Apostila de Redes V3 PDF - Universidade do Vale do Paraíba

Apostila de Redes Versão 3/2021 Bruno Michel Pera A POSTILA DE R EDES , U NIVERSIDADE DO VALE DO PARAÍBA HTTPS :// WWW. UNIVAP. BR / COLEGIOS Esta apostila é de uso exclusivo dos alunos do curso técnico em informática, sua venda é proíbida. Caso queira referenciar este arquivo ou utilizar qualquer trecho ou imagem dele, encaminhar e-mail para [email protected] para aprovação. Versão 3, Janeiro 2021 Sumário 1 Introdução..................................................... 7 1.1 Quem está me ensinando? 7 1.2 O que estou recebendo? 8 1.3 Ementa do curso de Redes 8 2 Redes de computadores........................................ 9 2.1 O que são redes de computadores? 9 2.1.1 Componentes básicos de Redes e Formas de Comunição................. 9 2.1.2 UNICAST, MULTICAST e BROADCAST................................... 10 2.2 HUB, SWITCH, Roteador, BRIDGE, Repetidor e Gateway 12 2.2.1 HUB - Concentrador não gerenciavel................................. 12 2.2.2 SWITCH - Concentrador Gerenciavel................................. 13 2.2.3 Roteador....................................................... 14 2.2.4 Bridge......................................................... 16 2.2.5 Repetidores..................................................... 16 2.2.6 Gateways...................................................... 16 2.3 Meios de transimissão de dados 17 2.3.1 Cabos Coaxiais.................................................. 17 2.3.2 Cabos de par trançado........................................... 18 2.3.3 Categorias de cabos de par trançado............................... 18 2.3.4 Padrões de conexão de cabo e pinagem............................. 18 2.3.5 Fibra óptica..................................................... 20 2.3.6 Tipos de Fibra.................................................... 21 2.3.7 Atividade em Laboratório.......................................... 22 2.3.8 Conexão sem fio ou wireless........................................ 23 2.3.9 Rádio.......................................................... 24 2.3.10 Bluetooth....................................................... 24 2.3.11 Wi-Fi........................................................... 25 2.3.12 Placa de rede................................................... 26 2.4 Servidores 27 2.4.1 Servidor de Impressão............................................. 27 2.4.2 Servidor Web.................................................... 27 2.4.3 Servidor DNS.................................................... 27 2.4.4 Servidor em Nuvem............................................... 28 2.4.5 Servidor de E-mail................................................ 28 2.4.6 Servidor de Arquivos.............................................. 28 2.4.7 Servidor DHCP................................................... 28 2.4.8 Atividade em Laboratório.......................................... 28 2.5 Lista de Exercícios 29 3 Internet das Coisas............................................ 33 3.1 O que é Internet das Coisas? 33 3.1.1 Cidades Inteligentes.............................................. 33 3.1.2 Economia Inteligente............................................. 35 3.1.3 População Inteligente............................................. 35 3.1.4 Governança Inteligente........................................... 35 3.1.5 Mobilidade Inteligente............................................ 35 3.1.6 Meio Ambiente Inteligente......................................... 35 3.1.7 Vida Inteligente.................................................. 36 3.1.8 Casa Inteligente................................................. 36 3.2 Atividade em Laboratório 36 3.3 Lista de Exercícios 37 4 Modelos de referência ISO/OSI e TCP/IP........................ 39 4.1 Descrevendo as 7 camadas 39 4.1.1 Camada Física.................................................. 39 4.1.2 Camada de enlace.............................................. 40 4.1.3 Camada de rede................................................ 40 4.1.4 Camada de transporte............................................ 41 4.1.5 Camada de sessão............................................... 41 4.1.6 Camada de apresentação........................................ 42 4.1.7 Camada de aplicação............................................ 42 4.2 A arquitetura TCP/IP 42 4.2.1 Camada de Interface de Rede..................................... 42 4.2.2 Camada de Internet.............................................. 43 4.2.3 Camada de Transporte............................................ 43 4.2.4 Camada de Aplicação........................................... 43 5 4.3 Lista de Exercícios 43 5 Protocolos de redes de computadores......................... 47 5.1 Protocolos da camada de aplicação 47 5.1.1 HTTP........................................................... 47 5.1.2 SMTP........................................................... 48 5.1.3 POP3.......................................................... 48 5.1.4 FTP............................................................ 48 5.1.5 DNS........................................................... 48 5.1.6 DHCP.......................................................... 49 5.1.7 SNMP.......................................................... 49 5.1.8 SSH............................................................ 50 5.2 Protocolos da camada de transporte 50 5.2.1 O TCP (Transmission Control Protocol)................................. 50 5.2.2 O protocolo UDP................................................. 51 5.3 Protocolos da camada internet da arquitetura TCP/IP 51 5.3.1 O Protocolo da Internet – IP........................................ 51 5.3.2 Endereçamento IP................................................ 53 5.3.3 IPv6........................................................... 54 5.3.4 Máscara de Rede................................................ 54 5.3.5 O protocolo de controle de erros – ICMP.............................. 54 5.3.6 Tradução de endereços – ARP...................................... 54 5.4 Protocolos na Camada física 54 5.4.1 Ethernet........................................................ 55 5.5 Lista de Exercícios 55 6 Classificação das redes e suas topologias...................... 57 6.1 Redes Pessoais (PAN) 57 6.2 Redes locais(LAN) 57 6.3 Redes metropolitanas (MAN) 57 6.4 Redes longas distâncias (WAN) 58 6.5 Topologia de rede 58 6.5.1 Barramento..................................................... 58 6.5.2 Anel........................................................... 58 6.5.3 Estrela......................................................... 59 6.5.4 Malha......................................................... 59 6.5.5 Arvore......................................................... 60 6.5.6 Híbrida......................................................... 60 6.6 Lista de Exercícios 60 1. Introdução 1.1 Quem está me ensinando? Ao se iniciar um curso, seja ele remoto ou presencial é sempre importante conhecer a pessoa que irá te ensinar, para analisar a qualidade do curso que será ministrado. Mesmo se tratando de uma apostila virtual é no mínimo, interessante, conhecer a pessoa que a escreveu, por isso um breve resumo do autor deste livro virtual. Meu nome é Bruno Michel Pera, sou formado em Engenharia da Computação pela Universidade do Vale do Paraíba e curso mestrado em Inovação Tecnológica na Universidade Federal de São Paulo. Abaixo está disposto algumas de minhas redes socias das quais vocês poderão manter contato caso seja necessário. https://www.univap.br/universidade.html http://lattes.cnpq.br/4209017189513990 https://www.linkedin.com/in/bruno-michel-565b3a184/ [email protected] Caso haja algum problema com o conteúdo do curso ou queira deixar alguma dica ou sugestão, ficará bem mais facil entrar em contato. Também vou deixar disponível algumas publicações já realizadas, caso tenham interesse em saber como trabalho. PERA, B. M.; LEMES, D. C. M. ; DOMINGOS, J. M. ; MARTINS, R. S.. VIDAINTELI- GENTE: MONITORAMENTO REMOTO, PRONTUÁRIO ELETRÔNICO E E-HEALTH. 2020. (Apresentação de Trabalho/Congresso). João Victor Pereira Santos. Aplicativo que utiliza tecnologia híbrida para o aprendizado da língua inglesa. 2018. Iniciação Científica. (Graduando em Técnico em Informática) - Universidade do Vale do Paraíba. Orientador: Bruno Michel Pera. Carolina de Oliveira Rodrigues. Sitema de Automação Residencial/Empresarial Internet of Things. 2019. Iniciação Científica. (Graduando em Técnico Eletrônica) - Universidade do Vale do Paraíba. Orientador: Bruno Michel Pera. Gabriel Cunha Olopes. Desenvolvimento de Drones de Comunicação Híbra para Reconhe- 8 Capítulo 1. Introdução cimento com Visão Computacional. 2020. Iniciação Científica. (Graduando em Técnico Eletrônica) - Universidade do Vale do Paraíba. Orientador: Bruno Michel Pera. 1.2 O que estou recebendo? Esta apostila não substitui as aulas presenciais, funciona apenas como um guia do conteúdo que irá ser visto durante o ano. Reforço que não há necessidade de imprimir a versão virtual ficará disposta 24h por dia, sete dias por semana durante o ano de 2021. Todo conteúdo até o final do ano está documentado aqui, lembrando que funcionará como um norte a ser seguido. 1.3 Ementa do curso de Redes Abaixo segue a ementa do curso para o ano de 2021, será destacado todo o conteúdo que irá ser passado, todas as referências ficarão dispostas no capítulo final chamado Referências. Lembrando que os livros seguidos não são para livre distribuição e caso deseje utilizar algo deverá pedir permissão ao referido autor. EMENTA Definições. Conceito de localidade. Componentes básicos de redes: servidor, terminais, cabos, software, placas, router, gateway, bridge, hub, switch. Equipamentos smart Topologias em estrela, anel, barra e híbrida. Modelo ISO/OSI de 7 camadas e TCP/IP de 5 camadas. NetBeui, IPX, TCP/IP, Aplicativos: Ping, FTP, Telnet, Tracert, DNS, DHCP e outros. Introdução. Benefícios. Tecnologia. Funcionamento e aplicações. Estratégias e equipamentos para conexão. Fundamentos da segurança da informação. Princípios da política de segurança. Classificação das informações e sua relação com as tecnologias das redes. Contro- les de acesso físico e de acesso lógico. Levantamento de requisitos. Identificação de serviços e da infra-estrutura física. Estabelecimento dos critérios de segurança. Implantação da hierarquia entre usuários. Layout e distribuição dos nós da rede. Seleção das tecnologias e dos sistemas operacionais. Nesta ementa também está prevista laboratórios técnicos para crimpagem de cabos, teste de equipamentos que possuem Internet das Coisas e laboratórios para testes de segurança. 2. Redes de computadores 2.1 O que são redes de computadores? O que conhecemos hoje como rede de computador surgiu primeiramente como um projeto de defesa durante o período da Segunda Guerra Mundial esse projeto recebeu o nome de ARPANet. A ideia da ARPANet era que a informação de sigilosa não ficasse concentrada em única localidade, pois, se fosse atacada os dados seriam destruídos para sempre. O princípio básico é que os pontos que recebessem essa rede funcionariam como células conectadas então se uma região fosse atacada, a região seguinte possuíria as informações; O artigo original pode ser acessado através da url http://docplayer.net/4288280-Multiple-computer- networks-and-intercomputer-communication-lawrence-g-roberts-advanced-research-projects-agency- washington-d-c.html?fbclid=IwAR1TsnUHJzWxBolF0NnbZlmaNnmroTRHvYFFXSZCefBvnzloXbN8RMhlEoE em inglês. Com o final da Segunda Guerra Mundial, os EUA percebeu que tinha uma tecnologia com extremo potencial em mãos e começaram os processos de disseminação da ARPANet, a princípio para organizações militares, depois universidades e empresas e por fim a todo o público dando inicio a nossa tão amada internet. Uma rede de computador moderna pode ser caracterizada, por haver uma máquina chamada cliente, uma máquina chamada servidor conectadas por um meio de comunicação.Porém a matéria de redes não se limita apenas os PCs (Personal Computers). Por mais que quando se fala em redes pensamos em conexão na via internet, outros meios também podem ser considerados redes de computadores, como por exemplo, uma conexão bluetooth a conexão de cabo entre o mouse e seu computador, uma conexão de rádio frequencia e um drone por exemplo. Existem diversos meios de conexão e todos eles serão vistos durante o curso. 2.1.1 Componentes básicos de Redes e Formas de Comunição Uma rede de computador é composta pelos seguintes itens, esta rede pode sofrer alguma mudança para sua conexão, porém, a grosso modo estes são os equipamentos necessários. Um roteador ou um HUB ou um SWITCH Um equipamento com placa de rede, essa podendo ser com fio ou sem. Este equipamento é 10 Capítulo 2. Redes de computadores Figura 2.1: ARPANet rede inicial, https://bit.ly/3fJLY0l chamado de cliente. Um banda de comunicação - Neste caso o provedor de internet. Uma topologia Um Gateway Muitas dessas palavras podem ser novas para você, não se preocupe pois elas serão explicadas mais a frente no seu devido tempo, porém precisamos também definir alguns conceitos para que seja mais fácil o entendimento dos próximos conteúdos. Entre eles podemos destacar a palavra protocólo que será mencionada diversas vezes durante o texto, entenda protocólo como se fosse uma regra a qual o pacote de informação tem que obedecer para que seja entregue. Outra palavra que você irá ler muito nesses primeiros textos é o IP que vem de Internet Protocol este protocólo nada mais é do que o registro na internet, como se fosse seu CPF, um conjunto numérico que é capaz de te identificar. Não se preocupe quanto a essas palavras pois teremos aulas dedicadas a protocólos e IP. Deve ter em mente é que tudo que passa na frente do seu computador nada mais é do que um conjunto de 0 e 1, esse conjunto recebe o nome de bit um acrônimo para BInary DigiT. O conjunto desses bits forma uma mensagem essa mensagem recebe o nome de pacote dentro do mundo de redes. O roteador que conhecemos ou HUB ou SWTICH recebem o nome genérico de concentrador. 2.1.2 UNICAST, MULTICAST e BROADCAST Quando se fala de transmissão de pacotes em redes de computadores, é preciso levar em conta de qual maneira essa informação será transmitida,esses pacotes respeitam três meios de comunicação. Eles são o UNICAST, MULTICAST e o BROADCAST. UNICAST - Meio de transmissão no qual o pacote é enviado diretamente de um destino 2.1 O que são redes de computadores? 11 para uma origem ignorando quaisquer outras máquinas que estejam conectadas a rede de computadores.Também conhecida como transmissão ponto a ponto.O Unicast é o sistema de roteamento mais comum usado na internet, com cada nó atribuído à um endereço IP exclusivo. Os roteadores identificam a origem e destino dos dados e determinam o caminho mais curto (ou o mais viável) para o envio dos pacotes de dados. Os dados são entregues entre roteadores até que ele chegue ao seu destino final. Figura 2.2: UNICAST, Fonte: O autor MULTICAST - Comunicação na qual um quadro é enviado para um grupo específico de dispositivos ou clientes. Os clientes da transmissão multicast devem ser membros de um grupo multicast lógico para receber as informações. Um exemplo de transmissão multicast é a transmissão de vídeo e de voz associada a uma reunião de negócios colaborativa, com base em rede. Ao invés de ser enviado para um único destino (endereço IP específico), o tráfego de multicast, permite o envio de informações para um determinado grupo de clientes, cada um com um endereço IP diferente, ao mesmo tempo. O Multicast não é normalmente usado pelos roteadores de Internet, é comum sua utilização em ambientes de redes corporativas, afim de entregar o tráfego sem o uso de uma enorme quantidade de largura de banda Figura 2.3: MULTICAST, Fonte: O autor BROADCAST - Comunicação na qual um quadro é enviado de um endereço para todos os outros endereços.Nesse caso, há apenas um remetente, mas as informações são enviadas para todos os receptores conectados. A transmissão de broadcast é essencial durante o envio da mesma mensagem para todos os dispositivos na rede local. Um exemplo de transmissão de broadcast é a consulta de resolução de endereços que o Protocolo de Resolução de Endereços (ARP, Address Resolution Protocol) envia para todos os computadores em uma rede local. Uma maneira de ser possível sempre identificar o meio de transmissão Broadcast é lembrar de filmes que mostram os jornais americanos neles sempre há a informação de "Broadcasting News"o que significa que a informação deve ser disseminada para o maior número possível de pessoas. 12 Capítulo 2. Redes de computadores Figura 2.4: BROADCAST, Fonte: O autor 2.2 HUB, SWITCH, Roteador, BRIDGE, Repetidor e Gateway A informática gosta de se apossar de termos que não são deles, muitos destes ao se procurar na literatura, fora do contexto de informática você irá se deparar com outro significado. Estes são equipamentos físicos que se compram em lojas e servem para que haja a distribuição do sinal de internet, nos tópicos a seguir iremos discutir um pouco sobre eles. 2.2.1 HUB - Concentrador não gerenciavel A palavra HUB, se for traduzida do inglês para o português direto significa “CUBO” ou a peça em que se encaixa os raios de uma bicicleta. Na aviação a palavra HUB significa um aeroporto aonde os passageiros embarcam, desembarcam e fazem conexões, um exemplo é o hub de Guarulhos que é conhecido como GRU. Então podemos ter em mente que o HUB significa conexões ou múltiplas conexões! A área de tecnologia da informação absorveu esse significado então um HUB é uma peça física (hardware) que realiza conexão de computadores de uma rede e possibilita a transmissão de informações entre essas máquinas. Ele recebe o nome de concentrador "burro"ou não gerenciável justamente pela sua falta de capacidade de distrubir pacotes paralelos, ou ao menos lidar com eles. Figura 2.5: Hub Linkbuilder Superstack, Fonte: encurtador.com.br/muIL7 Porém o HUB possui algumas desvantagens em relação aos demais componentes, o HUB não é capaz de lidar com multiplos pacotes ao mesmo tempo, o que significa que ao receber duas mensagem em um mesmo intervalo de tempo ele simplesmente irá destruir as duas mensagens e elas não serão entregues. Outra desvantagem é referente a questão da segurança, que ao enviar um pacote para um destinatário ele encaminha o pacote a todos os outros equipamentos da rede e espera que 2.2 HUB, SWITCH, Roteador, BRIDGE, Repetidor e Gateway 13 eles neguem a informação e que somente o responsável o aceite. De forma geral é isso que acontece, entretanto ao entregar o pacote a uma máquina que não era o destino você abre uma brecha para que essa informação seja lida, existem muitas técnicas de ataque que são capazes de ler esses pacotes entre elas podemos destacar o Man in the Middle ou MITM, ataque este que lê os pacotes nas redes. Figura 2.6: Funcionamento do HUB, Fonte: O autor O fato de não ser um equipamento seguro o coloca como uma das opções menos viáveis para as empresas de grande porte que geralmente possuem dados sigilosos e sensíveis e que tal acesso não pode ser aberto. Mas algumas empresas quando colocam o funcionário sobre investigação costumam usar o HUB para que seja possível identificar os pacotes e ver o que está sendo enviado. 2.2.2 SWITCH - Concentrador Gerenciavel SWITCH, são equipamentos de redes, assim como os HUBs eles são considerado concetradores e distribuem os pacotes para os computadores neles conectados, possuem normalmente de 4 a 255 portas para conexão de internet, conforme mais portas mais elevado é o valor. Ao contrário do HUB o SWITCH é capaz de lidar com multiplos pacotes paralelamente, ou seja, caso o concetrador receba mais de um pacote ele consegue manejar e distribui-lo na rede sem que haja perda de dados. Uma outra vantagem em relação ao HUB é que as informações são entregues diretamente ao destinatário o que significa que o pacote não passa por todos os equipamentos na rede antes de ser entregue, o que garante um aumento de confiabilidade na rede. Se um pacote demora a ser transmitido, não interfere tanto no desempenho da rede, viso que muitos outros pacotes estão sendo transmitidos em paralelo. Em redes empresariais onde há um grande tráfego de dados, a utilização de um switch ao invés de um hub é altamente recomendável. Mas existem algumas desvantagens que valem a pena mencionar, tais como a rota de entrega, todo pacote tem uma rota de entrega, vamos fazer uma analogia a um carteiro, um carteiro novo que começou a pouco tempo não conhece as casas que normalmente ele entrega a informação, e normalmente ele não utiliza a rota mais otimizada partindo apenas para rota que pode ser a mais longa. No SWITCH é a mesma coisa o pacote irá passar por algumas rotas pré-definidas, aqui entende-se como rota por quais SWITCHs ou roteadores o pacote irá passar e toda troca de um roteador para o outro é chamado de HOP ou salto em português, e essas rotas podem levar mais tempo. Por mais que a tecnologia esteja já disseminada não podemos considerar o SWITCH como 14 Capítulo 2. Redes de computadores Figura 2.7: Switch D-LINK 52 Portas, Fonte: https://bit.ly/3o1pr49 um equipamento barato, conforme maior o número de portas e opções de gerenciabilidade, maior será o valor, podendo chegar na casa dos milhares de reais. Podendo, inclusive haver equipamentos não disponíveis no Brasil depedendo de uma importação o que gera um custo ainda mais elevado. Figura 2.8: Funcionamento do Switch, Fonte: O autor No geral os concentradores gerenciáveis são utilizados de forma conjunta com os roteadores, que iremos falar mais a frente no curso. Acabam sempre trabalhando em um sistema master-slaveno qual o roteador fica responsável por toda a parte de rota e saltos e o Switch fica responsável apenas pela entrega dos pacotes. 2.2.3 Roteador Roteador, pode ser considerado o equipamento mais inteligente de uma rede doméstica, após o computador, pois dentro do roteador existem algoritmos – códigos programados – que são capazes de tratar os pacotes de informações recebidos, lembrando que são vários pacotes ao mesmo tempo. 2.2 HUB, SWITCH, Roteador, BRIDGE, Repetidor e Gateway 15 Cada pacote de informação recebido pelo roteador tem um endereço IP e uma porta destino. O roteador recebe cada pacote e encaminha para o IP de destino, de acordo com regras pré-definidas. Isto é chamado de redirecionamento de portas. Além, disso, muitos roteadores possuem firewall internos aumentando significativamente segurança da rede e também a complexidade e configuração. O Roteador de longe é o melhor equipamento para uma rede, tanto doméstica quanto empresarial obviamente um roteador dedicado a empresas será mais caro e haverá muito mais opções de configuração mas não é raro em empresas de pequeno e médio porte haver roteadores domésticos, uma vez que eles cumprem bem o papel. Figura 2.9: Roteador Corporativo Cisco RV160W, Fonte: https://bit.ly/34WpeHW O roteador geralmente não possui além de quatro ou cinco portas uma vez que ele trabalha nativamente com switch, podendo assim ampliar sua capacidade. É possível também ligar roteador dentro de roteador o que gera o chamado Cascateamento de Roteadores, assim como acontece quando trabalha com switch é necessário adicionar uma permissão de master-slave onde o roteador instrui pacotes ao outro roteador. Figura 2.10: Roteador TP LINK, Fonte: O autor 16 Capítulo 2. Redes de computadores Além de ser responsável por fazer a rota mais curta o roteador também faz a rota mais segura, ou seja, se durante a transmissão de algum pacote de informação algum outro roteador ficar em modo off-line o roteador anterior poderá remanejar a rota em sacríficio do tempo. 2.2.4 Bridge Bridge, nada mais são do que os SWITCHS que descrevemos anteriormente, ou melhor, é um nome moderno para as Bridges. São exatamente a mesma coisa que um switch a única diferença é que a bridge possui apenas três entradas que serve para conectar duas redes, que podem estar separadas. Possuem as mesmas vantagens e desvantagens e são utilizado da mesma maneira. A partir daqui não haverá mais distinção entre brigde e swtichs. Figura 2.11: Bridge conectando duas redes, Fonte: Redes de computadores, TANENBAUM. 5ªEd. Pág. 209 Podemos concluir que bridge (ponte do inglês) como um equipamento de hardware que une duas redes com protocolos distintos , uma rede Linux com uma rede Windows, assim permitindo que elas troquem pacotes de informação e compartilhem recursos. É exatamente a mesma coisa que um switch, na realidade, definimos uma bridge como um switch com menos portas. 2.2.5 Repetidores O sinal de internet, tanto o sem fio quando com fio devido a distância e fatores externos, como campos magnéticos ou obstrução das ondas de rádio pode e com toda certeza irá sofrer degradação, o que vai proporcionar uma baixa qualidade de sinal, um mau desempenho ou até mesmo a ausência de conexão. Para isso os repetidores permitem aumentar o sinal entre dispositivos de uma rede com o proposito de aumentar a distância entre os equipamentos, seja ela cabeada ou sem fio. O repetidor é capaz de amplificar as ondas eletromagnéticoas oriundas de uma rede sem fio ou ligar dois segmentos de redes distintos, por exemplo, um segmento que utiliza um cabo de cobre e um segmento que utiliza um cabo de fibra óptica. 2.2.6 Gateways Um gateway de rede é um dispositivo que permite a comunicação entre redes. De um modo genérico podemos classificar os gateways em dois tipos: os gateways conversores de meio e os tradutores de 2.3 Meios de transimissão de dados 17 Figura 2.12: Repetidor TP Link TIWa, Fonte: https://bit.ly/3hAFu6l protocolos. Os gateways conversores de meio são os mais simples. Como funções básicas estão: receber um pacote do nível inferior, tratá-lo (ler cabeçalho, descobrir roteamento, construir um novo pacote inter-redes) e enviá-lo ao destino. 2.3 Meios de transimissão de dados Os meios de transmissão de dados em uma rede de computadores são responsáveis pela troca de informação (bits) entre os dispositivos que compõe uma rede. Em outras palavras são a parte física da rede. Diversos equipamentos podem ser utilizados para fazer a comunicação de uma rede, alguns já foram citados em seções anteriores, como uma placa de rede, um roteador, entre outros. Nesse capítulo abordaremos três tipos de meios de transmissão bastante usuais no contexto das redes de computadores: as redes cabeadas (cabos de par trançado e fibra óptica) e as redes sem-fio (wireless). Cada uma delas possui suas vantagens e desvantagens (como custo, viabilidade, velocidade, preço de implantação e manutenção) que precisam ser pensadas antes de implementá-las, analisando o custo/benefício e real necessidade de cada ambiente. 2.3.1 Cabos Coaxiais Utilizados em redes de computadores antigas e ainda hoje em cabos de antenas para redes wireless e cable modem, mas que possuíam uma série de limitações como: mal contato, conectores caros, cabos pouco maleáveis e um limite de velocidade de 10 Mbits/s. O cabo coaxial foi por certo tempo utilizado como cabeamento responsável pela interligação de computadores em uma rede. Um cabo coaxial é basicamente composto por quatro elementos (da parte interna para a externa): um fio de cobre (responsável por transmitir sinais elétricos), um material isolante, com o intuito de minimizar interferências eletromagnéticas produzidas pelo cobre (condutor de energia), um condutor externo de malha e uma camada plástica protetora do cabo. Estes quatro elementos combinados, formam o cabo coaxial(SILVA, 2010). 18 Capítulo 2. Redes de computadores Figura 2.13: Partes do cabo coaxial, Fonte: CTISM 2.3.2 Cabos de par trançado Os cabos de par trançado são, atualmente, os mais utilizados em uma rede local de computadores. Composto por pares de fios de cobre, trançados entre si, possuem diferentes tipos, categorias e padrões. Existem algumas nomenclaturas que remetem ao cabo de par trançado, como por exemplo, as expressões 10Base-T ou 100Base-T, que se referem ao tipo de meio utilizado (no caso “T”, como par trançado e “10” ou “100”, como a taxa de transmissão em megabits). Outra expressão que nos remete a ideia de cabo de par trançado é a expressão “Ethernet” (protocolo de interconexão para redes locais), bastante usual, no funcionamento das redes de computadores. Cabos de par trançado fazem uso de material condutor (cobre) para transmitir sinais elétricos. Associado a isso temos basicamente a frequência que este sinal é transmitido e a quantidade de bits que podem ser transferidos por segundo. Por tratar-se de material condutor de sinais elétricos, os cabos de par trançado estão sujeitos a interferências eletromagnéticas externas de diferentes naturezas. e-Tec Brasil 76 Redes de Computadores. Uma das maiores vantagens em se utilizar cabos de par trançado para implantar uma rede de computadores é o fato de possuírem baixo custo e flexibilidade em prestar manutenção, corrigir eventuais problemas ou até mesmo expandir o número de computadores ligados a esta rede. 2.3.3 Categorias de cabos de par trançado Os cabos de par trançado são divididos em categorias como uma espécie de classificação e caracte- rísticas do mesmo (frequência, velocidade de transmissão, etc.). As categorias dos cabos de par trançado vão de 1 a 7. Para todas estas categorias a distância máxima permitida entre um ponto e outro onde o cabo é utilizado é de 100 metros. Fatores que influenciam no comprimento máximo do cabo já foram citados anteriormente, como frequência, taxa de transferência de dados e interferência eletromagnética. No Quadro é possível visualizar um comparativo entre as categorias existentes, taxa de transfe- rência possível e frequência 2.3.4 Padrões de conexão de cabo e pinagem Um cabo de par trançado dispõe em seu interior de oito fios dispostos em pares, sendo que destes quatro pares somente dois pares são efetivamente utilizados (sendo um para transmitir e outro para receber dados). Os oito fios presentes no cabo possuem cores diferentes, como forma de simplificar a identificação dos mesmos e a crimpagem (ato de conectar o cabo ao conector RJ-45). Para que seja mantido um padrão quanto a ordem de cores deste cabo junto ao conector, tem-se dois padrões bastante utilizados: os padrões EIA 568A e o padrão EIA 568B. O padrão EIA 568B é o mais comum e segue a ordem quanto a disposição dos fios, conforme apresentado no Quadro: 2.3 Meios de transimissão de dados 19 Figura 2.14: Categorias de cabos de par trançado, Fonte: Morimoto, 2007 Figura 2.15: Padrão de conexão EIA 568B, Fonte: Morimoto, 2007 Já o padrão 568A, possui a seguinte ordem, representada no Quadro. Os dois padrões possuem grande semelhança, o que ocorre de diferente é a troca de posições entre os cabos laranja e verde. Ao fazer as conexões dos conectores RJ-45 aos cabos de rede (crimpagem) devemos seguir sempre um dos padrões citados acima (568A ou 568B) nas duas extremidades do cabo, isto serve para ligação de um computador a um switch, de um computador a um roteador, enfim, para dispositivos diferentes. Caso exista a necessidade de ligar dispositivos diretamente, como no caso um computador ligado diretamente a outro por um único cabo de rede (chamado neste caso de cabo crossover), neste caso é necessário que uma das pontas do cabo seja conectada usando o padrão 568A e a outra ponta o padrão 568B. É importante salientar a regra a seguir: Dispositivos diferentes (ligação de cabo par trançado entre computador/ switch ou computador/roteador, etc.) cabos com padrões iguais nas duas pontas (568A nas duas pontas ou 568B nas duas pontas). Dispositivos iguais (cabo entre computa- dor/computador ou switch/switch, etc.) existe a necessidade de uma ponta de conexão ser diferente da outra (uma ponta 568A e a outra ponta 568B). Com esta regra fica mais fácil a utilização de cada um levando em consideração a necessidade dos mesmos. 20 Capítulo 2. Redes de computadores Figura 2.16: Padrão de conexão EIA 568A, Fonte: Morimoto, 2007 2.3.5 Fibra óptica Os cabos de fibra óptica popularizaram-se e hoje tem um papel fundamental nas telecomunicações, principalmente em ambientes que necessitam de uma alta largura de banda como é o caso da telefonia, televisão a cabo, entre outros. A redução do preço da fibra, o alcance e quantidade de dados que é possível trafegar nela são alguns dos motivos da aceitação e utilização das fibras ópticas em longas distâncias, bem como, gradativamente nas redes locais de computadores. Uma fibra óptica nada mais é do que uma pequena haste de vidro, revestida por materiais protetores, que utiliza-se da refração interna total, para poder transmitir feixes de luz ao longo da fibra por grandes distâncias. Junta-se a capacidade de transmissão da fibra com o fato da perda ser mínima em grande parte dos casos. Um cabo de fibra óptica é composto por diferentes materiais, conforme pode ser descrito a seguir, da parte interna para a externa da fibra (SILVA, 2010): Núcleo – geralmente produzido de vidro, possui em média 125 mícrons (um décimo de um milímetro aproximadamente), por onde passa a luz emitida e refletida por toda a fibra. Casca – geralmente de plástico serve para revestir a fibra. Capa – feita de plástico tem o objetivo de proteger tanto a casca como a fibra. Fibras de resistência mecânica – servem para preservar o cabo evitando que o mesmo seja danificado. Revestimento externo – camada de plástico externa que protege os cabos de fibra óptica internos. Os cabos de fibra óptica variam quanto a quantidade de fios existentes em seu interior, podendo ter um ou vários, dependendo do tipo e onde será utilizado. De modo geral, os cabos utilizados para interligação em uma rede de computadores local, geralmente possui um único cabo. Já, os cabos de fibra destinados a interligação de grandes distâncias e links de comunicação possuem diversos fios. Existe uma série de vantagens em se utilizar cabos de fibra óptica no lugar dos cabos de par trançado citados anteriormente, algumas destas vantagens são: Como os cabos de fibra óptica são bastante finos, conforme tamanho mencionado anteriormente é possível incluir uma grande quantidade de fios em um cabo. A quantidade de transmissão de dados possível em uma fibra é muito maior do que a capacidade alcançada através de cabos de par trançado. 2.3 Meios de transimissão de dados 21 Figura 2.17: Cabo de fibra ótica, Fonte: CTISM Além disso, como as fibras possuem um longo alcance, necessitam de menos repetidores ou equipamentos para expansão do sinal. No caso de grandes distâncias a serem interligadas, acaba saindo mais barato o uso de fibras ópticas. Por usar refração de luz em seu núcleo a fibra é imune a interferências eletromagnéticas, podendo ser utilizada em diferentes ambientes e situações. As fibras ópticas fazem uso de luz infravermelha para transmissão de sinais, com um compri- mento de onda de 850 a 1550 nanômetros. O uso de LED’s era bastante comum nos transmissores, porém, foi sendo gradativamente substituído pelos lasers devido a demanda de velocidade dos novos padrões (01 Gbps e 10 Gbps). 2.3.6 Tipos de Fibra As fibras ópticas dividem-se em fibras de monomodo, também conhecidas como SMF (Single Mode Fibre) e as fibras de multimodo ou MMF (Multi Mode Fibre). As fibras monomodo, têm as seguintes características: Possuem um núcleo de 08 à 10 mícrons de diâmetro. Inicialmente eram bem mais caras do que as fibras multimodo. A atenuação do sinal é menor do que nas fibras multimodo. São capazes de atingir distâncias de até 50 km sem a necessidade de retransmissores. Já as fibras ópticas multimodo, possuem como características: Núcleos no tamanho de 62,5 mícrons de diâmetro. Inicialmente eram mais baratas que as fibras monomodo Possuem uma atenuação do sinal luminoso maior que as fibras monomodo. Podem interligar pontos até 2,5km sem necessidade de retransmissores. A diferença entre uma fibra monomodo e uma multimodo é basicamente a forma de propagação do sinal luminoso que cada uma faz. Nas fibras monomodo, por exemplo, dado o núcleo da fibra ser menor, isso faz com que a luz trafegue na fibra mantendo uma constância do sinal, tendo desta forma um número menor de reflexões dentro da fibra, o que torna a mesma menos suscetível a perdas ou atenuação do sinal. Porém, nas fibras multimodo, acontece o inverso, ou seja, devido ao núcleo da fibra ter uma maior espessura, o sinal luminoso ricocheteia dentro da fibra em diferentes direções, fazendo com que o sinal luminoso tenha maior atenuação e maior perda durante a transmissão. 22 Capítulo 2. Redes de computadores Figura 2.18: Propagação de sinal dentro da fibra óptica monomodo e multimodo, Fonte: CTISM A figura 2.19 mostra uma tabela de trabalho das fibras ópticas monomodo e multimodo Os conectores para as fibras ópticas tem um papel importante, no que diz respeito a permitir a passagem da luz, sem que ocorra um alto nível de perda, neste processo. Existem diferentes tipos de conectores que podem ser utilizados para este fim, entre os mais usuais estão os conectores: ST, SC, LC e MT-RJ. Figura 2.19: Propagação de sinal dentro da fibra óptica monomodo e multimodo, Fonte: CTISM 2.3.7 Atividade em Laboratório Neste laboratório de redes iremos fazer a crimpagem dos cabos de cobre com o conector RJ-45 seguindo o padrão EIA 568A e EIA 568B ATIVIDADE 1: Utilizando o material que foi proporcionado crimpe um cabo no formato EIA 568B para conectar dos equipamentos diferentes. Faça os testes de conexão necessários. Lembrando que equipamentos diferentes devem ter o mesmo padrão de cores nas duas pontas esse tipo de cabeamento é chamdo de cabo direto ou straigh. ATIVIDADE 2: Utilizando o material que foi proporcionado crimpe um cabo no formato EIA 568B/568A para conectar dos equipamentos iguais. Faça os testes de conexão necessários. Lembrando que equipamentos iguais devem ter padrões diferentes de cores em suas pontas. Esse tipo de cabeamento 2.3 Meios de transimissão de dados 23 Figura 2.20: Padrão de conexão EIA 568B, Fonte: Morimoto, 2007 é chamado de crossover. Figura 2.21: Padrão de conexão EIA 568B, Fonte: Morimoto, 2007 Figura 2.22: Padrão de conexão EIA 568A, Fonte: Morimoto, 2007 2.3.8 Conexão sem fio ou wireless As redes de transmissão e comunicação sem-fio, também conhecidas como wireless, são, sem dúvida, uma grande alternativa aos meios de transmissão cabeados (par trançado e fibra óptica), pois se utilizam do ar para enviar e receber sinais de comunicação. Este tipo de comunicação é útil em situações onde a utilização por meio de cabos se torna inviável, porém, como qualquer outra tecnologia, apresenta suas vantagens e desvantagens. Na sequência desse capítulo, abordaremos algumas tecnologias de transmissão sem-fio, como: rádio, Bluetooth, Wi-Fi, infravermelho, laser, entre outros. 24 Capítulo 2. Redes de computadores 2.3.9 Rádio As tecnologias de transmissão via rádio utilizam-se de ondas de rádio para realizar a comunicação. Entre as vantagens deste tipo de tecnologia estão a facilidade na geração das ondas, a possibilidade de comunicação de grandes distâncias, além da flexibilidade em realizar mudanças (inserção de novos pontos de comunicação, entre outros). Para efeitos de classificação, a transmissão via ondas de rádio pode ser feita de forma direcional ou não direcional. Na transmissão direcional a ideia é ter uma antena (geralmente uma parabólica pequena) apontando diretamente para a outra antena (na mesma direção, de forma a ficarem ali- nhadas, sem obstáculos), para fazer a comunicação entre duas redes distintas, por exemplo. Como vantagem da transmissão direcional está o fato da segurança, uma vez que somente as duas redes se comunicarão, mas como está exposta ao ar livre não está livre dos problemas relacionados ao ambiente externo, como um tempo nublado, chuva, raios, etc. Com relação a transmissão não direcional, a ideia é que seja colocada uma antena transmissora em um local alto (antena do tipo omnidirecional, que propaga o sinal em diferentes direções a partir da fonte), que propicie aos clientes (antenas que irão se comunicar com a antena servidora) captar o sinal emitido. Este tipo de transmissão por estar exposto (qualquer pessoa com um dispositivo específico poderia captar o sinal) necessita de uma criptografia na transmissão dos dados (SILVA, 2010). Este tipo de comunicação tem como vantagens o fato de ser viável economicamente e eficiente no que se propõe. Fatores como alcance da rede e taxa de transferência estão diretamente relacionados a qualidade e especificações dos equipamentos utilizados na rede. 2.3.10 Bluetooth O Bluetooth é uma tecnologia de transmissão de dados sem-fio, que permite a comunicação entre computadores, notebooks, smartphones, mouse, teclado,impressoras, entre outros dispositivos de forma simples e com um baixo custo, bastando que estes dispositivos estejam em uma mesma área de cobertura. A tecnologia Bluetooth (padronizada pela IEEE 802.15) possui características como: baixo consumo de energia para seu funcionamento e um padrão de comunicação sem-fio para dispositivos que façam uso desta tecnologia. Dessa forma, a comunicação entre estes dispositivos ocorre através de radiofrequência, independente da posição deste dispositivo, desde que o mesmo se encontre dentro de uma mesma área de abrangência dos demais dispositivos que queiram comunicar-se. A área de cobertura do Bluetooth abrange três tipos de classes diferentes, conforme Quadro 2.23. Figura 2.23: Classes da Tecnologia Bluetooth, Fonte: Alecrim 2008b A velocidade de transmissão em uma rede Bluetooth varia conforme a versão da tecnologia, neste caso temos: Versão 1.2, com taxa de transmissão de 1 Mbps (taxa máxima). Versão 2.0, com taxa de transmissão de 3 Mbps (taxa máxima) Versão 3.0, com taxa de transmissão de 24 Mbps (taxa máxima). 2.3 Meios de transimissão de dados 25 Quanto a frequência e operação do Bluetooth, o mesmo opera na frequência de 2,45 GHz, padrão de rádio aberta utilizável em qualquer lugar do mundo. A faixa de operação chamada ISM (Industrial Scientific Medical), possui variações de 2,4 à 2,5 GHz. 2.3.11 Wi-Fi O termo Wi-Fi (Wireless Fidelity), refere-se a um padrão (IEEE 802.11) para redes sem-fio. Através da tecnologia Wi-Fi é possível realizar a interligação de dispositivos compatíveis como notebooks, impressoras, tablets, smartphones, entre outros. Assim como outras tecnologias sem-fio, o Wi-Fi utiliza-se da radiofrequência para transmissão de dados. Esta flexibilidade e facilidade de construir redes utilizando este padrão fez com que o Wi-Fi se tornasse popular, sendo hoje utilizado em diferentes locais como hotéis, bares, restaurantes, hospitais, aeroportos, etc. A tecnologia Wi-Fi é baseada no padrão 802.11, conforme citado anteriormente, que estabelece regras (normas) para criação e uso das redes sem-fio O alcance das redes Wi-Fi variam conforme os equipamentos utilizados, mas em geral cobrem áreas de centenas de metros. As redes Wi-Fi, são subdivididas em categorias ou padrões, como forma de organização e normatização da tecnologia, conforme descrito a seguir. Padrão 802.11 Criada originalmente em 1997, opera com frequências definidas pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) de 2,4 GHz à 2,48 GHz, possuindo uma taxa de transmissão de dados de 1 Mbps à 2 Mbps. Quanto às formas que o padrão 802.11 utiliza para transmissão do sinal de radiofrequência, tem-se: o DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) e o FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum). O DSSS faz o uso de vários canais de envio simultâneo, enquanto o FHSS transmite a informação utilizando diferentes frequências. Padrão 802.11b Este padrão (802.11b) é uma atualização do padrão 802.11 original. Como característica principal apresenta diferentes velocidades de transmissão, que são: 01 Mbps, 02 Mbps, 5,5 Mbps e 10 Mbps. A taxa de frequência é igual ao padrão anterior (2,4 GHz à 2,48 GHz) sendo que a distância máxima de comunicação neste padrão pode chegar a 400 metros, para ambientes abertos e 50 metros para ambientes fechados (salas, escritórios, etc.). Padrão 802.11a Disponível em 1999, esta tecnologia possui as seguintes características: Taxa de transmissão de dados: 06, 09, 12, 18, 24, 36, 48 e 54 Mbps Alcance máximo de 50 metros Frequência de operação de 05 GHz Utiliza a técnica de transmissão denominada OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple- xing), que permite a informação ser trafegada e dividida em pequenos segmentos transmitidos simultaneamente em diferentes frequências Padrão 802.11g Disponível desde 2002, este padrão veio a substituir o padrão 802.11b. Como características este padrão possui: Taxas de transmissão de até 54 Mbps Frequências na faixa de 2,4 GHz. Técnica de transmissão OFDM Padrão 802.11n Sucessor do padrão 802.11g, o padrão 802.11n teve seu início a partir de 2007. Sua principal característica está no fato de conseguir transmitir utilizando várias vias de transmissão (antenas) em um padrão chamado MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), propiciando com isso taxas de transmissões na faixa de 300 Mbps Com relação a frequência de operação, o padrão 802.11n pode operar tanto na faixa de 2,4 GHz como na faixa de 5 GHz, tornando-se compatível com padrões anteriores. Quanto a abrangência é 26 Capítulo 2. Redes de computadores possível chegar a 400 metros. Padrão 802.11ac O padrão 802.11ac, sucessor do padrão 802.11g, faz parte de uma nova geraçãode padrões de alta velocidade das redes sem-fio. Sua principal vantagem está na velocidade da transmissão de dados entre dispositivos do mesmo padrão: de 450 Mbps à 1 Gbps. Preparada para trabalhar na frequência de 5 GHz, contará com um sistema avançado de modulação chamado MU-MIMO (Multi User – Multiple Input Multiple Output) (ALECRIM, 2008a). Figura 2.24: Mapa mental padrão 802.11, Fonte: O autor 2.3.12 Placa de rede As placas de rede ou interfaces de rede, também denominadas de NIC (Network Interface Card) são a comunicação inicial entre um computador ou notebook, por exemplo, e os demais dispositivos da rede (switch, hub, ponto de acesso, etc.), permitindo que este dispositivo conecte-se a outro na rede. As placas de rede podem ser on-board, neste caso já vem integradas ao computador em questão, ou off-board, neste caso são placas vendidas separadamente que são encaixadas na placa mãe do computador (slots). Basicamente o que uma placa de rede faz é transmitir e receber dados através da rede. Entre suas principais funções estão: gerar sinais que são captados na rede e controlar o fluxo de dados. 2.4 Servidores 27 2.4 Servidores A palavra servidor remete aquele que serve ou servente, e é exatamente isso que ele faz, nos oferece serviços, ou de uma melhor maneira, é uma rede que disponibiliza ou armazena recursos para os seus elementos – neste caso os clientes. Existem vários tipos de serviços que nos são oferecidos pelos servidores tais como: Servidor de impressão. Servidor Web. Servidor DNS. Servidor em Nuvem. Servidor de E-mail. Servidor de Arquivos. Servidor DHCP. Isso quer dizer que um servidor não é físico? Bem, a resposta é depende! Ele pode ser físico ou virtual. Empresas gigantes como o Google, Microsoft e Facebook possuem salas e mais salas extremamente refrigeradas para manter seus serviços rodando em seus equipamentos físicos. Um servidor também fornecer processamento, já que estas, são peças altamente poderosas e superam os convencionais computadores de mesa ou laptops, isso quer dizer, que se você necessita de um processamento mais forte, não precisa investir 10 mil reais em um servidor, apenas “alugue” o processamento dele pelo tempo necessário. 2.4.1 Servidor de Impressão Recomendado para redes com pelo menos dez computadores, este servidor faz o controle das tarefas enviadas para as impressoras tanto locais como as de rede, como por exemplo, empresas em que o uso desse equipamento é compartilhado. Esse servidor proporciona controle do que vai ser impresso, do quanto vai ser impresso e por quem vai ser impresso. Através da criação de usuários de rede, os administradores podem fazer o acompanhamento de qual impressora o usuário irá usar e do que ele irá imprimir. 2.4.2 Servidor Web É o servidor que é responsável pela internet como a conhecemos, esses servidores armazenam os sites dos quais acessamos, claro que não simplesmente adicionar os arquivos lá, eles possuem parâmetros, dados que são esperados para que o arquivo enviado seja tratado como um site, por exemplo ter a extensão “.html”, “.php”,”.css” e por assim em diante. 2.4.3 Servidor DNS DNS(Domain Name System ou Sistema de Nomes de Domínios) é usado diariamente por todos os computadores, mas muitos usuários mal sabem de sua existência. Trata-se um sistema de direção de nomes distribuídos para computadores, são essenciais para tudo que envolve pesquisa, localização e acesso dos sites. Em outras palavras, é aquele servidor encarregado pela localização, tradução e então conversão para IP dos sites que digitamos nos navegadores. Toda informação referente aos nomes dos domínios é associadas pelo Servidor DNS. Por exemplo: eu digito www.bugbusters.com.br, o servidor DNS vai traduzir esse endereço para um endereço IP, que é o real endereço do site. Isso influencia na velocidade da sua navegação. 28 Capítulo 2. Redes de computadores 2.4.4 Servidor em Nuvem A maioria das pessoas já sabem o que é servidor em nuvem. Mas já parou para pensar que horrível seria se seus dados fossem corrompidos e você os perdesse? Até dá para tentar recuperá-los, mas há um custo considerável para que isso seja feito. Para evitar esse tipo de problema, a Nuvem pode ser uma solução. Mas não podemos confundir os serviços de sincronismo(os chamados Cloud Sync) com os serviços de armazenamento online(Cloud Storage). Cloud Backup: Trata-se de uma cópia do dado. Com ele, você pode recuperar o backup do arquivo que foi feito em determinada data em específico e terá acesso a exatamente o arquivo que existia naquele momento do backup. Cloud Storage: São espaços virtuais na internet onde você pode gravar seus arquivos, sem necessariamente utilizar um aplicativo de sincronismo. É mais como um pendrive ou um HD externo, porém, em nuvem. 2.4.5 Servidor de E-mail Para enviarmos e recebermos mensagens de e-mail, precisamos de todo um sistema de correio eletrônico por trás. Precisamos de programas que suportem clientes de e-mail e seus servidores, pois é através de um endereço de correio eletrônico que é possível transferir as mensagens de um usuário para outro. 2.4.6 Servidor de Arquivos O servidor de arquivos é projetado para permitir o armazenamento e recuperação rápida dos dados onde a computação é fornecida pelas estações de trabalho. Você encontra esses servidores em escolas e escritórios, por exemplo. Esse servidor se trata de um computador conectado a uma determinada rede com a finalidade de possibilitar um ambiente para armazenar compartilhamento de arquivos(documentos, imagens, músicas, dentre outros) para que sejam acessados por todos ligados à determinada rede de computadores. Nesse caso: Servidor – máquina principal Cliente – máquinas conectadas ao servidor Em outras palavras, quando uma equipe desejar usar um arquivo, eles poderão acessá-lo diretamente pelo servidor de arquivos ao invés de repassar o arquivo entre cada máquina. Detalhe: os arquivos sempre são atualizados em tempo real. 2.4.7 Servidor DHCP Quando falamos em redes, existem alguns recursos que são utilizados e facilitam muito a nossa vida, mas nem os percebemos. Um deles é o protocolo DHCP. Do inglês Dynamic Host Configuration Protocol (que ficaria, em português, algo como Protocolo de Configuração Dinâmica de Endereços de Rede), é um protocolo utilizado em redes de computadores que permite às máquinas obterem um endereço IP automaticamente. 2.4.8 Atividade em Laboratório Neste laboratório iremos simular uma rede com servidores utilizando o software Cisco Packet Tracer. O Packet Tracer é um programa educacional gratuito que permite simular uma rede de computa- dores, através de equipamentos e configurações presente em situações reais. O programa apresenta uma interface gráfica simples, com suportes multimídia (gráfica e sonora). Para simulação será necessário fazer o download do arquivo, para isso acesse o site Computer Networking e escolham a versão mais atual. 2.5 Lista de Exercícios 29 Uma vez instalado o programa você pode fazer o cadastro no site da Cisco Neste Link. Apoós criado a conta clique Neste Link e se inscreva no curso que é gratuito. Com o cadastro feito inicie o programa e faça a seguinte atividade: Crie os servidores abaixo dentro da mesma máquina. Servidor de impressão. Servidor Web. Servidor DNS. Servidor de Arquivos. 2.5 Lista de Exercícios 1- Ao se falar de meios transmissão, lembramos de internet cabeada e sem fio, mas quais são os sentidos que esses meios de transmissão podem ter? A) Unicast, Broadcast, Multicast, de Retorno e Reservado. B) Broadcast, Multicast, de Retorno, não Especificados e Reservado. C) Broadcast, Multicast, Simucast, Especificado e Reservado. D) Unicast, Broadcast, Multicast. E) Broadcast, Unicast, Multicast, Especificado e de Retorno 2- Qual meio transmissão que envia pacotes de informação a todos sem distinção de grupos? A) Multicast B) Anycast C) Unicast D) Podcast E) Broadcast 3- Ao se falar em concentradores, um se destaca por sua falta de confiabilidade a falta de capacidade de gerenciar mais de um pacote ao mesmo tempo. Este seria? A) Roteador B) Hub C) Switch D) Bridge E) Repetidor 4- Qual equipamento utiliza uma programação chamada Distância de Hamming para poder recuperar o sinal de internet? A) Roteador B) Hub C) Switch D) Bridge E) Repetidor 5- Quais equipamentos são considerados Concentradores Gerenciáveis? A) Roteador, HUB e Placa de rede B) Hub, Switch e Roteador C) Gateway, Placa de Rede e Repetidor 30 Capítulo 2. Redes de computadores D) Gateway, Placa de Rede e Roteador E) Roteador, Switch e Bridge 6- Quais dos tipos de conexão abaixo são consideradas conexões sem fio A) Wi-Fi, Bluetooth, Infra-Vermelho e Rádio B) Wi-Fi, Bluetooth, IFRD, Fibra óptica C) RJ-45, RJ-11 e 802.11 D) Gateway, Placa de Rede e Roteador E) Roteador, Switch e Bridge 7- Qual concentrador é capaz de fazer a melhor rota para entrega dos pacotes? A) Repetidor B) Hotspot C) HUB D) Bridge E) Roteador 8- Qual o esquema de cores do padrão EIA 568A? A) Verde, Branco com Verde, Laranja, Azul, Branco com Azul, Branco com Laranja, Branco com Marrom, Marrom B) Branco com Verde, Verde, Branco com Laranja, Azul, Branco com Azul, Laranja, Branco com Marrom, Marrom C) Branco com Verde, Verde, Branco com Laranja, Azul, Branco com Azul, Laranja, Branco com Marrom, Marrom D) Azul, Verde, Branco com Laranja, Azul Claro, Branco com Azul, Laranja, Branco com Marrom, Marrom E) Branco com Verde, Vermelho com Laranja, Branco com Laranja, Azul, Branco com Azul, Laranja, Branco com Marrom, Marrom 9- Qual o esquema de cores do padrão EIA 568B? A) Verde, Branco com Verde, Laranja, Azul, Branco com Azul, Branco com Laranja, Branco com Marrom, Marrom B) Branco com Verde, Verde, Branco com Laranja, Azul, Branco com Azul, Laranja, Branco com Marrom, Marrom C) Branco com Verde, Verde, Branco com Laranja, Azul, Branco com Azul, Laranja, Branco com Marrom, Marrom D) Branco com Laranja, Laranja, Branco com Verde, Azul, Branco com Azul, Verde, Branco com Marrom, Marrom E) Branco com Verde, Vermelho com Laranja, Branco com Laranja, Azul, Branco com Azul, Laranja, Branco com Marrom, Marrom 10- Ao se crimpar um cabo de cobre é necessário utilizar um conector padrão, qual é o conector? A) RJ-11 B) P2 C) RJ-45 D) RJ-12 2.5 Lista de Exercícios 31 E) HDMI 11- Dados os cabos CAT 1, 4 e 7 assinale a taxa de transferência máxima respectiva. A) Até 1 Mbps. Até 20 Mbps. Até 10 Gbps B) Até 10 Mbps. Até 30 Mbps. Até 100 Gbps C) Até 1 Mbps. Até 150 Mbps. Até 100 Gbps D) Até 5 Mbps. Até 50 Mbps. Até 1 Gbps E) Até 1 Mbps. Até 200 Mbps. Até 1000 Gbps 12- Qual dessas tecnologias utiliza luz para a transmissão de bits: A) Cabo de Cobre B) Cabo Coaxial C) Cabo de Aço D) Fibra óptica E) Cabo Direto 13- Qual tipo de cabeamento utiliza sinais luminosos contendo um número maior de reflexões para a transmissão dos bits. A) Fibra óptica Monomodo B) Fibra óptico Multimodo C) Cabo de Cobre Monomodo D) Cabo de Cobre Multimodo E) Wi-Fi 14- Para que serve um servidor DNS? A) Converter o nome do site no endereço IP e Vice Versa. B) Gerenciar a fila de impressão assim como seus arquivos. C) Fazer becape. D) Enviar arquivos a outro computador. E) Gerenciar e-mails. 15- Para que serve um servidor WEB? A) Controlar e-mails. B) Priorizar acesso a sites importantes à empresa. C) Armazenar os arquivos de um site para que possam ser acessados. D) Enviar arquivos a outro computador. E) Gerenciar redes sociais. 16- Para que serve um servidor de impressão? A) Converter o nome do site no endereço IP e Vice Versa. B) Gerenciar a fila de impressão assim como seus arquivos. C) Fazer becape. D) Enviar arquivos a outro computador. E) Gerenciar e-mails. 17- Para que serve um servidor de Arquivos? 32 Capítulo 2. Redes de computadores A) Controlar e-mails. B) Priorizar acesso a sites importantes à empresa. C) Armazenar os arquivos de um site para que possam ser acessados. D) Enviar arquivos a outro computador. E) Gerenciar redes sociais. 18- São exemplos de servidores em nuvem: A) Google, Facebook e LinkedIn B) GMail, Outlook e YMail C) Outlook, Google Drive e DropBox D) Hulu, Netflix, Amazon Prime video E) Twitter, Instagram e Whatsapp. 19- Para que serve um servidor DHCP? A) Controlar e-mails. B) Priorizar acesso a sites importantes à empresa. C) Armazenar os arquivos de um site para que possam ser acessados. D) Enviar arquivos a outro computador. E) Distribuir IPs na rede. 20- Se o servidor é tão eficiente porque algumas empresas preferem alugar espaços do ter um próprio? A) Servidores são peças caras e sua compra pode afetar o recurso de uma pequena e média empresa. B) Todas as empresas possuem servidores devido ao baixo custo. C) Todas as empresas possuem servidores devido a não necessidade de mão de obra especializada. D) O custo e a mão de obra não influenciam na compra de um servidor. E) Os servidores ainda não são tão conhecidos e por isso muitas empresas não possuem. 3. Internet das Coisas Agora que você já possui experiência com servidores e com o programa Packet Tracer, vamos começar o novo assunto de Internet das Coisas ou Internet of Things (IoT). Com o avanço da tecnologia e também de sua popularização, a internet tem estado cada vez mais lugares e com isso um novo ramo de redes de computadores surgiu que é a Internet das Coisas, o que consiste em pegar algum objeto e colocar sensores e conexão com internet para que se possa haver comunicação. Muitas aplicações começaram a ser desenvolvidas, grande parte voltada para área de vendas de comércio uma outra parte para aplicações na saúde. Neste capítulo 3 vamos aprender sobre essa nova área de estudo e realizar algumas simulações de Smart House utilizando o Packet Tracer. 3.1 O que é Internet das Coisas? A tecnologia tem evoluído a passos largos, coisas que antes eram impensáveis hoje se tornam triviais, como por exemplo seu smartphone, é uma ferramenta poderosa, com alta capacidade de processamento e tudo isso dentro do seu bolso! Ao se falar de IoT precisamos ter em mente qu estamos falando de sensores e conexão, aqui eu faço uma pausa para explicar sobre conexão. No geral quando pensamos em Wi-Fi pensamos em internet, nossos sites favoritos, nossas músícas favoritas e assim por diante mas o Wi-Fi, é uma conexão entre dois objetos que trocam informação e recursos sem fio, pense no Wi-Fi como um cabo gigante que você conecta os dispositivos o que eu quero dizer é que o Wi-Fi não serve só para acessar a internet e sim como um cabo de conexão. 3.1.1 Cidades Inteligentes IoT flerta com Cidades Inteligentes, pois como dito anteriormente, o IoT é a capacidade de se pegar um objeto, colocar sensores nele captar dados e enviar esses dados, geralmente a um servidor na nuvem, este servidor na nuvem pode tirar conclusões em cima desses dados, veja o exemplo da figura abaixo. Nesta figura temos uma lâmpada simples aonde se adicionaram dois sensores, um de movimento e outro de presença e um microprocessador com Wi-Fi que irá enviar as informações na nuvem. 34 Capítulo 3. Internet das Coisas Figura 3.1: Sensores em uma lâmpada, Fonte: O autor Podemos então com esses sensores enviar para nuvem, por exemplo, a quantidade de vezes que a lampâda foi acesa, podemos definir por quanto tempo ela ficou acesa e calcular um consumo de energia em cima daquele objeto. Pode-se também acender a lâmpada quando houver movimento, mas se houver alguém presente na sala, de acordo com o sensor de distância, o objeto ficará aceso. Em cima dessa figura consegue-se ter o que pode ser aplicado por exemplo nas ruas, imagina postes de luzes que acendem de acordo com a presença? Isso irá gerar mais segurança para a pessoa e a prefeitura responsável conseguirá visualizar em quais regiões há menos tráfego de pessoas a noite e assim incluir medidas de mais segurança. São José dos Campos é um epicentro de inovação não apenas para as pequenas empresas mas também para gigantes como Google e Facebook, um exemplo bem legal que temos são os Smart Lights próximo ao INPE que de acordo com a quantidade de pessoas o semáforo controla sua velocidade de abrir ou fechar. Figura 3.2: Semaforo inteligente em parceria com o Google, Fonte: PMSJC 3.1 O que é Internet das Coisas? 35 3.1.2 Economia Inteligente Mede a capacidade econômica da cidade e as empresas instaladas na cidade Qualidade das empresas instaladas Ambiente para o empreendedorismo Incentivos a empresas para o desenvolvimento de soluções tecnológicas Investimentos em infraestrutura Melhoria do ambiente de negócios com legislação adequada Incentivo ao empreendedorismo e startups 3.1.3 População Inteligente Mede o desenvolvimento econômico e social da população da cidade Educação Emprego Renda Projetos de inclusão digital Programas de educação científica e tecnológica 3.1.4 Governança Inteligente Mede a qualidade e transparência dos serviços públicos Facilidade no uso dos serviços públicos Investimento em tecnologia Transparência dos dados Portais de transparência e de dados abertos Portais de participação popular Integração de serviços públicos 3.1.5 Mobilidade Inteligente Mede a facilidade da mobilidade na cidade Ônibus, bicicleta, carro, metrô, trem, barcos Quilômetros de congestionamento Tamanho da malha metroviária Uso do transporte público Número de usuários por carro, ônibus, trem Monitoramento em tempo real do tráfego Monitoramento de vagas livres de estacionamento Incentivo no uso de transporte com energia limpa, barata ou renovável 3.1.6 Meio Ambiente Inteligente Mede a sustentabilidade da cidade e seu relacionamento com o meio ambiente Poluição ambiental Eficiência no uso de recursos como água e energia elétrica Reciclagem de resíduos Monitoramento da qualidade do ar e água Número de usuários por carro, ônibus, trem Uso de fontes renováveis de energia 36 Capítulo 3. Internet das Coisas Medição em tempo real dos recursos utilizados em residências 3.1.7 Vida Inteligente Mede a qualidade de vida da população Entretenimento Segurança Cultura Quantidade de áreas verdes Número de bibliotecas e centros culturais Aplicações para o acompanhamento da saúde Processamento automático de imagens de câmeras de segurança Aplicativos sobre eventos culturais e esportivos programados na cidade 3.1.8 Casa Inteligente Mede a capacidade de controle da sua casa por um dispositivo. Luzes Ventiladores Termostatos Ralos Câmeras Portões 3.2 Atividade em Laboratório Utilizando o programa Packet Tracer crie uma casa automatizada e controlada por um telefone celular. Existem algumas condições que precisam ser obedecidas: A casa deve ter pelo menos 7 cômodos. A câmera de segurança deverá ser acionada quando detectar uma presença Sensores de Presença Detector de CO2 Controle de ralos O Jardim deve ser regado sempre que a umidade chegar a menos de 3% Todos os dispositivos precisam ser controlado por um telefone celular Descreve qual deles são atuadores - sensores - passivos e ativos. Considerações Finais Todos os itens devem ser feito utilizando o simulador packet tracer na sua opção de IoT para casas inteligentes. Tomar cuidado pois pode haver algumas dessas opções dentro do ícone de fábrica do programa. A atividade pode ser desenvolvida em duplas mas o ideal é que se faça individualmente. Ao finalizar exercício um arquivo no formato PKT será gerado, apenas basta envia-lo não há necessidade de enviar login ou senha ou o e-mail. Caso esteja utilizando alguma versão que não tenha dispositivos IoT, favor acessar o site no capítulo 2 baixar a versão mais atual. 3.3 Lista de Exercícios 37 3.3 Lista de Exercícios 1- Quais são os componentes básicos de IoT? A) Um objeto, sensores e um meio de comunicação B) Apenas sensores C) Apenas objetos D) Sensores e Objetos, sem a necessidade de um meio de comunicação E) Sensores e lâmpadas, pois atualmente é o único objeto em que se pode aplicar IoT 2- "Mede o Desenvolvimento econômico e social da população da cidade". A afirmação refere-se a: A) Economia Inteligente B) População Inteligente C) Governança Inteligente D) Mobilidade Inteligente E) Meio Ambiente Inteligente 3- Entretenimento, segurança e cultura estão relacionados a qual subtópico de cidades inteligen- tes? A) Casa Inteligente B) Mobilidade Inteligente C) Vida Inteligente D) Sensores E) Econômia Inteligente 4- Uma cidade que possui um portal da transparência, claro, efetivo e intuitivo pode ser conside- rado como parte de Cidades Inteligentes? A) Não pode, pois um portal das transparência não serve para averiguar gastos. B) Pode, se encaixa perfeitamente no conceito de Econômia Inteligente. C) Não pode, apesar de flertar com Governança Inteligente. D) Não pode, afinal o portal da transparência só pode ser considerado efetivo se houver opção de download das informações em PDF. E) Pode, se encaixa perfeitamente em Governança Inteligente 5- Quais dos itens abaixo se encaixa em "Meio Ambiente Inteligente". A) Um sistema de luzes inteligentes. B) Um sistema de casa inteligente. C) Um sistema de tráfego inteligente. D) Um sistema que monitora o barulho da cidade. E) Um sistema que garante Wi-Fi por toda cidade. 6- Ao se falar de casa inteligente podemos definir que: A) Atuadores e controle via bluetooth somente B) Um sistema interconectado por fibra óptica. C) Um sistema conectado por Rádio. D) Atuadores passivos somente 38 Capítulo 3. Internet das Coisas E) Sensores nesta casa e um controle via Smartphone 7- Eficiência elétrica é considerado qual subtópico de cidades inteligentes A) Vida Inteligente B) Casa Inteligente C) População Inteligente D) Econômia Inteligente E) Meio Ambiente Inteligente 8- Número de usuários por carro, ônibus e trem. São considerados qual subtópico de cidades inteligentes? A) Casa Inteligente B) Mobilidade Inteligente C) Vida Inteligente D) Sensores E) Econômia Inteligente 9- Ao se enviar dados na nuvem, podemos inferir que: A) Os dados serão armazenados e nunca usados. B) Serão armazenados e poderão gerar informações e análises estátisticas. C) Não se envia mais dados para nuvem devido a falta de autorização de cada usuário. D) Não há interesse em enviar os dados. E) Devido a limitação tecnológica os dados não são enviados. 10- Assinale o termo que não compete a cidades inteligentes. A) Gestão Inteligente B) Economia Inteligente C) Carro Inteligente D) Smartphones E) Roteadores 4. Modelos de referência ISO/OSI e TCP/IP O modelo de referência ISO/OSI não determina uma arquitetura de rede específica, apenas define um modelo ou padrão que pode ser seguido para a construção de uma arquitetura de rede. A importância da discussão do modelo de referência OSI está, principalmente, na forma como os conceitos estão organizados em camadas com funções bem definidas. Entender o modelo OSI significa compreender o desafio envolvido na comunicação entre computadores com visão de diferentes níveis ou camadas de abstrações envolvidas. O modelo OSI está organizado em sete camadas bem definidas: física, enlace, rede, transporte, sessão, apresentação e aplicação. Cada camada tem como objetivo abstrair a complexidade das camadas inferiores, com funções definidas e formas de usar os recursos da camada imediatamente inferior. Uma camada fornece à camada superior um serviço através de uma interface simplificada. 4.1 Descrevendo as 7 camadas Nas seções abaixo será descrito sobre cada camada do modelo ISO/OSI. 4.1.1 Camada Física A camada física fornece as características mecânicas, elétricas, funcionais e de procedimentos para manter conexões físicas para a transmissão de bits entre os sistemas ou equipamentos (SOARES, et al., 1995). A camada física trata apenas de permitir transmissão de bits de dados, na forma de sinais elétricos, ópticos ou outra forma de onda eletromagnética. Na camada física não há qualquer controle de erros de transmissão. Estão incluídos na camada física os meios de transmissão: cabos metálicos (transmissão de sinais elétricos), cabos ópticos (transmissão de ondas luminosas), entre outros e os componentes de hardware envolvidos na transmissão: interfaces, hub, hardware para transmissão de ondas no espectro eletromagnético (rede sem-fio), etc. Na camada física são tratadas questões como taxa de transferência de bits, modo de conexão (simplex, half-duplex, full-duplex), topologia de rede, etc. 40 Capítulo 4. Modelos de referência ISO/OSI e TCP/IP Figura 4.1: Diferenças entre modo de comunicação: simplex, half-duplex e full-duplex, Fonte: CTISM 4.1.2 Camada de enlace O objetivo da camada de enlace é detectar e opcionalmente corrigir erros de transmissão da camada física, assim convertendo um canal de transmissão não confiável em um canal confiável, para uso pela camada de rede, logo acima. Para se conseguir um canal de transmissão confiável na camada de enlace, geralmente são usadas algumas técnicas de identificação ou correção nos quadros de bits transmitidos, por meio de inclusão de bits redundantes. A correção ou retransmissão de um quadro, quando detectado um erro, é opcional e geralmente é deixada para as camadas superiores do modelo. A camada de enlace também tem a função de prover um mecanismo de controle de fluxo. Essa função controla o envio de dados pelo transmissor de modo que o receptor não seja inundado com uma quantidade de dados que não consiga processar (SOARES, et al., 1995). 4.1.3 Camada de rede A camada de rede deve fornecer à camada de transporte um meio para transferir datagramas (também chamados de pacotes dependendo do contexto) pelos pontos da rede até o seu destino. Os datagramas (ou pacotes) são unidades básicas de dados, fragmentos de dados das camadas superiores ou aplicações, com os cabeçalhos necessários para a transmissão. Nessa camada temos o conceito de encaminhamento (ou roteamento) de datagramas, que trata da forma como os datagramas devem ser encaminhados (roteados) pelos nós (roteadores) da rede, de um computador de origem a um computador de destino. A camada de rede oferece duas classes de serviços: orientados à conexão e não orientados à conexão. No serviço orientado à conexão primeiramente, um transmissor e um receptor estabelecem uma conexão. Todos os pacotes transmitidos posteriormente entre eles são pertencentes àquela conexão (circuito) e normalmente, seguem o mesmo caminho. No serviço de datagrama não orientado à conexão, cada datagrama enviado é independente dos enviados anteriormente, sem estabelecimento de conexão. Cada datagrama contém em seu cabeçalho a informação do endereço do transmissor (origem, remetente do pacote) e do receptor (destinatário). Os nós intermediários (roteadores) se encarregam de selecionar o melhor caminho e encaminhar (rotear) os datagramas (pacotes) do transmissor (remetente) até o receptor (destinatário) (SOARES, et al., 1995). 4.1 Descrevendo as 7 camadas 41 4.1.4 Camada de transporte Até agora, na camada de rede e inferiores, a transferência ocorre, de fato, apenas entre os nós (máquinas) próximos na rede. A camada de transporte, por outro lado, permite que os dados trafeguem em um circuito virtual direto da origem ao destino, sem preocupar-se com a forma que os pacotes de dados viajam na camada de rede e inferiores. A camada de transporte, dessa forma, é responsável pela transferência fim a fim de dados entre processos de uma máquina de origem e processos de uma máquina de destino. A transferência de dados, na camada de transporte, ocorre de modo transparente, independente da tecnologia, topologia ou configuração das redes nas camadas inferiores. É tarefa da camada de transporte cuidar para que os dados sigam ao seu destino sem erros e na sequência correta, condições para que se crie a ideia de um caminho fim a fim. Além da detecção e recuperação de erros e controle da sequência dos dados, outras funções desta camada são: multiplexação de conexões e controle de fluxo. A multiplexação permite que vários processos diferentes nas máquinas de origem e destino troquem dados ao mesmo tempo. Os pacotes de dados de vários processos de uma máquina de origem são enviados para vários processos em uma máquina de destino. Como o meio, usado nas camadas inferiores é compartilhado, os pacotes de dados precisam ser multiplexados (escalonados, embaralhados, misturados), de modo que se tem a impressão de que as transferências ocorrem simultaneamente, em paralelo. O aluno, neste ponto, pode estar se perguntandocomo os pacotes multiplexados dos vários processos encontram os processos de destino corretos? Para que isso ocorra, a camada de transporte possui mecanismos para identificar cada pacote ao seu devido fluxo de dados entre os processos. Uma forma de identificação ou endereçamento de pacotes, com relação ao processo de origem e destino, será vista quando tratarmos dos protocolos de transporte da internet. O controle de erros possui mecanismo para identificar erros de transmissão (pacotes com dados corrompidos, por exemplo) e prover a recuperação desse erro, seja por meio da retransmissão do pacote ou outra forma de reconstrução da informação do pacote. O controle de sequência visa garantir a ordem correta da informação, independentemente da ordem em que os pacotes de dados chegaram ao destino. Outra função importante da camada de transporte é o controle de fluxo. O destinatário e o emissor dos pacotes podem ter limites diferentes quanto a quantidade de dados que podem receber ou enviar. Um mecanismo de controle de fluxo evita que o destino receba mais dados do que tem condi- ções de receber e processar. Basicamente, o controle de fluxo permite que a máquina de origem ajuste o seu volume de pacotes enviados de acordo com a capacidade do destino em receber pacotes naquele momento, seja aumentando ou diminuindo a vazão do fluxo de pacotes, conforme a reação observada do destino. 4.1.5 Camada de sessão A camada de sessão possui mecanismos que permitem estruturar os circuitos oferecidos pela camada de transporte. As principais funções da camada de sessão são: gerenciamento de token, controle de diálogo e gerenciamento de atividades. O gerenciamento de token é necessário em algumas aplicações, quando a troca de informações é half-duplex, ao invés de full-duplex. O gerenciamento de token permite que apenas o proprietário do token possa transmitir dados naquele momento. O controle de diálogo usa o conceito de ponto de sincronização. Quando a conexão para a trans- 42 Capítulo 4. Modelos de referência ISO/OSI e TCP/IP ferência de dados de uma aplicação é interrompida, por erro, a transferência pode ser reestabelecida do ponto onde havia parado. O conceito de atividade permite que as aplicações ou serviços oferecidos aos usuários coordenem as partes constituintes da transferência de dados. Cada atividade possui um conjunto de dados que devem ser trocados entre o serviço na origem e na aplicação de destino. Apenas uma atividade é executada (dados transmitidos) por vez, porém, uma atividade por ser suspensa, é reordenada e retomada 4.1.6 Camada de apresentação A camada de apresentação cuida da formatação dos dados, transformação, compressão e criptografia. Não há multiplexação de dados na camada de apresentação. O propósito desta camada é converter as informações que são recebidas da camada de aplicação para um formato “entendível” na transmissão desses dados. Como exemplo de conversão, estão os caracteres diferentes do padrão usual ASCII que pre- cisam ser “tratados” ou quando os dados recebidos são criptografados sobre diferentes formas de criptografia, desta forma também sendo necessário uma conversão destes dados (SILVA, 2010). 4.1.7 Camada de aplicação Na camada de aplicação estão os aplicativos, propriamente ditos, dos usuá- rios ou os serviços dos sistemas. Esta camada cuida da comunicação entre as aplicações, sendo que cada aplicação possui protocolos específicos de comunicação. As aplicações que oferecem recursos aos usuários ou aos sistemas mais conhecidos atualmente são aquelas que oferecem serviços no padrão da internet: aplicação para navegação; transferência de arquivos; transferência de e-mail, terminal remoto e outros. A camada de aplicação diz respeito, também, aos protocolos usados na comunicação de dados entre essas aplicações. 4.2 A arquitetura TCP/IP O modelo de referência TCP/IP é mais simplificado que o modelo de referência OSI, possuindo quatro camadas principais: aplicação, transporte, internet e interface de rede. A semelhança entre o modelo de referência OSI e o modelo TCP/IP está no fato dos dois estarem baseados no conceito de pilha (contendo protocolos independentes). Como características o modelo TCP/IP possui: Quatro camadas – sendo as camadas de rede, transporte e aplicação, comum tanto ao modelo de referência OSI, como ao modelo TCP/IP. Adaptativo – sua criação baseou-se na adaptação para protocolos existentes, enquanto que o modelo de referência OSI (criado antes dos protocolos) apresenta-se como mais genérico e flexível. 4.2.1 Camada de Interface de Rede Esta camada tem como objetivo principal conectar um dispositivo de rede (computador, notebook, etc.) a uma rede, utilizando para isso um protocolo. Nesta camada, a exemplo de como ocorre na camada física do modelo OSI, é tratada a informação em mais baixo nível (bits que trafegam pela rede) entre as diferentes tecnologias para este fim: cabo de par trançado, fibra óptica, etc. (SCRIMGER, 2001). 4.3 Lista de Exercícios 43 4.2.2 Camada de Internet Esta camada tem o objetivo de permitir aos dispositivos de rede enviar pacotes e garantir que estes pacotes cheguem até seu destino. Cabe a camada de internet especificar o formato do pacote, bem como, o protocolo utilizado, neste caso o protocolo IP (Internet Protocol). Semelhante a camada de rede do modelo de referência OSI, cabe a camada de internet realizar a entrega dos pacotes IP no destino e realizar o roteamento dos pacotes. 4.2.3 Camada de Transporte A camada de transporte do modelo TCP/IP possui a mesma função da camada de transporte do modelo de referência OSI, ou seja, garantir a comunicação entre os dispositivos de origem e destino do pacote. Fazem parte desta camada dois protocolos bastante populares nas redes de computadores: o protocolo TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP (User Datagram Protocol). Protocolo TCP – considerado um protocolo confiável (devido a quantidade de verificações, confirmações e demais procedimentos realizados), o protocolo TCP garante a entrega dos pacotes aos computadores presentes na rede. O fluxo dos pacotes de rede passa desta camada (depois de fragmentados) para a camada de internet (para onde são encaminhados). No computador destino é feita a verificação e montagem de cada um dos pacotes, para então ser efetivado o recebimento dos mesmos. Protocolo UDP – protocolo sem confirmação (UDP) é comumente utilizado na transferência de dados, porém, não realiza nenhuma operação de confirmação e verificação de pacotes na estação destino (procedimento realizado pela própria aplicação). Apesar de ser classificado como um protocolo não-confiável, o UDP é mais rápido que o TCP (justamente por ter um mecanismo de funcionamento mais simplificado), sendo utilizado em requisições que não necessitam de confirmação, como é o caso de consultas DNS. 4.2.4 Camada de Aplicação sta camada tem por objetivo realizar a comunicação entre os aplicativos e os protocolos de transporte, responsáveis por dar encaminhamento a estes pacotes. Os protocolos da camada de transporte são usualmente conhecidos e desempenha

Apostila de Redes V3 PDF - Universidade do Vale do Paraíba

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