Sistemas Operacionais de Rede

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1 Escola Técnica Aberta do Brasil Informática Sistemas Operacionais de Rede Mário Augusto Lafetá Velloso Ministério da Educação

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3 Escola Técnica Aberta do Brasil Informática Sistemas Operacionais de Rede Mário Augusto Lafetá Velloso Montes Claros - MG 2011

4 Presidência da República Federativa do Brasil Ministério da Educação Secretaria de Educação a Distância Ministro da Educação Fernando Haddad Secretário de Educação a Distância Carlos Eduardo Bielschowsky Coordenadora Geral do e-tec Brasil Iracy de Almeida Gallo Ritzmann Governador do Estado de Minas Gerais Antônio Augusto Junho Anastasia Secretário de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior Alberto Duque Portugal Reitor João dos Reis Canela Vice-Reitora Maria Ivete Soares de Almeida Pró-Reitora de Ensino Anette Marília Pereira Diretor de Documentação e Informações Huagner Cardoso da Silva Coordenador do Ensino Profissionalizante Edson Crisóstomo dos Santos Diretor do Centro de Educação Profissonal e Tecnólogica - CEPT Juventino Ruas de Abreu Júnior Diretor do Centro de Educação à Distância - CEAD Jânio Marques Dias Coordenadora do e-tec Brasil/Unimontes Rita Tavares de Mello Coordenadora Adjunta do e-tec Brasil/ CEMF/Unimontes Eliana Soares Barbosa Santos Coordenadores de Cursos: Coordenador do Curso Técnico em Agronegócio Augusto Guilherme Dias Coordenador do Curso Técnico em Comércio Carlos Alberto Meira Coordenador do Curso Técnico em Meio Ambiente Edna Helenice Almeida Coordenador do Curso Técnico em Informática Frederico Bida de Oliveira Coordenador do Curso Técnico em Vigilância em Saúde Simária de Jesus Soares Coordenador do Curso Técnico em Gestão em Saúde Zaida Ângela Marinho de Paiva Crispim SISTEMAS OPERACIONAIS DE REDE Elaboração Mário Augusto Lafetá Velloso Projeto Gráfico e-tec/mec Supervisão Wendell Brito Mineiro Diagramação Hugo Daniel Duarte Silva Marcos Aurélio de Almeida e Maia Impressão Gráfica RB Digital Designer Instrucional Angélica de Souza Coimbra Franco Kátia Vanelli Leonardo Guedes Oliveira Revisão Maria Ieda Almeida Muniz Patrícia Goulart Tondineli Rita de Cássia Silva Dionísio

5 AULA 1 Apresentação Alfabetização e-tec DigitalBrasil/CEMF/ Unimontes Prezado estudante, Bem-vindo ao e-tec Brasil/Unimontes! Você faz parte de uma rede nacional pública de ensino, a Escola Técnica Aberta do Brasil, instituída pelo Decreto nº 6.301, de 12 de dezembro 2007, com o objetivo de democratizar o acesso ao ensino técnico público, na modalidade a distância. O programa é resultado de uma parceria entre o Ministério da Educação, por meio das Secretarias de Educação a Distancia (SEED) e de Educação Profissional e Tecnológica (SETEC), as universidades e escola técnicas estaduais e federais. A educação a distância no nosso país, de dimensões continentais e grande diversidade regional e cultural, longe de distanciar, aproxima as pessoas ao garantir acesso à educação de qualidade, e promover o fortalecimento da formação de jovens moradores de regiões distantes, geograficamente ou economicamente, dos grandes centros. O e-tec Brasil/Unimontes leva os cursos técnicos a locais distantes das instituições de ensino e para a periferia das grandes cidades, incentivando os jovens a concluir o ensino médio. Os cursos são ofertados pelas instituições públicas de ensino e o atendimento ao estudante é realizado em escolas-polo integrantes das redes públicas municipais e estaduais. O Ministério da Educação, as instituições públicas de ensino técnico, seus servidores técnicos e professores acreditam que uma educação profissional qualificada integradora do ensino médio e educação técnica, não só é capaz de promover o cidadão com capacidades para produzir, mas também com autonomia diante das diferentes dimensões da realidade: cultural, social, familiar, esportiva, política e ética. Nós acreditamos em você! Desejamos sucesso na sua formação profissional! Ministério da Educação Janeiro de 2010 Sistemas Operacionais de Redes 5

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7 AULA 1 Alfabetização Digital Indicação de ícones Os ícones são elementos gráficos utilizados para ampliar as formas de linguagem e facilitar a organização e a leitura hipertextual. Atenção: indica pontos de maior relevância no texto. Saiba mais: oferece novas informações que enriquecem o assunto ou curiosidades e notícias recentes relacionadas ao tema estudado. Glossário: indica a definição de um termo, palavra ou expressão utilizada no texto. Mídias integradas: possibilita que os estudantes desenvolvam atividades empregando diferentes mídias: vídeos, filmes, jornais, ambiente AVEA e outras. Atividades de aprendizagem: apresenta atividades em diferentes níveis de aprendizagem para que o estudante possa realizá-las e conferir o seu domínio do tema estudado. Sistemas Operacionais de Redes 7

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9 AULA 1 Alfabetização Digital Sumário Palavra do professor conteudista Projeto Instrucional Aula 1 Introdução ao Uso de Redes de Computadores Introdução Aplicações Comerciais Aplicações Domésticas Usuários Móveis Questões Sociais Resumo Atividades de aprendizagem Aula 2 Princípios da Comunicação Evolução dos Sistemas de Comunicação Evolução das Arquiteturas Redes de Computadores Resumo Atividades de aprendizagem Aula 3 Topologias Linhas de Comunicação Redes Geograficamente Distribuídas Redes Locais e Redes Metropolitanas Resumo Atividades de aprendizagem Aula 4 Sistemas Operacionais de Redes Sistemas Operacionais de Redes Arquiteturas Peer-to-Peer e Cliente-Servidor Servidores Detalhando a Camada de Enlace e Redes Locais Resumo Atividades de aprendizagem Referências Currículo do Professor Conteudista Sistemas Operacionais de Redes 9

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11 AULA 1 Alfabetização Digital Palavra do professor conteudista Caro(a) aluno(a), Desejo que aproveite com sabedora a oportunidade de participar do sistema Escola Técnica Aberta do Brasil (e-tec). Este sistema tem por objetivo ofertar educação profissional e tecnológica à distância, além do propósito de ampliar e democratizar o acesso a cursos técnicos de nível médio. Saliento que este é um investimento que o Brasil está fazendo em você, provendo-lhe um curso de alta qualidade e cujos custos são cobertos pelo governo, ou seja, através dos impostos pagos pela população brasileira. Nesta disciplina, abordaremos os Sistemas Operacionais de Rede. Os sistemas operacionais são a base para o funcionamento dos computadores, ou seja, são pré-requisitos para que um computador possa realizar suas operações e executar suas aplicações. Veremos, também, a importância das redes de computadores, os princípios que as tornam viáveis e as possibilidades de aplicação dessa tecnologia. Para que você tenha sucesso nessa jornada de conhecimento, você precisará possuir noções básicas da computação, ou seja, precisa saber identificar os componentes principais de um computador pessoal e compreender suas aplicações mais comuns. Como interagiremos em um curso a distância, você também precisará conhecer alguns dos princípios básicos de Rede de Computadores e uso da Internet. Mas o principal pré-requisito será sua vontade de aprender. Garanto que este será o item mais importante em sua jornada pela busca do conhecimento. Por fim, quero convidá-lo(a) a conhecer um pouco mais sobre o universo dos Sistemas Operacionais de Rede e as maravilhosas aplicações que este conhecimento, aliado à sua criatividade, pode produzir. Sistemas Operacionais de Redes 11

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13 AULA 1 Alfabetização Digital Projeto Instrucional Disciplina: Sistemas Operacionais de Rede (carga horária: 60h). Ementa: Sistemas operacionais de rede. Arquiteturas Peer-to-Peer e Cliente-Servidor. Servidores. Os Sistemas Operacionais de Redes. Protocolos de Acesso ao Meio. Acesso Baseado em Contenção. Acesso Ordenado sem Contenção. Protocolos de Acesso em Redes Óticas. Protocolo de Acesso com Prioridade. AULA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM MATERIAIS CARGA HORÁRIA 1- Introdução ao uso de redes de computadores Apresentar conceitos básicos sobre redes de computadores, bem como suas aplicações comerciais e domésticas. Apresenta também utilização de redes por dispositivos móveis, como notebooks e PDA Conteúdo e Atividades da Aula 1 do livro didático, instruções e atividades online 8 h/a 2- Princípios de comunicação de dados Histórico da evolução dos sistemas de computação e arquitetura de redes. Diferenciação de tipos das redes LAN e WAN e características para Implantação de Redes de Computadores Conteúdo e Atividades da Aula 2 do livro didático, instruções e atividades online 12 h/a 3- Topologias de rede Apresentação dos conceitos de Linhas de Comunicação. Introdução às Redes Geograficamente Distribuídas: topologia Totalmente Ligada, topologia em Anel e topologia Parcialmente Ligada. Introdução às Redes Locais e Redes Metropolitanas: topologia em Estrela, topologia em Anel e topologia em Barra Conteúdo e Atividades da Aula 3 do livro didático, instruções e atividades online 15 h/a 4- Sistemas operacionais de rede Características de Sistemas Operacionais de Redes. Arquiteturas Peer-to-Peer e Cliente-Servidor. Servidores. Detalhando a Camada de Enlace e Redes Locais Conteúdo e Atividades da Aula 4 do livro didático, instruções e atividades online 25 h/a Sistemas Operacionais de Redes 13

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15 AULA 1 Alfabetização Digital Aula 1 Introdução ao Uso de Redes de Computadores Objetivos Caro aluno, o objetivo desta aula será explicar por que as pessoas estão interessadas em redes de computadores e com que finalidade essas redes podem ser usadas. Afinal, se ninguém estivesse interessado em redes de computadores, poucas delas seriam elaboradas. Começaremos com os usos tradicionais em empresas e para indivíduos, e depois passaremos aos desenvolvimentos mais recentes relacionados a usuários móveis e a redes domésticas. 1.1 Introdução Você sabia que cada um dos três séculos anteriores foi dominado por uma única tecnologia? O Século XVIII foi a época dos grandes sistemas mecânicos que acompanharam a Revolução Industrial. O Século XIX foi a era das máquinas a vapor. As principais conquistas tecnológicas do Século XX se deram no campo da aquisição, do processamento e da distribuição de informações. Entre outros desenvolvimentos, vimos a instalação das redes de telefonia em escala mundial, a invenção do rádio e da televisão, o nascimento e o crescimento sem precedentes da indústria de informática e o lançamento dos satélites de comunicação. Como resultado do rápido progresso tecnológico, essas áreas estão convergindo rapidamente e são cada vez menores as diferenças entre coleta, transporte, armazenamento e processamento de informações. Organizações com centenas de escritórios dispersos por uma extensa área geográfica podem, com um simples apertar de um botão, examinar o status atual de suas filiais mais remotas. À medida que cresce nossa capacidade de colher, processar e distribuir informações, torna-se ainda maior a demanda por formas de processamento de informações ainda mais sofisticadas. Apesar de a indústria de informática ainda ser jovem em comparação a outros setores industriais (por exemplo, o de automóveis e o de transportes aéreos), foi simplesmente espetacular o progresso que os computadores conheceram em um curto período de tempo. Durante as duas primeiras décadas de sua existência, os sistemas computacionais eram altamente centralizados, em geral instalados em uma grande sala com paredes de vidro, através das quais os visitantes podiam contemplar, embevecidos, aquela maravilha eletrônica. Uma empresa de médio porte ou uma universidade contava apenas com um ou dois computadores, enquanto as grandes instituições tinham, no máximo, algumas dezenas. Era pura ficção científica Sistemas Operacionais de Redes 15

16 a ideia de que, em apenas 20 anos, haveria milhões de computadores igualmente avançados do tamanho de um selo postal. A fusão dos computadores e das comunicações teve uma profunda influência na forma como os sistemas computacionais eram organizados. O conceito de centro de computação como uma sala com um grande computador ao qual os usuários levam seu trabalho para processamento agora está completamente obsoleto. O velho modelo de um único computador atendendo a todas as necessidades computacionais da organização foi substituído pelas chamadas redes de computadores, nas quais os trabalhos são realizados por um grande número de computadores separados, mas interconectados. Os aspectos gerais da estrutura e da organização dessas redes serão abordados nesta apostila. Ao longo da apostila, utilizaremos a expressão rede de computadores quando quisermos mencionar um conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia. Dois computadores estão interconectados quando podem trocar informações. A conexão não precisa ser feita por um fio de cobre; também podem ser usadas fibras ópticas, micro-ondas, ondas de infravermelho e satélites de comunicações. Existem redes em muitos tamanhos, modelos e formas, como veremos mais adiante. Embora possa parecer estranho para algumas pessoas, nem a Internet nem a World Wide Web é uma rede computadores. A resposta simples é que a Internet não é uma única rede, mas uma rede de redes, e a Web é um sistema distribuído que funciona na Internet. Existe na literatura uma considerável confusão entre uma rede de computadores e um sistema distribuído. A principal diferença entre eles é que, em um sistema distribuído, um conjunto de computadores independentes parece ser, para usuários, um único sistema coerente. Em geral, ele tem um único modelo ou paradigma que apresenta aos usuários. Com frequência, uma camada de software sobre o sistema operacional, chamada middleware, é responsável pela implementação desse modelo. Um exemplo bem conhecido de sistema distribuído é a World Wide Web, na qual tudo tem a aparência de um documento (uma página da Web). Em uma rede de computadores, essa coerência, esse modelo e esse software estão ausentes. Os usuários ficam expostos às máquinas reais, sem qualquer tentativa por parte do sistema de fazer as máquinas parecerem e atuarem de modo coerente. Se as máquinas tiverem hardware diferente e sistemas operacionais distintos, isso será totalmente visível para os usuários. Se quiser executar um programa em uma máquina remota, o usuário terá de efetuar o logon nessa máquina e executar o programa lá. Na prática, um sistema distribuído é um sistema de software instalado em uma rede. O software dá ao sistema um alto grau de coesão e transparência. Consequentemente, é o software (e em particular o sistema operacional) que determina a diferença entre uma rede e um sistema distribuído não o hardware. Apesar disso, há uma considerável sobreposição entre os dois assuntos. Por exemplo, os sistemas distribuídos e as redes de computadores 16 Informática

17 precisam movimentar arquivos. A diferença está em quem é o responsável pela movimentação, o sistema ou o usuário. 1.2 Aplicações Comerciais Muitas empresas têm um número significativo de computadores. Por exemplo, uma empresa pode ter computadores separados para monitorar a produção, controlar os estoques e elaborar a folha de pagamento. Inicialmente, cada um desses computadores funcionava isolado dos outros, mas, em um determinado momento, a gerência deve ter decidido conectá- -los para poder extrair e correlacionar informações sobre a empresa inteira. Em termos um pouco mais genéricos, a questão aqui é o compartilhamento de recursos, e o objetivo é tornar todos os programas, equipamentos e especialmente dados ao alcance de todas as pessoas na rede, independente da localização física do recurso e do usuário. Um exemplo óbvio e bastante disseminado é um grupo de funcionários de um escritório que compartilham uma impressora comum. Nenhum dos indivíduos realmente necessita de uma impressora privativa, e uma impressora de grande capacidade conectada em rede muitas vezes é mais econômica, mais rápida e de mais fácil manutenção que um grande conjunto de impressoras individuais. Porém, talvez mais importante que compartilhar recursos físicos como impressoras, scanners e gravadores de CDs, seja compartilhar informações. Toda empresa de grande e médio porte e muitas empresas pequenas têm uma dependência vital de informações computadorizadas. A maioria das empresas tem registros de clientes, estoques, contas a receber, extratos financeiros, informações sobre impostos e muitas outras informações on-line. Se todos os computadores de um banco sofressem uma pane, ele provavelmente não duraria mais de cinco minutos. Uma instalação industrial moderna, com uma linha de montagem controlada por computadores, não duraria nem isso. Hoje, até mesmo uma pequena agência de viagens ou uma firma jurídica com três pessoas depende intensamente de redes de computadores para permitir aos seus funcionários acessarem informações e documentos relevantes de forma instantânea. No caso de empresas menores, todos os computadores provavelmente se encontram em um único escritório ou talvez em um único edifício; porém, no caso de empresas maiores, os computadores e funcionários podem estar dispersos por dezenas de escritórios e fábricas em muitos países. Apesar disso, um vendedor em Nova York às vezes poderia ter necessidade de acessar um banco de dados de estoque de produtos localizado em Cingapura. Em outras palavras, o mero fato de um usuário estar a quilômetros de distância de seus dados não deve impedi-lo de usar esses dados como eles fossem dados locais. Resumindo, trata-se de uma tentativa de pôr fim à tirania da geografia. No mais simples dos termos, é possível imaginar que o sistema de informações de uma empresa consiste em um ou mais bancos de dados e em algum número de funcionários que precisam acessá-los remotamente. Nesse Você sabia que a crescente necessidade de troca e busca por informações em nossa sociedade moderna é que tem elevado cada vez mais o interesse pelo estudo das Redes de Computadores? Sistemas Operacionais de Redes 17

18 modelo, os dados são armazenados em poderosos computadores chamados servidores. Com frequência, essas máquinas são instaladas e mantidas em um local central por um administrador de sistemas. Em contraste, os funcionários têm em suas escrivaninhas máquinas mais simples, chamadas clientes, com as quais eles acessam dados remotos, por exemplo, para incluir em planilhas eletrônicas que estão elaborando. (Algumas vezes, faremos referência ao usuário humano da máquina cliente como o cliente, mas deve ficar claro, a partir do contexto, se estamos nos referindo ao computador ou a seu usuário.) As máquinas clientes e servidores são conectadas entre si por uma rede, como ilustra a Figura 1. Observe que mostramos a rede como uma simples elipse, sem qualquer detalhe. Utilizaremos essa forma quando mencionarmos uma rede no sentido abstrato. Quando forem necessários mais detalhes, eles serão fornecidos. Figura 1: Uma rede com dois clientes e um servidor. Fonte: TANENBAUM, ANDREW S. Redes de Computadores. 4. ed. São Paulo: Editora Campus, Todo esse arranjo é chamado modelo cliente/servidor. Ele é amplamente usado e constitui a base da grande utilização da rede. Ele é aplicável quando o cliente e o servidor estão ambos no mesmo edifício (por exemplo, pertencem à mesma empresa), mas também quando estão muito distantes um do outro. Por exemplo, quando uma pessoa em sua casa acessa uma página na World Wide Web, é empregado o mesmo modelo, com o servidor da Web remoto fazendo o papel do servidor e o computador pessoal do usuário sendo o cliente. Sob a maioria das condições, um único servidor pode cuidar de um grande número de clientes. Se examinarmos o modelo cliente/servidor em detalhes, veremos que há dois processos envolvidos, um na máquina cliente e um na máquina servidora. A comunicação toma a forma do processo cliente, enviando uma mensagem pela rede ao processo servidor. Então, o processo cliente espera por uma mensagem em resposta. Quando o processo servidor recebe a solicitação, ele executa o trabalho solicitado ou procura pelos dados solicitados e envia de volta uma resposta. Essas mensagens são mostradas na Figura Informática

19 Figura 2: O modelo cliente/servidor envolve solicitações e respostas. Fonte: TANENBAUM, ANDREW S. Redes de Computadores. 4. ed. São Paulo: Editora Campus, Um segundo objetivo da configuração de uma rede de computadores está relacionado às pessoas, e não às informações ou mesmo aos computadores. Uma rede de computadores pode oferecer um eficiente meio de comunicação entre os funcionários. Agora, virtualmente toda empresa que tem dois ou mais computadores tem o recurso de correio eletrônico ( ), que os funcionários utilizam de forma geral para suprir uma grande parte da comunicação diária. De fato, os funcionários trocam mensagens de sobre os assuntos mais corriqueiros, mas grande parte das mensagens com que as pessoas lidam diariamente não tem nenhum significado, porque os chefes descobriram que podem enviar a mesma mensagem (muitas vezes sem qualquer conteúdo) a todos os seus subordinados, bastando pressionar um botão. Contudo, o não é a única forma de comunicação otimizada que as redes de computadores tornaram possível. Com uma rede, é fácil duas ou mais pessoas que trabalham em locais muito distantes escreverem juntas um relatório. Quando um trabalhador faz uma mudança em um documento on-line, os outros podem ver a mudança imediatamente, em vez de esperarem vários dias por uma carta. Tal aceleração facilita a cooperação entre grupos de pessoas distantes entre si, o que antes era impossível. Outra forma de comunicação auxiliada pelo computador é a videoconferência. Usando essa tecnologia, funcionários em locais distantes podem participar de uma reunião, vendo e ouvindo uns aos outros e até mesmo escrevendo em um quadro-negro virtual compartilhado. A videoconferência é uma ferramenta eficiente para eliminar o custo e o tempo anteriormente dedicado às viagens. Algumas vezes, dizemos que a comunicação e o transporte estão disputando uma corrida, e a tecnologia que vencer tornará a outra obsoleta. Um terceiro objetivo para um número cada vez maior de empresas é realizar negócios eletronicamente com outras empresas, em especial fornecedores e clientes. Por exemplo, fabricantes de automóveis, aeronaves e computadores, entre outros, compram subsistemas de diversos fornecedores, e depois montam as peças. Utilizando redes de computadores, os fabricantes podem emitir pedidos eletronicamente, conforme necessário. A capacidade de emitir pedidos em tempo real (isto é, conforme a demanda) reduz a necessidade de grandes estoques e aumenta a eficiência. Um quarto objetivo que está começando a se tornar mais importante é o de realizar negócios com consumidores pela Internet. Empresas Sistemas Operacionais de Redes 19

20 aéreas, livrarias e lojas de discos descobriram que muitos clientes apreciam a conveniência de fazer compras em casa. Consequentemente, muitas empresas fornecem catálogos de suas mercadorias e serviços on-line e emitem pedidos on-line. Espera-se que esse setor cresça rapidamente no futuro. Ele é chamado comércio eletrônico (e-commerce). 1.3 Aplicações Domésticas Em 1977, Ken Olsen era presidente da Digital Equipment Corporation, então, o segundo maior fornecedor de computadores de todo o mundo (depois da IBM). Quando lhe perguntaram por que a Digital não estava seguindo a tendência do mercado de computadores pessoais, ele disse: Não há nenhuma razão para qualquer indivíduo ter um computador em casa. A história mostrou o contrário, e a Digital não existe mais. Por que as pessoas compram computadores para usar em casa? No início, para processamento de textos e jogos; porém, nos últimos anos, esse quadro mudou radicalmente. Talvez agora a maior motivação seja o acesso à Internet. Alguns dos usos mais populares da Internet para usuários domésticos são: 1. Acesso a informações remotas. 2. Comunicação entre pessoas. 3. Entretenimento interativo. 4. Comércio eletrônico. O acesso a informações remotas tem várias formas. Ele pode significar navegar na World Wide Web para obter informações ou apenas por diversão. As informações disponíveis incluem artes, negócios, culinária, governo, saúde, história, passatempos, recreação, ciência, esportes, viagens e muitos outros. A diversão surge sob tantas formas que não podemos mencionar, e também se apresenta em outras formas que é melhor não mencionarmos. Muitos jornais são publicados on-line e podem ser personalizados. Por exemplo, às vezes é possível solicitar todas as informações sobre políticos corruptos, grandes incêndios, escândalos envolvendo celebridades e epidemias, mas dispensar qualquer notícia sobre esportes. Algumas vezes, é até mesmo possível transferir os artigos selecionados por download para o disco rígido enquanto você dorme ou imprimi-los na sua impressora pouco antes do café da manhã. À medida que essa tendência continuar, ela causará desemprego maciço entre os jovens entregadores de jornais, mas as empresas jornalísticas gostam dela, porque a distribuição sempre foi o elo mais fraco na cadeia de produção inteira. A próxima etapa além de jornais (e de revistas e periódicos científicos) é a biblioteca digital on-line. Muitas organizações profissionais, como ACM ( e IEEE Computer Society ( já têm muitos periódicos e anais de conferências on-line. Outros grupos estão seguindo com rapidez essa tendência. Dependendo do custo, tamanho e peso de notebooks com dimensões de livros, os livros impressos poderão se tornar obsoletos. Os céticos devem observar o efeito que a máquina de impressão teve sobre os manuscritos medievais com iluminuras. 20 Informática

21 Todas as aplicações anteriores envolvem interações entre uma pessoa e um banco de dados remoto repleto de informações. A segunda grande categoria de utilização de redes é a comunicação entre pessoas, basicamente a resposta do Século XXI ao telefone do Século XIX. O correio eletrônico ( ) já é usado diariamente por milhões de pessoas em todo o mundo e seu uso está crescendo rapidamente. Em geral, ele já contém áudio e vídeo, além de texto e imagens. Hoje em dia, qualquer adolescente é fanático pela troca de mensagens instantâneas. Esse recurso, derivado do programa talk do UNIX, em uso desde aproximadamente 1970, permite que duas pessoas digitem mensagens uma para a outra em tempo real. Uma versão dessa ideia para várias pessoas é a sala de bate-papo (ou chat room), em que um grupo de pessoas pode digitar mensagens que serão vistas por todos. Newsgroups (grupos de notícias) mundiais, com discussões sobre todo tópico concebível, já são comuns entre grupos seletos de pessoas, e esse fenômeno crescerá até incluir a população em geral. O tom dessas discussões, em que uma pessoa divulga uma mensagem e todos os outros participantes do newsgroup podem ler a mensagem, poderá variar de bem- -humorado a inflamado. Diferentes das salas de bate-papo, os newsgroups não são de tempo real, e as mensagens são gravadas. Assim, por exemplo, quando alguém voltar das férias, todas as mensagens publicadas durante esse período estarão bem guardadas, esperando para serem lidas. Outro tipo de comunicação entre pessoas recebe frequentemente o nome de comunicação não hierárquica (peer-to-peer), com o objetivo de distingui-la do modelo cliente/servidor. Nessa forma de comunicação, indivíduos que constituem um grupo livre podem se comunicar com outros participantes do grupo, como mostra a Figura 3. Em princípio, toda pessoa pode se comunicar com uma ou mais pessoas; não existe nenhuma divisão fixa entre clientes e servidores. Figura 3: Em um sistema não hierárquico não existem clientes e servidores fixos. Fonte: TANENBAUM, ANDREW S. Redes de Computadores. 4. ed. São Paulo: Editora Campus, A comunicação não hierárquica realmente alcançou o auge por volta de 2000 com um serviço chamado Napster que, em seu pico, teve mais de Sistemas Operacionais de Redes 21

22 50 milhões de fãs de música trocando todos os tipos de músicas, constituindo aquilo que provavelmente foi a maior violação de direitos autorais em toda a história registrada. A idéia era bastante simples. Os associados registravam em um banco de dados central mantido no servidor Napster a música que tinham em seus discos rígidos. Se quisesse uma canção, cada associado verificava no banco de dados quem tinha a canção e ia diretamente até o local indicado para obtê-la. Por não manter de fato nenhuma música em suas máquinas, a Napster argumentou que não estava infringindo os direitos autorais de ninguém. Os tribunais não concordaram e fecharam o site e a empresa. Porém, a geração seguinte de sistemas não hierárquicos eliminou o banco de dados central, fazendo cada usuário manter seu próprio banco de dados local, além de fornecer uma lista de outras pessoas próximas associadas ao sistema. Um novo usuário pode, então, ir até qualquer associado para ver o que ele tem e obter uma lista de outros associados, com a finalidade de examinar outras músicas e outros nomes. Esse processo de pesquisa pode ser repetido indefinidamente, até constituir em um local um grande banco de dados do que existe fora desse local. Essa atividade seria tediosa para as pessoas, mas é especialmente adequada para computadores. Também existem aplicações legais para comunicação não hierárquica. Por exemplo, aficionados que compartilham músicas de domínio público ou amostras de faixas liberadas por novos conjuntos musicais para fins de publicidade, famílias que compartilham fotografias, filmes e informações sobre a árvore genealógica, e adolescentes que participam de jogos on-line com várias pessoas. De fato, uma das aplicações mais populares de toda a Internet, o correio eletrônico, é inerentemente não hierárquica. Espera-se que essa forma de comunicação venha a crescer consideravelmente no futuro. O crime eletrônico não se restringe a infrações de direitos autorais. Outra área agitada é a dos jogos de apostas eletrônicos. Os computadores têm simulado vários tipos de atividades durante décadas. Por que não simular máquinas caça-níqueis, jogos de roleta, mesas de vinte-e-um e outros equipamentos de jogos? Bem, porque isso é ilegal em muitos países. O grande problema é que o jogo é legal em muitos outros lugares (na Inglaterra, por exemplo) e os donos de cassinos perceberam o potencial para jogos de apostas pela Internet. Então, o que acontecerá se o jogador e o cassino estiverem em países diferentes, com leis conflitantes? Essa é uma boa pergunta. Outras aplicações orientadas por comunicações incluem a utilização da Internet para realizar chamadas telefônicas, além de videotelefonia e rádio pela Internet, três áreas de rápido crescimento. Outra aplicação é o ensino a distância (telelearning), que significa frequentar aulas às 8 da manhã sem a inconveniência de ter de sair da cama. No final das contas, o uso de redes para aperfeiçoar a comunicação entre os seres humanos pode se mostrar mais importante que qualquer dos outros usos. Nossa terceira categoria é o entretenimento, uma indústria enorme e que cresce mais e mais a cada dia. A aplicação fundamental nesse caso (aquela que deverá orientar todas as outras) é o vídeo por demanda. Dentro de aproximadamente uma década talvez seja possível selecionar qualquer 22 Informática

23 filme ou programa de televisão, qualquer que seja a época ou país em que tenha sido produzido, e exibi-lo em sua tela no mesmo instante. Novos filmes poderão se tornar interativos e ocasionalmente o usuário poderá ser solicitado a interferir no roteiro (Macbeth deve matar Duncan ou aguardar o momento propício?), com cenários alternativos para todas as hipóteses. A televisão ao vivo também poderá se tornar interativa, com os telespectadores participando de programas de perguntas e respostas, escolhendo entre concorrentes e assim por diante. Por outro lado, talvez a aplicação mais importante não seja o vídeo por demanda, mas sim os jogos. Já temos jogos de simulação em tempo real com vários participantes, como os de esconder em um labirinto virtual, e simuladores de voo, em que os jogadores de uma equipe tentam abater os jogadores da equipe adversária. Se os jogos forem praticados com óculos de proteção e imagens tridimensionais de qualidade fotográfica e movimentos em tempo real, teremos uma espécie de realidade virtual compartilhada em escala mundial. Nossa quarta categoria é o comércio eletrônico, no sentido mais amplo do termo. A atividade de fazer compras em casa já é popular e permite ao usuário examinar catálogos on-line de milhares de empresas. Alguns desses catálogos logo oferecerão a possibilidade de obter um vídeo instantâneo sobre qualquer produto com um simples clique no nome do produto. Após a compra eletrônica de um produto, caso o cliente não consiga descobrir como usá-lo, poderá ser consultado o suporte técnico on-line. Outra área em que o comércio eletrônico já é uma realidade é o acesso a instituições financeiras. Muitas pessoas já pagam suas contas, administram contas bancárias e manipulam seus investimentos eletronicamente. Sem dúvida, isso crescerá à medida que as redes se tornarem mais seguras. Uma área que praticamente ninguém previu é a de brechós eletrônicos (e-brechó?). Leilões on-line de objetos usados se tornaram uma indústria próspera. Diferente do comércio eletrônico tradicional, que segue o modelo cliente/servidor, os leilões on-line se parecem mais com um sistema não hierárquico, uma espécie de sistema de consumidor para consumidor. Algumas dessas formas de comércio eletrônico utilizam pequenas abreviações baseadas no fato de que to e 2 têm a mesma pronúncia em inglês. As mais populares estão relacionadas na Tabela 1. TABELA 1 - Algumas formas de comércio eletrônico Abreviação Nome Completo Exemplo B2C Business-to-Consumer Compra de livros on-line B2B G2C Business-to-Business Government-to-Consumer Fabricante de automóveis solicitando peças a um fornecedor Governo distribuindo eletronicamente formulários de impostos C2C Consumer-to-Consumer Leilões on-line de produtos usados Fonte: TANENBAUM, ANDREW S. Redes de Computadores. 4. ed. São Paulo: Editora Campus, Sistemas Operacionais de Redes 23

24 Sem dúvida, a diversidade de usos de redes de computadores crescerá rapidamente no futuro, e é provável que esse crescimento se dê por caminhos que ninguém é capaz de prever agora. Afinal, quantas pessoas em 1990 previram que o fato de adolescentes digitarem tediosamente pequenas mensagens de texto em telefones celulares enquanto viajavam de ônibus seria uma imensa fábrica de dinheiro para as empresas de telefonia 10 anos depois? No entanto, o serviço de mensagens curtas (short message) é muito lucrativo. As redes de computadores podem se tornar imensamente importantes para pessoas que se encontram em regiões geográficas distantes, dando a elas o mesmo acesso a serviços que são oferecidos às pessoas que vivem em uma grande cidade. O ensino a distância pode afetar de forma radical a educação; as universidades poderão ser nacionais ou internacionais. A telemedicina só agora está começando a se desenvolver (por exemplo, com o monitoramento remoto de pacientes), mas pode vir a ser muito mais importante. Porém, a aplicação fundamental como usar a câmera da Web (webcam) no refrigerador para verificar se é preciso comprar leite no caminho do trabalho para casa poderá ser algo comum, 1.4 Usuários Móveis Computadores móveis, como notebooks e PDAs (personal digital assistants), constituem um dos segmentos de mais rápido crescimento da indústria de informática. Muitos usuários desses computadores têm máquinas de desktop no escritório e querem se manter conectados a essa base mesmo quando estão longe de casa ou em trânsito. Tendo em vista que é impossível ter uma conexão por fios em automóveis e aviões, existe um grande interesse em redes sem fios. Nesta seção, examinaremos rapidamente alguns usos das redes sem fios. As redes sem fios têm muitas utilidades. Um uso comum é o escritório portátil. Quando viajam, muitas vezes as pessoas querem usar seu equipamento eletrônico portátil para enviar e receber ligações telefônicas, fax e correio eletrônico, navegar pela Web, acessar arquivos remotos e se conectar a máquinas distantes. Além do mais, elas querem fazer isso enquanto se encontram em qualquer lugar do planeta. Por exemplo, nas conferências de informática de hoje, os organizadores muitas vezes configuram uma rede sem fio na área de conferência. Qualquer pessoa com um notebook e um modem sem fio pode simplesmente ligar o computador e se conectar à Internet, como se o computador estivesse ligado a uma rede de fiação. De modo semelhante, algumas universidades instalam redes sem fios no campus, para que os alunos possam se sentar debaixo das árvores e consultar o catálogo de fichas da biblioteca ou ler seu correio eletrônico. As redes sem fios têm grande valor para frotas de caminhões, táxis, veículos de entrega e funcionários de serviços de assistência técnica, que precisam manter-se em contato com a base de operações da empresa. Por exemplo, em muitas cidades, os motoristas de táxi são homens de negócios 24 Informática

25 independentes, em vez de serem funcionários de uma empresa de táxi. Em algumas dessas cidades, os táxis têm uma tela de vídeo que o motorista pode observar. Ao receber uma chamada, um despachante central digita os pontos de partida e destino. Essa informação é exibida nas telas de vídeo dos motoristas, e também é emitido um aviso sonoro. O primeiro motorista a pressionar um botão na tela de vídeo recebe a chamada. As redes sem fios também são importantes para os militares. Se, de uma hora para outra, for necessário disputar uma guerra em qualquer lugar no mundo, talvez não seja possível contar com a possibilidade de usar a infraestrutura de rede local. Será melhor levar seu próprio equipamento de rede. Embora as redes sem fios e a computação móvel frequentemente tenham uma estreita relação, elas não são idênticas, como mostra a Tabela 2. Aqui, observamos uma distinção entre redes sem fios fixas e sem fios móveis. Algumas vezes, até mesmo os computadores portáteis podem estar conectados por fios. Por exemplo, se um viajante conecta um notebook à tomada de telefone em um quarto de hotel, ele tem mobilidade sem precisar utilizar uma rede sem fio. TABELA 2 Combinações de redes sem fios e computação móvel Sem Fio Móvel Aplicações Não Não Computadores de desktop em escritórios Não Sim Um notebook usado em um quarto de hotel Sim Não Redes em edifícios mais antigos que não dispõem de fiação Sim Sim Escritório portátil; PDA para registrar o estoque de uma loja Fonte: TANENBAUM, ANDREW S. Redes de Computadores. 4. ed. São Paulo: Editora Campus, Por outro lado, alguns computadores sem fio não são portáteis. Esse é o caso, por exemplo, das empresas sediadas em edifícios antigos, nos quais não há cabeamento de rede para conectar os computadores. Para instalar uma rede sem fio, essas empresas só precisarão adquirir uma pequena caixa com alguns componentes eletrônicos, retirá-la da embalagem e conectar o equipamento. Essa solução pode ser muito mais econômica do que instalar a fiação necessária no edifício. Porém, é claro que também existem as verdadeiras aplicações sem fios móveis, que variam desde o escritório portátil até pessoas caminhando por uma loja com um PDA para fazer o levantamento do estoque. Nos aeroportos de grande movimento, os funcionários das locadoras de automóveis trabalham no estacionamento com computadores portáteis sem fios. Eles digitam o número da placa do automóvel que está sendo devolvido, e seus equipamentos portáteis, nos quais há uma impressora interna, entram em contato com o computador principal, acessam as informações sobre o aluguel e imprimem a conta na mesma hora. Sistemas Operacionais de Redes 25

26 À medida que a tecnologia sem fio se torna mais difundida, podem surgir numerosas outras aplicações. Vamos examinar rapidamente algumas das possibilidades. Parquímetros sem fios apresentam vantagens, tanto para usuários quanto para as administrações municipais. Esses equipamentos poderiam aceitar cartões de crédito ou débito, com verificação instantânea, pelo link sem fio. Quando o tempo de estacionamento expirasse, o equipamento poderia confirmar a presença de um automóvel (fazendo ecoar um sinal) e relatar o término do prazo à polícia. Estima-se que apenas as prefeituras das cidades dos Estados Unidos poderiam recolher 10 bilhões de dólares a mais dessa maneira. Além disso, uma fiscalização melhor do estacionamento ajudaria a preservar o ambiente, pois os motoristas que soubessem que seu estacionamento ilegal certamente seria punido prefeririam usar o transporte público. Máquinas automáticas para venda de alimentos, bebidas e outros itens são encontradas em todo lugar. Porém, o alimento não entra nas máquinas por mágica. Periodicamente, alguém chega com um caminhão para reabastecê-las. Se as máquinas automáticas de venda emitissem um relatório sem fio uma vez por dia anunciando seu estoque atual, o motorista do caminhão saberia quais máquinas precisariam de reposição e que quantidade de produto seria necessária. Essa informação poderia levar a um planejamento mais eficiente do roteiro. É claro que essas informações também poderiam ser transmitidas por uma linha telefônica padrão, mas equipar cada máquina automática de venda com uma conexão telefônica fixa para fazer uma única ligação por dia iria aumentar a despesa mensal fixa. Outra área em que as redes sem fios poderiam economizar dinheiro é a da leitura de medidores de consumo de serviços de utilidade pública. Se os medidores de eletricidade, gás, água e outros existentes nos lares das pessoas informassem o consumo mensal por uma rede sem fios, não seria necessário contratar pessoas para fazer a leitura dos medidores. De modo semelhante, detectores de fumaça sem fios poderiam ligar para o corpo de bombeiros em vez de fazer um grande ruído (o que teria pouco valor se ninguém estivesse em casa). À medida que o custo dos dispositivos de rádio e do tempo no ar (air time) caírem, cada vez mais medições e relatórios serão realizados com redes sem fios. Uma área de aplicação bem diferente para redes sem fios é a fusão esperada de telefones celulares e PDAs, transformando-os em minúsculos computadores sem fios. Uma primeira tentativa nesse sentido foi a dos pequeninos PDAs sem fios que podiam exibir páginas simples da Web em suas telas ainda mais reduzidas. Esse sistema, chamado WAP 1.0 (Wireless Application Protocol protocolo de aplicações sem fios), foi mal sucedido principalmente devido às telas microscópicas, à baixa largura de banda e ao serviço deficiente. Contudo, dispositivos e serviços mais novos funcionarão melhor com o WAP 2.0. Uma área em que esses dispositivos podem se destacar é chamada m-commerce (mobilecommerce). A força motriz por trás desse fenômeno 26 Informática

27 consiste em um amálgama de fabricantes de PDAs sem fios e operadores de redes que estão tentando descobrir como obter uma fatia do comércio eletrônico. Uma de suas esperanças é usar PDAs sem fios em transações bancárias e compras. Uma idéia é usar os PDAs sem fios como uma espécie de carteira eletrônica, autorizando pagamentos em lojas, em substituição ao dinheiro e aos cartões de crédito. O débito aparece então na conta do telefone celular. Do ponto de vista da loja, esse esquema pode poupar-lhes a maior parte das tarifas da empresa de cartões de crédito, o que pode significar uma porcentagem elevada. É claro que esse plano pode ter efeito contrário ao desejado, pois os clientes de uma loja poderiam usar seus PDAs para verificar os preços dos concorrentes antes de comprarem. Pior ainda, as empresas de telefonia poderiam oferecer PDAs com leitoras de códigos de barras que permitiriam a um cliente examinar um produto em uma loja e depois obter instantaneamente um relatório detalhado de onde mais ele poderia ser adquirido e a que preço. Tendo em vista que o operador de rede sabe onde o usuário está, alguns serviços são intencionalmente dependentes da localização. Por exemplo, talvez seja possível procurar por uma livraria vizinha ou um restaurante chinês. Mapas portáteis são outra possibilidade, bem como previsões do tempo bastante específicas ( quando vai parar de chover em meu quintal? ). Sem dúvida, surgirão muitas outras aplicações à medida que esses dispositivos se tornarem mais difundidos. Uma enorme vantagem do m-comércio (m-commerce) é que os usuários de telefones celulares se acostumaram a pagar por tudo (em contraste com os usuários da Internet, que esperam conseguir tudo de graça). Se um Website da Internet cobrasse uma taxa para permitir a seus clientes efetuarem pagamentos com cartão de crédito, haveria uma imensa reclamação dos usuários. Se uma operadora de telefonia celular permitisse às pessoas pagarem por itens de uma loja usando o telefone e depois cobrassem uma tarifa por essa conveniência, provavelmente isso seria aceito como algo normal. O tempo dirá. Um pouco mais distantes no tempo, encontram-se as redes pessoais e os computadores que podem ser usados como objetos pessoais. A IBM desenvolveu um relógio que executa o Linux (incluindo o sistema de janelas X11) e que tem conectividade sem fio para a Internet, a fim de enviar e receber correio eletrônico. No futuro, as pessoas poderão trocar cartões de visitas simplesmente mostrando seus relógios umas às outras. Computadores sem fio de uso pessoal podem dar às pessoas acesso a salas seguras, do mesmo modo que os cartões com tarjas magnéticas de hoje (talvez em combinação com um código PIN ou alguma medição biométrica). Esses relógios também poderão ser capazes de obter informações relevantes à localização atual do usuário (por exemplo, restaurantes locais). As possibilidades são infinitas. Relógios inteligentes com rádios fazem parte de nosso espaço mental desde seu aparecimento nas tiras de quadrinhos de Dick Tracy em Porém, o que dizer da poeira inteligente? Os pesquisadores de Berkeley Sistemas Operacionais de Redes 27

28 acondicionaram um computador sem fio em um cubo com 1 mm de aresta. As aplicações potenciais incluem o acompanhamento de estoque, embalagens e até de pequenos pássaros, roedores e insetos. 1.5 Questões Sociais A ampla introdução das redes trouxe novos problemas sociais, éticos e políticos. Vamos apenas fazer uma rápida referência a alguns deles; seria preciso pelo menos um livro inteiro para fazer um estudo completo desses problemas. Uma característica popular de muitas redes são os newsgroups ou BBSs, a partir dos quais as pessoas podem trocar mensagens com indivíduos que têm os mesmos interesses. Quando são tratados apenas assuntos técnicos ou passatempos como jardinagem, não há muita polêmica. Os problemas começam a vir à tona quando os newsgroups abordam temas mais palpitantes, como política, religião ou sexo. Os pontos de vista divulgados nesses grupos podem ser altamente ofensivos para algumas pessoas. Pior ainda, elas podem não ser politicamente corretas. Além disso, as mensagens não estão obrigatoriamente limitadas ao texto. Fotografias coloridas de alta resolução e mesmo pequenos videoclipes já podem ser transmitidos com facilidade pelas redes de computadores. Algumas pessoas adotam a visão de que cada um sabe o que faz, mas outras acham que a publicação de certos tipos de materiais (por exemplo, ataques a determinados países ou religiões, pornografia etc.) é simplesmente inaceitável e tem de ser censurada. Diferentes países têm leis distintas e conflitantes sobre esse assunto. Assim, essa polêmica está ficando cada vez mais acirrada. As pessoas abriram processos contra operadores de redes, partindo do princípio de que, a exemplo do que ocorre com os jornais e revistas, eles têm que assumir a responsabilidade pelo conteúdo do que publicam. A resposta inevitável é que uma rede é como uma companhia telefônica ou uma empresa de correios e não se pode esperar que ela censure seus usuários. No entanto, seria ainda mais grave o fato de que, temerosos com a possibilidade de serem processados, os operadores de rede começassem a excluir todas as mensagens que pudessem dar margem a algum tipo de processo judicial, cerceando, dessa forma, a liberdade de expressão dos usuários. Com certeza, essa discussão ainda irá perdurar por algum tempo. Outra área polêmica envolve os direitos do empregado e do empregador. Muitas pessoas leem e escrevem mensagens de correio eletrônico no ambiente de trabalho. Muitos empregadores afirmam que têm o direito de ler e até mesmo censurar as mensagens de seus funcionários, inclusive as que são enviadas a partir de um computador doméstico depois do expediente. Nem todos os empregados concordam com esse ponto de vista. Ainda que os empregadores tenham poder sobre os funcionários, poderemos dizer que esse relacionamento também se aplica às universidades em relação aos estudantes? E no caso das escolas secundárias em relação a seus alunos? Em 1994, a Carnegie-Mellon University decidiu vetar o acesso a 28 Informática

29 diversos newsgroups relacionados a sexo porque, na opinião de sua diretoria, o material era inadequado para menores (ou seja, seus poucos alunos com menos de 18 anos). Essa polêmica ainda vai durar alguns anos. Outro tópico importante é a relação entre o governo e os cidadãos. O FBI instalou um sistema em muitos provedores de serviços da Internet para bisbilhotar todas as mensagens de correio eletrônico de entrada e saída, em busca de fragmentos de interesse para a instituição. O sistema foi originalmente chamado Carnivore, mas a publicidade ruim fez com que ele fosse renomeado com a sigla aparentemente mais inocente DCS1000. No entanto, seu objetivo ainda é espionar milhões de pessoas, na esperança de encontrar informações sobre atividades ilegais. Infelizmente, a Quarta Emenda à Constituição dos Estados Unidos proíbe buscas do governo sem um mandado de busca. O governo não tem o monopólio das ameaças à privacidade das pessoas. O setor privado também faz sua parte. Por exemplo, pequenos arquivos chamados cookies que os navegadores da Web armazenam nos computadores dos usuários permitem que as empresas controlem as atividades desses usuários no ciberespaço e também podem permitir que números de cartões de crédito, números de CPF e outras informações confidenciais vazem pela Internet. As redes de computadores oferecem o potencial para o envio de mensagens anônimas. Em algumas situações, esse recurso pode ser desejável. Por exemplo, ele proporciona um meio para alunos, soldados, trabalhadores e cidadãos denunciarem o comportamento ilegal de professores, oficiais, superiores e políticos sem medo de possíveis represálias. Por outro lado, nos Estados Unidos e na maioria dos países democráticos, a lei permite especificamente às pessoas acusadas o direito de se confrontarem com o acusador perante o juiz. Acusações anônimas não podem ser usadas como evidências. Em resumo, as redes de computadores, assim como a imprensa há cerca de 500 anos, permitem que os cidadãos comuns manifestem suas opiniões de um modo novo para plateias inteiramente diferentes. Essa nova liberdade traz em seu bojo uma série de questões sociais, políticas e morais. Junto com o lado bom vem o lado ruim. A vida parece ser assim. A Internet torna possível encontrar informações com rapidez, mas uma grande parte dessas informações é incorreta, enganosa ou completamente equivocada. O aconselhamento médico que você conseguiu na Internet pode ter vindo de um ganhador do Prêmio Nobel ou de alguém que abandonou os estudos no ensino médio. As redes de computadores também introduziram novos tipos de comportamento antissocial e criminoso. O lixo de correio eletrônico (spam) se tornou parte de nossa vida porque as pessoas reúnem milhões de endereços de correio eletrônico e vendem esses endereços em CD-ROM para supostos negociantes. As mensagens de correio eletrônico incluindo conteúdo ativo (basicamente, programas ou macros que são executados na máquina do receptor) podem conter vírus capazes de causar devastação. Sistemas Operacionais de Redes 29