Redes de computadores, guia básico

por **brujah999** Seg Nov 16 2009, 16:53

Introdução

As chamadas estradas da informação são o conjunto dos meios físicos e da informação que viaja por eles para permitir todo tipo de comunicações. Os meios físicos que suportarão as estradas da informação são as infra-estruturas nacionais de informação que vão se unindo entre si para dar lugar a uma rede de redes ou infra-estrutura global.

Os serviços que se prestam sobre estas infra-estruturas são e serão ainda mais no futuro, fundamentalmente serviços multimídia interativos que precisam de tecnologias variadas para poder atender todo o processo necessário para ser realizado adequadamente. Porém, as redes, a tecnologia e os serviços são somente instrumentos para dar forma às aplicações que cobrem as diferentes necessidades da sociedade e que, teoricamente, devem contribuir para melhorar a qualidade de vida.

Historia da Internet

A Rede nasceu em 1969 como projeto ARPAnet do Departamento de Defesa dos E.U.A. Tratava-se de uma rede experimental militar capaz de suportar estragos parciais e garantir a compatibilidade entre máquinas diferentes. O objetivo básico era que cada computador conectado pudesse falar com qualquer outro que também estivesse na Rede: peer-to-peer (entre iguais).

Apareceu então uma forma de sistemas abertos: máquinas de distintos fabricantes podiam dialogar entre sí. O software de comunicações desenvolvido para ARPAnet foi se impondo, devido a pressões do mercado, sobretudo por sua compatibilidade.

Nos anos 80, aparecem as redes locais e as estações de trabalho com UNIX BSD e TCP/IP. As instituições científicas e os fabricantes queriam conectar suas redes a ARPAnet. Por este motivo se implantaram na rede local seus mesmos protocolos.

O acesso à Rede foi difundido pelas Universidades e atualmente há toda uma série de redes interconectadas que formam a Internet (a Rede de redes). E como o uso gera demanda, continuamente são acrescentados novos e mais rápidos links e serviços para satisfazer as crescentes necessidades.

A oferta gera demanda e vice-versa. O crescimento, desde 1983, foi exponencial. Este tipo de crescimento tem uma propriedade interessante: a cada momento, aproximadamente a metade dos conectados à Internet, obtiveram seu acesso no último ano.

Cronologia / Marcos históricos:

1969: Coloca-se em funcionamento os primeiros nodos de ARPAnet, em universidades americanas selecionadas.

1972: Primeira demonstração pública de ARPAnet. Inventa-se o correio eletrônico.

1973: Noruega e Inglaterra entram no projeto.

1974: Publica-se o protocolo de Controle de Transferência (TCP)

1983: TCP/IP converte-se no protocolo padrão de ARPAnet

1984: A responsabilidade de ARPAnet passa à Fundação Nacional para a Ciência (NSF). Define-se o Sistema de Nomes de Domínio (DNS)

1986: NSF estabelece sua própria rede de alta velocidade NSFnet. Definem-se os protocolos de Transferência de Notícias (NNTP).

1990: Internet se separa de ARPAnet

1991: A Universidade de Minnesota apresenta um "compilador" de informação na Rede, Gopher (o topo)

1992: O CERN de Genebra, facilita o código para linkar informação hipertextual sobre a Rede (http) e se estabelece a rede ou teia de aranha mundial (World Wide Web, WWW). O candidato democrata à Presidência de USA inclui as "estradas de informação" e o fomento das TICs em seu programa eleitoral.

1993: Nasce a "navegação" ao estar disponível o primeiro navegador web comercial, Mosaic.

1995: No final deste ano já existem conectados seis milhões de servidores e cinqüenta mil redes; os "internautas" são estimados em quarenta milhões. Incorporam-se novos serviços de valor adicional, comércio eletrônico, tele-trabalho, tele-formação... O número de servidores comerciais supera, desde então, ao de servidores do setor educativo.

1999: A meados do ano contabilizam-se mais de 160 milhões de usuários

Gestão de rede

Não existe uma autoridade definida a nível global para Internet. Cada uma das redes sim que tem sua administração, mas não o conjunto. É uma certa anarquia auto-ordenada.

Existe um organismo de filiação voluntária, o IAB (Internet Architecture Board ou Conselho sobre Arquitetura da Internet) que promove o intercâmbio de informação técnica e atribui determinados recursos, como os endereços. O IAB decide quais padrões fazem falta e promove seu uso através da própria Internet.

Os usuários de Internet expressam suas opiniões sobre questões técnicas através de reuniões do IETF (Internet Engineering Task Force ou Grupo de Trabalho sobre Engenharia de Internet). O IETF cria comitês de estudo para diversos problemas técnicos, como podem ser:

• Geração de documentação.
• Forma de se conectar a algum serviço.

Regra básica: Quem quiser se beneficiar do uso e dos recursos da Red deve observar suas normas não escritas.

Assim como não há um organismo que a governe, tampouco existe um organismo que arrecade pelo uso da Internet. Cada organização paga sua parte, sua rede. Os operadores comerciais pagam o tráfego ao operador nacional. Os usuários finais pagam por seu acesso até seu provedor comercial às companhias de comunicações (como a Embratel, por exemplo), e ao provedor como aluguel e uso de recursos temáticos, com tarifas mensais ou horárias, normalmente paga uma quota de inscrição e quotas de sócio segundo à modalidade e recursos contratados. Alem disso, está o preço da própria informação que alguns provedores cobram uma determinada taxa por acessar a toda, ou parte, da informação que oferecem.

Ultimamente, as companhias de telecomunicações, que por sua vez se converteram em provedores de acesso e serviços, estão ofertando, de maneira generalizada, conexão e transportadora gratuitas. Desta forma, potencializam uma incorporação massiva de usuários à Rede e conseguem um aumento do tráfego circulante pelas redes de comunicações, a demanda de linhas com maior capacidade e, em um futuro não muito longe, de outros serviços de valor adicional. E tanto o tráfego como estes outros serviços se forem pagos.

Protocolos de comunicacão

Um protocolo de comunicações é um conjunto de normas que estão obrigadas a cumprir todas as máquinas e programas que intervêem em uma comunicação de dados entre computadores sem os quais, a comunicação seria caótica e, portanto impossível.

Esboçamos a seguir alguns exemplos de protocolos de comunicações com a intenção de aclarar o conceito e a evolução dos mesmos:

• Protocolos ponto a ponto.
• Comunicação entre redes.
• Protocolos de transmissão de pacotes.
• O protocolo TCP/IP.

Protocolos ponto a ponto.

São os protocolos mais antigos e elementares utilizados para a comunicação mediante uma linha de dados entre dois únicos computadores. Algumas de suas normas básicas estabelecem os seguintes critérios:

Papel que assume cada uma das duas partes durante uma sessão de comunicações, identificando-se e definindo o papel correspondente ao computador que iniciou a sessão e ao que responde. Ao primeiro chamamos de "comando" e ao segundo, "resposta".
Maneira de controlar a correta recepção dos dados. Por exemplo, acrescentando um caractere no final de cada mensagem que seja a soma total de BIT utilizados.

Tempo máximo que deve passar entre o envio de uma mensagem e a recepção do acuse de recebimento desde a estação receptora.

Número vezes que se deve repetir uma mensagem no caso de que, passados os tempos correspondentes, não se receba a mensagem de acuse de recebimento.

Comunicação entre redes.

Além das normas do tópico anterior, há que especificar a forma de identificar ao terminal concreto da rede com o qual se deve estabelecer a comunicação no caso de que as máquinas que estão se comunicando diretamente sejam servidores de uma rede local (LAN). Por exemplo, atribuindo um número a cada um dos terminais.

Sistemas de polling: Estes sistemas controlam as comunicações em uma rede dirigida por um computador central, e se organizam de maneira que é este que pergunta seqüencialmente a todos os computadores da rede se têm algo a comunicar, e lhe pede que faça em caso afirmativo, nenhum outro componente da rede toma, em nenhum momento, a iniciativa da comunicação.

Protocolos de transmissão de pacotes:

Nos protocolos de transmissão de pacotes a transmissão se apóia na própria informação contida nos dados que transitam pelas redes de comunicações, enquanto que nos protocolos anteriores, a responsabilidade do bom funcionamento das comunicações recai sobre as máquinas e as linhas de dados. Para isso, os dados se "cortam em pedaços" e se organizam em pacotes, como cartas de correio ordinário, com seus dados de origem e destino e vão dando de máquina a máquina como as cartas vão de uma agência de correio a outra, de trem correio ao caminhão de repartição e de outra agência ao bolso do carteiro que finalmente a faz chegar ao seu destinatário.

As máquinas que conformam as redes se limitam a ler os endereços contidos nos pacotes de dados e a entregar o pacote ao seguinte posto, que por sua vez o entregará a outro e assim sucessivamente até que finalmente chegue ao destino.

O protocolo TCP/IP.

TCP/IP são as siglas de "Transfer Control Protocol / Internet Protocol" e este é o conjunto de normas de transporte estabelecido e definida linguagem estabelecida para a Rede Internet e incorporada por outras redes.

TCP/IP é um protocolo de transmissão de pacotes. Quando um computador quer mandar a outro um arquivo de dados, o primeiro que faz é parti-lo em pedaços pequenos (ao redor de uns 4 Kb) e posteriormente enviar cada pedaço separadamente. Cada pacote de informação contém o endereço na Rede onde há que chegar, e também o endereço de remitente, no caso de que tenha que receber resposta. Os paquetes viajam pela Rede de forma independente.

Como entre dois pontos da Rede costuma haver muitos caminhos possíveis, cada pacote escolhe o que nesse momento é o melhor, dependendo de fatores como saturação das rotas ou congestionamento. Assim, pode acontecer que parte de um arquivo que se envie desde EUA até o Brasil passe por cabos submarinos até certo ponto ou que logo venha diretamente por satélite. Isto permite que Internet seja uma rede estável, já que, por sua própria dimensão e complexidade, existem centenas de vias alternativas para um destino concreto. Sendo assim, mesmo que falhem os computadores intermediários ou que não funcionem corretamente alguns canais de informação, praticamente sempre existe comunicação entre dois pontos da Rede.

Outra conseqüência da estrutura e da forma de atuar de TCP/IP é que admite a eventualidade de que algum pacote de informação se perca pelo caminho devido a algum acontecimento indesejado como o de um computador intermediário que se apaga ou se satura quando está passando por ele um pedaço de um determinado arquivo em transmissão. Se isto ocorrer, sempre fica aberta a possibilidade de voltar a solicitar o pacote perdido, e completar a informação sem a necessidade de voltar a transferir todo o conjunto de dados. Em alguns serviços de Internet, como o FTP, automaticamente se volta a pedir o envio do pacote perdido, para que o arquivo solicitado chegue ao seu destino integramente. Entretanto, em outros serviços como é a Navegação pela World Wide Web, a perda de um desses pacotes implica que na tela do receptor não apareça uma imagem ou um texto no lugar onde deveria estar, mas sempre existe a possibilidade de voltar a solicitar tal informação.

Endereços de IP e Dominios

Cada computador que se conecta à Internet é identificado por meio de uma endereço IP que é composto por 4 grupos de números compreendidos entre 0 e 255, ambos inclusive, e separados por pontos. Assim, por exemplo, um endereço IP poderia ser: 125.110.13.45.

Na Rede não podem coexistir dois computadores diferentes com o mesmo endereço, visto que assim, a informação dirigida a qualquer um deles não poderia discriminar a qual escolher.

Cada número do endereço IP indica uma sub-rede de Internet. Existem 4 números no endereço, o que quer dizer que existem 4 níveis de profundidade na distribuição hierárquica da Rede Internet. No exemplo anterior, o primeiro número, 125, indica a sub-rede do primeiro nível onde se encontra o computador descrito. Dentro desta sub-rede pode haver até 256 "sub-subredes". Neste caso, a máquina estaria na "sub-sub-rede" 110. Assim, sucessivamente até o terceiro nível. O quarto nível não representa uma sub-rede, e sim, indica um computador concreto. Ou seja, os três primeiros números indicam a rede a qual pertence um computador, e o último serve para diferenciar um computador dos outros que estão ligados à mesma rede.

Esta distribuição hierárquica da Rede permite enviar e receber rapidamente pacotes de informação entre dois computadores conectados à Internet em qualquer parte do Mundo, e desde qualquer sub-rede a qual pertençam.

Um usuário da Internet, não necessita conhecer nenhum destes endereços IP, já que estes são manejados pelas máquinas em suas comunicações por meio do Protocolo TCP/IP, de maneira transparente para o usuário. Para nomear os computadores dentro da Rede utilizam-se os Nomes de Domínio, que são a tradução para "os humanos" dos endereços IP que os computadores usam. Assim, por exemplo, yahoo.com, nerja.net são nomes de domínio.

Os nomes de domínio são palavras separadas por pontos, em vez de números como era o caso dos endereços IP, que podem dar uma idéia do computador a que estamos nos referindo. Nem todos os computadores conectados à Internet têm um nome de domínio, só costumam ter aqueles que recebem numerosas solicitações de informações, ou seja, os servidores; os computadores cliente, os que consultam por Internet, não necessitam um nome de domínio, visto que nenhum usuário da Rede vai lhes pedir informação.

o número de palavras no nome do domínio não é fixo, podem ser dois, três, quatro, etc., embora normalmente sejam só dois. A última palavra do nome do domínio representa, no E.U.A. , em que tipo de organização se encontra o computador referido:

com: empresas edu: instituições de caráter educativo, sobretudo Universidades. org: organizações. gov: instituições governamentais. mil: centros militares.

No resto dos países se outra nomenclatura e a última palavra indica o país, segundo o código ISO:

es Espanha fr França uk Reino Unido (United Kingdom) it Itália jp Japão au Austrália ch Suíça ir Irlanda

Os Servidores de Nomes de Domínio (DNS), são máquinas da Rede cuja missão é averiguar o endereço IP de um computador a partir de seu nome de domínio

Interconecção de sistemas abertos

Para sistematizar as normas que as máquinas e as redes devem seguir ao se comunicar e estabelecer um marco de referência independente dos diferentes fabricantes e que, portanto, garantem a compatibilidade dos sistemas de comunicação, a Organização Internacional de Normalização (ISO), estabeleceu, nos anos 80 um modelo que foi denominado modelo para a Interconexão de Sistemas Abertos, cujas siglas, OSI, fazem referência a seu nome em inglês.

O modelo OSI descreve uma arquitetura hierárquica de 7 níveis e são as normas de comunicações nas quais se fundamenta o protocolo TCP-IP, a base da Internet. Para explicar cada um dos níveis do modelo de referência em relação à transmissão do pacote de dados, costuma-se partir do nível superior que se chama nível de Aplicação e é o mais próximo do usuário, ao que se vão acrescentando e aclarando a informação correspondente a cada um dos seguintes níveis até chegar ao mais básico que dá normas para a comunicação física.

Níveis do modelo:

Aplicação: Este nível faz referência às normas que devem cumprir os protocolos com relação às aplicações, ou serviços. Como por exemplo, um navegador, um cliente de correio eletrônico, um processador de textos, uma folha de cálculo, um banco de dados, etc. O protocolo obriga às aplicações que vão se manejar dentro de uma rede de transmissão de pacotes, a cumprir umas normas que lhe permitam ser entendidos pelas aplicações residentes em outras máquinas da rede.

Apresentação: Neste nível se estabelecem as normas que devem ser cumpridas em relação aos códigos de caracteres, como ASCII e EBCDIC. Pestanejos, tamanhos, etc... Esta informação se adiciona à do nível anterior e informa as características dos dados que maneja uma aplicação concreta.

Sessão: Estabelece as normas que devem ser cumpridas em relação à gestão das conexões das aplicações com a Rede, são como as normas de cortesia, assinalam quem deve falar, quando se deve fazer para pedir a palavra ou que o interlocutor preste atenção, etc. Igualmente, a informação relacionada com este nível, se adiciona ao pacote de dados.

Transporte: Neste nível se estabelecem as normas para identificar a procedência e o destino dos dados que hão de ir de um computador a outro. A informação deste nível se adiciona ao pacote de dados, onde já estão as dos níveis anteriores.

Rede: Neste nível se estabelecem as normas a serem cumpridas em relação à maneira em que os pacotes transcorrem pela rede. A informação que se adiciona ao pacote de dados neste nível, lhe permitirá se mover através de todo o emaranhado que forma a rede, buscando sempre o melhor caminho para chegar a seu destino final.

Nível de ligação: Neste nível se estabelecem as normas para conseguir uma transmissão confiável e livre de erros. A informação adicionada neste nível se utiliza para administrar a comunicação entre duas máquinas da rede, ligando-as entre as diferentes máquinas pelas que vão passando os pacotes de dados.

Nível físico: Neste nível se estabelecem as normas que devem cumprir os protocolos com relação às características físicas de todos os componentes relacionados com a transmissão de dados através de toda a rede: padrões de modem, linhas de transmissão, controladores de comunicações, etc

Acesso de usos e costumes

Um usuário que queira acessar a Internet necessita de um provedor que lhe ofereça o serviço. A conexão desde o usuário ao provedor poderá ser feita utilizando qualquer meio de comunicação: rede telefônica básica, RDSI, linhas ponto a ponto, etc. Em todo caso, dependendo do provedor em concreto existirá uma gama de formas de acesso e uma tarifa de preços.

O usuário terá que pagar pelo serviço da Internet e ademais pelo preço das comunicações de acesso ao provedor. Por este motivo, é importante que o provedor seja local ou próximo para diminuir o preço do acesso. Se o provedor não for local costuma ter habilitados números especiais de tarifa metropolitana que são os que devem ser utilizados para estabelecer a conexão.

A utilização da Internet segue umas regras difíceis de explicar, com diferentes interpretações, mas que incluem aspectos legais derivados de seu financiamento, e normas de comportamento que tratam de proteger um bem de uso público.
•Aspectos legais

Em muitos casos, as redes estão financiadas com fundos públicos, que excluem uma utilização puramente comercial. Como norma geral, deve-se consultar ao provedor sobre as restrições existentes. Costumam dispor de documentos sobre uso aceitável da Rede.

As Leis de Exportação não podem ser aplicadas facilmente em uma rede global:

Licença Geral para exportar tudo aquilo que não está restringido.

Restrições conhecidas: software de rede (direcionamento), algoritmos decifrado (DES)

Os direitos Propriedade Intelectual, Copyright, patentes e licenças mudam de um país a outro.

•Normas de comportamento

Dois princípios fundamentais:

1. A iniciativa dos usuários está tolerada e é recomendada.
2. A Rede é um bem público que deve ser protegida de abusos que a degradem.

Qualquer internauta pode iniciar um tema de debate. Se conseguir despertar suficiente interesse em outros usuários, e obtiver uma massa crítica, será aceito.

É importante a auto-regulação para evitar abusos: jogos, danos intencionados, usos comerciais e publicitários invasivos,...

Últimas polêmicas: liberdade de expressão. A informação que circula pela Rede deve ser censurada? Que leis regulam os intercâmbios comerciais que se realizam sobre ela?

Siglas e organismos da rede

A IETF (Internet Engineering Task Force).

Este é um grupo auto-organizado, de caráter internacional e composto por uma comunidade de designers de rede, vendedores, operadores…, envolvidos na evolução da arquitetura e da Internet.

Seu trabalho consiste em identificar e propor soluções aos problemas da Internet, especificar os protocolos a usar na Rede, fazer recomendações à IESG e facilitar informação à comunidade da Internet. É importante lembrarmos que este é o único órgão capaz de dizer o que é um padrão para ser aplicado na Internet. Este organismo está formado por voluntários que costumam se reunir três vezes por ano.

O IANA ou Internet Assigned Number Authority.

IANA em português significa autoridade que atribui os números na Internet. O trabalho do IANA consiste no controle e atribuição dos números associados a cada RFC, a cada FYI e a cada STD, assim como o registro das versões de cada um destes documentos. Também se encarrega de indicar se algum destes documentos deixa obsoleto ao anterior.

A ISOC (Internet Society)

Nível onde encontramos a organização na qual qualquer mortal pode se alistar.

Objetivos marcados destacam a busca de financiamento para os ramos que se encontram por baixo dela. A concepção, desde o uso da Internet e suas tecnologias, com fins altruístas para com alguns países ou entidades.

A IAB. (Internet Architecture Board).

Esta outra organização está por cima dos dois outros ramos vistos até aqui, e seu nome veria a ser "junta diretiva da arquitetura da Internet".

Todos seus membros são, assim como nas organizações anteriores, voluntários sem fins comerciais, nem representações empresariais.

Suas funções primordiais seriam:

A estimulação de WG e de RG.

Seguimento dos trabalhos de ambos grupos (WG e RG), através não só das listas e informes destes, como também assistindo às reuniões que ambos celebram.
Controlar que os objetivos definidos nos grupos são seguidos e alcançados fielmente.

Como um dos mais importantes, ser uma clara interface entre a ISOC e o exterior e os ramos explicados antes.

NIC.

Centro de Informação de rede (Network Information Center). Organização responsável de proporcionar informação de uma rede aos usuários.

NOC.

Centro de Operações da Rede (Network Operation Center). É um grupo responsável da operação diária da rede. Cada provedor de serviços tem seu próprio NOC; portanto é importante saber a qual chamar em caso de Emergência.