Preparação - Introdução aos Componentes de Redes

Introdução

Neste tópico você vai aprender os conceitos básicos para avançarmos no curso. Atenção aos exercícios e a avaliação objetiva para cumprir esta etapa. Nosso roteiro é o seguinte:

  • Definição de Redes e mensagens;

  • O que é a Internet?

  • O que são os famosos protocolos de redes?

  • Quais são os principais dispositivos de rede e para que servem?

  • O que é uma rede cliente-servidor?

  • Definição de Redes Peer-to-Peer;

 

O que é uma Rede de Computadores?

Uma rede é formada por dois ou mais dispositivos computacionais interconectados e capazes de trocar mensagens.

 

Figura 1. Representação de uma rede corporativa. Fonte: KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a Internet. São Paulo: Person, p. 28, 2006.

 

Uma mensagem é uma unidade de informação que pode ser enviada e compreendida pelos interlocutores.

 

Desse modo apenas podemos dizer que uma rede computadores de fato existe se os dois dispositivos conseguem compreender corretamente as mensagens enviadas.

A Internet


A Internet é uma rede de computadores de abrangência Global.

 

Fonte: https://enw.com.br/servicos/internet-dedicada-corporativa/

 

A Internet é formada basicamente por meios de transmissão, comutadores de pacotes e sistemas finais ao longo do planeta. Desse modo, os dados enviados através dos meios de transmissão são direcionados pelos comutadores de uma origem até um destinatário qualquer do planeta. Para que a comunicação ocorra, é necessário a atuação de vários protocolos que descrevem o formato dos dados e a ordem de transmissão dos pacotes, além de realizarem checagem de erros.

Protocolo

 

Protocolo é um conjunto de regras pré-estabelecidas de forma a garantir a comunicação entre os pares e o entendimento das mensagens enviadas. Veja o paralelo a seguir com um protocolo de comunicação humana.

Fonte: KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a Internet. São Paulo: Person, p. 28, 2006.
 

Em redes, um protocolo define o formato das mensagens, sua ordem de envio e as ações que serão realizadas durante a comunicação entre dispositivos. Por exemplo, quando alguma mensagem se perde na rede, existe um protocolo que os dispositivos seguem para reenviar as mensagens que foram perdidas.

Modelos de Redes

 

Redes Cliente-Servidor

Esse é o tipo de rede mais comum na Internet, onde, uma máquina servidora fornece arquivos ou serviços para diversos clientes. Veja a imagem abaixo:

Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_cliente%E2%80%93servidor

 

Em uma rede Cliente-Servidor, existe um computador com uma capacidade de processamento maior chamado Servidor que pode fornecer tanto serviços como arquivos através da Internet. Esses arquivos e serviços são consumidos por dispositivos Clientes. Um servidor pode atender a vários clientes.

Exemplos:

  • Servidores de Impressão: um servidor disponibiliza a impressora compartilhada para várias máquinas clientes

 

  • Servidores Web: os servidores hospedam os sites que acessamos na Internet

 

  • Servidores de Email: servidores que fornecem serviços de email para clientes

Fonte: https://www.dag.net.br/ServidorEmail.php

 

  • Servidores de Games: servidores que conectam vários jogadores clientes em um game através da Internet.

Fonte: http://gdn.net/entertainment/game_server_public.htm


 

Redes Tipo Peer-To-Peer (Par-a-Par)

 

Neste tipo de rede, todos os dispositivos são clientes e servidores ao mesmo tempo. Por exemplo, um mesmo computador pode consumir (fazer o download) um arquivo de um filme ao mesmo tempo em que serve esse mesmo arquivo para outras pessoas baixarem, atuando também como servidor.

Fonte: https://steemit.com/networking/@alikhan91/what-is-p2p-peer-to-peer-network

 

Exemplos

 

Compartilhamento de arquivos onde podemos baixar arquivos de outros dispositivos ao mesmo tempo que disponibilizamos para outras pessoas: Bit Torrent, Emule, Kazaa, … Veja o esquema do Bittorrent abaixo:


 

Fonte: Fonte: https://vpn-anbieter-vergleich-test.de/uebersicht-ueber-die-besten-torrent-seiten-im-internet-aktueller-stand/

 

Dispositivos da Internet

 

Nesse ponto vamos conhecer um pouco sobre os dispositivos que formam a Internet como a conhecemos. Observe a imagem abaixo.

 

Fonte: KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a Internet. São Paulo: Person, p. 28, 2006.

 

  • Host: host é todo dispositivo que possui um endereço de Internet (IP) e é capaz de se comunicar em rede. Eles são os remetentes e destinatários das mensagens enviadas pela Internet. Nossos notebooks, tablets e smartphones são hosts. Servidores e Roteadores também são chamados hosts, pois, possuem endereços de Internet.

 

Figura 2. Hosts com endereços de Internet. Fonte: https://searchnetworking.techtarget.com/definition/host

 

  • Sistema Final: sistemas finais são os remetentes e destinatários finais da troca de mensagens, como nossos Smartphones, Notebooks e Tablets.

 

Figura 3. Exemplos de sistemas finais conectados pelos roteadores. Fonte: https://www.skillonpage.com/network-devices-computer-networking/

 

  • Servidor: computadores com poder de processamento superior que disponibilizam arquivos ou serviços para dispositivos finais clientes. Por exemplo, servidores Web hospedam os sites que acessamos, devendo estar ativos 24 horas e 7 dias na semana!

 

Figura 3. Servidores ao centro atendendo a vários clientes nas extremidades. Fonte: https://www.geekzilla.com.br/como-dar-o-boot-no-seu-pc-via-rede/servers-and-networking/

 

  • Móvel: dispositivos finais portáteis, como notebooks, tablets e smartphones. Normalmente se conectam a rede por meio sem fio (Wireless)

  • Comutador de pacote: dispositivo que transmite pacotes de dados ao longo de uma rota na rede fazendo com que cheguem ao destinatário correto. Podemos citar os Hubs, Switches e Roteadores como principais comutadores. Veja a imagem abaixo com os principais comutadores de pacotes

Figura 4. Dispositivos comutadores de pacotes em Redes. https://networkustad.com/2019/05/27/network-devices-hub-switch-router/


 

  • Modem: permite o envio de bits e bytes em um meio de transmissão analógico por meio de modulação e demodulação de sinais. 

Figura 5. Modems de Internet. Fonte: https://www.minhaoperadora.com.br/2018/11/plano-de-internet-para-modem-nao-vale-mais-pena-claro-excecao.html

 

  • Estação Base ou Access Point: é um ponto de conexão sem fio, como um roteador Wireless por exemplo

  • ISP (Internet Service Provider): Operadora que fornece acesso à Internet e normalmente cobra por isso; 

Figura 6.  Representação de um provedor de serviço de Internet (ISP) ao centro conectando várias instituições à Internet.

 

  • Link ou Enlace: meios de transmissão de sinais de rede, como cabos de cobre, fibras ópticas e meios Wireless.

Figura 7. Representação de dois tipos de links: par trançado à esquerda e fibra óptica à direita. Fonte: https://www.grandmetric.com/topic/network-connection-medium-types-part-1/

 

Repare na figura acima que os bits em um enlace de par trançado são enviados como variações de voltagem em uma onda portadora. Já na fibra óptica, os bits são transmitidos como pulsos de luz. Portanto, o enlace define quais grandezas físicas serão utilizadas para transmitir o sinal digital dos dispositivos.

  • Rotas: conjunto de enlaces interligados que formam um caminho entre dois sistemas finais.

Fonte: https://bit.ly/3D1QsLK

Repare acima que há vários caminhos possíveis de um computador até um servidor, passando por diversos roteadores ao londo da Internet. Os roteadores conversam entre si para estabelecerem uma rota para os pacotes seguirem da origem até o detino por varios enlaces. O caminho é marcado com as setas na figura acima.

 

Mão na Massa

Verificando o endereço de IP de um computador

é possível toda a configuração de rede de um computador utilizando o comando ipconfig (ifconfig no linux). Esse comando lista todas as interfaces de rede com suas configurações de endereçamento. Teste no seu computador seguindo os passos abaixo:

1 - Acesse o prompt de comandos do seu computador

2 - digitar o comando ipconfig e observar as configurações abaixo:

IPV4 Address: Endereço IP do computador na versão 4;

Subnet Mask: Máscara de Subrede que identifica o endereço da rede na qual o computador se encontra;

Deffault Gateway: endereço do dispositivo que encaminha pacotes para a rede externa, ou seja, o “Portão de Saída” padrão da rede.

Testando a conectividade entre dois hosts em rede

Podemos utilizar o comando ICMP Ping para testar a qualidade de uma conexão entre dois hosts na Internet. Siga os passos abaixo:

1 - Acesse o prompt de comandos

2 - Digite o comando ping para o endereço do servidor do google: www.google.com

Repare que o nome www.google.com é inicalmente convertido no endereço IP do seu servidor: 172.217.28.4. Após isso, são enviados 4 pacotes de dados de 32 bytes para esse IP. O ping aguarda a resposta de cada um dos pacotes e avalia quantos foram perdidos. Repare que, no caso acima, foram enviados 4 pacotes e foram recebidos 4 pacotes, com zero perdas. Além disso, o ping também computa um tempo médio entre o envio e a chegada da resposta de cada pacote. Isso mostra que há uma conexão sem perdas entre o computador que executou o ping e o servidor da Google. Caso haja algum problema de conexão, podemos verificar que os pacotes podem se perder parcialmente ou totalmente.


 

Traçando uma rota entre dois hosts

Vimos anteriormente que uma rota é uma sequência de links que conecta dois hosts na internet, formando um caminho entre roteadores.

Fonte: https://bit.ly/3D1QsLK

Agora, vamos descobrir os endereços dos roteadores que fazem parte de uma rota entre o nosso computador e o servidor da google. Execute o comando tracert abaixo:

 

Repare que o primeiro roteador na rota é o 192.168.0.1, que é o endereço do roteador Wireless que recebe o sinal que vem da operadora. Em seguida o pacote é repassado para o roteador de IP 10.10.128.1. Ao final, os endereços dos roteadores que conectam o nosso computador ao da Google são listados com seus respectivos nomes. No total, temos 13 roteadores na rota entre o nosso computador o o servidor da Google de IP 172.217.28.4.

Resumo

Neste tópico você aprendeu o seguinte:

  • Rede de Computadores: dois ou mais dispositivos interconectados que são capazes de trocar mensagens;

  • Mensagem: Informação com significado compreensível enviada na rede por aplicativos;

  • Protocolo: conjunto de regras adotado por dispositivos para que haja a comunicação de mensagens na rede;

  • São dois modelos básicos de funcionamento das redes: Cliente-Servidor e Peer-to-Peer

  • Redes cliente servidor conectam um servidor de arquivos ou serviços a vários clientes por meio da Internet

  • Redes Peer-to-Peer conectam dispositivos de forma que todos são clientes e servidores ao mesmo tempo.

  • Host são dispositivos que possuem endereço na Internet e podem ser remententes ou destinatários de mensagens

  • Sistemas finais são dispositivos destinatários e remetentes finais das mensagens;

  • Comutadores de Pacotes são dispositivos de rede que redirecionam os pacotes de dados ao longo da rede e fazem com que os mesmos cheguem aos destinatários por uma rota. Temos o Hub, o Switch e os roteadores como principais representantes

  • Modems são equipamentos que fazem a conversão dos sinais digitais em analógicos para serem enviados nos enlaces

  • Enlaces são os meios de transmissão, podendo ser cabos ou meios sem fio, como ondas de rádio.

Para completar, faça os exercícios propostos e a avaliação para anvançar para os próximos tópicos.

Gravações dos Encontros Síncronos

 


Questões