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Rede de computadores: o guia definitivo para conceitos básicos e de rede de redes de computadores
Os computadores e a Internet mudaram este mundo e nosso estilo de vida de maneira muito significativa nas últimas décadas.
Algumas décadas atrás, quando queríamos fazer uma chamada externa de longa distância para alguém, tivemos que passar por uma série de procedimentos tediosos para que isso acontecesse.
Enquanto isso, seria muito caro em termos de tempo e dinheiro. No entanto, as coisas mudaram ao longo do tempo, à medida que tecnologias avançadas foram introduzidas agora. Hoje basta tocar em um pequeno botão e em uma fração de segundo, podemos fazer uma chamada, enviar uma mensagem de texto ou vídeo, muito facilmente com a ajuda de smartphones, internet e computadores.
O principal fator que está por trás dessa tecnologia avançada não é outro senão as redes de computadores. É um conjunto de nós conectados por um link de mídia. Um nó pode ser qualquer dispositivo, como um modem, impressora ou computador, que deve ter a capacidade de enviar ou receber dados gerados por outros nós na rede.
Lista de tutoriais na série de redes de computadores:
A seguir, está a lista de todos os tutoriais de rede nesta série para sua referência.
Vamos começar com o primeiro tutorial desta série.
O que você aprenderá:
- Introdução à rede de computadores
Introdução à rede de computadores
Rede de Computadores é basicamente uma rede de telecomunicações digital que permite aos nós alocar recursos. Uma rede de computadores deve ser um conjunto de dois ou mais de dois computadores, impressoras e nós que irão transmitir ou receber dados por meio de mídia com fio como cabo de cobre ou cabo óptico ou mídia sem fio como WiFi.
Ao melhorExemplode uma rede de computadores é a Internet.
Uma rede de computadores não significa um sistema que tem uma única unidade de controle conectada com os outros sistemas que se comportam como seus escravos.
Além disso, deve ser capaz de atender a certos critérios mencionados abaixo:
- Desempenho
- Confiabilidade
- Segurança
Vamos discutir esses três em detalhes.
# 1) Desempenho:
O desempenho da rede pode ser calculado medindo o tempo de trânsito e o tempo de resposta, que é definido da seguinte forma:
- Tempo de trânsito: É o tempo que os dados levam para viajar de um ponto de origem a outro ponto de destino.
- Tempo de resposta: É o tempo decorrido entre a consulta e a resposta.
# 2) Confiabilidade:
A confiabilidade é verificada medindo as falhas da rede. Quanto maior o número de falhas, menor será a confiabilidade.
# 3) Segurança:
A segurança é definida como a forma como nossos dados são protegidos de usuários indesejados.
Quando os dados estão fluindo em uma rede, eles passam por várias camadas de rede. Conseqüentemente, os dados podem ser vazados por usuários indesejados se rastreados. Assim, a segurança dos dados é a parte mais crucial das Redes de Computadores.
Uma boa rede é aquela que é altamente segura, eficiente e de fácil acesso para que se possa compartilhar dados facilmente na mesma rede, sem brechas.
Modelo Básico de Comunicação
Componentes de comunicação de dados:
- Mensagem: É a informação a ser entregue.
- Remetente: Remetente é a pessoa que está enviando a mensagem.
- Destinatário: Destinatário é a pessoa para quem a mensagem está sendo enviada.
- Médio: É o meio pelo qual a mensagem é enviada. Por exemplo , Um Modem.
- Protocolo: Este é um conjunto de regras que regem a comunicação de dados.
Outros aspectos das redes de computadores:
Ele suporta todos os tipos de dados e mensagens que podem ser na forma de voz, vídeo ou texto.
É muito rápido e leva apenas uma fração de segundo para a comunicação de dados. É um meio de comunicação altamente seguro, muito relutante em custos e extremamente eficiente e, portanto, também é de fácil acesso.
Necessidade de rede de computadores
A seguir estão listadas as várias necessidades:
- Comunicação entre um PC para outro PC.
- Troca de dados entre vários usuários de uma mesma plataforma.
- Troca de software e banco de dados caros.
- Compartilhamento de informações sobre FURGÃO .
- Usado para compartilhamento de dispositivos de hardware, bem como software, como impressoras, modems, hubs, etc.
Usos de redes de computadores
Vamos dar uma olhada em alguns exemplos de redes de computadores em nossa vida cotidiana e para fins comerciais e também veremos como isso vai trazer uma revolução nesses campos.
# 1) Compartilhamento de recursos : o único objetivo é tornar todos os equipamentos de software e hardware, especialmente impressoras e switches acessíveis a qualquer pessoa na rede, independentemente da localização física do remetente ou do destinatário.
# 2) Modelo cliente-servidor : Imagine um modelo em que os dados de uma empresa são armazenados em algum computador inteligente que é altamente protegido por firewalls e está situado no escritório da empresa. Agora, um funcionário da empresa precisa acessar dados remotamente com seu desktop simples.
Neste modelo, a área de trabalho do funcionário será o Cliente e o computador localizado no escritório será o Servidor.
# 3) Meio de comunicação : Uma rede de computadores fornece uma configuração forte de meio de comunicação entre os funcionários de um escritório.
Quase todas as empresas (que possuem dois ou mais computadores) estarão empregando uma funcionalidade de e-mail (correio eletrônico) que todos os funcionários geralmente usarão para uma grande troca de comunicação do dia a dia.
# 4) Comércio eletrônico: Hoje em dia, fazer compras online sentando-se no conforto da nossa casa está em alta.
Fazer negócios com os consumidores pela internet é muito conveniente e também economiza tempo. Companhias aéreas, livrarias, compras online, reservas de hotéis, comércio online e vendedores de música acham que os clientes gostam da facilidade de fazer compras em casa.
As formas mais populares de comércio eletrônico estão listadas na figura abaixo:
| Tag e nome completo | Exemplo |
|---|---|
| Empresa B-2-C para o consumidor | Pedido de telefone celular online |
| B-2-B Business to Business | Fabricante de bicicletas encomendando pneus de fornecedores |
| Consumidor C-2-C para consumidor | Negociação / leilão de segunda mão online |
| Governo G-2-C ao consumidor | Governo dando E-arquivamento de declaração de imposto de renda |
| P-2-P ponto a ponto | Compartilhamento de objeto / arquivo |
Tipos de topologias de rede
Os vários tipos de topologias de rede são explicados abaixo com representação pictórica para seu fácil entendimento.
# 1) Topologia de BUS:
Nessa topologia, cada dispositivo de rede é conectado a um único cabo e transmite dados apenas em uma direção.
Vantagens:
- Custo-beneficio
- Pode ser usado em pequenas redes.
- É fácil de entender.
- É necessário muito menos cabo em comparação com as outras topologias.
Desvantagens:
- Se o cabo apresentar defeito, toda a rede falhará.
- Operação lenta.
- O cabo tem comprimento limitado.
# 2) Topologia RING:
Nesta topologia, cada computador está conectado a outro computador na forma de um anel com o último computador conectado ao primeiro.
Cada dispositivo terá dois vizinhos. O fluxo de dados nesta topologia é unidirecional, mas pode ser bidirecional usando a conexão dupla entre cada nó, que é chamada de topologia de anel duplo.
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Em uma topologia de anel duplo, dois anéis funcionam no link principal e de proteção, de modo que, se um link falhar, os dados fluirão através do outro link e manterão a rede ativa, fornecendo assim uma arquitetura de autocorreção.
Vantagens:
- Fácil de instalar e expandir.
- Pode ser facilmente usado para transmitir grandes dados de tráfego.
Desvantagens:
- A falha de um nó afetará toda a rede.
- A resolução de problemas é difícil em uma topologia em anel.
# 3) Topologia STAR:
Nesse tipo de topologia, todos os nós são conectados a um único dispositivo de rede por meio de um cabo.
O dispositivo de rede pode ser um hub, switch ou roteador, que será um nó central e todos os outros nós serão conectados a este nó central. Cada nó tem sua própria conectividade dedicada com o nó central. O nó central pode se comportar como um repetidor e pode ser usado com OFC, cabo de fio trançado etc.
Vantagens:
- A atualização de um nó central pode ser feita facilmente.
- Se um nó falhar, isso não afetará toda a rede e a rede funcionará sem problemas.
- A resolução de problemas de falha é fácil.
- Simples de operar.
Desvantagens:
- Alto custo.
- Se o nó central apresentar defeito, toda a rede será interrompida, pois todos os nós dependem do nó central.
- O desempenho da rede é baseado no desempenho e na capacidade do nó central.
# 4) Topologia MESH:
Cada nó está conectado a outro com uma topologia ponto a ponto e cada nó está conectado entre si.
Existem duas técnicas para transmitir dados pela Topologia de Malha. Um está roteando e o outro está inundando. Na técnica de roteamento, os nós seguem uma lógica de roteamento conforme a rede necessária para direcionar os dados da fonte ao destino usando o caminho mais curto.
Na técnica de inundação, os mesmos dados são transmitidos para todos os nós da rede, portanto, nenhuma lógica de roteamento é necessária. A rede é robusta em caso de inundação e é difícil perder quaisquer dados, no entanto, leva a uma carga indesejada na rede.
Vantagens :
- É robusto.
- A falha pode ser facilmente detectada.
- Muito seguro
Desvantagens :
- Muito caro.
- A instalação e configuração são difíceis.
# 5) Topologia TREE:
Possui um nó raiz e todos os subnós estão conectados ao nó raiz na forma de árvore, formando assim uma hierarquia. Normalmente possui três níveis de hierarquia e pode ser ampliado de acordo com a necessidade da rede.
Vantagens :
- A detecção de falhas é fácil.
- Pode expandir a rede sempre que necessário, de acordo com o requisito.
- Manutenção fácil.
Desvantagens :
- Alto custo.
- Quando usado para WAN, é difícil de manter.
Modos de transmissão em redes de computadores
É o método de transmissão de dados entre dois nós conectados em uma rede.
Existem três tipos de modos de transmissão, que são explicados abaixo:
# 1) Modo Simplex:
Nesse tipo de modo, os dados podem ser enviados em apenas uma direção. Portanto, o modo de comunicação é unidirecional. Aqui, podemos apenas enviar dados e não podemos esperar receber qualquer resposta a eles.
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Exemplo : Alto-falantes, CPU, monitor, transmissão de televisão, etc.
# 2) Modo Half-Duplex:
O modo half-duplex significa que os dados podem ser transmitidos em ambas as direções em uma única frequência portadora, mas não ao mesmo tempo.
Exemplo : Walkie-talkie - Neste, a mensagem pode ser enviada em ambas as direções, mas apenas uma de cada vez.
# 3) Modo Full-Duplex:
Full duplex significa que os dados podem ser enviados em ambas as direções simultaneamente.
Exemplo : Telefone - no qual ambas as pessoas que o utilizam podem falar e ouvir ao mesmo tempo.
Meios de transmissão em redes de computadores
Meio de transmissão é o meio pelo qual trocaremos dados na forma de voz / mensagem / vídeo entre o ponto de origem e o de destino.
A primeira camada da camada OSI, ou seja, a camada física desempenha um papel importante de fornecer a mídia de transmissão para enviar dados do remetente para o receptor ou trocar dados de um ponto para outro. Vamos estudar mais detalhadamente sobre isso.
Dependendo de fatores como o tipo de rede, custo e facilidade de instalação, condições ambientais, a necessidade do negócio e as distâncias entre emissor e receptor, decidiremos qual meio de transmissão será adequado para a troca de dados.
Tipos de meios de transmissão:
# 1) Cabo coaxial:
O cabo coaxial é basicamente dois condutores que são paralelos um ao outro. O cobre é usado principalmente no cabo coaxial como condutor central e pode ser na forma de fio de linha sólida. É circundado por uma instalação de PVC na qual uma blindagem é revestida por um invólucro metálico externo.
A parte externa é usada como blindagem contra o ruído e também como condutor que completa todo o circuito. A parte externa é uma cobertura de plástico que é usada para proteger todo o cabo.
Ele foi usado nos sistemas de comunicação analógica onde uma única rede de cabo pode transportar sinais de voz de 10K. Os provedores de rede de TV a cabo também usam amplamente o cabo coaxial em toda a rede de TV.
# 2) Cabo de par trançado:
É o meio de transmissão com fio mais popular e é amplamente utilizado. É barato e mais fácil de instalar do que cabos coaxiais.
Consiste em dois condutores (normalmente é usado cobre), cada um com seu próprio isolamento de plástico e trançado entre si. Um é aterrado e o outro é usado para transportar sinais do emissor para o receptor. Pares separados são usados para enviar e receber.
Existem dois tipos de cabos de par trançado, ou seja, cabo de par trançado não blindado e cabo de par trançado blindado. Nos sistemas de telecomunicações, o cabo conector RJ 45, que é uma combinação de 4 pares de cabos, é amplamente utilizado.
É usado em comunicação LAN e conexões de telefone fixo, pois tem uma grande capacidade de largura de banda e fornece conexões de alta taxa de dados e voz.
# 3) Cabo de fibra óptica:
PARA cabo de fibra ótica é constituído por um núcleo rodeado por um material de revestimento transparente com menor índice de reflexão. Ele usa as propriedades da luz para os sinais viajarem entre eles. Assim, a luz é mantida no núcleo usando o método de reflexão interna total que faz com que a fibra atue como um guia de ondas.
Na fibra multimodo, existem vários caminhos de propagação e as fibras costumavam ter diâmetros de núcleo mais largos. Este tipo de fibra é usado principalmente em soluções intra-edifício.
Enquanto nas fibras monomodo há um único caminho de propagação e o diâmetro do núcleo usado é comparativamente menor. Este tipo de fibra é usado em redes de longa distância.
Uma fibra óptica é uma fibra flexível e transparente que consiste em vidro de sílica ou plástico. As fibras ópticas transmitem sinais na forma de luz entre as duas extremidades da fibra, portanto, permitem a transmissão por distâncias mais longas e em uma largura de banda maior do que os cabos de par trançado e coaxial ou cabos elétricos.
Neste caso, são utilizadas fibras em vez de fios de metal, portanto, o sinal viajará com muito menos perda de sinais do emissor para o receptor e também imune a interferências eletromagnéticas. Assim, sua eficiência e confiabilidade são muito altas e também é muito leve.
Devido às propriedades acima dos cabos de fibra óptica, eles são mais preferíveis do que fios elétricos para comunicações de longa distância. A única desvantagem do OFC é seu alto custo de instalação e sua manutenção também é muito difícil.
Meio de comunicação sem fio
Até agora, estudamos os modos de comunicação com fio nos quais usamos condutores ou meios guiados para a comunicação para transportar sinais da origem ao destino e usamos o vidro ou fio de cobre como meio físico para fins de comunicação.
O meio que transporta os sinais eletromagnéticos sem usar nenhum meio físico é chamado meio de comunicação sem fio ou meio de transmissão não guiado. Os sinais são transmitidos pelo ar e estão disponíveis para qualquer pessoa que tenha a capacidade de recebê-los.
A frequência usada para comunicação sem fio é de 3KHz a 900THz.
Podemos categorizar a comunicação sem fio em 3 maneiras, conforme mencionado abaixo:
# 1) Ondas de rádio:
Os sinais que possuem freqüência de transmissão variando de 3 KHz a 1 GHz são chamados de ondas de rádio.
Eles são omnidirecionais, pois quando uma antena transmite os sinais, ela os envia em todas as direções, o que significa que as antenas de envio e recebimento não precisam estar alinhadas uma com a outra. Se enviarmos sinais de ondas de rádio, qualquer antena com propriedades de recepção poderá recebê-los.
A sua desvantagem é que, como os sinais são transmitidos por ondas de rádio, podem ser interceptados por qualquer pessoa, pelo que não é adequado para o envio de dados classificados importantes, mas pode ser utilizado para o fim em que haja apenas um emissor e vários receptores.
Exemplo: É usado em AM, rádio FM, televisão e paging.
# 2) Microondas:
Os sinais que têm frequência de transmissão variando de 1 GHz a 300 GHz são chamados de microondas.
Essas são ondas unidirecionais, o que significa que quando o sinal é transmitido entre a antena transmissora e receptora, ambas precisam estar alinhadas. As microondas têm menos problemas de interferência do que a comunicação por ondas de rádio, já que as antenas do emissor e do receptor estão alinhadas entre si em ambas as extremidades.
A propagação de micro-ondas é o modo de comunicação de linha de visão e as torres com antenas montadas precisam estar na linha de visão direta, portanto, a altura da torre precisa ser muito alta para uma comunicação adequada. Dois tipos de antenas são usados para comunicação por microondas, ou seja, Prato parabólico e chifre .
Microondas são úteis em sistemas de comunicação um para um devido às suas propriedades unidirecionais. Portanto, é amplamente utilizado na comunicação por satélite e LAN sem fio.
Ele também pode ser usado para telecomunicações de longa distância, pois as microondas podem transportar 1000 dados de voz no mesmo intervalo de tempo.
Existem dois tipos de comunicação por microondas:
- Microondas terrestre
- Microondas por satélite
A única desvantagem do micro-ondas é que é muito caro.
# 3) Ondas infravermelhas:
Os sinais que possuem freqüência de transmissão variando de 300GHz a 400THz são chamados de ondas infravermelhas.
Ele pode ser usado para comunicação de curta distância, já que o infravermelho com altas frequências não consegue penetrar nas salas e, assim, evita a interferência entre um dispositivo para outro.
Exemplo : Uso de controle remoto infravermelho pelos vizinhos.
Conclusão
Por meio deste tutorial, estudamos os blocos de construção básicos das redes de computadores e seu significado no mundo digital de hoje.
Os diferentes tipos de mídia, topologia e modos de transmissão usados para conectar os vários tipos de nós na rede também foram explicados aqui. Também vimos como as redes de computadores são usadas para redes internas de edifícios, redes entre cidades e rede mundial de computadores, ou seja, internet.
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