Redes de Computadores São dois ou mais computadores ligados entre si através de um meio.a ligação pode ser feita recorrendo a tecnologias com fios ou sem fios. Os computadores devem ter um qualquer dispositivo (hardware) que permita ligar a outro computador como, por exemplo, uma placa de rede (adaptador de rede). Caso a rede tenha mais de 2 computadores, são necessários outros dispositivos (equipamento de rede) para permitir a sua interligação.. Uma rede de computadores pode ter muitas ou poucas máquinas (computadores e não só). Pode ocupar uma sala, um edifício, uma cidade, país, continente ou até o mundo todo. Para cada caso, existem métodos e tecnologias mais ou menos eficientes, seguros e económicos para interligar as várias máquinas entre si. A relação entre os computadores numa rede pode ter muitas formas: podemos ter computadores que obtêm recursos de outros, que servem esses recursos, ou podemos ter computadores que tanto disponibilizam recursos como os pedem a outros. Uma rede de computadores facilita a comunicação entre máquinas e pessoas, permitindo partilhar dados (informação) e recursos (impressoras, ligação à Internet, etc). Os computadores funcionam com sinais digitais. Logo, para comunicarem através de meios analógicos (como os cabos, por exemplo), é necessário passar esses sinais digitais para uma forma analógica para poderem ser transportados através de um meio (cabos, ondas-rádio, ). Porquê uma rede? - Distribuição da computação/processamento entre vários computadores (nós da rede) - Coordenação de processos a correr em nós diferentes - Acesso a dispositivos de E/S (entrada/saída) remotos - Acesso remoto a dispositivos/ficheiros - Comunicações pessoais (e-mail, chat, vídeo/áudio conferência, ) - WWW (World Wide Web) páginas na Web -...e muitas outras razões 12
O computador numa rede Primeiras redes: arquitectura centralizada Compostas por terminais sem capacidade de processamento e armazenamento (terminais estúpidos) ligados a um servidor central, que armazenava e fornecia os dados e os programas aos terminais Com a expansão dos computadores pessoais : arquitectura cliente/servidor Os computadores passaram a ter alguma capacidade de processamento mas continuaram a estar ligados a um servidor central, que fornece os dados O cliente requisita os dados ao servidor e processa-os ele próprio Hoje em dia: muitas arquitecturas e tipos de redes Computadores de secretária robustos, com elevada capacidade de processamento, armazenamento e comunicação Permitem arquitecturas onde o cliente pode também ser servidor, e vice-versa O Futuro?... Começa a surgir a ideia computação em nuvem neste tipo de sistema, a maior parte das aplicações (programas de software) estariam online. Ou seja, haveria conjuntos de servidores muito potentes, capazes de servir os computadores clientes com uma série de aplicações que, hoje em dia, temos nos nossos computadores. Por outro lado, os nossos computadores passariam a ser cada vez mais leves, com discos muito mais pequenos ou mesmo inexistentes, sem drive de CD/DVD, nem entradas USB, etc. Bastaria ter uma ligação à Internet para obter acesso às aplicações e guardar os seus dados. Neste momento, empresas como a Google, Yahoo e Apple já fazem testes nesse sentido. No entanto, a capacidade de processamento necessária para servir milhares ou milhões de clientes a utilizar vários tipos de aplicações teria de ser enorme e a velocidade de acesso à Internet teria de ser muito maior do que é hoje..sem falar na quantidade de energia que é necessária para manter os servidores a funcionar e, principalmente, mantêlos frios... 13
Estações de trabalho e servidores Estação de trabalho (workstation) - computador que pode requisitar recursos à rede (é um cliente da rede, ou de servidores na rede) - nem todos os clientes são estações de trabalho. Por exemplo, uma impressora pode ser cliente numa rede e, no entanto, não é um computador Ou seja: Estação de trabalho é um computador que solicita recursos à rede Cliente é uma entidade que solicita recursos à rede Servidor - computador que fornece recursos a uma rede (aos clientes da rede) Tipicamente, é uma máquina bastante potente que corre software que controla e mantém a rede No entanto, um servidor pode ser apenas uma aplicação a correr num computador Pode, também, ser um dispositivo que não seja um computador Uma só máquina (servidor) pode controlar toda uma rede e fornecer muitos serviços/recursos Servidor dedicado - muitas vezes, um servidor é dedicado a uma única tarefa, de modo a aumentar a performance e manter qualidade de serviço Um servidor Conjunto de servidores (montados em rack ) Servidores em bastidor ( armário ) 14
Alguns tipos de Servidor Servidor de fax: Servidor para transmissão e recepção automatizada de fax pela Internet, disponibilizando também a capacidade de enviar, receber e distribuir fax em todas as estações da rede. Servidor de ficheiros: Servidor que armazena arquivos de diversos utilizadores. (também chamado de servidor FTP) Servidor web: Servidor responsável pelo armazenamento de páginas de um determinado site, requisitados pelos clientes através de browsers. Servidor de e-mail: Servidor responsável pelo armazenamento, envio e recebimento de mensagens de correio electrónico. Servidor de impressão: Servidor responsável por controlar pedidos de impressão de arquivos dos diversos clientes. Servidor de base de dados: Servidor que possui e manipula informações contidas numa base de dados, como, por exemplo, uma lista de utilizadores. Servidor DNS: Servidores responsáveis pela conversão de endereços de sites em endereços IP e vice-versa. Servidor proxy: Servidor que actua como uma cache, armazenando páginas da Internet recém-visitadas, aumentando a velocidade de carregamento destas páginas ao chamá-las novamente Servidor de imagens: tipo especial de servidor de base de dados, especializado em armazenar imagens digitais. Servidor de vídeo: servidor dedicado a fornecer vídeo numa rede Servidor de streaming: servidor que permite fornecer, com qualidade, streaming de áudio e/ou vídeo a múltiplos clientes Servidor de aplicações permite utilizar aplicações através da rede Servidor de virtualização: permite a criação de máquinas virtuais (servidores - isolados no mesmo equipamento) através de partilha do hardware de um único computador 15
Servidores Sistemas Operativos de Rede Para que funcione uma rede cliente-servidor, é necessário que no servidor esteja instalado um sistema operativo que reconheça esse tipo de rede. Os sistemas operativos para redes cliente-servidor são: Windows NT, Windows 2000, Windows Server 2003. Unix. Linux. Solaris. FreeBSD. Mac OS X. Novell Netware Qualquer computador pode ser um servidor, desde que tenha o software necessário. Por exemplo, para tornar um PC num servidor web (servidor de páginas), basta instalar e configurar um software servidor tais como: IIS Internet Information Services (Windows) Apache software livre (multi-plataforma) Esse computador torna-se capaz de servir páginas HTML a outros Os servidores e a Internet A Internet utiliza o modelo cliente-servidor*. Inúmeros servidores em todo o mundo são interligados e processam informações, permitindo a interligação de clientes, através dos seus serviços Qualquer acção efectuada por um utilizador envolve o trabalho de diversos servidores espalhados pelo mundo. Por exemplo: ao entrar numa página web, o pedido (do cliente/utilizador) vai da rede local até um servidor DNS do fornecedor de Internet, que indica o endereço IP do servidor que contém a página requerida. Daí, a informação pode ainda passar por vários outros servidores até que a página chegue ao utilizador *Cliente-servidor é uma arquitectura de rede que irá ser estudada mais à frente. 16
Classificação das redes de computadores em relação à área geográfica Uma das formas de classificar as redes é quanto à área que ocupam. Essa área pode ir desde uma sala até vários edifícios, países ou continentes. Existem várias designações possíveis, embora possamos dividir as redes nos seguintes três tipos: LAN (Local Area Network) Rede de Área Local MAN (Metropolitan Area Network) Rede de Área Metropolitana WAN (Wide Area Network) Rede de Área Alargada (ou Longa Distância) Outras designações Personal area network (PAN) Storage area network (SAN) Campus area network (CAN) Metropolitan area network (MAN) Wireless Wide Area Network (WWAN) Segue-se um resumo do que são LAN, MAN e WAN. As LAN serão estudadas mais em pormenor ao longo deste documento. LAN (Local Area Network) Rede de Área Local É uma rede com uma dimensão relativamente pequena. Pode ocupar uma sala, vários pisos de um edifício ou até mesmo vários edifícios. Inicialmente, por motivos tecnológicos, uma LAN podia ter apenas alguns computadores. Com a evolução tecnológica, as LANs passaram a poder suportar centenas de computadores (e outros dispositivos hardware de rede). Exemplos: - uma rede doméstica - a rede interna do edifício de uma empresa - a rede de uma sala de aula 17
MAN (Metropolitan Area Network) Rede de Área Metropolitana É uma rede que interliga computadores e utilizadores em uma área geográfica maior que a abrangida por uma LAN e menor que a área abrangida por uma WAN. Uma MAN normalmente resulta da interligação de várias LAN, cobrindo uma área geográfica de média dimensão, tipicamente um campus ou uma cidade/região. Podem ser redes de domínio privado ou público e podem estar ligadas a uma WAN. As tecnologias envolvidas nas MAN são praticamente as mesmas que existem nas LAN. Pode dizer-se que uma MAN é uma versão ampliada de uma LAN. Exemplos: - a interligação de todas as LANs de uma cidade (a rede da cidade) - a ligação entre as redes da área financeira de uma cidade e a área residencial - uma ligação, através da rede de telecomunicações, entre a sede de uma empresa e sua fábrica (em termos lógicos, a rede MAN existe só entre a sede e a fábrica) 18
WAN (Wide Area Network) 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 frequência um país ou continente. A Internet é a maior WAN que existe, englobando todos os continentes. Estas redes utilizam as infraestructuras de telecomunicações cabos da rede telefónica, fibra óptica, cabos submarinos, satélites, antenas, etc - bem como conjuntos de servidores que ajudam a suportar a rede, encaminhando pedidos de dados vindos de outras redes (LANs, WANs,...) e fornecendo os endereços necessários (por exemplo, quando alguém requisita uma página na Web). As WAN permitem a interligação de outras redes a uma longa distância. Dessa forma, é possível comunicar com outras pessoas e computadores que estão do outro lado do mundo, criando um verdadeiro mundo de informação global. Exemplos: - a rede de dados de alta velocidade de um país - a Internet Existem várias tecnologias de redes WAN. Estas tecnologias diferem das utilizadas em LANs e WANs, pois as distâncias envolvidas são muito maiores.normalmente, uma ligação a uma rede WAN significa que há uma ligação à Internet. Iremos estudar algumas tecnologias de acesso à Internet um pouco mais adiante. A rede mundial de cabos submarinos 19
Topologias de rede A topologia de rede descreve a disposição de uma rede de computadores e a forma como a informação percorre essa rede. As topologias podem ser descritas fisicamente e logicamente. Topologia física disposição dos cabos e postos de trabalho, localização de todos os componentes da rede Topologia lógica a forma como a informação circula na rede Normalmente as topologias físicas e lógicas são semelhantes, mas podem ser completamente diferentes. A escolha da topologia pode ser um assunto crítico, e uma má escolha pode levar mais tarde a custos desnecessários e a um mau aproveitamento dos recursos da rede. As topologias físicas mais comuns são: Anel (Ring) Barramento (Bus) Estrela (Star) Outras topologias: Árvore (Tree) Grelha (Mesh) Híbrida (Hybrid) várias topologias misturadas Veremos estas topologias em pormenor mais adiante, bem como algumas topologias lógicas e as tecnologias relacionadas. 20