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1. AULA 1 - INTRODUÇÃO À REDES DE COMPUTADORES

Objetivos da Aula Aprender os conceitos básicos para compreensão das próximas aulas. Na maioria dos

casos, os conceitos apresentados serão revistos com maior riqueza de detalhes nas aulas

seguintes. Desta forma, é possível aprofundar o tema gradualmente, facilitando o

aprendizado.

Quando Thomas Watson (presidente da IBM em 1943) declarou que: “no mundo não

haverá mercado para mais de cinco computadores”, e Ken Olsen (presidente da Digital

Equipament Corporation) disse que: “não há nenhuma razão para qualquer indivíduo ter

um computador pessoal em casa”, certamente eles não imaginavam os sensacionais

avanços envolvendo as tecnologias de informação e comunicação.

Já na década de 80, os chamados microcomputadores se disseminaram rapidamente pelo

mundo devido ao seu baixo custo e desempenho cada vez maior. Consequentemente,

surgiram as primeiras redes locais de computadores (LAN) que causaram uma

revolução na informatização de empresas, escritórios e fábricas.

LAN (do inglês, Local Area Network) consiste em uma rede local, ou seja,

ocupa um espaço físico limitado de até algumas centenas de metros, como

uma sala, um prédio ou até mesmo o campus de uma instituição de ensino.

A evolução das redes culminou com a criação da Internet, que transformou-se de

simples curiosidade acadêmica, na década de 80, a uma onda avassaladora em nível

mundial, na década de 90, causando forte impacto na humanidade em aspectos

econômicos, sociais, políticos, educacionais, profissionais, religiosos e culturais.

Internet consiste em um conglomerado de redes de computadores

permanentemente interligadas entre si a nível mundial e que funcionam

como emissores e receptores de informação, utilizando para isso um

conjunto de protocolos de comunicação denominados TCP/IP. Os meios

para efetuar essas interligações incluem rádio, linhas telefônicas, linhas

digitais, satélite, fibra-óptica, entre outros.

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1.1. Motivações para a criação de Redes de Computadores

Mas afinal de contas, o que é uma Rede de Computadores? E para que precisamos de

dela?

Para compreender melhor a importância e o significado de uma rede de computadores,

imaginem o cenário exibido na Figura 1.1:

Figura 1.1: Empresa com computadores desconectados

Neste cenário, observe que o usuário do Computador 1 quando precisar imprimir um

documento, precisará abrir o arquivo no Computador 4, que é o único computador na

empresa que possui uma impressora instalada.

Repare que essa troca de computadores no momento da impressão do

arquivo acontece porque não existe nenhuma ligação entre o computador do

usuário (Computador 1) e o computador que possui a impressora instalada

(Computador 4).

Observe agora o mesmo cenário, mas com uma ligação entre os computadores de forma

que um consiga acessar as informações e utilizar os recursos do outro, como

demonstrado na Figura 1.2.

Figura 1.2: Empresa com computadores conectados

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Neste cenário, o usuário poderá imprimir o seu arquivo a partir do computador em que

ele o criou, pois a ligação entre os computadores permite acessar o Computador 4 e

utilizar o serviço de impressão instalado no mesmo.

De acordo com os dois cenários apresentados, podemos definir o que é que uma rede de

computadores.

Uma Rede de Computadores é um conjunto de dispositivos

interconectados com a finalidade de trocar informações e compartilhar

recursos.

Como já apresentado nos dois cenários discutidos anteriormente, existem dois motivos

para o surgimento e a evolução das redes de computadores. O primeiro é a necessidade

de troca de informações, como ocorre na Internet. Por exemplo, uma instituição de

ensino oferece cursos na modalidade online (educação à distância) de forma que os

alunos consigam acessar o conteúdo das aulas, participar e interagir com outros alunos,

professores e tutores, utilizando Fóruns para discussões ou Chats. Os bancos permitem

que seus clientes acessem o seu sistema utilizando a Internet para transações eletrônicas

como pagamento de contas, consultas de saldo e transferência de valores. O comércio

eletrônico permite que as empresas divulguem e vendam seus produtos na Internet

independentemente da localização dos seus clientes. Os governos podem oferecer

serviços aos cidadãos, como declaração de imposto de renda, emissão de certidão

negativa e renovação da carteira de habilitação. Em todos os casos citados

anteriormente o computador do usuário acessa, via Internet, outro computador para

obter as informações e utilizar os serviços disponíveis.

O segundo motivo se baseia na necessidade de compartilhamento de recursos. Com uma

rede, é possível que uma empresa compartilhe uma impressora com vários usuários de

diversos departamentos. Uma instituição de ensino pode compartilhar a Internet com

vários professores, alunos e funcionários. Um supercomputador em um centro de

pesquisas pode ser utilizado para processar informações de aplicações científicas

submetidas por outras instituições.

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1.2. Transmissor, Receptor e Canal de Comunicação

Em uma rede existem três figuras fundamentais presentes na comunicação entre os

dispositivos (Figura 1.3):

• o dispositivo transmissor, responsável por transmitir o dado;

• o dispositivo receptor, que recebe o dado enviado;

• o canal de comunicação em que o dado é transportado, que pode ser um cabo

coaxial, par trançado, fibra óptica, microondas ou até mesmo via satélite.

O papel do emissor e transmissor é bastante dinâmico, pois na verdade, um

mesmo dispositivo pode transmitir e receber dados ao mesmo tempo.

Figura 1.3: Transmissor, Receptor e Canal de Comunicação

Fonte: MAIA, 2009, p. 2.

Como pode ser visto na Figura 1.3, os dispositivos são conectados fisicamente ao canal

de comunicação utilizando um mecanismo denominado interface de rede. A interface de

rede tem a função de codificar o dado em um sinal (de acordo com o canal de

comunicação utilizado) e colocá-lo no canal de transmissão. Quando o sinal codificado

chegar ao destino, a interface de rede recebe o sinal do canal de comunicação,

decodifica o sinal recebido e passa o dado enviado para o receptor. Um bom exemplo é

quando alguém fala ao telefone, a voz (dado) é codificada em pulsos elétricos (sinal) no

telefone emissor e enviada por meio de fios (canal de comunicação) ao receptor, que

recebe os pulsos elétricos e decodifica os sinais elétricos transformando-os novamente

em voz (dado). Como mencionado anteriormente, a codificação (voz � pulsos

elétricos) e a decodificação (pulsos elétricos � voz) são realizadas pela interface de

rede.

Assim como os telefones, os hosts em uma rede também possuem um número que

permite identificá-los na rede. Os hosts de uma rede possuem um nome e um número,

denominado endereço IP.

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Hosts: nome dado a qualquer máquina ou computador conectado em uma

rede.

1.3. Classificação das Redes por Extensão Geográfica

Um critério muito utilizado na classificação de redes é o que leva em conta a extensão

geográfica, ou seja, a distância física entre os dispositivos que compõem a rede.

Tipicamente, é utilizada a seguinte denominação das redes quanto a este critério:

• LAN (Local Area Network) - Rede Local;

• MAN (Metropolitan Area Network) - Rede Metropolitana;

• WAN (Wide Area Network) - Rede Distribuída.

Em uma rede local (LAN) os dispositivos estão fisicamente próximos, ocupando um

espaço físico limitado em algumas centenas de metros, e utilizam meios de conexão de

curta distância tais como cabeamentos e tecnologias sem fio de curta distância.

É a típica rede encontrada dentro de uma sala, empresa, escola, casa, prédio e até em um

espaço aberto, como uma rede entre prédios de um campus (Figura 1.4).

Figura 1.4: Rede Local

Fonte: FILHO, 2009a. p. 5.

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Como as distâncias são pequenas, as LANs oferecem taxas de transmissão de dados

elevadas e baixas taxas de erros. Outra característica é que os canais de comunicação da

rede são montados e mantidos pela própria instituição ou empresa.

Com o surgimento de várias redes locais, surgiu a necessidade de interligar as LANS de

uma cidade, como pode ser visto na Figura 1.5. Essa interligação de várias redes locais

culminou com a criação das redes metropolitanas (MAN). Um bom exemplo de redes

MANs são as redes de TV a cabo disponível em muitas cidades. Em princípio os

sistemas de TV a cabo eram utilizados somente para distribuição de canais fechados

como esporte, notícias, filmes, culinária, etc. Porém a partir do momento em que a

internet entrou em cena e atraiu uma audiência em massa, os operadores de TV a Cabo

perceberam que com algumas mudanças na sua infra-estrutura elas poderiam oferecer

serviços de Internet. Nesse momento, os sistemas de TV a Cabo passaram a se

transformar em uma rede metropolitana.

Figura 1.5: Rede Metropolitana

Fonte: FILHO, 2009a. p. 5.

As redes geograficamente distribuídas (WAN) permitem interligar dispositivos

distantes, ou seja, localizados em diferentes cidades, estados ou países (Figura 1.6).

Normalmente os canais de comunicação utilizados para interconexão dos dispositivos

de uma WAN pertencem às empresas de telecomunicações. O melhor exemplo de um

WAN é a Internet, que interliga redes espalhadas pelo mundo inteiro.

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Figura 1.6: Rede Distribuída Fonte: FILHO, 2009a. p. 6.

1.4. Redes Cabeadas e Sem Fio

Outra forma de classificação das redes é em relação ao mecanismo de comunicação,

pois elas podem ser implantadas de duas formas: utilizando algum tipo de cabeamento

(redes cabeadas) ou sem fio.

Nas redes cabeadas, existe algum tipo de cabo ligando os dispositivos, como, por

exemplo, cabo par trançado, coaxial ou fibra óptica.

Com a evolução das redes a necessidade de mobilidade aumentou e chegamos às redes

sem fio. Redes sem fio (ou redes wireless) não possuem cabos para a interligação dos

dispositivos. Existem várias formas de comunicação sem fio, como freqüência de rádio,

microondas, satélite e infravermelho.

Mas, com a grande vantagem da mobilidade dos dispositivos de uma rede sem fio, visto

que não existem cabos, existe alguma desvantagem? A resposta é sim. As redes sem fio

são mais suscetíveis a problemas de interferência no sinal, em comparação com as redes

cabeadas. Devido a isso, a velocidade de transmissão é menor. Outro problema é a

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segurança desse tipo de rede, pois o sinal pode ser capturado por outras antenas e as

informações podem ser capturadas por pessoas não autorizadas.

1.5. Redes Ponto a Ponto e Cliente-Servidor

As redes podem ser classificadas também em relação ao seu tipo: Ponto a Ponto ou

Cliente-Servidor.

1.5.1. Redes Ponto a Ponto

Uma rede ponto a ponto é constituída de computadores ou outros equipamentos que não

possuem um papel fixo de cliente ou de servidor na rede.

Um computador atua como cliente quando acessa as informações ou utiliza

os recursos de outro computador na rede. Já o computador que recebe as

requisições, processa e devolve uma resposta é chamado de servidor.

A característica principal desta rede é que não há distinção entre computadores clientes

ou servidores, em outras palavras, um computador pode agir tanto como cliente quanto

como servidor de acordo com a transação iniciada por outro ponto na rede.

Isso significa que os computadores podem ser considerados, de certa forma, iguais. Não

iguais do ponto de vista de desempenho ou de hardware, mas iguais na maneira como se

comunicam e se relacionam na rede, e desta forma são tratados aos pares (Figura 1.7).

Figura 1.7: Tipo de Rede Ponto a Ponto

Uma rede ponto a ponto normalmente é uma rede pequena com uma média de até 20

computadores. É normalmente utilizada para atender as necessidades de pequenas

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empresas ou escritórios. Também é normalmente o modelo de uma rede doméstica, ou

ainda de treinamentos em uma sala de aula.

1.5.2. Cliente-Servidor

A principal característica no modelo baseado em servidor é que existem as figuras dos

computadores clientes e servidores, como pode ser observado na Figura 1.8. O cliente é

o dispositivo que realiza requisições ao servidor de um determinado serviço executado

por ele. O servidor, por sua vez, recebe as requisições dos clientes, processa e responde

às requisições recebidas.

Figura 1.8: Modelo Cliente-Servidor

Um servidor pode executar vários serviços como impressão de arquivos, banco de dados

e serviços Web. Quando acessamos uma página da WEB é empregado este mesmo

modelo de rede, com o servidor WEB fazendo o papel de servidor e o seu computador

pessoal fazendo o papel de cliente.

Um único servidor pode cuidar de um grande número de clientes. Por esse motivo, esses

dispositivos devem ser mais robustos para oferecer requisitos mínimos de

disponibilidade e desempenho.

LAN (do inglês, Local Area Network) consiste em uma rede local, ou seja,

ocupa um espaço físico limitado de até algumas centenas de metros, como

uma sala, um prédio ou até mesmo o campus de uma instituição de ensino.

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Na rede baseada em servidor tanto a administração (configuração e

organização das informações) quanto a segurança são centralizadas. A

segurança é uma das principais razões pelas quais uma empresa passa a

utilizar uma rede baseada em cliente/servidor. Em uma rede baseada em

cliente/servidor o administrador cuida da segurança dos recursos

disponibilizados no servidor e, portanto, pode monitorar mais de perto

quem acessa ou não estes recursos.

1.6. O que é um Protocolo?

A boa e educada comunicação entre as pessoas no dia-a-dia exige alguns protocolos, ou

regras de boas maneiras, quando, por exemplo, nos dirigimos a uma pessoa para

perguntar as horas (Figura 1.9). Observe que no exemplo do protocolo de comunicação

para perguntar as horas, existem mensagens emitidas, respostas, e ações específicas que

são enviadas de acordo com as respostas recebidas.

Já em relação à comunicação entre computadores, temos a interação entre componentes

de software e hardware, ao invés de pessoas. Dessa forma, os protocolos de rede

consistem em um conjunto de regras utilizadas pelos computadores para estabelecer a

comunicação entre eles. Assim como na linguagem falada, onde duas pessoas somente

se comunicam se falarem a mesma língua, dois computadores só conseguem se

comunicar se utilizarem o mesmo protocolo.

Existem diversos protocolos relacionados à comunicação de dados e redes

de computadores, e cada qual possui uma função específica no processo de

comunicação. Vale lembrar ainda que um computador pode ter vários

protocolos instalados.

Como exemplo do funcionamento de protocolos de rede, considere a requisição da

página Web referente ao endereço eletrônico www.muz.ifsuldeminas.edu.br por um

usuário. O cenário é apresentado na Figura 1.9:

• inicialmente, o computador cliente envia uma mensagem requisitando uma

conexão com o servidor da página requerida;

• o servidor web receberá a requisição e responderá afirmativamente;

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• com a conexão estabelecida, o computador cliente faz uma requisição para

receber a página procurada (www.ifsuldeminas.edu.br);

• o servidor envia o arquivo da página correspondente;

• o cliente recebe a página enviada pelo servidor e exibe as informações para o

usuário.

Figura 1.9: Protocolos

As regras e a forma de execução de cada uma das etapas descritas anteriormente são

implementadas pelos protocolos.

1.7. Serviços oferecidos em uma Rede

Já aprendemos que as principais razões para a existência de uma rede são os serviços de

troca de informações e o compartilhamento de recursos de hardware e software.

Veremos agora alguns desses serviços, que terão o seu funcionamento mais detalhado

na Aula 8.

1.7.1. Acesso a um Site Web

A Web OU WWW (World Wide Web) é basicamente um conjunto de documentos ou

páginas contendo imagens, textos, áudio e vídeo. As páginas são interconectadas por

links de uma página para outra (este esquema é também conhecido como hipertexto). Os

links permitem que o usuário navegue entre as várias páginas utilizando um aplicativo

denominado Browser, também chamado de navegador. Os Browsers mais conhecidos

atualmente são: Internet Explorer, Mozilla Firefox e Google Chrome.

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O principal protocolo utilizado no acesso a um site Web é o HTTP. A função do

protocolo HTTP é transportar uma página Web hospedada em um servidor Web até o

computador que fez a requisição da página para que o Browser possa exibí-la.

1.7.2. Transferência de Arquivos

Um dos serviços mais básicos da Internet é a transferência de arquivos. O serviço

permite ao usuário copiar arquivos para um computador remoto e gerenciar seus

diretórios (criar, renomear e apagar pastas) utilizando a rede.

O protocolo FTP (File Transfer Protocol) é utilizado para transferência de arquivos. O

FTP utiliza o modelo cliente-servidor. Dessa forma, um cliente FTP pode enviar

arquivos para um servidor remoto (disponível na Internet) e copiá-los posteriormente de

outra máquina.

1.7.3. Correio Eletrônico

O correio eletrônico, ou email (eletronic mail) é um dos meios de comunicação mais

utilizados atualmente. O email é muito semelhante a uma carta convencional, pois

possui informações como o remetente, destinatário e a mensagem propriamente dita. O

serviço permite compor, enviar e receber mensagens através de sistemas eletrônicos de

comunicação. Cada usuário deste sistema possui um endereço eletrônico, como

vinicius@muz.ifsuldeminas.edu.br. O endereço é formado por três partes: nome do

usuário (vinicius), o símbolo @ e o servidor (muz.ifsuldeminas.edu.br).