FI - Redes 18/11/2013

FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA

TRABALHO DE REDES

SENAC/RS - PORTO ALEGRE

       "  O conteúdo abaixo está relacionado à avaliação dada em sala de aula pelo Professor Fábio Marques pela cadeira disciplinar Fundamentos da Informática do curso Superior Análise e Desenvolvimento de Sistemas, do 1º sem., da Faculdade SENAC de Porto Alegre.

           Boa Leitura!  "

Flávio Fernandes

REDES

           1.      SOR – Sistema Operacional de Rede

           Conceito:

           Um Sistema Operacional de Redes é um conjunto de módulos que ampliam os sistemas operacionais, complementando-os com um conjunto de funções básicas, e de uso geral, que tornam transparente o uso de recursos compartilhados da rede.

           O computador tem, então, o Sistema Operacional Local (SOL) interagindo com o Sistema Operacional de Redes (SOR), para que possam ser utilizados os recursos de rede tão facilmente quanto os recursos na máquina local.

           Em efeito, o SOR coloca um redirecionador entre o aplicativo do cliente e o Sistema Operacional Local para redirecionar solicitações de recursos da rede para o programa de comunicação que vai buscar os recursos na própria rede.

           Características:

Suas características consistem em uma família de programas que são executados em computadores interligados através de meios diversos e dispostos em rede. A função principal do Sistema Operacional de rede é a administração lógica da mesma, ou seja, o controle de suas funcionalidades; alguns Sistemas oferecem o recurso de compartilhamento de arquivos, impressoras e outros dispositivos através da rede.

Atualmente os modernos sistemas operacionais disponibilizam outros recursos como: segmentação da rede com possibilidade de configuração de redes virtuais, controle de habilitação de portas, proteção contra intrusos ou interfaces gráficas mais amigáveis.

Alguns exemplos de Sistemas Operacionais de Redes são as versões do Windows Server.

           2.      Redes de Computadores

           Conceito:

           Uma rede de computadores é formada por um conjunto de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um subsistema de comunicação, ou seja, é quando há pelo menos 2 ou mais computadores e outros dispositivos interligados entre si de modo a poderem compartilhar recursos físicos e lógicos, estes podem ser do tipo: dados, impressoras, mensagens (e-mails),entre outros.

           A Internet é um amplo sistema de comunicação que conecta muitas redes de computadores. Existem várias formas e recursos de vários equipamentos que podem ser interligados e compartilhados, mediante meios de acesso, protocolos e requisitos de segurança.

           Uso das redes:

           A finalidade de toda estrutura de uma rede de computadores é para os usuários trocarem e acessarem informações em conjunto ou individualmente, com uma maior segurança. Um sistema de comunicação de dados é constituído através da interligação de computadores e outros dispositivos.

           Vantagens:

• Partilha de recursos físicos da rede;
• Intercâmbio de informação;
• Melhor organização do trabalho:
• Definição de diferentes níveis de acesso à informação;
• Supervisão e controlo do trabalho;
• Calendarização de tarefas.

           3.      Classificação das Redes (LAN, MAN e WAN)

• LAN (Local Area Network)

           Em computação, LAN (rede de área local) é uma rede de computador utilizada na interconexão de computadores, equipamentos processadores com a finalidade de troca de dados. Um conceito mais definido seria: é um conjunto de hardware e software que permite a computadores individuais estabelecerem comunicação entre si, trocando e compartilhando informações e recursos. Tais redes são denominadas locais por cobrirem apenas uma área limitada (10 km no máximo, quando passam a ser denominadas MANs), visto que, fisicamente, quanto maior a distância de um nó da rede ao outro, maior a taxa de erros que ocorrerão devido à degradação do sinal.

           As LANs são utilizadas para conectar estações, servidores, periféricos e outros dispositivos que possuam capacidade de processamento em uma casa, escritório, escola e edifícios próximos.

• MAN (Metropolitan Area Network)

Os MAN (redes metropolitanas) interligam vários LAN geograficamente próximos (no máximo, a algumas dezenas de quilómetros) com débitos importantes. Assim, um MAN permite a dois nós distantes comunicar como se fizessem parte de uma mesma rede local.

Um MAN é formado por comutadores ou switchs interligados por relações de elevado débito (em geral, em fibra óptica, e os desevolvimentos mais recentes para acesso a internet de alta velocidade sem fio, resultaram em outra MAN).

• WAN (Wide Area Network)

           Rede de área alargada ou Rede de longa distância, também conhecida como Rede geograficamente distribuída, é uma rede de computadores que abrange uma grande área geográfica, com frequência um país ou continente. Diferem, assim, das redes pessoais (PAN), LAN, e MAN.

           As WAN tornaram-se necessárias devido ao crescimento das empresas, onde as LAN não eram mais suficientes para atender a demanda de informações, pois era necessária uma forma de passar informação de uma empresa para outra de forma rápida e eficiente. Surgiram as WAN que conectam redes dentro de uma vasta área geográfica, permitindo comunicação de longa distância.

1. 4.      Classificação das Redes Sem Fios (WLAN, WMAN e WWAN)

Conceito de Rede Ad-Hoc e Modo Infraestruturado

• WLAN (Wireless Local Area Network)

           WLAN é uma rede local que usa ondas de rádio para fazer uma conexão Internet ou entre uma rede, ao contrário da rede fixa ADSL ou conexão-TV, que geralmente usa cabos. WLAN já é muito importante como opção de conexão em muitas áreas de negócio. Inicialmente os WLANs assim distante do público em geral foram instalados nas universidades, nos aeroportos, e em outros lugares públicos principais.

• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)

           WMAN é uma rede metropolitana sem fios, conhecida sob o nome de Anel Local Rádio (BLR). O anel local rádio oferece um débito útil de 1 a 10 Mbit/s para um alcance de 4 a 10 quilómetros, o que destina esta tecnologia principalmente aos operadores de telecomunicação. A norma de rede metropolitana sem fios mais conhecida é o WiMAX, permitindo obter débitos de aproximadamente 70 Mbit/s num raio de vários quilómetros.

• WWAN (Wireless Wide Area Network)

           WWAN (Rede de longa distância sem-fio) é uma tecnologia que as operadoras de celulares utilizam para criar a sua rede de transmissão (CDMA, GSM, etc). Com o advento das comunicações sem fio (wi-fi), surgiram diversos meios de transmitir dados sem estar conectado por um cabo.

• Rede Ad-Hoc

           Nesse tipo de rede, os clientes sem fio comunicam-se diretamente com os outros sem o uso de AP. Essa rede também é chamada de peer-to-peer (ponto-a-ponto). Os clientes sem fio trabalhando em modo ad-hoc formam um IBSS. Um dos clientes, o primeiro cliente na IBSS, tem certas responsabilidades como se fosse um AP. Essas responsabilidades incluem o processo de anúncio da rede e a autenticação de novos membros dessa rede. Esse cliente não atua como uma parte (bridge) para permitir a troca de informações entre os clientes.

           Os clientes dessa rede devem ser explicitamente configurados para trabalhar em modo ad hoc. Pode-se ter um número máximo de membros em uma rede sem fio do tipo ad hoc. Com isso, o AP da célula origem fica sabendo da nova posição da estação móvel, e envia a informação a ela destinada, como se a referida estação estivesse em sua própria célula.

• Modo Infraestruturado

           Em uma rede de infraestrutura de modo 802.11 a WNIC precisa de um ponto de acesso sem fio: todos os dados são transferidos usando o ponto de acesso como o hub central. Todos os nós de uma rede sem fio em modo de infraestrutura se conectar a um ponto de acesso. Todos os nós de ligação ao ponto de acesso deve ter o mesmo identificador do conjunto de serviços (SSID) como ponto de acesso, e se o ponto de acesso está habilitado com WEP devem ter a mesma chave WEP ou outros parâmetros de autenticação.

           5.      Arquitetura de rede

• Cliente / Servidor

           O modelo cliente-servidor é uma estrutura de aplicação distribuída que distribui as tarefas e cargas de trabalho entre os fornecedores de um recurso ou serviço, designados como servidores, e os requerentes dos serviços, designados como clientes.

           Geralmente os clientes e servidores comunicam através de uma rede de computadores em computadores distintos, mas tanto o cliente quanto o servidor podem residir no mesmo computador.

• Redes Ponto-a-Ponto (Peer-To-Peer)

           Peer-to-peer (ponto-a-ponto) é uma arquitetura de redes de computadores onde cada um dos pontos ou nós da rede funciona tanto como cliente quanto como servidor, permitindo compartilhamentos de serviços e dados sem a necessidade de um servidor central. As redes P2P podem ser configuradas em casa, em Empresas e ainda na Internet. Todos os pontos da rede devem usar programas compatíveis para ligar-se um ao outro. Uma rede peer-to-peer pode ser usada para compartilhar músicas, vídeos, imagens, dados, enfim qualquer coisa com formato digital.

           Os Peers são os participantes da rede igualmente privilegiados na aplicação. Essa aplicação tem suas tarefas ou cargas dividas em pares. Cada computador da rede é um nodo (ponto de interconexão da rede) e fica responsável por uma parcela dos recursos da rede, tais como armazenamento, poder de processamento e largura de banda.

            6.      Topologias de rede

           Conceito:

           A topologia de rede é o padrão no qual o meio de rede está conectado aos computadores e outros componentes de uma rede de computadores. Essencialmente, é a estrutura topológica da rede, e pode ser descrito fisicamente ou logicamente. As principais topologias que faz os clientes de uma rede se comunicar são:

• Anel

           Na topologia em anel os dispositivos são conectados em série, formando um circuito fechado (anel). Os dados são transmitidos unidirecionalmente de nó em nó até atingir o seu destino. Uma mensagem enviada por uma estação passa por outras estações, através das retransmissões, até ser retirada pela estação destino ou pela estação fonte.1 Os sinais sofrem menos distorção e atenuação no enlace entre as estações, pois há um repetidor em cada estação. Há um atraso de um ou mais bits em cada estação para processamento de dados. Há uma queda na confiabilidade para um grande número de estações. A cada estação inserida, há um aumento de retardo na rede. É possível usar anéis múltiplos para aumentar a confiabilidade e o desempenho.

• Grafos

           A topologia em garfo é uma mistura de várias topologias, e cada nó da rede contém uma rota alternativa que geralmente é usada em situações de falha ou congestionamento.  Traçada por nós, essas rotas têm como função rotear endereços que não pertencem a sua rede.

• Estrela

           A mais comum atualmente, a topologia em estrela utiliza cabos de par trançado e um concentrador como ponto central da rede. O concentrador se encarrega de retransmitir todos os dados para todas as estações, mas com a vantagem de tornar mais fácil a localização dos problemas, já que se um dos cabos, uma das portas do concentrador ou uma das placas de rede estiver com problemas, apenas o nó ligado ao componente defeituoso ficará fora da rede. Esta topologia se aplica apenas a pequenas redes, já que os concentradores costumam ter apenas oito ou dezesseis portas. Em redes maiores é utilizada a topologia de árvore, onde temos vários concentradores interligados entre si por comutadores ou roteadores.

• Totalmente Conectada

           Uma rede totalmente conectada, completa topologia ou topologia de malha completa é uma topologia de rede em que há uma ligação direta entre todos os pares de nós. Numa rede totalmente conectada com n nós, existem n (n-1) / 2 ligações directas. Redes projetadas com esta topologia são geralmente muito caro para configurar, mas proporcionar um alto grau de confiabilidade, devido aos vários caminhos para os dados que são fornecidos pelo grande número de ligações redundantes entre os nós. Esta topologia é visto principalmente em militares aplicações.

• Linha

           Uma topologia em bus a organização mais simples de uma rede. Com efeito, numa topologia em bus todos os computadores estão ligados a uma mesma linha de transmissão através de cabo, geralmente coaxial. A palavra "bus" designa a linha física que liga as máquinas da rede.

           Esta topologia tem por vantagens ser fácil de instalar e funcionar facilmente. Em contrapartida, é extremamente vulnerável já que se uma das conexões for defeituosa, é o conjunto da rede que é afetado.

• Árvore

           A topologia em árvore é essencialmente uma série de barras interconectadas. Geralmente existe uma barra central onde outro ramo menor se conecta. Esta ligação é realizada através de derivadores e as conexões das estações realizadas do mesmo modo que no sistema de barra padrão.

           Cuidados adicionais devem ser tomados nas redes em árvores, pois cada ramificação significa que o sinal deverá se propagar por dois caminhos diferentes. A menos que estes caminhos estejam perfeitamente casados, os sinais terão velocidades de propagação diferentes e refletirão os sinais de diferentes maneiras. Em geral, redes em árvore, vão trabalhar com taxa de transmissão menor do que as redes em barra comum, por estes motivos.

           Topologia física baseada numa estrutura hierárquica de várias redes e sub-redes. Existem um ou mais concentradores que ligam cada rede local e existe outro concentrador que interliga todos os outros concentradores. Esta topologia facilita a manutenção do sistema e permite, em caso de avaria, detectar com mais facilidade o problema.

• Barramento

           Todos os computadores são ligados em um mesmo barramento físico de dados. Apesar de os dados não passarem por dentro de cada um dos nós, apenas uma máquina pode “escrever” no barramento num dado momento. Todas as outras “escutam” e recolhem para si os dados destinados a elas. Quando um computador estiver a transmitir um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a transmissão.

           Na topologia de barramento a apenas um dos computadores estão ligados a um cabo contínuo que é terminado em ambas as extremidades por uma pequena ficha com uma resistência ligada entre a malha e o fio central do cabo (terminadores). A função dos “terminadores” é de adaptarem a linha, isto é, fazerem com que a impedância vista para interior e para o exterior do cabo seja a mesma, senão constata-se que há reflexão do sinal e, consequentemente, perda da comunicação.

           Neste tipo de topologia a comunicação é feita por broadcast, isto é, os dados são enviados para o barramento e todos os computadores veem esses dados, no entanto, eles só serão recebidos pelo destinatário.

            7.      Protocolos de rede

           Conceito:

           Um protocolo de rede é uma convenção que controla e possibilita uma conexão, comunicação, transferência de dados entre dois sistemas computacionais. De maneira simples, um protocolo pode ser definido como "as regras que governam" a sintaxe, semântica e sincronização da comunicação. Os protocolos podem ser implementados pelo hardware, software ou por uma combinação dos dois.

• TCP/IP

           TCP/IP é um conjunto de protocolos de comunicação entre computadores em rede. Seu nome vem de dois protocolos: o TCP (Transmission Control Protocol - Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP (Internet Protocol - Protocolo de Internet, ou ainda, Protocolo de Interconexão). O conjunto de protocolos pode ser visto como um modelo de camadas (Modelo OSI), onde cada camada é responsável por um grupo de tarefas, fornecendo um conjunto de serviços bem definidos para o protocolo da camada superior. As camadas mais altas estão logicamente mais perto do usuário (chamada camada de aplicação) e lidam com dados mais abstratos, confiando em protocolos de camadas mais baixas para tarefas de menor nível de abstração.

• IPX/SPX

           O protocolo Novell IPX/SPX é um protocolo proprietário desenvolvido pela NovellIPX é o protocolo nativo do Netware que fornece aos clientes serviços de compartilhamento de arquivos, impressão, comunicação, fax, segurança, funções de correio eletrônico, etc. IPX não é orientado a conexão.

           O IPX/SPX tornou-se proeminente durante o início dos anos 80 como uma parte integrante do Netware, da Novell. O Netware tornou-se um padrão de facto para o Sistema Operativo de Rede (SOR), da primeira geração de Redes Locais. A Novell complementou o seu SOR com um conjunto de aplicações orientado para negócios, e utilitários para conexão das máquinas cliente.

           A diferença principal entre o IPX e o XNS está no uso de diferentes formatos de encapsulamento Ethernet. A segunda diferença está no uso pelo IPX do (SAP) Service Advertisement Protocol, protocolo proprietário da Novell. O endereço IPX completo é composto de 32bits, representado por dígitos hexadecimais.

• NetBEUI

           NetBIOS Extended User Interface (Interface de Usuário Estendida NetBIOS). Ele é uma versão melhorada do protocolo NetBIOS usado por sistemas operacionais de rede tais como LAN Manager, LAN Server, Windows for Workgroups, Windows 95 e Windows NT. Systek desenvolveu o NetBIOS para a IBM PC Network. NetBEUI foi estendida pela IBM para seu PC LAN Program e a Microsoft para o MS-NET em 1985. Mais tarde em 1987 a Microsoft e a Novell o estenderam para seus sistemas operacionais de rede LAN Manager e Netware.

           No início e na terminologia da IBM o protocolo foi chamado NetBIOS. NetBEUI tem sido trocado pelo TCP/IP nas redes modernas.

           Ao contrário do TCP/IP, o NetBEUI foi concebido para ser usado apenas em pequenas redes, e por isso acabou tornando-se um protocolo extremamente simples, que tem um bom desempenho e não precisa de nenhuma configuração manual, como no TCP/IP. Em compensação, o NetBEUI pode ser usado em redes de no máximo 255 micros e não é roteável, ou seja, não é permitido interligar duas redes com ele. É possível manter o NetBIOS ativo junto com o TCI/IP ou outros protocolos, neste caso os clientes tentarão se comunicar usando todos os protocolos disponíveis.

           Apesar de suas limitações, o NetBEUI ainda é bastante usado em pequenas redes, por ser fácil de instalar e usar, e ser razoavelmente rápido.

• FTP

           FTP (File Transfer Protocol) é como o seu nome o indica, um protocolo de transferência de ficheiro. A aplicação do protocolo FTP data de 1971, na mesma data em que um mecanismo de transferência de ficheiros (descrito no RFC 141) entre as máquinas do MIT (Massachussetts Institute of Technology) foi criado. Numerosos RFC trouxeram seguidamente melhorias ao protocolo básico, mas as maiores inovações datam de Julho de 1973. O protocolo FTP atualmente é definido pelo RFC 959 (File Transfer Protocol (FTP) - Especificações).

• WAP

           WAP (sigla para Wireless Application Protocol; em português, Protocolo para Aplicações sem Fio) é um padrão internacional para aplicações que utilizam comunicações de dados digitais sem fio (Internet móvel), como por exemplo, o acesso à Internet a partir de um telefone móvel. WAP foi desenvolvido para prover serviços equivalentes a um navegador Web com alguns recursos específicos para serviços móveis. Em seus primeiros anos de existência, sofreu com a pouca atenção dada pela mídia e tem sido muito criticado por suas limitações.

           Foi criado para serviços móveis, tais como PDAs e telefones móveis, com o intuito de permitir que eles acessem a portais de Internet. O WAP permite que seus usuários enviem e leiam e-mails, consultem preços, leiam as últimas notícias, entre outros serviços.