência = Até 1 quilômetro

• Redes MAN: Metropolitam Area Network - Redes que abrangem a cidade Abrangência = Até 10 quilômetros

• Redes WAN: Wide Area Network - Redes que abrangem longas distâncias Abrangência = de 100 quilômetros a um país ou continente

É importante citar as redes de aplicações específicas, como as redes de armazenamento de dados denominadas de SAN (Storage Area Network) e NAS (Network Storage Area). Estes dois tipos específicos de redes são redes especializadas para dispositivos de armazenamento, para grandes volumes de

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

dados. Sim, estas redes existem e talvez você já seja um usuário delas, pois uma de suas aplicações é voltada à estrutura dos modernos Data Centers. Pense no Data Center do Google, da Amazon ou até mesmo da NASA, onde o gigantesco volume de dados, originado das pesquisas espaciais, tem a necessidade de ser adequadamente armazenado e, quando necessário, recuperado – lido – de forma eficiente e ágil.

Refletindo sobre a leitura anterior, é possível que você formule a seguinte pergunta: se as redes são formadas por um conjunto de componentes e a própria internet é formada pela interconexão de várias redes de menor abrangência, as redes regionais, como é possível que tudo funcione e opere adequadamente? A resposta a esta pergunta está em uma palavra denominada “padrão”. É exatamente a observância e adoção de padrões, por todos os que conectam as redes e a internet, que torna possível a comunicação entre equipamentos de diferentes marcas e modelos.

Um exemplo destes padrões, mundialmente reconhecido e adotado pelas redes ao redor do mundo inteiro, é o protocolo de comunicação TCP/IP. O TCP/IP é o protocolo de comunicação que permite que um computador com o Windows troque informações com um computador com LINUX. Ou seja, as redes de computadores são construídas observando padrões responsáveis pela conexão física e pela comunicação, ou seja, pela interconectividade e pela interoperabilidade das redes. Como exemplos destes padrões, citaremos algumas definições de padrões comumente utilizados em redes de computadores e na própria internet:

• TCP/IP – Protocolo de comunicação da internet. • HTTP – Protocolo para transferência de hipertexto.

• HTTPS – Protocolo para transferência de hipertexto seguro.

• DNS – Sistema hierárquico de gerenciamento de nomes de domínios. • IEEE 802.3 – Conjunto de padrões que definem a tecnologia Ethernet.

• IEEE 802.11 – Conjunto de padrões que definem a tecnologia wireless ou Wi-Fi (redes sem fio).

• URL – Endereço de um Recurso na rede (Uniform Resource Locator) ou Localizador-Padrão de Recursos.

• Website ou site – Conjunto de páginas referentes a um domínio.

• Domínio – Conjunto de caracteres que identificam um nome do mundo real. • NIC – Network Interface Card ou placa de rede.

• E-mail – Sistema de troca de mensagens eletrônicas (ou e-mail). • FTP – Protocolo e aplicação para transferência de arquivos.

• Endereço IP – Número, endereço lógico, que identifica de forma única um computador em uma rede.

• Endereço MAC – Número, endereço físico, que identifica de forma única uma placa de rede.

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TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO ÀS REDES DE COMPUTADORES E À INTERNET

HISTÓRIA DAS REDES NO BRASIL

A nosso ver o responsável pioneiro pelo rápido progresso inicial das redes no Brasil foi o Professor Oscar Sala da Universidade de São Paulo, único ex-presidente tanto da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência quanto da Academia Brasileira de Ciências. Ele fez chegar ao Brasil a rede BITNET em fins de 1988, conectando a FAPESP ao Fermilab nos EUA, através de uma linha dedicada de velocidade 4.800 bps, alugada da Embratel. Nesta linha coexistiram várias outras redes também, como a HEPNET, a DECNET, a USENET e finalmente a própria Internet.

Na época, o Professor Sala era o Presidente do Conselho Superior da FAPESP e nesta qualidade ele foi instrumental para interessar aquela Fundação em dar um apoio decisivo às redes e um incentivo a toda a comunidade acadêmica do País na adoção deste recurso. Isto foi feito através do financiamento da ligação das instituições acadêmicas paulistas à rede ANSP (Academic Network at São Paulo) e através da facilitação da ligação à rede de outras instituições acadêmicas no País, franqueando a todos o uso acadêmico da linha internacional mantida pela FAPESP. Esta postura da FAPESP levou a uma rápida e entusiástica adoção da nova cultura, em especial nas três universidades paulistas que, por sua vez, começaram a investir na disponibilização dos recursos às suas respectivas comunidades.

A ligação da FAPESP não foi a primeira conexão de rede a chegar ao Brasil. Ela foi precedida pelo Laboratório Nacional de Computação Científica do CNPq que alugou uma linha da Embratel três meses antes da FAPESP, ligando-se à BITNET. Mas esta linha, embora muito importante, não teve a sorte de ter o mesmo impacto da iniciativa da FAPESP. A ligação do LNCC não evoluiu com o tempo e ela foi desativada com a mesma velocidade inicial de 9.600 bps, em 1996, quando da desativação da rede BITNET no Brasil.

Outra ligação pioneira que deve ser mencionada é aquela realizada pela rede Alternex, ligada ao IBASE, uma Organização Não Governamental que se ligou à rede USENET, via linha discada internacional, em julho de 1989.

Em retrospecto, o evento de maior relevância para o Brasil foi a nossa ligação à Internet. A primeira ligação nacional em TCP/IP foi realizada pela FAPESP em fevereiro de 1991. A FAPESP conseguiu disponibilizar o TCP/IP no seu VAX, e se encarregou da administração do domínio br e da distribuição dos números IP em todo o País, áreas em que colabora com o Comitê Gestor da Internet/BR até hoje.

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

Alguns meses depois, ainda em 1991, estabelece-se outra linha internacional, ligando o Rio de Janeiro à Internet, com origem no Núcleo de Computação Eletrônica da UFRJ. Estas ligações pioneiras foram instrumentais para a aceitação do padrão TCP/IP no Brasil. Na verdade, nesta época, era objeto de discussão ativa o protocolo que seria mais adequado para ligar o Brasil nas redes internacionais.

Deve ser mencionada também a dificuldade substancial que todos tiveram para interessar a Embratel nestas primeiras ligações internacionais. Outra dificuldade era causada pela política de reserva de mercado, vigente na época. Esta política dificultava o acesso brasileiro ao sistema operacional Unix e às estações de trabalho que se revelaram, a posteriori, como os meios mais ágeis de viabilizar e disseminar a cultura Internet no País. Vale a pena registrar que a quase totalidade da nossa comunidade teve o seu primeiro contato com o Unix a partir de 1990, quando se iniciou o relaxamento da reserva de mercado, sendo bastante raros os casos de estações de trabalho, quase sempre solitárias e compartilhadas por comunidades numerosas, operando em 1988 ou 1989.

O CNPq se interessou pelas redes computacionais a partir de julho de 1989, quando foi lançada a Rede Nacional de Pesquisas, RNP, na feira da SUCESU, sem estrutura física própria na época. O “backbone’’ nacional da RNP começou a ser instalado em 1991, com linhas de 9.600 bps. Hoje, as linhas principais da RNP têm velocidade de 2 Mbps. Até agosto de 1996 a ligação da RNP ao exterior era feita através das linhas mantidas pela FAPESP; nesta data a RNP obteve uma linha própria que ligava o Distrito Federal aos EUA.

Com a posse do governo Fernando Henrique Cardoso, em 1995, estabeleceu-se o Comitê Gestor da rede Internet no Brasil, com a atribuição de coordenar e incentivar a implantação daquela rede no País. Paralelamente a RNP decidiu tornar-se uma rede mista que além do tráfego acadêmico carregava também tráfego comercial. Assim, ela passou a constituir a espinha dorsal da rede Internet no Brasil. Até hoje, o “backbone’’ da RNP é o único de alcance nacional no País. Ele foi e continua sendo instrumental para o acentuado progresso da Internet no Brasil. Maiores informações sobre a situação e evolução da Internet no Brasil podem ser encontradas no servidor do Comitê Gestor.

Deve ser destacada também a espiral de Campos, uma contribuição de Ivan Moura Campos à conceituação do desenvolvimento da Internet em espirais. Isto compreende ciclos que se iniciam em Pesquisa e Desenvolvimento, passam por Parcerias Governamentais e depois por Parcerias Privadas para chegar como uma “Commodity’’ à Sociedade, antes de recomeçar o próximo ciclo.

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RESUMO DO TÓPICO 1

Caro(a) acadêmico(a)! Neste primeiro tópico da Unidade 1, você estudou os seguintes conceitos relevantes sobre a internet e as redes de computadores:

• A internet é uma grande rede de redes. A comunicação entre estas redes ocorre através do uso de protocolos comuns.

• A ARPAnet foi o embrião da internet.

• Ray Tomlinson escreveu o primeiro programa de e-mail no formato usuario@ host.

• Vinton Cerf, o pai do TCP/IP, criou o conceito de redes interligadas.

• Robert Metcalfe e David Boggs desenvolveram o protocolo ethernet para redes LAN.

• Para redes locais (LANs), que se tornaram um padrão mundial. • A velocidade de rede em medida em megabits por segundo. • A NSFNET foi a rede sucessora da ARPAnet.

• No Brasil, a RNP foi a primeira iniciativa brasileira de uma grande rede com conexão mundial.

• Uma rede de computadores possui três elementos básicos: o hardware, o software de rede e o meio físico.

• Protocolos são regras de comunicação.

• As redes, segundo sua abrangência, podem ser: PAN, LAN, MAN e WAN. • O TCP/IP é o protocolo de comunicação da internet.

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AUTOATIVIDADE

Vamos praticar, caro(a) acadêmico(a)? Responda às seguintes questões: 1 Qual foi a contribuição de Robert Mecalfe para o desenvolvimento das redes de computadores?

a) ( ) Desenvolveu o protocolo HTTP. b) ( ) Desenvolveu o padrão Ethernet. c) ( ) Desenvolveu o protocolo TCP/IP. d) ( ) Desenvolveu o DHLC.

2 Qual foi a rede de computadores que deu origem à internet? a) ( ) A ARPANET.

b) ( ) A NSFNET. c) ( ) A MBONE. d) ( ) A RNP.

3 O que representou o surgimento do software MOSAIC, o primeiro navegador? a) ( ) A criação de padrões de endereçamento.

b) ( ) O surgimento da interface gráfica da web. c) ( ) O acesso à redes de longa distância. d) ( ) A comunicação através do e-mail. 4 O que são protocolos?

a) ( ) São tipos especiais de conectores. b) ( ) São tipos especiais de cabos. c) ( ) São regras de comunicação. d) ( ) São equipamentos de rede. 5 O que é um website, ou site da web?

a) ( ) Uma base de dados para upload de um domínio.

b) ( ) Um conjunto de páginas, de uma empresa ou organização, de um domínio.

c) ( ) Um conjunto de protocolos que compreendem um rede LAN. d) ( ) Um conjunto de protocolos que compreendem uma estrutura.

Verifique seu desempenho, se você acertou todas as cinco questões, parabéns! Você está no caminho certo e incentivamos a continuar e aprimorar seus estudos. Para isto voltamos a incentivá-lo(a) a visitar o site da RNP! Em especial, para você visualizar e compreender a grandeza da internet no Brasil. Acesse diretamente, o link a seguir, verificando como a RNP já abrange uma vasta área do território nacional: Disponível em: <http://www.rnp.br/ backbone/index.p.hp>.

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TÓPICO 2

FUNDAMENTOS DAS REDES – OS

COMPONENTES BÁSICOS

UNIDADE 1

1 INTRODUÇÃO

Para facilmente compreender o conceito, as funções e os benefícios de uma rede de computadores, é importante reforçar a compreensão da principal função dos seus elementos básicos destacados anteriormente na Figura 4.

2 FUNDAMENTOS DAS REDES – OS

COMPONENTES BÁSICOS

O primeiro elemento a ser destacado é o meio físico. De forma geral, o meio físico é o caminho físico – o cabo, a fibra óptica, a onda de rádio (Wi-Fi) – pelo qual a informação é transmitida, ou seja, o caminho físico pelo que a informação trafega entre uma origem e um destino. São exemplos de meio físico para uma rede de computadores:

Cabos metálicos: o cabo coaxial, o cabo de par trançado são exemplos deste

meio físico. Conectar computadores com um único cabo, a exemplo da utilização do cabo coaxial, é a forma mais barata de construir uma rede de computadores. Porém, os projetos modernos de redes de computadores passaram a utilizar, como uma evolução, o par trançado como o seu principal meio físico. Veja, na Figura 8 e na Figura 9, exemplos destes meios físicos:

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

FIGURA 8 – EXEMPLO DE UM CABO COAXIAL FINO

FONTE: Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Cabo_coaxial>. Acesso em: 24 fev. 2013.

FIGURA 9 – EXEMPLO DE UM CABO UTP

FONTE: Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Cabo_par_trançado>. Acesso em: 24 fev. 2013.

Fibras ópticas: as fibras ópticas, com o passar do tempo e o surgimento

das aplicações multimídia, passaram a ter uma importante utilização como meio físico para as redes de computadores. Isto se deve à sua enorme capacidade de transmissão. Veja os exemplos de tipos de fibras, utilizados em redes de comunicação, como a fibra óptica monomodo e a fibra multimodo, na figura a seguir:

Meio físico guiado: 10/100Base-FX

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TÓPICO 2 | FUNDAMENTOS DAS REDES – OS COMPONENTES BÁSICOS

FIGURA 10 – EXEMPLO DE FIBRAS ÓPTICAS

Cabo de Fibra Multimodo

Diâmetro do Núcleo: 50, 62, 5 ou 100 micra Diâmetro da Casca: 125 micra

Cabo de Fibra Monomodo

Diâmetro do Núcleo: 7, 1 ou 8,5 micra Diâmetro da Casca: 125 micra

FONTE: O autor

Ondas de rádio: este meio físico há muito tempo é utilizado pelas

operadoras de telecomunicações para conectar, via enlaces de rádio, à longa distância as localidades remotas e de difícil acesso. Este meio físico é também utilizado nas redes Wireless (Wi-Fi) e Wimax. Veja, na figura a seguir, um exemplo deste meio físico:

Meio físico não guiado: Wireless ou Wi-Fi

FIGURA 11 – EXEMPLO DE CONEXÃO WIRELESS

FONTE: O autor

Satélites: os links de satélites operam em altitudes elevadas, cerca de

30.000 Km, e disponibilizam conexões para sua área de cobertura. São largamente utilizados como meio físico nas redes de telecomunicações. Veja, na figura a seguir, um exemplo de utilização deste meio físico para interconectar a estação espacial Internacional à Terra, provendo os meios de comunicação à mesma:

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

Meio físico não guiado: satélites Arquivo: ISS Communication Systems.png

FIGURA 12 – EXEMPLO DE CONEXÔES VIA SATÉLITES

FONTE: Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:ISS_Communication_Systems. png>. Acesso em: 24 fev. 2013.

Rede elétrica: as redes de energia, desde o início dos anos 2000, têm sido

objeto de estudos e projetos visando aproveitar as redes cabeadas existentes como meio físico para as redes de comunicação. A tecnologia PLC (Power Line

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TÓPICO 2 | FUNDAMENTOS DAS REDES – OS COMPONENTES BÁSICOS

FIGURA 13 – EXEMPLO DE EQUIPAMENTOS DE REDE

FONTE: O autor

Já os protocolos de rede são responsáveis por duas funções básicas, as quais são o acesso ao meio físico – ao cabo – e à comunicação propriamente dita. Os protocolos definem as regras ou normas para o processo de comunicação. Você pode imaginar os protocolos como sendo a língua portuguesa, que utilizamos para nos comunicar. São exemplos de protocolos: o IPX/SPX, o TCP/IP, o NetBeui, o CSMA/CD etc. Na figura a seguir, o círculo indica os protocolos utilizados pela interface – placa – de rede do computador, do servidor ou da estação de trabalho.

FIGURA 14 – EXEMPLO DE PROTOCOLOS DE REDE

FONTE: O autor

Com a disponibilidade destes três componentes básicos, é possível projetar e construir redes de computadores que conectem a internet, pois a própria internet é formada por estes três mesmos componentes. Caro(a) acadêmico(a)! O hardware de rede, como segundo elemento, é constituído por todos os equipamentos e componentes físicos – placas – que encontramos na rede, nos quais ocorre o processamento necessário ao processo de comunicação. São exemplos de hardware de rede: o seu modem ADSL, a placa de rede do seu computador, o servidor, o roteador, o switch de rede etc. Veja, na figura a seguir, exemplos de

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

Você pode se perguntar: as redes de celulares e telefonia são compostas por estes mesmos componentes básicos? A resposta é sim. São exatamente estes mesmos componentes, de forma específica, que são utilizados nas redes de telefonia e comunicação.

Outro aspecto a ser lembrado, o qual garante que tudo funcione adequadamente, é a necessidade da utilização de padrões que garantam funcionalidade entre equipamentos de fabricantes distintos! Veja o exemplo de um

notebook, com placa de rede wireless da Intel, que se conecta a uma rede cujo servidor

possua uma placa de rede da 3COM. Ambos poderão comunicar-se, transferindo arquivos ou e-mails, se ambas as placas de rede estiverem em conformidade com os padrões da tecnologia de rede utilizada pela LAN, que os conecta. Segundo Tanenbaum (2003), a rede permite o compartilhamento de recursos tornando-os disponíveis a todtornando-os que estiverem conectadtornando-os à rede. Desta forma, as redes modernas são construídas com esta finalidade. Veja, na figura a seguir, um exemplo deste conceito, onde a impressora e o servidor são recursos compartilhados na rede, os quais estão disponíveis aos usuários.

FIGURA 15 – EXEMPLO DE RECURSOS COMPARTILHADOS EM UMA REDE LAN

FONTE: O autor

Este conceito de compartilhamento de componentes físicos, tal como a impressora e o servidor, são os benefícios imediatos que a instalação de uma rede proporciona. Porém atualmente, o conceito é mais abrangente e direcionado aos recursos da rede. Você pode se perguntar: mas afinal, o que é um recurso de rede? A resposta se resume a uma única palavra – tudo. Tudo o que se conecta na rede, ou na internet, pode ser considerado um recurso da rede desde que possibilite o seu compartilhamento.

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TÓPICO 2 | FUNDAMENTOS DAS REDES – OS COMPONENTES BÁSICOS capacidade de comunicação. Devido a este fato, as redes evoluíram, e deixaram de ser um meio de conexão apenas de computadores. Atualmente conectamos as redes uma grande variedade de dispositivos, os quais utilizam de forma conjunta vários tipos de meios físicos para comunicação em rede. Veja novamente a figura 15 e imagine que a impressora é conectada à rede, não mais por cabo metálico, mas através de wireless! Uma imediata observação pode ser anotada: as redes não são um ambiente homogêneo, onde existem apenas dispositivos de uma única tecnologia! Segundo Young (2008), o processo de fusão de empresas visa à redução de custos, sendo que a tecnologia e as redes já existiam anteriormente em cada empresa. Ou seja, a rede é um ambiente naturalmente heterogêneo. Nela há diversos tipos de meios físicos, de equipamentos, de recursos, de tecnologias e de serviços de rede.

Esta variedade motivou o surgimento de outro conceito, o de redes multisserviço ou redes convergentes. Este tipo de rede tem a capacidade de suportar, em função de sua estrutura inteligente e robusta, uma grande variedade de aplicações e serviços, tais como: dados, telefonia e multimídia em uma única estrutura física de rede. As redes modernas são construídas observando estas exigências o que permitirá que sua vida útil seja adequada às necessidades das aplicações por ela suportadas. Segundo Nassif e Soares (2005), redes convergentes possibilitam a transmissão de voz, dados, imagens, vídeo e som através de uma única estrutura de rede, o que é extremamente interessante, para as operadoras de Telecom, em função da redução de investimentos e custos de operação.

Ainda, segundo Nassif e Soares (2005), as redes convergentes ou multisserviço possuem como protocolo o protocolo internet (IP), sendo o QoS (Quality of Service) um de seus componentes básicos que tem por objetivo atender às demandas definidas para a rede multisserviço. De forma básica, é importante entender o QoS como uma tecnologia, que deve estar presente em todos os equipamentos da rede, e que permite classificar os pacotes de dados IPs. Como resultado desta classificação, alguns dos pacotes de dados IPs – os mais prioritários – são transmitidos antes que os demais. Este comportamento é importante para programas e aplicações que necessitam um bom desempenho na rede, com relação à transmissão de seus pacotes de dados IPs. Resumindo, com o QoS que tem maior prioridade é transmitido antes. Você pode se perguntar, que tipo de programa ou aplicação necessita-se do QoS? Como exemplo, citamos os programas de videoconferência, as aplicações multimídia, a telefonia IP etc. Veja, na Figura 16, como os pacotes IP VoIP (Voz sobre IP) são classificados, prioritariamente pelo QoS, sendo então transmitidos para a Internet antes dos demais pacotes IPs (E-mail e http).

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

FIGURA 16 – O QOS NAS REDES

FONTE: O autor

Esta crescente complexidade das redes atuais, heterogêneas e multisserviço, impõe a necessidade de utilizarmos técnicas adequadas para a sua construção. Há a necessidade de adotar a abordagem segundo o conceito de projeto. Desta forma poderemos identificar as necessidades, pensar em soluções e planejar o futuro crescimento da rede, adequando os orçamentos às necessidades. Toda estrutura de rede de computadores e comunicação é uma obra de engenharia e, para tal, necessidade que alguém se responsabilize tecnicamente pela mesma. Em outras palavras, no CREA, alguém deverá assinar o documento ART (anotação de responsabilidade técnica) tornando-se responsável pela obra de construção da rede. Este fato é igualmente importante, para a própria manutenção futura da rede, pois assim será gerada uma série de documentos que auxiliarão na documentação da própria rede.

Refletindo um pouco sobre o que você acabou de ler acima, a conclusão é simples: as redes profissionais de comunicação e de computadores são um ambiente complexo, o que é efetivamente diferente do censo comum, no qual tudo na rede tende a ser “plug and play”. Quando é necessário ótimo desempenho e performance, é preciso conhecer adequadamente as tecnologias com as quais estamos trabalhando a fim de extrair o resultado desejado.

Esta complexidade de padrões, de cabos, de fibras ópticas, de servidores, de QoS, de serviços, de protocolos, de equipamentos, de usuários e suas aplicações, própria das redes heterogêneas, impõe aspectos como a exigência do seu gerenciamento e um adequado nível de suporte. Para atender a estes aspectos, é necessário utilizar ferramentas modernas de monitoração e controle, nas quais é possível registrar os eventos ocorridos com a rede, com seus usuários e suas aplicações. As tarefas de gerenciar e controlar a redes têm por finalidade garantir

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RESUMO DO TÓPICO 2

Caro(a) acadêmico(a)! Neste tópico, você estudou os seguintes conceitos relevantes:

• O meio físico de uma rede de computadores ou da internet é o caminho físico em que a informação é transmitida.

• Os meios físicos podem ser guiados ou não guiados.

• Exemplos de meios físicos guiados: cabos metálicos, fibras ópticas, rede elétrica.

• Exemplos de meios físicos não guiados: satélites, ondas de rádio (wireless). • O grande benefício inicial de uma rede é o compartilhamento de seus recursos,

arquivos, impressoras.

• As redes de computadores são heterogêneas, com computadores e sistemas de vários fabricantes.

• As redes de computadores modernas devem ser inteligentes para suportar uma grande variedade de serviços de forma simultânea. Exemplo: videoconferência e e-mail.

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AUTOATIVIDADE

Caro(a) acadêmico(a)! Responda às seguintes questões: 1 São exemplos de meio físico:

a) ( ) A fibra óptica e o par trançado. b) ( ) A fibra óptica e o TCP/IP. c) ( ) O TCP/IP e os satélites. d) ( ) O CSMA/CD e o 10BaseT. 2 São exemplos de protocolos: a) ( ) Fibra óptica, 10BaseT. b) ( ) TCP/IP, 10BaseT. c) ( ) CSMA/CD, IPX/SPX. d) ( ) IPX/SPX, Wireless.

3 Qual é o primeiro e grande benefício de uma rede de computadores? a) ( ) O compartilhamento de recursos.

b) ( ) O compartilhamento do meio físico. c) ( ) A distribuição de acessos.

d) ( ) A mobilidade restrita à rede LAN. 4 O que é uma rede multisserviço?

a) ( ) Uma rede que permita trafegar várias aplicações simultaneamente. b) ( ) Uma rede que está permanentemente conectada à internet.

c) ( ) Uma rede com acessos de grande capacidade.

d) ( ) Uma rede local, com tecnologia wireless, porém desprovida de QoS. Verifique seu desempenho. Se você acertou as quatro questões, parabéns! Se este não foi o resultado alcançado, reveja o texto. Procure destacar seus pontos principais e repita as questões.

Para auxiliá-lo(a) a fixar este conteúdo é importante observar sua própria conexão de internet e a rede de computadores que você utiliza em seu trabalho ou residência. A sugestão é elaborar uma lista simples, com elementos e componentes que você encontrou. Depois da elaboração desta lista, troque uma ideia com as pessoas à sua volta, com a sua turma de estudos e ou com seu tutor da EAD, verificando quais são os tipos de equipamentos, cabos, conexões de internet, servidores e computadores encontrados. Assim você poderá responder à pergunta: a sua rede é uma rede moderna e atualizada?

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TÓPICO 3

COMO A INTERNET FUNCIONA

UNIDADE 1

1 INTRODUÇÃO

A próxima pergunta que você se deve fazer é: OK, eu já conheço de forma geral os componentes básicos das redes de computadores e da internet! Mas, como ela realmente funciona? O que torna disponível e de fácil acesso à Internet esta enorme quantidade de informações, sites, serviços, e-mails, lojas virtuais, a facilidade de acesso e, mais recentemente, a total mobilidade?

2 COMO A INTERNET FUNCIONA

Para responder a esta pergunta é importante destacar, em primeiro lugar, o conceito de serviço associado ao conceito de aplicativo ou programa. Para simplificar a sua compreensão a respeito deste importante conceito, que é denominado tecnicamente de modelo “cliente/servidor” (C/S), veja o exemplo do seu navegador de internet e um site qualquer, cuja página você deseja acessar. Você, através do navegador, solicita o acesso à página. O site, ao receber a sua requisição a processa enviando ao seu navegador a página solicitada. Assim, ela é exibida na tela de seu computador. Segundo Kurose (2010), aplicações utilizadas em redes de computadores possuem duas partes (dois componentes): o cliente e o servidor. Neste exemplo, o seu navegador é a parte cliente e o site acessado faz a função de servidor. O cliente usualmente é responsável por solicitar serviços, páginas, dados ou informações em algum computador servidor destes serviços. O servidor é o conjunto formado pelo hardware (computador) e o software (programas aplicativos), responsável por disponibilizar serviços através da rede. Já os serviços são os programas, as aplicações, que estão executando em algum servidor na rede.

Este conceito é fundamental para compreender todo o funcionamento da internet e das demais aplicações, típicas de rede, que encontramos e interagimos diariamente ao utilizarmos a internet. Veja ainda o exemplo do sistema de e-mail, utilizado mundialmente pelas pessoas para trocar informações. O programa de

e-mail que você utiliza localmente, no seu computador, é o programa cliente. Já a

sua caixa postal, a qual reside no servidor de e-mail, é manipulada pelo programa servidor de e-mail, que é responsável por transmitir e destinar os novos e-mails às suas respectivas caixas postais. Veja, na Figura 17, a identificação dos componentes do modelo de processamento “cliente/servidor”.

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

FIGURA 17 – OS COMPONENTES CLIENTE E SERVIDOR

FONTE: O autor

Sim, caro(a) acadêmico(a)! O modelo cliente servidor ainda é o principal componente que viabiliza as aplicações trabalharem em rede, porém não é o único. Outros modelos de processamento evoluíram a partir dele e atualmente têm igual importância no processamento das informações. Porém a funcionalidade da internet não é unicamente dependente do modelo cliente/servidor. Há sim um conjunto de aplicações, que se utilizam do modelo cliente/servidor, que possuem importância destacada por garantir a funcionalidade da internet como a conhecemos. São elas: os servidores de páginas, os servidores de transferência de arquivos, os servidores de e-mail, os servidores de mensagens instantâneas, os servidores das redes sociais e principalmente o servidor responsável pela tradução de nomes e endereços – o DNS (Domain Name System ou Sistema de Nomes e Domínios).

Como você pôde ler anteriormente, os serviços utilizados na internet são disponibilizados por um conjunto de programas aplicativos que se encontram nos diversos servidores da internet. Quando você está utilizando a internet, você utiliza dois ou mais destes serviços, por meio de um acesso que lhe permita a conexão à internet. A própria conexão à internet é um serviço de acesso físico à rede, regulamentado pela ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) e para o qual há a necessidade da utilização de um provedor de acesso (ISP – Internet

Service Provider). Provedores de acesso, além de disponibilizar o serviço de acesso

físico, são responsáveis por manter a internet funcionando adequadamente. Imaginar todo este conjunto de aplicações, serviços e componentes, trabalhando em conjunto e garantindo as funcionalidades básicas da internet e das redes de computadores, é algo complexo. Em função disto e com o objetivo de separar as várias funções e serviços, encontrados na internet e nas redes de computadores, adotou-se, conforme Kurose (2010), um modelo estruturado em cinco camadas para simplificar a estrutura do processo de comunicação. Essencialmente, quando

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TÓPICO 3 | COMO A INTERNET FUNCIONA Desta forma, cada função principal foi isolada em uma determinada camada deste modelo e seu respectivo conjunto – pilha – de protocolos da internet. Veja, na Figura 18, um exemplo de alguns protocolos da pilha de protocolos da internet, ou seja, utilizados para o acesso à internet.

FIGURA 18 – A PILHA DE PROTOCOLOS DA INTERNET

FONTE: O autor

Cabe aqui uma explicação, sobre o motivo pelo qual foi adotado um modelo composto em camadas para implementar o processo de comunicação. Utilizar um modelo de camadas proporciona, ao isolar as funções de cada camada, a construção de equipamentos específicos para uma determinada função! Desta forma, você, hoje em dia, pode comprar um modem ADSL router devido à sua função de roteamento ter sido isolada em uma camada específica, permitindo assim a construção de vários modelos de equipamentos que atendam a esta função.

Pilha de Protocolos da Internet

Camadas Protocolos Função

Aplicação SMTP, FTP, HTTP Suporte as aplicações

Transporte TCP, UDP Transporte de dados

Rede IP, ARP, ICMP, RIP, RARP, ... Roteamento da origem ao destino

Enlace PPP, Ethernet, ATM, FDDI, ... Conexão/ Transferência física.

Física Cabo, Fibra, Wi-Fi Bits "no meio físico"

Indico a você, caro(a) acadêmico(a), que necessita aprofundar-se detalhadamente, a leitura complementar do Capítulo 5, no livro de Mario Dantas – Tecnologias de redes de comunicação e computadores – e do Capítulo 1, no livro de James F. Kurose e Keith W. Ross – Redes de computadores e a internet: uma abordagem top-down – nos quais é possível identificar claramente a referência a este modelo de camadas. Segundo ambos os autores, há a existência de dois modelos conhecidos e aceitos atualmente.

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

De forma prática, as redes de computadores utilizam o modelo de pilha de protocolos da internet, também denominado de modelo de referência TCP/ IP. Porém mundialmente, é reconhecido o modelo de referência RM-OSI para protocolos de rede com sete camadas para o processo de comunicação. O modelo de referência TCP/IP – internet – era originalmente formado por quatro camadas, porém devido à necessidade de compatibilidade, foi posteriormente modificado para cinco camadas, ficando denominado de modelo de referência TCP/IP modificado. Como o TCP/IP é o protocolo de comunicação utilizado em toda a Internet, é comum denominá-lo como o protocolo padrão “de fato” pela sua utilização em larga escala mundial. Já o modelo de referência RM-OSI apresenta um total de sete camadas sendo o modelo de referência para o processo de comunicação.

Iremos conhecer o modelo de referência RM-OSI mais adiante neste Caderno de Estudos.

Vamos voltar a analisar a Figura 18. Para as aplicações foi definida uma camada específica, denominada de camada de aplicação. É através desta camada, no processo de comunicação, que as aplicações – os programas que utilizamos na internet – acessam os serviços das camadas inferiores através de protocolos específicos. Vamos recordar o exemplo do seu navegador de Internet – o browser – já citado anteriormente, o qual utiliza o protocolo “http” no processo de comunicação. É através deste protocolo que você acessa as páginas na web, na internet. Quando efetuamos compras, via internet, o protocolo utilizado já é o “https” o qual complementa, assim como outros mais, a pilha de protocolos da camada de aplicação.

Nesta camada de aplicação é importante mencionar o serviço realizado por uma aplicação denominada de DNS (Domain Name System) ou Sistema de Nomes e Domínios. Esta aplicação tem a importante função de eliminar a complexidade que existiria se fôssemos obrigados a memorizar (decorar) todos os endereços de rede da internet que acessamos ou desejamos acessar. Seria inviável. Portanto, o DNS tem a importante função de fornecer um mecanismo adequado à necessidade de tradução de nomes em endereços e vice-versa. Você já verificou se seu nome já está registrado na internet? Veja um exemplo de consulta, no Registro.br, onde é possível identificar a disponibilidade de um nome para ser utilizado como um domínio, um conjunto de serviços (sites e serviços – uma marca), na internet. Há algum tempo, o registro de nomes, para serem utilizados como domínios na internet, era restrito a empresas e organizações. Porém, atualmente, todos nós podemos efetuar este registro observando os requisitos solicitados na entidade onde estamos registrando o nosso domínio! E aí? Seu nome, sua marca, já está registrada na internet? Você deve se perguntar, qual é o custo disto? Atualmente no Brasil, este custo é bem acessível. Basta pesquisar. Qual é a utilidade de registrarmos nosso nome e também nossa marca no INPI (Instituto Nacional de Propriedade Intelectual)? A resposta é simples: para garantirmos que somos os autores legítimos de nossas ideias, por exemplo, expostas através de nossos

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TÓPICO 3 | COMO A INTERNET FUNCIONA empresas! Veja como realizar as consultas, na base DNS, através do exemplo da Figura 19. A Figura 20 exibe o resultado da pesquisa.

FIGURA 19 – EXEMPLO DE UMA PESQUISA NA BASE DNS DO “.BR”

FONTE: O autor

FIGURA 20 – EXEMPLO DO RESULTADO DA CONSULTA

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

Com relação ao DNS, vamos destacar aqui apenas suas características básicas e sua estrutura. Observando a Figura 21, podemos identificar estas características:

• O DNS é um conjunto de dados, uma base de dados.

• As bases de dados DNS estão distribuídas pelo mundo segundo as áreas geográficas e países.

• Cada país tem um órgão responsável pela sua estrutura DNS.

• Cada empresa, organização, escola, universidade possui a sua base dados DNS na internet.

• Um domínio é formado por um nome e um conjunto de registros referentes aos serviços/sites disponíveis para acesso neste domínio.

FIGURA 21 – ESTRUTURA HIERÁRQUICA DO DNS

FONTE: O autor

É comum utilizarmos os nossos programas preferidos, na internet, de forma prática e rotineira. Mas, segundo o que você acabou de ler, há muitos outros programas de computador – software – envolvidos, bem como tecnologias, responsáveis por garantir o funcionamento da internet.

Já o acesso à Internet é feito através de qualquer dispositivo que tenha conexão, por meio de um provedor de acesso – um ISP – à Internet. Este acesso poderá ser feito de várias formas, tais como:

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TÓPICO 3 | COMO A INTERNET FUNCIONA • Acesso discado, via modem.

• Acesso via modem ADSL.

• Acesso via rede de celular, com tecnologias semelhantes a 3G, ou mais recentes. • Via links de fibra óptica, para empresas e grandes organizações.

• Via Cable modem, juntamente com sua TV por assinatura. • Via redes Wireless ou WiMAX.

O provedor de acesso será responsável pelo provimento do serviço de acesso físico e lógico atendendo a qualidade mínima prevista. O provedor de acesso também poderá disponibilizar outros serviços, tais como e-mail, conteúdo e até mesmo hospedagem de páginas e sites empresariais.

O provedor de acesso também estará conectado a uma estrutura denomina de backbone da internet, em outras palavras, a espinha dorsal (a estrutura principal da rede) que é formada por vários outros backbones. Cada backbone é um conjunto autônomo que gerencia suas redes e observa as políticas de roteamento.

Que complexo! Sim, porém tudo funciona e opera adequadamente segundo as orientações do Comitê Gestor da internet (cgi.br), que foi estabelecido pelo governo no Brasil em 1995, com os seguintes objetivos:

• Fomentar o desenvolvimento de serviços internet no Brasil.

• Recomendar padrões e procedimentos técnicos e operacionais para a internet no Brasil.

• Coordenar a atribuição de endereços internet, o registro de nomes de domínios, e a interconexão de espinhas dorsais (os backbones).

• Coletar, organizar e disseminar informações sobre os serviços internet.

O Comitê Gestor da internet foi constituído, pela nota conjunta dos Ministérios das Comunicações (MC) e da Ciência e Tecnologia (MCT) em maio de 1995, que definiu como seus membros iniciais: o MC, o MCT, as entidades operadoras e gestoras de espinhas dorsais, os representantes de provedores de acesso ou de informações, os representantes de usuários e da comunidade acadêmica, sendo sua principal atribuição definida como a gestão da internet no Brasil. A seguir são listados alguns dos principais backbones do Brasil:

- RNP - Embratel - Unisys - IBM

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UNIDADE 1 | CONHECENDO A INTERNET E AS REDES DE COMPUTADORES

FIGURA 22 – O BACKBONE DA RNP EM OUTUBRO DE 2012

Referências

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