Arquitetura de Redes

Um conjunto de camadas e protocolos é chamado de arquitetura de rede. A especificação de uma arquitetura deve conter informações suficientes para permitir que um implementador desenvolva o programa ou construa o hardware de cada camada, de forma que ela obedeça corretamente ao protocolo adequado.

Ethernet

Ethernet é uma tecnologia de interconexão para redes locais - Local Área Networks (Redes de Área locais) LAN - baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinais elétricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para a camada de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC) do modelo OSI. A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como 802.3. A partir dos anos 90, ela vem sendo a tecnologia de LAN mais amplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros padrões de rede como Token Ring, FDDI e ARCNET.

Descrição geral

Uma placa de rede Ethernet típica com conectores BNC e par trançado. Ethernet é baseada na idéia de pontos da rede enviando mensagens, no que é essencialmente semelhante a um sistema de rádio, cativo entre um cabo comum ou canal, às vezes chamado de éter (no original, ether). Isto é uma referência oblíquia ao éter luminífero, meio através do qual os físicos do século XIX acreditavam que a luz viajasse.

Cada ponto tem uma chave de 48 bits globalmente única, conhecida como endereço MAC, para assegurar que todos os sistemas em uma ethernet tenham endereços distintos.

Hubs Ethernet

Hubs, formam uma rede com topologia física em estrela, com múltiplos controladores de interface de rede enviando dados ao hub e, daí, os dados são então reenviados a um backbone, ou para outros segmentos de rede.

Porém, apesar da topologia física em estrela, as redes Ethernet com hub ainda usam CSMA/CD, no qual todo pacote que é enviado a uma porta do hub pode sofrer colisão; o hub realiza um trabalho mínimo ao lidar com colisões de pacote.

As redes Ethernet trabalham bem como meio compartilhado quando o nível de tráfego na rede é baixo. Como a chance de colisão é proporcional ao número de transmissores e ao volume de dados a serem enviados, a rede pode ficar extremamente congestionada, em torno de 50% da capacidade nominal, dependendo desses fatores. Para solucionar isto, foram desenvolvidos "comutadores" ou switches Ethernet, para maximizar a largura de banda disponível.

Ethernet Comutada (Switched Ethernet)

A maioria das instalações modernas de Ethernet usam switches Ethernet ao invés de hubs. Embora o cabeamento seja idêntico ao de uma Ethernet com hub, com switches no lugar dos hubs, a Ethernet comutada tem muitas vantagens sobre a Ethernet média, incluindo maior largura de banda e cabeamento simplificado. Redes com switches tipicamente seguem uma topologia em estrela, embora elas ainda implementem uma "nuvem" única de Ethernet do ponto de vista das máquinas ligadas.

No início, switches Ethernet funcionam como os hubs, com todo o tráfego sendo repetido para todas as portas. Contudo, ao longo do tempo o switch "aprende" quais são as pontas associadas a cada porta, e assim ele pára de mandar tráfego não-broadcast para as demais portas a que o pacote não esteja endereçado. Desse modo, a comutação na Ethernet pode permitir velocidade total de Ethernet no cabeamento a ser usado por um par de portas de um mesmo switch.

Extensão Geográfica:

LAN

Em computação, LANs (acrônimo de Local Area Network, "rede de área local") são redes utilizadas na interconexão de equipamentos processadores com a finalidade de troca de dados. Tais redes são denominadas locais por cobrirem apenas uma área limitada (10 Km no máximo, quando passam a ser denominadas WANs), visto que, fisicamente, quanto maior a distância de um nó da rede ao outro, maior a taxa de erros que ocorrerão devido à degradação do sinal.

As LANs são utilizadas para conectar estações, servidores, periféricos e outros dispositivos que possuam capacidade de processamento em uma casa, escritório, escola e edifícios próximos.

Componentes de uma LAN:

Servidores

Servidores são computadores com alta capacidade de processamento e armazenagem que tem por função disponibilizar serviços, arquivos ou aplicações a uma rede. Como provedores de serviços, eles podem disponibilizar e-mail, hospedagem de páginas na internet, firewall, proxy, impressão, banco de dados, servir como controladores de domínio e muitas outras utilidades. Como servidores de arquivos, eles podem servir de depósito para que os utilizadores guardem os seus arquivos num local seguro e centralizado. E, finalmente, como servidores de aplicação, disponibilizar aplicações que necessitam de alto poder de processamento à máquinas com baixa capacidade, chamadas de thin clients (clientes magros).

Estações

As estações de trabalho, também chamadas de clientes, são geralmente computadores de secretária, portáteis os quais são usados para acesso aos serviços disponibilizados pelo servidor, ou para executar tarefas locais. São máquinas que possuem um poder de processamento menor. Algumas vezes são usadas estações sem disco (diskless), as quais usam completamente os arquivos e programas disponibilizados pelo servidor.

Sistema Operacional de Rede

O Sistema Operacional de Rede é um programa informático de controle da máquina que dá suporte à rede, sendo que existem 2 classes de sistema: sistema cliente e sistema servidor.

O sistema cliente possui características mais simples, voltadas para a utilização de serviços, enquanto que o sistema servidor possui uma maior quantidade de recursos, tais como serviços para serem disponibilizados aos clientes.

Os sistemas baseados em Unix são potencialmente clientes e servidores, sendo feita a escolha durante a instalação dos pacotes, enquanto que em sistemas Windows, existem versões clientes (Windows 2000 Professional, Windows XP) e versões servidores (Windows 2000 Server e Windows 2003 Server).

Meios de Transporte

Atualmente, os meios de transporte de dados mais utilizados são a Ethernet ou o Wireless, operando a velocidades que variam de 10 a 10000 Mbps. As mídias de transmissão mais utilizadas são os cabos (par trançado, coaxial, fibra óptica) e o ar (em redes Wireless).

Dispositivos de rede

Dispositivos de rede são os meios físicos necessários para a comunicação entre os componentes participantes de uma rede. São exemplos os concentradores, os roteadores, os switchs, as bridges, as placas de rede e os pontos de acesso wireless.

Protocolos de Comunicação

Protocolo é a "linguagem" que os diversos dispositivos de uma rede utilizam para se comunicar. Para que seja possível a comunicação, todos os dispositivos devem falar a mesma linguagem, isto é, o mesmo protocolo. Os protocolos mais usados atualmente são o TCP/IP.

Resumo geral: Uma LAN é a unidade fundamental de qualquer rede de computadores. Pode abranger desde um ambiente com apenas dois computadores conectados até centenas de computadores e periféricos que se espalham por vários andares de um prédio. Uma LAN está confinada a uma área geográfica limitada.

PAN

Personal Area Network ou Rede de Área Pessoal é uma rede de computadores pessoais, formadas por nós (dispositivos conectados à rede) muito próximos ao usuário (geralmente em metros). Estes dispositivos podem ser pertencentes ao usuário ou não. Como exemplo podemos imaginar um computador portátil conectando-se a um outro e este a uma impressora. Tecnologicamente é o mesmo que uma LAN, diferindo-se desta apenas pela pouca possibilidade de crescimento e pela utilização doméstica.

MAN

Uma Metropolitan Area Network ou Rede de Área Metropolitana é uma rede de comunicação que abrange uma cidade. O exemplo mais conhecido de uma MAN é a rede de televisão a cabo disponível em muitas cidades.

A partir do momento que a internet atraiu uma audiência de massa, as operadoras de redes de TV a cabo, começaram a perceber que, com algumas mudanças no sistema, elas poderiam oferecer serviços da Internet de mão dupla em partes não utilizadas do espectro. A televisão a cabo não é a única MAN.

WAN

A Wide Area Network (WAN), Rede de área alargada ou Rede de longa distância, também conhecida como Rede geograficamente distribuída, é uma rede de computadores que abrange uma grande área geográfica, com freqüência um país ou continente. Difere, assim, das PAN, das LAN e das MAN.

A história da WAN começa em 1965 quando Lawrence Roberts e Thomas Merril ligaram dois computadores, um TX-2 em Massachussets a um Q-32 na Califórnia, através de uma linha telefónica de baixa velocidade, criando a primeira rede de área alargada (WAN). A maior WAN que existe é a Internet.

Em geral, as redes geograficamente distribuídas contém conjuntos de servidores, que formam sub-redes. Essas sub-redes têm a função de transportar os dados entre os computadores ou dispositivos de rede.

As Wans tornaram-se necessárias devido ao crescimento das empresas, onde as Lan's não eram mais suficientes para atender a demanda de informações, pois era necessária uma forma de passar informação de uma empresa para outra de forma rapida e eficiente. Ai surgiram as wans, que conectam redes dentro de uma vasta área geográfica, permitindo comunicação a grande distância.

Tráfego de WAN

O tráfego das Wans aumenta continuamente surgindo em função mais congestionamento do que será transportado na rede, definindo as características destes tráfegos (voz, dados, imagens e vídeo), qualidade de serviço(QoS), protocolos ultra compreensão. O tráfego da rede tem que ser modelado através de medições com um grau de resolução elevado, incluindo a analise de pacotes a fim de disponibilizar aos interessados usando técnicas gráficas, estatísticas descritivas, entre outros. Quando ocorre variação na chegada de pacotes isso indica que a Wan está consistente e seu tráfego pode ser acelerado de acordo com as necessidades dos serviços.

Segurança em WAN’s

Ao pensar em segurança em redes de longa distância, é preciso que se tenha em mente que a segurança no trafego de dados é algo imprescindível e exige certos cuidados. Na rede mundial (Internet), milhares de pessoas navegam e nem todos são bem intencionados. Por isso em se tratando de WAN todo cuidado é pouco! Neste contexto todos precisam tomar atitudes que visem aumentar o grau de confiabilidade de sua conexão. Como exemplo podemos citar a comunicação por e-mail, embora muitos achem que tal comunicação é altamente segura, um e-mail pode ser capturado, lido por outros, destruído ou até sofrer modificações de conteúdo. Outro ponto importante é a questão da senha pois é comum que os usuários não dispense muita atenção a isso, mas estudos mostram que um hacker só precisa de 30 segundos para invadir uma máquina mal protegida. É por isto que as empresas investem tanto no quesito segurança. Dentro os recursos mais utilizados pode-se citar: IDS, FIREWALL, CRIPTOGRAFICA, PKI, VPN.

Gerenciamento de WAN’s

Para que possa ser entendido como funciona o gerenciamento de wans, partimos do principio: O gargalo de desempenho é a wan;

Para o perfeito gerencimento de wans existem algumas técnicas envolvendo a largura da banda que devem ser observadas: A utilização de bons roteadores nos ajudam a conservar a largura da banda, ou seja o direcionamento de maneira mais lógica possível,mantendo suas funções equilibradas;

O roteador não propaga broadcast para a wan, garantindo assim uma boa performance; Os roteadores suportam vários protocolos de roteamento podendo assim escolher qual deles em função das suas necessidades é o mais apropriado;

Assim sendo para garantir um bom gerenciamento de uma wan deve-se levar em consideração a utilização de um bom hardware compatível com as necessidades de cada realidade para que possa ser utilizada de forma mais coesa a banda e o tráfego de informações garantindo assim, segurança na transmissão dos dados, levando em consideração no aspecto de escolha, o preço em primeiro lugar,pois as telecons existentes oferecem excelentes serviços de gerenciamento de wans.

Resumo geral: Uma WAN é feita da interconexão de duas ou mais LANs, podendo essas LANs estarem localizadas em prédios diferentes separados por uma rua, ou estarem localizadas em vários países ao redor do mundo. Diferentemente da LAN ela não está limitada a uma área geográfica.

RAN

RAN é a sigla para Regional area network, uma rede de dados que interconecta negócios, residências e governos em uma região geográfica específica. RANs são maiores que local area networks (LANs) e metropolitan area networks (MANs), mas menores que wide area networks (WANs). RANs são comumente caracterizadas pelas conexões de alta velocidade utilizando cabo de fibra óptica ou outra mídia digital.