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EDUCANDO PARA A PAZ FORMANDO MULTIPLICADORES DO BEM KLEBER FRANCISCO CACOSSI REDES DE COMPUTADORES E SEGURANÇA DA INFORMAÇÃO R E D E S D E C O M P U T A D O R E S E S E G U R A N Ç A D A IN F O R M A Ç Ã O A n á lis e e D e s e n v o lv im e n to d e S is te m a 26 Redes de computadores e segurança da informação 2 UNIDADE 2 REDES DE COMPUTADORES E SEGURANÇA DA INFORMAÇÃO INTRODUÇÃO Em nossa primeira unidade de estudos pudemos compreender o que são as redes de computadores e qual a importância que elas representam para a sociedade atualmente. Vimos que é através das redes de computadores que ocorre a grande parte da comu- nicação nos dias atuais, afinal de contas, são as redes de computadores o principal meio por onde acontecem as trocas de mensagens em formato digital, entre usuários de sistemas de informação, em escala global. As mensagens, ou seja, os dados digitais, estão ao alcance dos usuários da rede atra- vés de um simples toque na tela de um smartphone, por exemplo, e em milésimos de segundo, já se obtém o conteúdo desejado. Basta estarmos conectados na Internet, que representa a rede mundial de computadores, sequer prestamos atenção no proces- so envolvido durante uma comunicação através da rede, assim como não percebemos os recursos tecnológicos que estão sendo empregados para prover a conectividade. Tudo acontece de forma muito rápida e muito eficiente, com total transparência para os usuários. Claro que é exatamente esse o objetivo, ou seja, nos apropriarmos da tecno- logia de forma simples e eficiente, permitindo a produção de valor para a sociedade. No entanto, para garantir essa eficiência, simplicidade e transparência, atributos tão importantes e tão desejados, é preciso estabelecer um padrão de organização que con- sidere a produção e a utilização de todos os recursos envolvidos na comunicação com- putacional, desde os equipamentos, hardware, software, até os meio físico e protocolos de comunicação. É aqui que entramos no tema dessa unidade de estudos. Vamos conhecer os conceitos de Arquitetura de Redes e Modelos, veremos a finalidade e os benefícios decorrentes da sua aplicação. Para que possamos compreender o nosso momento atual no contexto das redes de computadores e ao mesmo tempo, para sermos capazes de olhar para um futuro e refletir sobre as tendências e possibilidades, é neces- sário percorremos inicialmente os passos importantes acerca da história da Internet. 1. A HISTÓRIA DA INTERNET Ao refletimos sobre a onipresença das redes de computadores, ou seja, o quanto as tecnologias e a Internet estão presentes e agregando valor em nossas atividades do cotidiano, certamente não nos damos conta da complexidade existente, do conjunto de recursos utilizados para prover o funcionamento de forma eficiente, rápida e segura, e toda a organização envolvida. 27 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Tudo parece acontecer automaticamente, ao simples comando executado em um APP (aplicativo) ou em um navegador WEB, ou ainda, através dos sistemas de informação em geral. Em uma fração de segundo de tempo já estabelecemos uma comunicação nesse universo digital e obtemos as informações desejadas, consumimos os diversos tipos de serviços online que são disponibilizados. Esse universo digital, capaz de inter- conectar pessoas ao redor do mundo, é justamente a Internet. IMPORTANTE CURIOSIDADE É preciso termos a clareza de que a Internet não é uma rede específica. A Internet é, na verdade, um conjunto de redes distintas interconectas, estabelecendo verdadeiras pontes de comunicação. A interconexão entre as redes ocorre através de protocolos de comunicação e permite que a Internet possa oferecer uma ampla gama de serviços comuns. Como vimos em nossa primeira unidade de estudos, os protocolos garantem a organização das redes de computadores e representam as regras da comunicação no ambiente computacional. Todo esse ecossistema que chamamos de Internet, iniciou-se a partir da codificação das informações em dígitos binários, ou seja, em bits e bytes, fato importante que mar- cou o início de uma nova era, a era da comunicação digital. A partir desse momento as informações passaram a ser produzidas e armazenadas em sistemas de informação e computadores, e a partir das primeiras redes interconectadas a dois ou mais computa- dores, começamos a dar os primeiros passos até chegar ao mundo atual interconectado através da Internet. Na próxima sessão será apresentada uma breve síntese dessa importante jornada para a humanidade. 1.1. BREVE HISTÓRIA DA CRIAÇÃO E EVOLUÇÃO DA INTERNET Vamos começar esse tema tão especial com uma curiosidade. Arthur C. Clarke, escritor de ficção científica, reproduziu em uma de suas obras uma previsão sobre o futuro da tecnologia que, na época em que foi lançado, parecia um tanto quanto futuristas. Uma dessas previsões foi sobre a possibilidade de que, no futuro, as pessoas pudessem viver em qualquer lugar e realizar seu trabalho a partir de seus computadores. Dentre as obras mais populares de Arthur Clarke e que se tornou um verdadeiro clássico so- bre ficção científica está 2001: Uma Odisseia no Espaço, que logo mais se tornou uma adap- tação para o cinema, dirigido por Stanley Kubrick, em 1968. Em uma entrevista concedida à rede BBC em 1974, Clarke afirmou que “cada pessoa teria um computador pessoal e isso seria tão comum quanto usar um telefone e que através dos computadores seria possível ter toda a informação necessária para a vida diária”. 28 Redes de computadores e segurança da informação 2 O que é impressionante é que, poucas décadas depois, a maioria das previsões de Arthur C. Clarke se tornaram realidade graças à Internet. Em 1969, apenas um ano de- pois do lançamento do filme “2001: Uma Odisseia no Espaço”, a primeira comunicação remota entre dois computadores foi estabelecida, e a partir daí a evolução da tecnologia foi vertiginosa. Hoje, podemos acessar qualquer informação que precisamos com ape- nas alguns cliques e trabalhar de qualquer lugar do mundo, desde que tenhamos uma conexão com a Internet, como previu Clarke. A visão de Clarke sobre o futuro da tecnologia é uma prova de que, às vezes, é necessário um pouco de imaginação para criar coisas incríveis. Graças a pessoas visionárias como ele, hoje podemos desfrutar de todas as maravilhas da Internet e da tecnologia em geral. Você também pode ser um visionário estudante! Já pensou em projetos futuristas assim como Arthur C. Clarke? Eles poderão se tornar realidade! PARA REFLETIR Agora que já nos inspiramos com a visão de Arthur C. Clarke, vamos a seguir conhecer os principais acontecimentos que marcaram a história da Internet. A origem da Internet remonta ao final da década de 1960, quando o Departamento de Defesa dos Estados Unidos criou a ARPANET, uma rede de computadores que tinha como objetivo conectar centros de pesquisa e universidades financiadas pelo governo americano. O projeto foi um grande sucesso e a ARPANET se tornou a base para o No vídeo indicado abaixo, Clarke está à direita da imagem, à esquerda o repórter entrevistador e no centro, o jovem é Jonathan (filho de Arthur C. Clarke). Clarke curiosamente faz toda essa previsão do futuro se referindo ao ano de 2001, momento em que seu filho Jonathan teria a sua idade. Você pode assistir ao vídeo original por meio do link abaixo. O vídeo está em inglês, mas é possível ativar as legendas com tradução automática ao clicar na engrenagem e seguir o caminho: clicar em Legendas/CC – inglês (geradas automaticamente) – clicar novamente em Legendas/CC – Traduzir automaticamente. One day, a computer will fit on a desk (1974) | RetroFocus. ABC News In-depth. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=sTdWQAKzESA&t=3s. Acesso em: 8 maio 2023. A seguir, há a transcrição do trecho inicial no vídeo, em que podemos verificar essa previsão: Clarke: “Eu trouxe meu filho Jonathan,que no ano de 2001, terá a mesma idade que eu tenho agora. Talvez ele se ajuste melhor a este tipo de mundo que o trabalho tenta controlar.” Jornalista: “A maior diferença é que quando ele crescer, de fato, quando ele tiver esperado pela era 2001, ele terá, em sua própria casa, não um equipamento tão grande quanto este, mas ao menos ao menos um console com o qual ele pode falar com o seu computador ami- gável e ter todas as informações que ele precisa em seu cotidiano.” 29 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co IMPORTANTE desenvolvimento da Internet que conhecemos hoje. Ao longo dos anos, a rede evoluiu e se expandiu para além das fronteiras americanas, conectando pessoas e organizações de todo o mundo. Vejamos as datas e os fatos marcantes dessa incrível jornada de descobertas e inova- ções, inseridas na história da Internet: ` 1948: O termo “bit”, que é uma abreviação de “binary digit” (dígito binário, em português), foi introduzido por Claude Shannon, um matemático e engenheiro elétrico americano que é considerado o pai da teoria da informação. O bit é a menor unidade de informação que pode ser armazenada ou transmitida em um sistema de computador. Ele pode ter apenas dois valores possíveis, 0 ou 1, representando os estados ligado e desligado, respectivamente. A partir da combinação de bits, podemos representar informações mais complexas, como letras, números e imagens. A história do bit está intimamente ligada à evolução da tecnologia de computação. Com o pas- sar do tempo, a capacidade de processamento dos computadores e a capacidade de armaze- namento de informações aumentaram drasticamente, permitindo o armazenamento e transmis- são de grandes quantidades de dados (conjuntos de bits) em velocidades cada vez maiores. A invenção do bit e sua utilização na codificação das informações foi um marco fundamental na história da tecnologia, permitindo o desenvolvimento de sistemas de computação avan- çados e a interconexão de redes de computadores que formam a base da Internet que co- nhecemos hoje. ` 1957: Lançamento do satélite Sputnik pela União Soviética. O mundo vivia a Guerra Fria, Estados Unidos e União Soviética disputavam a soberania mun- dial através da busca pela hegemonia tecnológica. A Guerra Fria impulsionou o desenvolvimento das redes de computadores, pois as forças militares estavam procurando maneiras de garantir a comunicação segura e rápida entre diferentes locais, o que levou ao desenvolvimento de tecnologias avançadas de rede que acabaram sendo posteriormente utilizadas em outras áreas da sociedade. ` 1958: Estados Unidos cria a ARPA (Advanced Research Project Agency) subordi- nada ao DOD (Department of Defence), com o objetivo de criar uma rede de comu- nicação segura e confiável que pudesse sobreviver a possíveis ataques inimigos. ` Década de1960: Havia grandes computadores chamados Mainframes espalha- dos pelos centros de pesquisa dos Estados Unidos. Havia um profundo desejo de interligar esses equipamentos, porém não era possível devido à falta de pa- dronização entre os fabricantes. ` 1967: A ARPA apresenta o Projeto ARPANET com o objetivo de interligar os com- putadores em um único computador central chamado IMP (Interface Message 30 Redes de computadores e segurança da informação 2 Processor). Um IMP poderia se interligar a outros IMPs. Podemos dizer que o IMP foi o precursor dos roteadores e ele operou nas redes até o ano de 1989. ` 1968: A conferência dos alunos das universidades envolvidas no projeto da AR- PANET cria a RFC (Request for Comments). São documentos que descrevem padrões, protocolos e o funcionamento das redes e são importantes até os dias atuais. Nas primeiras RFCs surgem os serviços básicos de rede: NCP (posterior- mente seria substituído pelo TCP/IP), o Telnet e o FTP. A criação do RFC (Request for Comments) foi de grande importância para a documentação e padronização dos protocolos de rede, como os protocolos TCP/IP, que são essenciais para o funcionamento da Internet e de redes de computadores em geral. O RFC é um documento técnico que descreve um protocolo ou especificação técnica relacionada à Internet ou às redes de computadores. Ele é criado e mantido pela Internet Engineering Task Force (IETF), um grupo de especialistas em redes de computadores que trabalham juntos para desenvol- ver padrões para a Internet e outras redes. Os RFCs são uma forma de documentação aberta e colaborativa, permitindo que especia- listas em todo o mundo contribuam com sugestões e correções para melhorar as especifica- ções e protocolos. Eles são publicados em uma base contínua e podem ser atualizados com novas versões conforme necessário. Graças ao uso do RFC, os protocolos de rede e a comunicação na Internet foram padroni- zados e documentados de forma clara e acessível a todos. Isso é fundamental para garantir que diferentes dispositivos e sistemas possam se comunicar efetivamente entre si, indepen- dentemente de sua localização geográfica ou fabricante. A consulta aos RFCs pode ser realizada através do site oficial RFC Editor. Lá, é possível en- contrar uma lista completa dos RFCs disponíveis e realizar pesquisas por número, título, autor ou palavra-chave. Além disso, é possível baixar os documentos em formato PDF gratuitamente. IMPORTANTE IMPORTANTE Disponível em: https://www.rfc-editor.org/. Acesso em: 30 mar. 2023. ` 1969: A ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) é criada pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, interligando quatro centros com IMPs nas universidades localizadas em Los Angeles, Santa Bárbara, Stanford e Utah. A ARPANET foi a precursora da Internet, e sua criação foi um marco impor- tante no desenvolvimento das redes de computadores. É possível verificar a primeira interconexão da ARPANET, o princípio da Internet, feita à ca- neta no link abaixo. Disponível em: https://www.sri.com/hoi/arpanet/. Acesso em: 25 mar. 2023. 31 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co IMPORTANTE ` 1971: O primeiro e-mail é enviado através da ARPANET. Nesse mesmo ano a ARPANET já possuía 15 nós e crescia a passos rápidos. ` 1973: Iniciam os testes para interligar tipos distintos de enlaces: terrestres, rádio e satélite. Com os resultados dos testes, verificou-se que não seria possível a comunicação de toda a ARPANET com uso de meios de transmissão diferentes. O motivo principal foi a falta de capacidade de gerenciamento de todos os fatores divergentes entre as tecnologias por parte do NCP. O NCP, portanto, precisaria ser modificado. Ainda 1973, tem início o planejamento do TCP (Transmission Control Program) mais tarde viria a ser o (Transmission Control Protocol). ` 1974: O protocolo TCP (Transmission Control Protocol) é lançado com a finalida- de de resolver os problemas do NCP. Em 1974, foi lançada a RFC 675, com título “Specification of Internet Transmission Control Protocol”, marcando o início do uso do termo “Internet”, no sentido de interligação de redes. ` 1977: Surge o Apple II, computador destinado ao mercado doméstico e de pe- quenos negócios. Também em 1977, começam os experimentos de conexão via modem e linha telefônica. Figura 01. Computador Apple II (primeiro grande sucesso da Apple) Fonte: Rama & Musée Bolo - Obra do próprio, CC BY-SA 2.0 fr. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/w/index. php?curid=36639527. Acesso em: 25 mar. 2023. 32 Redes de computadores e segurança da informação 2 Figura 02. Mapa lógico da ARPANET, por volta de 1977 Fonte: ARPANET - The Computer History Museum ([1]), en:File:Arpnet-map-march-1977.png, Public Domain. Disponível em: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9990864. Acesso em: 25 março 2023. ` 1978: Surge a especificação do TCP versão 3, separando o protocolo em duas partes: o TCP (Transmission Control Protocol) e o IP (Internet Protocol). Objeti- vos: garantir conexão confiável (TCP) e identificaçãoúnica (IP). ` 1979: É lançada a primeira versão oficial do TCP/IP que contava com o IPv4. ` 1980: Jon Postel escreveu a RFC 760 para o IPv4. ` 1981: Jon Postel atualizou a RFC 760 criando a RFC 777, implementando o ICMP, a qual sofreu nova atualização descrita na RFC 791 e está em vigor até hoje. ` 1982: A ISO (International Organization for Standardization ou Organização Inter- nacional de Padronização) criou o padrão de interconexão conhecido como Mo- delo OSI (Open Systems Interconnection ou Sistemas Abertos de Interconexão). 33 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Em 1982, o termo “Internet” passa nesse momento a ser adotado para representar a grande rede utilizando o TCP/IP, a qual passamos a chamá-la de Rede Mundial de Computadores até a atualidade. IMPORTANTE ` 1983: O NCP é desativado totalmente da ARPANET. Nesse mesmo ano a ARPA- NET foi dividida em ARPANET pública e MILNET (para uso exclusivamente militar). ` 1984: O DNS (Domain Name System) é implementado na ARPANET. Com isso, os acessos aos computadores remotos na rede passam a ocorrer por nome de domínio, facilitando significativamente a comunicação e produzindo ganhos de produtividade, por meio das redes de computadores. ` 1985: A NSFNET (National Science Foundation Network) é criada nos Estados Unidos, permitindo o acesso à Internet para instituições acadêmicas e de pesqui- sa. Ainda neste ano, a empresa Symbolics.com é fundada, tornando-se a primei- ra empresa a produzir e vender sistemas especialistas em larga escala. ` 1988: A NFSNET já possuía conexão com diversos países e já ultrapassava mais de 10 mil computadores interconectados. Ainda em 1988, a Internet chega ao Brasil e inicialmente é disponibilizada em universidades. IMPORTANTE IMPORTANTE O ano de 1988, também ficou marcado pela ocorrência do primeiro ataque hacker de grande repercussão na história da Internet. O ataque foi o worm Morris, que ocorreu em 2 de novembro de 1988. O worm (programa malicioso) foi criado por um estudante de pós-graduação chamado Robert Tappan Morris, e se espalhou rapidamente por meio de falhas de segurança em sistemas UNIX conectados à Internet, causando interrup- ções em grande escala na rede mundial. Estima-se que o worm tenha infectado cerca de 10% dos computadores conectados à Internet na época. O incidente levou a um maior investimento em segurança cibernética e na conscientização sobre a importância de se proteger as redes de computadores contra-ataques maliciosos, criando uma nova abordagem para a gestão da segurança da informação. ` 1989: Ocorre a interconexão entre as redes ARPANET e NSFNET, essa opera- ção foi descrita na RFC 1133. Também no ano de 1989, Tim Berners-Lee, um físico britânico, propôs a criação de um sis- tema de gerenciamento de informações para facilitar a troca de dados entre cientistas em 34 Redes de computadores e segurança da informação 2 instituições de pesquisa em todo o mundo. Ele desenvolveu uma linguagem de marcação chamada HTML (Hypertext Markup Language) que permitia a criação de links entre diferen- tes documentos e recursos de informação. Berners-Lee também criou um protocolo de co- municação para permitir que diferentes computadores se comunicassem pela rede, chamado HTTP (Hypertext Transfer Protocol). Em 1990, Berners-Lee criou o primeiro servidor web, que foi hospedado em seu próprio com- putador. Ele também criou o primeiro site da World Wide Web, que foi lançado em 6 de agosto de 1991, e continha informações sobre a World Wide Web e como usá-la. A World Wide Web revolucionou a maneira como as pessoas compartilham informações e interagem on-line. Ela permitiu a criação de sites, blogs, fóruns, lojas online e muitos outros recursos que se tornaram parte integrante da vida moderna. O desenvolvimento da WWW também levou a uma explosão no número de usuários da Internet, tornando-a uma ferramen- ta essencial para comunicação, negócios e entretenimento. ` 1990: A ARPANET é desligada e a NSFNET passa a ser a Internet. Vale ressal- tar que a ARPANET foi uma rede que passou de 4 computadores para 300 mil no momento do seu desligamento. ` 1991: A NSFNET faz conexão com importantes provedores a nível global e torna a Internet popular. Em 1992, a Internet pública foi aberta para a população brasileira. Na época, o acesso à Internet no Brasil estava restrito a universidades e instituições de pesquisa, mas a iniciativa do governo brasileiro permitiu que qualquer pessoa com um computador e uma conexão telefônica pudesse acessar a rede mundial de computadores. Com a abertura da Internet pública, o Brasil se tornou um dos primeiros países do mundo a democratizar o acesso à rede, o que impulsionou o desenvolvimento da tecnologia no país e abriu portas para a criação de novas empresas e oportunidades de negócios. A medida tam- bém teve um impacto significativo na sociedade, permitindo que as pessoas se conectassem mais facilmente e se comunicassem de maneira mais eficiente, tanto a nível nacional quanto internacional. Desde então, o acesso à Internet se tornou uma necessidade básica para mui- tas pessoas, com a maioria das atividades diárias, como trabalho, educação, comunicação e entretenimento, dependendo cada vez mais de uma conexão estável e rápida. IMPORTANTE ` 1993: O primeiro navegador web gráfico, o Mosaic, é lançado. Ainda em 1993, em um esforço para frear a exaustão de IPs, foram criados o CIDR (Classless Interdomain Routing) descrito na RFC 1338 e o DHCP (Dynamic Host Configura- tion Protocol) descritos na RFC 1531. Vale ressaltar que o CIDR são as másca- ras de sub-redes utilizadas em conjunto com o IPv4. ` 1994: Ainda para conter o esgotamento de IPs, foram criados os endereços IP privados (RFC 1918) e o NAT - Network Address Translation (RFC 1631), conhe- cida como “masquerading”. 35 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co IMPORTANTE CURIOSIDADE ` 1995: Foram lançadas as RFCs (1752 e 1883) que criam o protocolo IPv6 como a solução definitiva para a exaustão do IPv4. Vale ressaltar que o protocolo IPv4 continua sendo a base para o funcionamento da Internet atualmente. Ainda em 1995, o protocolo SSL (Secure Sockets Layer) é criado para garantir a segurança nas transações realizadas na web. ` 1998: A Google é fundada por Larry Page e Sergey Brin. A fundação da Google teve um impacto significativo na Internet e na sociedade como um todo. A empresa se tornou uma das maiores e mais influentes empresas de tecnologia do mundo, oferecendo uma ampla gama de serviços online, incluindo seu mecanismo de busca, que se tornou a forma mais comum de encontrar informações na web. Além do mecanismo de busca, a Google também desenvolveu outros produtos importantes, como o Gmail, o Google Maps, o Google Docs e o YouTube, entre outros. Esses produtos tornaram-se ferramentas essenciais para muitas pessoas em todo o mundo, melhorando a eficiência e a comunicação em uma variedade de setores e profissões. A Google também impactou significativamente a economia global, criando empregos e im- pulsionando o crescimento em diversos setores, desde a publicidade online até a tecnologia móvel. A Google também se tornou um dos maiores defensores da liberdade na Internet, apoiando a neutralidade da rede e o acesso aberto à informação. A Google continua sendo uma das forças mais influentes e inovadoras da tecnologia moderna. ` 2000: Momento de atenção mundial com o chamado “Bug do Milênio”. O Bug do Milênio (também conhecido como Y2K) foi um problema que preocupou muitos es- pecialistas em informática na virada do ano 1999 para 2000. Na época, muitos computadores estavam programados para armazenar o ano com apenas dois dígitos (por exemplo, “99” em vez de “1999”) para economizar espaço de armazenamento. O problema é que, quando che- gasse ao ano 2000, esses computadores poderiam interpretar o “00” como 1900 em vez de 2000, o que poderia causarfalhas em sistemas críticos e interrupções em serviços essenciais. Para lidar com esse problema, muitas empresas e governos ao redor do mundo investiram pesadamente em atualizações de software e hardware antes do final do ano 1999. Felizmen- te, graças a esses esforços e à conscientização geral sobre o problema, a transição para o novo milênio ocorreu sem grandes incidentes. O Bug do Milênio acabou se tornando uma lição valiosa para a importância da antecipação e prevenção de problemas em sistemas críticos de computador. ` 2001: A Wikipedia é lançada, criando uma das maiores enciclopédias colabora- tivas do mundo. 36 Redes de computadores e segurança da informação 2 IMPORTANTE IMPORTANTE ` 2004: O Facebook é lançado por Mark Zuckerberg. ` 2005: O YouTube é lançado, tornando-se rapidamente um dos sites mais popu- lares da Internet. ` 2007: O iPhone é lançado pela Apple, revolucionando o mercado de smartpho- nes e o acesso à Internet móvel. O lançamento do iPhone em 2007 foi um marco na história da tecnologia móvel. Com o iPhone, a Apple revolucionou o mercado de smartphones ao criar um dispositivo com uma interface de usuário inovadora baseada em toque, sem a necessidade de botões físicos. O iPhone foi o primeiro dispositivo móvel a usar uma tela sensível ao toque capacitiva, permitin- do que os usuários pudessem interagir com o dispositivo de maneira mais intuitiva e natural. Além disso, o iPhone foi um divisor de águas na indústria de celulares, criando um novo mercado de aplicativos e abrindo as portas para o desenvolvimento de softwares para dispo- sitivos móveis. A App Store, lançada em 2008, permitiu que os desenvolvedores criassem e distribuíssem aplicativos para o iPhone, tornando-o uma plataforma de negócios e entrete- nimento em constante evolução. O iPhone também representou uma mudança significativa na forma como a sociedade interage com a tecnologia. Com a popularização do iPhone e de outros smartphones, as pessoas se tornaram cada vez mais dependentes da tecnologia móvel para se comunicar, trabalhar, se divertir e se informar. O acesso à Internet móvel se tornou onipresente, permitindo que as pessoas ficassem conectadas em qualquer lugar e a qualquer momento, revolucionando a forma como interagimos com os dispositivos móveis, abrindo portas para novas oportunidades de negócios e entretenimento, e transformando a sociedade como um todo. ` 2009: O conceito de “Big Data” surge como uma forma de descrever a enorme quantidade de dados gerados pela crescente digitalização de informações. ` 2010: O Instagram é lançado, tornando-se rapidamente uma das maiores redes sociais do mundo. ` 2011: A IANA (Internet Assigned Numbers Authority), que é a autoridade para atribuição de números da Internet, é a organização mundial que supervisiona a atribuição global dos números na Internet, declarou que todos os blocos IPv4 que poderiam ser distribuídos foram esgotados. A partir de então, inicia-se o mo- vimento de migração do IPv4 para o IPv6. Também em 2011, o IBM Watson, um sistema de inteligência artificial baseado em nuvem, vence humanos no jogo de perguntas e respostas “Jeopardy”. Em 2014, é lançado o Marco Civil da Internet (Lei nº. 12.965), que disciplina o uso da Internet no Brasil, através de princípios e garantias, de direitos e deveres dos usuários, assim como determina as diretrizes para a atuação do Estado. 37 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co IMPORTANTE ` 2015: O acordo de Paris sobre mudanças climáticas é negociado em grande parte através de videoconferência e comunicação eletrônica via Internet. ` 2016: O WhatsApp implementa a criptografia de ponta a ponta em suas conversas. ` 2017: A Neutralidade da Rede é revogada nos Estados Unidos, permitindo que provedores de Internet possam oferecer serviços diferenciados de acordo com o tipo de conteúdo. Também em 2017, o Google lança a tecnologia de reconheci- mento de voz chamada de Google Assistant, utilizando processamento de lingua- gem natural para conversar com usuários em todo o mundo. ` Também em 2017, no mês de maio, correu o ataque WannaCry que afetou mais de 200 mil computadores em todo o mundo. O ataque utilizou uma vulne- rabilidade no sistema operacional Windows, conhecida como EternalBlue, que foi inicialmente desenvolvida pela Agência de Segurança Nacional dos EUA. O ataque foi do tipo ransomware (tipo de malware que criptografa os arquivos de um sistema ou dispositivo infectado e exige um resgate ou “ransom” em inglês, em troca da chave para descriptografar os arquivos) e se espalhou rapidamente a nível global, exigindo o pagamento de um resgate em Bitcoin para desbloque- á-los. O ataque teve impactos em grandes empresas e organizações em todo o mundo, incluindo hospitais, bancos, fábricas e governos. O ataque chamou a atenção para a necessidade de reforçar a segurança cibernética e levou muitas empresas e organizações a ampliarem suas medidas de segurança. ` 2018: O Regulamento Geral sobre a Proteção de Dados (GDPR) entra em vigor na União Europeia, visando proteger a privacidade dos usuários na Internet. ` 2019: A rede social chinesa TikTok se torna um sucesso global, alcançando bi- lhões de downloads em todo o mundo. ` 2020: A pandemia de COVID-19 leva a um aumento significativo no uso da Internet para trabalho remoto, educação à distância, entretenimento e compras on-line. Em 2020, entra em vigor no Brasil a Lei Geral de Proteção de Dados pessoais (LGPD), lei nº 13.709, com a finalidade de estabelecer regras para o tratamento de dados, como coleta, armazenamento, compartilhamento e exclusão, além de obrigar empresas e organizações a adotarem medidas de segurança para evitar o vazamento de informações sensíveis. A en- trada em vigor da LGPD é um marco importante na história da proteção de dados no Brasil, colocando o país em sintonia com as melhores práticas internacionais nessa área e prote- gendo os direitos dos cidadãos brasileiros em relação ao uso de suas informações pessoais. ` 2021: A tecnologia 5G é implantada em diversas regiões do mundo, prometendo maior velocidade e eficiência na transmissão de dados móveis. 38 Redes de computadores e segurança da informação 2 IMPORTANTE A tecnologia 5G é a próxima geração de conectividade móvel e permite a transmissão de dados em altas velocidades, maior eficiência energética e menor latência em comparação com a tecnologia 4G. Isso significa que a experiência do usuário na navegação na Internet, streaming de vídeo, jogos online e outras aplicações móveis será muito melhor com o 5G. Além da velocidade de conexão, a tecnologia 5G também oferece maior capacidade de trans- missão de dados, o que é fundamental para a criação de novos serviços e produtos conecta- dos, como carros autônomos, dispositivos médicos inteligentes e cidades inteligentes. A im- plantação do 5G também impulsiona o desenvolvimento de tecnologias emergentes, como a Internet das Coisas (IoT), Realidade Virtual e Aumentada (VR/AR) e Inteligência Artificial (IA). No entanto, a implementação da tecnologia 5G não é uma tarefa fácil, pois requer a ins- talação de novas infraestruturas de rede e equipamentos mais sofisticados. Muitos países estão trabalhando duro para implantar o 5G em todo o seu território, mas enfrentam desafios regulatórios, de segurança e financeiros. Além disso, há preocupações com a segurança cibernética relacionadas à integração de dispositivos conectados à rede 5G e sua vulnerabi- lidade a ataques. Apesar dos desafios, a implantação do 5G tem o potencial de transformar a maneira como as pessoas se comunicam, trabalham e interagem com o mundo digital. À medida que a tecnologia 5G se torna mais amplamente disponível em todo o mundo, espera-se que novas aplicações e serviços surjam, o que poderá levar a um aumento significativo na inovação e no crescimento econômico em muitas áreas. IMPORTANTE ` 2022: O ChatGPT foi lançado ao público pelaOpenAI marcando o início a uma nova fase para utilização de Inteligência Artificial de forma acessível às pessoas. No final de 2020, a OpenAI, uma empresa de pesquisa em inteligência artificial, lançou uma nova versão do seu modelo de linguagem natural, o GPT-3 (Generative Pre-trained Transfor- mer 3). O GPT-3 é um modelo de aprendizado de máquina que é capaz de gerar texto sem a necessidade de ser programado para fazê-lo. Ele foi treinado em uma enorme quantidade de dados de texto, permitindo que fosse capaz de gerar textos com uma qualidade impressionante. Com base nessa tecnologia, em 2021, a OpenAI lançou o ChatGPT, um sistema de conver- sação que usa o GPT-3 como base para responder a perguntas e manter diálogos com os usuários. O ChatGPT é capaz de aprender com cada interação, o que o torna cada vez mais preciso e eficiente em suas respostas. O ChatGPT representa um grande avanço na interação humano-computador, permitindo uma comunicação mais natural e eficiente com sistemas automatizados. Ele pode ser usado em uma variedade de aplicações, desde atendimento ao cliente até assistentes pessoais virtuais, e tem o potencial de revolucionar a forma como nos comunicamos com a tecnologia. Agora que já conhecemos a jornada das redes de computadores e a sua evolução cul- minando com a Internet, vamos na próxima sessão aprender como ocorrem a organi- 39 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co IMPORTANTE IMPORTANTE zação e padronização dos processos e dos recursos envolvidos no funcionamento das redes de computadores, o que garante que a comunicação computacional ocorra de forma eficiente e transparente para os usuários. 2. ARQUITETURA DE REDES E MODELOS Inicialmente, precisamos compreender que, de maneira geral, a arquitetura é uma disci- plina que se preocupa em projetar e organizar espaços de forma a garantir a funcionali- dade, estética e segurança dos ambientes. Em uma residência, por exemplo, a arquite- tura cuidará em garantir uma harmonia entre a pintura do imóvel, o layout, a decoração, o mobiliário, paisagismo, entre outros aspectos. Nas redes de computadores, a arquitetura exerce um papel semelhante, ou seja, tem a fina- lidade em organizar e projetar as redes de forma a garantir que elas funcionem de maneira eficiente, segura, garantindo também a Interoperabilidade. A interoperabilidade se refere à capacidade de sistemas ou componentes de diferen- tes fabricantes ou fornecedores, de trabalharem juntos, ou seja, de se comunicarem e cooperarem entre si de maneira eficiente e eficaz, independentemente de sua origem ou tecnologia utilizada. Quando uma rede é projetada para ser interoperável, isso signi- fica que ela é capaz de suportar diferentes tipos de dispositivos e softwares, permitindo que eles troquem informações e executem tarefas de forma integrada e harmoniosa. A interoperabilidade é essencial para a criação de redes flexíveis e escaláveis que pos- sam se adaptar às necessidades e demandas em constante evolução. Por exemplo, em uma empresa, a interoperabilidade garante que equipamentos ou sistemas, “legados”, ou seja, adquiridos no passado, possam continuar operando juntamente com novos equipamentos ou novos sistemas, que passam a ser incorporados ao ambiente compu- tacional, facilitando dessa forma a elaboração de um planejamento gradativo para a atu- alização tecnológica, favorecendo a obtenção do Retorno sobre Investimentos, ou, em inglês, Return On Investment (ROI), em relação às aquisições realizadas no passado. Precisamos compreender também que além da “interoperabilidade”, um outro importan- te benefício produzido a partir da arquitetura de redes e modelos, é a “simplificação”, que é obtida quando dividimos o serviço complexo do funcionamento das redes de computadores em partes menores. Quando dividimos um grande serviço em partes menores, estamos aplicando o conceito de modularidade na arquitetura de redes. Isso permite que cada parte do serviço (camada) seja mais simples e, portanto, mais fácil de entender, testar e manter. Além disso, a modularidade permite a reutilização de componentes em diferentes serviços, o que reduz o tempo e o esforço 40 Redes de computadores e segurança da informação 2 necessários para o desenvolvimento de novas aplicações. Com isso, a simplificação obtida através da arquitetura de redes torna-se um benefício significativo para as organizações, pois facilita o desenvolvimento, manutenção e evolução dos serviços de rede, resultando em maior eficiência e qualidade do serviço oferecido aos usuários. No próximo tópico vamos conhecer os modelos de referência que permitem a interope- rabilidade e a simplificação do funcionamento das redes de computadores, através de suas arquiteturas. 2.1. MODELOS DE REFERÊNCIA: TCP/IP E OSI Como vimos na linha do tempo da história das redes de computadores e por conse- quência, da Internet, os modelos TCP/IP e OSI, são grandes marcos importantes, que determinam o funcionamento das redes até os dias atuais. Vejamos a modularidade da arquitetura dos modelos representados na Figura 03. Figura 03. Modelos de Referência TCP/IP e OSI Fonte: elaborada pelo autor. 4 7 Modelo OSI ` Divisão de um sistema complexo em camadas. ` Casa camada é responsável por uma funcionlidade. Modelo TCP/IP Aplicação Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Transformação Internet Enlace Enlace Física 6 5 4 3 2 1 3 2 1 Como podemos observar na Figura 03, ambos os modelos possuem uma estrutura hierárquica e são utilizados para definir as camadas e os protocolos de rede necessá- rios para a comunicação entre dispositivos em uma rede. O modelo TCP/IP é o modelo padrão da internet e é compatível com a maioria dos dispositivos de rede. No entanto, o modelo OSI é utilizado como a referência teórica para o ensino das redes de compu- tadores e para a padronização de novos protocolos de rede. O modelo OSI possui a sua arquitetura dividida em sete camadas, cada camada possui uma função específica na comunicação em rede entre um emissor e um receptor. Pode- mos classificar as camadas em superiores e inferiores, de acordo com o propósito das suas funções. Vejamos essa divisão na Figura 04. 41 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Camada 3, Rede: ` Responsável pelo roteamento dos pacotes de dados pela rede; ` Define os endereços de rede e o caminho que os pacotes devem seguir para chegar ao destino; ` Gerencia congestionamentos na rede; ` Fornece suporte para serviços como qualidade de serviço e controle de erro. Camada 2, Enlace de Dados: ` Gerencia a comunicação entre dispositivos diretamente conectados na rede; ` Detecta e corrige erros de transmissão; ` Define como os dados são organizados em quadros para serem enviados ao nó de destino; ` Controla o fluxo de dados entre o emissor e o receptor. Camadas do Modelo OSI 7 Aplicação Camadas superiores (assuntos relacionados às aplicações) Camadas inferiores (assuntos relacionados à transmissão) Apresentação6 Sessão5 Transporte4 Rede3 Enlace2 Física1 Figura 04. Camadas Superiores e Inferiores do Modelo OSI Fonte: elaborada pelo autor. Vejamos agora, a função específica de cada uma das sete camadas do modelo OSI. Camada 1, Física: ` Transmite bits pela rede; ` Define as especificações físicas do meio de transmissão, tais como o tipo de cabo, conec- tores e velocidade de transmissão; ` Conversão dos sinais digitais em sinais analógicos ou vice-versa. 42 Redes de computadores e segurança da informação 2 Camada 5, Sessão: ` Gerencia as sessões de comunicação entre dispositivos; ` Controla a comunicação entre as aplicações; ` Fornece suporte para autenticação e autorização de usuários. Camada 6, Apresentação: ` Responsável pela formatação, conversão e apresentação dos dados para a aplicação; ` Gerencia a criptografia e compressão dos dados. Camada 4, Transporte: ` Garanteque os dados sejam entregues corretamente entre dispositivos finais; ` Separa os dados em segmentos para facilitar o transporte; ` Gerencia a conexão fim a fim e o controle de fluxo. Camada 7, Aplicação: ` Fornece serviços para as aplicações acessarem a rede; ` Responsável pela interação com o usuário final; ` Gerencia a comunicação entre as aplicações. A Figura 05, sintetiza as funções das sete camadas do modelo OSI. Figura 05. Funções das camadas do Modelo OSI Modelo OSI Funções 7 Aplicação Provê a interface com o usuário. Apresentação6 Trata da semântica, compressão/descompressão, criptografia e tradução dos dados. Sessão5 Gerencia o “diálogo” entre as portas lógicas e mantém a separação dos dados de diferentes aplicações. Transporte4 Provê a comunicação confiável (ou não) e o controle de fluxo. Rede3 Define e gerencia o endereçamento lógico da rede e o roteamento. Enlace2 Acomoda os pacotes em “quadros” através do processo de encapsulamento. Gerencia o endereçamento físico. Física1 Responsável pela movimentação dos bits entre as pontas e pela definição das interfaces, especificações elétricas e cabos. Fonte: elaborada pelo autor. 43 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co É importante destacar que as sete camadas trabalham juntas para garantir uma co- municação eficiente e confiável na rede. Agora que já conhecemos a arquitetura de redes com ênfase no modelo OSI, no tópico a seguir iremos compreender como ocorre a transformação dos dados e a comunicação entre o emissor e o receptor. Chamamos esse processo de Encapsulamento dos dados. 2.2. ENCAPSULAMENTO E DESENCAPSULAMENTO DE DADOS O processo de encapsulamento de dados é uma técnica utilizada nas camadas do mo- delo OSI para garantir que as informações transmitidas entre dispositivos possam ser entendidas corretamente. O encapsulamento acontece de forma hierárquica, ou seja, cada camada adiciona informações ao pacote de dados à medida que ele é transmitido. Vejamos a seguir as etapas do processo de encapsulamento dos dados no modelo OSI: ` Camada de aplicação: os dados são criados e formatados de acordo com o protocolo de comunicação da camada de aplicação. ` Camada de apresentação: a camada de apresentação converte o formato dos dados para garantir que eles possam ser lidos pelo receptor. ` Camada de sessão: a camada de sessão estabelece, mantém e encerra as conexões entre os dispositivos que estão se comunicando. ` Camada de transporte: a camada de transporte é responsável por dividir os dados em pacotes menores para que possam ser transmitidos pela rede. Ela também adiciona informações de controle para garantir que os dados sejam en- viados corretamente. ` Camada de rede: a camada de rede adiciona informações de endereço de rede, como o endereço IP, ao pacote de dados para que ele possa ser encaminhado corretamente pela rede. ` Camada de enlace de dados: a camada de enlace de dados adiciona informa- ções de controle de acesso ao meio, como endereços MAC, ao pacote de dados para que ele possa ser enviado através do meio físico. ` Camada física: a camada física é responsável por transmitir os dados pelo meio físico, como cabos ou ondas de rádio, sinalizando os bits de forma que possa ocorrer a correta codificação e decodificação dos dados, entre emissor e receptor. À medida que os dados são encapsulados em cada camada, eles são adicionados a um novo cabeçalho, que inclui informações adicionais necessárias para que o pacote de dados seja transmitido pela rede. Quando o pacote de dados é recebido pelo des- tinatário, o processo de desencapsulamento ocorre com cada camada removendo as informações que foram adicionadas durante o encapsulamento. A Figura 06, a seguir, representa o processo de encapsulamento e desencapsulamento que ocorre durante a comunicação entre um emissor e um receptor nas redes de computadores. 44 Redes de computadores e segurança da informação 2 Figura 06. Processos de Encapsulamento e Desencapsulamento no modelo OSI Socket IP: Porta Socket IP: Porta Dispositivo Final Emissor Dispositivo Final Receptor Aplicação Aplicação Dados PDUs Dados Dados Segmentos Pacotes Quadros Bits Aprensentação Aprensentação Sessão Sessão Transporte Transporte Rede Rede Enlace Enlace Física Física Transmissão 1010111 D e s e n c a p s u l a m e n t o E n c a p s u l a m e n t o Fonte: elaborada pelo autor. Fonte: elaborada pelo autor. As Figura 07 e 08, a seguir, representam respectivamente os processos de encapsu- lamento e desencapsulamento de dados, com ênfase nos protocolos de comunicação. Figura 07. Processo de Encapsulamento de Dados e os protocolos de comunicação Os protocolos das camadas superiores se tornam parte do “payload” dos protocolos das camadas inferiores. Aplicação Aprensentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Modelo OSI Encapsulamento Protocolo Ethernet Header Payload Protocolo IP Protocolo TCP Protocolo HTTP 7 6 5 4 3 2 1 E n c a p s u l a m e n t o 45 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co Como podemos notar, a Arquitetura de Redes, através dos modelos de referência TCP/ IP e OSI, garante a padronização do funcionamento das redes de computadores, certi- ficando a interoperabilidade no ambiente. CONCLUSÃO Compreendemos nesta unidade de estudos que a história da Internet é um exemplo claro da constante evolução da tecnologia. Desde a criação do bit até a inteligência ar- tificial capaz de interagir com seres humanos, a Internet tem transformado radicalmente a forma como nos comunicamos, trabalhamos e vivemos. Quanto ao futuro, podemos esperar avanços e inovações tecnológicas ainda mais surpreendentes, como a disse- minação da tecnologia 5G, a expansão da Internet, a adoção em larga escala de tecno- logias de realidade virtual e aumentada e muito mais. No entanto, a Internet também enfrenta desafios e ameaças, como a segurança ci- bernética, a privacidade dos dados e o uso indevido das tecnologias. É crucial que a sociedade esteja atenta a essas questões e trabalhe em conjunto para garantir que a Internet permaneça um espaço seguro e democrático para todos. Além de conhecermos a importante jornada da evolução tecnológica das redes de com- putadores e da Internet, aprendemos também sobre a Arquitetura de Redes e Modelos de Referência, com ênfase no modelo OSI. Compreendemos a finalidade e benefícios decorrentes da utilização desses modelos e como eles funcionam a partir da divisão das tarefas em camadas. Por fim, também exploramos os conceitos de encapsulamento e desencapsulamento de dados, essenciais para a codificação e decodificação das men- sagens enviadas entre um emissor e um receptor nas redes de computadores. Socket IP: Porta Socket IP: Porta Dispositivo Final Emissor Dispositivo Final Receptor Transmissão 1010111 E n c a p s u l a m e n t o D e s e n c a p s u l a m e n t o Fonte: elaborada pelo autor. Protocolo HTTP Protocolo TCP Protocolo IP Protocolo Ethernet Figura 08. Processo de Encapsulamento de Dados e os protocolos de comunicação Protocolo Ethernet Protocolo IP Protocolo TCP Protocolo HTTP 46 Redes de computadores e segurança da informação 2 O futuro da Internet continuará sendo emocionante e desafiador. No entanto, é certo que a Internet continuará a moldar e transformar a nossa sociedade de maneiras que ainda não podemos sequer imaginar. 47 2 Arquitetura de redes e modelos U ni ve rs id ad e S ão F ra nc is co REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1964: ARTHUR C. CLARKE predicts the future | Horizon | Past Predictions | BBC Archive. BBC Archive, 31 dez. 2021. Youtube, [On-line], [s. d.]. Disponível em: https://youtu.be/YwELr8ir9qM. Acesso em: 30 mar. 2023. APPLE faz 40 anos. Techtudo, [On-line], [s. d.]. Disponível em: https://www.techtudo.com.br/noticias/2016/04/ apple-faz-40-anos-relembre-lancamentos-das-ultimas-quatro-decadas.ghtml. Acessoem: 25 mar. 2023. ARPANET. SRI Internacional, [On-line], [s.d.]. Disponível em: https://www.sri.com/hoi/arpanet/. Acesso em: 25 mar. 2023. BARRETO, Carlos Alberto; COELHO, Hamilton Faria. Redes de Computadores - Das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. São Paulo: Erica, 2001. CERF, Vinton G.; KAHN, Robert E. A protocol for packet network intercommunication. 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