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Capítulo 1: Explorando as redes Introdução Estamos em um ponto crucial no uso da tecnologia para estender e fortalecer nossa capacidade de comunicação. A globalização da Internet teve um sucesso mais rápido do que jamais poderíamos imaginar. A maneira como as interações sociais, comerciais, políticas e pessoais ocorrem está mudando rapidamente para acompanhar a evolução dessa rede global. No próximo estágio de nosso desenvolvimento, inovadores usarão a Internet como ponto de partida para seus esforços – criando novos produtos e serviços especificamente desenhados para utilizar os recursos da rede. À medida que desenvolvedores aumentam o limite do que é possível, as capacidades das redes interligadas que formam a Internet desempenharão um papel cada vez maior no sucesso desses projetos. Este capítulo apresenta a plataforma de redes de dados da qual nossas relações sociais e comerciais dependem cada vez mais. O material serve de fundamento para explorar serviços, tecnologias e questões encontradas por profissionais de rede à medida que eles desenham, constroem e mantêm a rede moderna. Atividade em Classe – Definição do Conceito de Internet Bem-vindo a um novo componente do nosso currículo do Networking Academy: Atividades de Modelagem! Você as encontrará no início e no final de cada capítulo. Algumas atividades podem ser realizadas individualmente (em casa ou durante a aula), e algumas exigem a interação do grupo ou da comunidade de aprendizagem. O instrutor mediará, para que você possa aproveitar ao máximo essas atividades introdutórias. Elas ajudarão a aumentar o seu entendimento, fornecendo uma oportunidade de visualizar alguns dos conceitos abstratos que você aprenderá neste curso. Seja criativo e aproveite essas atividades! Veja sua primeira atividade de modelagem: Defina seu Conceito de Internet Defina e identifique um mapa da Internet de acordo com sua interpretação atual. Inclua o local de sua casa ou escola/universidade e seus respectivos cabeamentos, equipamentos, dispositivos etc. Alguns itens que você pode desejar incluir: • Dispositivos/equipamentos • Meio físico (cabeamento) • Endereços ou nomes de links • Origens e destinos • Provedores de Serviços de Internet Ao terminar, imprima seu trabalho. Ele será usado para referência futura no final deste capítulo. Se for um documento eletrônico, salve-o em um local do servidor fornecido pelo instrutor. Esteja pronto para compartilhar e explicar seu trabalho em classe. Globalmente conectado Redes no Nosso Dia a Dia Entre todas as coisas essenciais para a existência humana, a necessidade de interagir com os outros está logo abaixo das nossas necessidades básicas. A comunicação é quase tão importante para nós quanto nossa dependência de ar, água, comida e abrigo. Tecnologia Antes e Agora No mundo de hoje, com o uso de redes, estamos conectados como nunca estivemos. Pessoas que têm ideias podem se comunicar instantaneamente com as demais para torná-las uma realidade. Novos acontecimentos e descobertas são conhecidos no mundo inteiro em questão de segundos. Indivíduos podem até mesmo se conectar e jogar com seus amigos separados por oceanos e continentes. Imagine um mundo sem a Internet. Sem Google, YouTube, mensagens instantâneas, Facebook, Wikipedia, jogos on-line, Netflix, iTunes e fácil acesso a informações atuais. Imagine não haver mais sites de comparação de preços, ter que enfrentar filas por não poder fazer compras on-line, não poder pesquisar rapidamente números telefônicos e não poder achar direções no mapa para várias localizações com apenas o clique de um botão. Como nossas vidas seriam diferentes sem tudo isso? Esse foi o mundo em que vivemos há apenas 15/20 anos. Mas ao longo dos anos, as redes de dados lentamente se expandiram e foram replanejadas para melhorar a qualidade de vida das pessoas. Não Há Limites Os avanços nas tecnologias de redes são talvez as mudanças mais significativas no mundo hoje. Eles estão ajudando a criar um mundo em que as fronteiras nacionais, as distâncias geográficas e as limitações físicas se tornam obstáculos cada vez mais escassos e menos relevantes. A Internet mudou a forma na qual ocorrem interações sociais, comerciais, políticas e pessoais. A natureza imediata das comunicações na Internet incentiva a formação de comunidades globais. As comunidades globais permitem a interação social que é independente de localização ou fuso horário. A criação de comunidades on-line para a troca de ideias e informações tem o potencial de aumentar as oportunidades de produtividade ao redor do mundo. A Cisco se refere a isso como a rede humana. A rede humana se concentra no impacto da Internet e de redes sobre pessoas e negócios. Como a rede humana o afeta? Redes Apoiam a Forma Como Aprendemos As redes mudaram a forma como aprendemos. O acesso à instrução de qualidade já não é restrito aos alunos que vivem próximos ao local onde o ensino é oferecido. Clique em Reproduzir (Play) na figura para assistir a um vídeo sobre as formas como a sala de aula se expandiu. O ensino on-line à distância pôs fim às barreiras geográficas e melhorou as oportunidades dos alunos. Redes fortes e confiáveis apoiam e enriquecem as experiências de aprendizagem. Elas produzem materiais didáticos em vários formatos que incluem atividades, avaliações e feedbacks interativos. Redes Apoiam a Forma Como nos Comunicamos A globalização da Internet levou a novas formas de comunicação que possibilitam aos indivíduos criar informações que podem ser acessadas por um público global. Algumas formas de comunicação incluem: Mensagens de texto – Permitem a comunicação instantânea, em tempo real, entre duas ou mais pessoas. Mídias sociais – Consistem em sites interativos nos quais as pessoas e comunidades criam e compartilham o conteúdo gerado pelo usuário com amigos, família, colegas e o mundo. Ferramentas de colaboração - Sem as restrições de localização ou fuso horário, os indivíduos podem conversar, geralmente por vídeo interativo, em tempo real. A ampla distribuição de redes de dados significa que pessoas em localidades remotas podem contribuir em igualdade de condições com pessoas em grandes centros populacionais. Blogs - Abreviação da palavra “weblogs”, são páginas Web fáceis de atualizar e editar. Diferentemente de sites comerciais, os blogs oferecem a qualquer pessoa uma maneira de comunicar suas ideias a um público global sem conhecimento técnico de web design. Wikis – São páginas que grupos de pessoas podem editar e ver em conjunto. Enquanto um blog é mais um diário individual e pessoal, uma wiki é uma criação em grupo. Como tal, pode estar sujeita a maior revisão e edição. Várias empresas usam wikis como ferramenta de colaboração interna. Podcasting - Possibilita a divulgação das gravações para um público maior. O arquivo de áudio é divulgado em um site (ou blog ou wiki) onde outras pessoas podem fazer download e ouvir a gravação em seus computadores, laptops e outros dispositivos móveis. Compartilhamento ponto a ponto (P2P) – Permite que pessoas compartilhem arquivos com outras sem ter de armazená-los e baixá-los de um servidor central. O usuário acessa a rede P2P ao instalar o software P2P. O compartilhamento de arquivos P2P não foi adotado por todos. Muitas pessoas estão preocupadas com a violação das leis de materiais protegidos por direitos autorais. Que outros locais ou ferramentas você utiliza para compartilhar suas opiniões? Redes Apoiam a Forma Como Trabalhamos No mundo comercial, as redes de dados foram usadas inicialmente por empresas para registrar e gerenciar internamenteinformações financeiras, informações sobre o cliente e sistemas de cálculo de folha de pagamento de funcionários. Essas redes comerciais evoluíram para possibilitar a transmissão de vários tipos diferentes de serviços de informação, incluindo e-mails, vídeos, troca de mensagens e telefonia. A aceitação do uso de redes para fornecer treinamento eficiente e barato aos funcionários tem crescido. As oportunidades de ensino on-line podem diminuir viagens demoradas e dispendiosas e ainda garantir que todos os funcionários sejam adequadamente treinados para desempenhar suas funções de maneira segura e produtiva. Há várias histórias de sucesso que mostram formas inovadoras de uso das redes para nos tornar mais bem sucedidos no ambiente de trabalho. Alguns desses cenários estão disponíveis na página da Cisco no endereço http://www.cisco.com/web/about/success-stories/index.html. Redes Apoiam a Forma Como Nos Divertimos A Internet é usada para formas tradicionais de entretenimento. Ouvimos músicas, vemos filmes, lemos livros inteiros e fazemos download de materiais para futuros acessos off-line. Eventos esportivos e shows ao vivo podem ser vistos enquanto estão acontecendo, ou gravados e vistos quando solicitados. As redes possibilitam a criação de novas formas de entretenimento, como os jogos on-line. Jogadores participam de qualquer tipo de competição on-line que os criadores de jogos possam imaginar. Competimos com amigos e inimigos ao redor do mundo como se estivéssemos na mesma sala. Mesmo atividades off-line são aperfeiçoadas usando serviços de colaboração em rede. Comunidades globais de interesse cresceram rapidamente. Compartilhamos experiências comuns e passatempos muito além da vizinhança, cidade ou região local. Fãs de esportes trocam opiniões e fatos sobre seus times favoritos. Colecionadores mostram coleções premiadas e recebem respostas de especialistas sobre elas. Seja qual for o tipo de diversão que nos agrade, as redes estão melhorando nossa experiência. Como você joga na Internet? Redes de Vários Tamanhos Existem redes de vários tamanhos. Elas podem variar de redes simples que consistem em dois computadores a redes que conectam milhões de dispositivos. Clique nas imagens na figura para ler mais sobre redes de diferentes tamanhos. As redes pequenas domésticas permitem o compartilhamento de recursos, como impressoras, documentos, imagens e música entre alguns computadores locais. As redes de escritórios domésticos e as redes de pequenos escritórios são geralmente configuradas por profissionais que trabalham de casa ou de um escritório remoto e precisam se conectar a uma rede corporativa ou a outros recursos centralizados. Além disso, muitos empreendedores independentes usam o escritório doméstico e redes de pequenos escritórios para anunciar e vender produtos, fazer pedidos e para se comunicar com clientes. Nos negócios e em grandes empresas, as redes podem ser usadas em uma escala ainda mais ampla para fornecer consolidação, armazenamento e acesso a informações em servidores de rede. As redes permitem também uma comunicação rápida como e-mail, sistema de mensagens instantâneas e colaboração entre funcionários. Além dos benefícios internos, muitas empresas usam suas redes para oferecer produtos e serviços aos clientes por meio da conexão com a Internet. A Internet é a maior rede que existe. Na verdade, o termo Internet significa uma “rede de redes”. A Internet é literalmente uma coleção de redes públicas e privadas interligadas, como as descritas acima. Clientes e Servidores Todos os computadores conectados a uma rede que participam diretamente na comunicação de rede são classificados como hosts. Hosts também são chamados dispositivos finais. Servidores são computadores que têm um software que lhes permite fornecer informações, como e-mail ou páginas Web, a outros dispositivos finais na rede. Cada serviço exige um software de servidor separado. Por exemplo, um servidor exige um software de servidor Web para forneça serviços web à rede. Um computador com software de servidor pode fornecer serviços simultaneamente para um ou vários clientes. Além disso, um único computador pode executar vários tipos de software de servidor. Em casa ou em uma empresa pequena, pode ser necessário que um computador atue como um servidor de arquivos, um servidor Web e um servidor de e-mail. Clientes são computadores com software instalado que permite que eles solicitem e exibam as informações obtidas do servidor. Um exemplo de software cliente é um navegador, como Chrome ou FireFox. Um único computador pode também executar vários tipos de software cliente. Por exemplo, um usuário pode verificar e-mails e exibir uma página Web enquanto envia mensagens instantâneas e ouve rádio pela Internet. Ponto a ponto O software cliente e servidor são geralmente executados em computadores separados, mas também é possível que um computador execute as duas funções ao mesmo tempo. Em pequenas empresas e em casas, muitos computadores funcionam como servidores e clientes na rede. Esse tipo de rede é chamado de rede ponto a ponto. As vantagens e desvantagens das redes P2P são mostradas na figura. As vantagens da rede peer-to-peer: ▪ Fácil de configurar ▪ Menos complexidade ▪ Menor custo já que os dispositivos de rede e servidores dedicados podem não ser necessários ▪ Pode ser usada para tarefas simples como transferir arquivos e compartilhar impressoras As desvantagens da rede peer-to-peer: ▪ Nenhuma administração centralizada ▪ Não é tão segura ▪ Não é escalável ▪ Todos os dispositivos podem atuar como clientes e servidores, podendo deixar seu desempenho lento LANs, WANs e a Internet Visão Geral dos Componentes de Rede O caminho que uma mensagem percorre da origem ao destino pode ser tão simples quanto um único cabo conectando um computador a outro ou tão complexo quanto um conjunto de redes que literalmente atravessa o globo. Essa infraestrutura de rede fornece o canal estável e confiável sobre o qual essas comunicações podem ocorrer. A infraestrutura de rede contém três categorias de componentes de rede: ▪ Dispositivos ▪ Meios físicos ▪ Serviços Dispositivos e meios físicos são os elementos Dispositivos Finais Os dispositivos de rede com os quais as pessoas são mais familiarizadas são chamados de dispositivos finais. Alguns exemplos de dispositivos finais são mostrados abaixo. Um dispositivo final é a origem ou o destino de uma mensagem transmitida pela rede, como mostra a figura a seguir. Para distinguir um dispositivo final de outro, cada dispositivo final em uma rede é identificado por um endereço. Quando um dispositivo final inicia uma comunicação, ele usa o endereço do dispositivo final de destino para especificar para onde a mensagem deve ser enviada. Dispositivos de Rede Intermediários Dispositivos intermediários conectam dispositivos finais individuais à rede e podem conectar várias redes individuais para formar uma rede interconectada. Eles oferecem conectividade e asseguram que os dados fluam pela rede. Esses dispositivos intermediários usam o endereço do dispositivo final de destino, em conjunto com as informações sobre as interconexões de rede, para determinar o caminho que as mensagens devem percorrer na rede. Exemplos dos dispositivos intermediários mais comuns e uma lista de funções são mostrados na figura ao lado. Os dispositivos intermediários executam algumas destas funções: ▪ Regenerar e retransmitir sinais de dados ▪ Manter informações sobre quais caminhos existem pela rede epor suas interconexões ▪ Notificar outros dispositivos sobre erros e falhas de comuncação ▪ Direcionar dados por caminhos alternativos quando houver falha em um link ▪ Classificar e direcionar mensagens de acordo com as prioridades ▪ Permitir ou negar o fluxo de dados, com base em configurações de segurança Meios de Rede A comunicação por uma rede é transmitida por um meio. Ele fornece o canal sobre o qual a mensagem viaja da fonte ao destino. Redes modernas usam basicamente três tipos de meio para interconectar dispositivos e fornecer o caminho sobre o qual os dados podem ser transmitidos. Como mostra a figura ao lado, esses meios físicos são: Fios metálicos dentro de cabos - os dados são codificados em impulsos elétricos Fibras de vidro ou plástico (cabo de fibra óptica) - os dados são codificados como pulsos de luz Transmissão sem fio - os dados são codificados como comprimentos de onda do espectro eletromagnético Diferentes tipos de meios de rede possuem diferentes características e benefícios. Nem todos os meios de rede têm as mesmas características, nem são apropriados para a mesma finalidade. A seguir, quais os critérios que devem ser considerados durante a escolha do meio de rede. ▪ Qual é a distância máxima pela qual o meio físico consegue carregar um sinal com êxito? ▪ Em que tipo de ambiente o meio será instalado? ▪ Qual é a quantidade de dados e a velocidade na qual eles devem ser transmitidos? ▪ Qual é o custo do meio físico e da instalação? Representações de Rede Os diagramas de redes podem usar símbolos, como os mostrados na Figura, para representar os diferentes dispositivos e conexões que formam uma rede. Um diagrama fornece uma maneira fácil de entender a forma como os dispositivos em uma rede extensa estão conectados. Esse tipo de “fotografia” de uma rede é conhecido como um diagrama de topologia. A capacidade de reconhecer as representações lógicas dos componentes físicos de rede é crucial para se permitir visualizar a organização e a operação de uma rede. Além dessas representações, uma terminologia especializada é usada ao se discutir como cada um desses dispositivos e meios conectam-se uns aos outros. Termos importantes para se lembrar são: Placa de interface de rede – uma placa de rede, ou um adaptador de LAN, fornece a conexão física à rede no PC ou em outro dispositivo final. O meio físico que conecta o PC ao dispositivo de rede é conectado diretamente à placa de rede (Figura ao lado). Porta física – um conector ou uma tomada em um dispositivo de rede onde o meio físico é conectado a um dispositivo final ou a outro dispositivo de rede. Interface – portas especializadas em um dispositivo de rede que se conecta a uma rede específica. Como os roteadores são usados para interconectar redes, as portas em um roteador são chamadas de interfaces de rede. Observação: Ocasionalmente, você pode encontrar os termos porta e interface usados intercambiavelmente. Diagramas de Topologia Diagramas de topologia são obrigatórios para qualquer pessoa que trabalha com uma rede. Eles fornecem um mapa visual de como a rede está conectada. Existem dois tipos de diagramas de topologia: Diagramas de topologia física – identificam a localização física de dispositivos intermediários e a instalação de cabos. (Figura abaixo) Diagramas de topologia lógica – identificam dispositivos, portas e o esquema de endereçamento. (Figura abaixo) As topologias mostradas nos diagramas físico e lógico são apropriadas para seu nível de entendimento nesse momento do curso. Procure “diagramas de topologia de rede” na Internet para ver alguns exemplos mais complexos. Se você adicionar “Cisco” ao termo de pesquisa, descobrirá muitas topologias com ícones semelhantes ao que viu neste capítulo. Tipos de Redes Infraestruturas de rede podem variar muito em termos de: ▪ Tamanho da área coberta ▪ Número de usuários conectados ▪ Número e tipos de serviços disponíveis ▪ Área de responsabilidade A figura ilustra os dois tipos mais comuns de infraestruturas de rede: Rede de Área Local (LAN) – Uma infraestrutura de rede que fornece acesso aos usuários e dispositivos finais em uma pequena área geográfica, geralmente uma rede corporativa, residencial ou de pequena empresa pertencente e gerenciada por um indivíduo ou departamento de TI. Rede de Longa Distância (WAN) – uma infraestrutura de rede que fornece acesso a outras redes em uma grande área geográfica, que geralmente pertence e é gerenciada por um provedor de serviços de telecomunicações. Outros tipos de redes incluem: Rede metropolitana (MAN) – uma infraestrutura de rede que abrange uma área física maior que uma LAN, porém menor que uma WAN (por exemplo, uma cidade). As MANs são operadas normalmente por uma única entidade, como uma grande organização. LAN Sem Fio (WLAN) – semelhante a uma LAN, mas interconecta sem fio usuários e terminais de uma área geográfica pequena. Rede de armazenamento (SAN) – uma infraestrutura de rede projetada para suportar servidores de arquivos e fornecer armazenamento de dados, recuperação e replicação. Redes de Área Local As LANs são uma infraestrutura de rede que abrange uma área geográfica pequena. Os principais recursos das LANs incluem: ▪ LANs interconectam dispositivos finais em uma área limitada, como uma casa, uma escola, um edifício de escritórios ou um campus. ▪ Uma LAN é geralmente administrada por uma única organização ou pessoa. O controle administrativo que rege as políticas de segurança e de controle de acesso é executado no nível de rede. ▪ As LANs fornecem largura de banda de alta velocidade aos dispositivos finais internos e aos dispositivos intermediários. Redes de Longa Distância As WANs são uma infraestrutura de rede que abrange uma grande área geográfica. As WANs são geralmente gerenciadas por Provedores de Serviços (Service Providers - SP) ou por Provedores de Serviços de Internet (Internet Service Providers - ISP). Os principais recursos das WANs incluem: ▪ As WANS interconectam as LANs em grandes áreas geográficas, como entre cidades, estados, províncias, países ou continentes. ▪ As WANs são geralmente administradas por vários prestadores de serviço. ▪ As WANs geralmente fornecem links de velocidade mais lenta entre as LANs. A Internet A Internet é uma estrutura global de redes interconectadas (interligação de redes ou Internet, para resumir). A figura mostra uma forma de visualizar a Internet como um conjunto de LANs e WANs interconectadas. Algumas LANs do exemplo são conectados entre si por meio de uma WAN. As WANs estão conectadas entre si. As linhas de conexão de WAN, em vermelho, representam todas as variações de modos de conexão de rede. As WANs podem ser conectadas através de fios de cobre, cabos de fibra óptica e transmissões sem fio (não mostradas). A Internet não é de propriedade de nenhum indivíduo ou grupo. Garantir a comunicação efetiva por essa infraestrutura diversa exige a aplicação de tecnologias e protocolos consistentes e geralmente reconhecidos, bem como a cooperação de muitas agências de administração de redes. Há organizações que foram desenvolvidas com o propósito de ajudar a manter a estrutura e a padronização de protocolos e processos da Internet. Essas organizações incluem a Internet Engineering Task Force (IETF), a Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) e a Internet Architecture Board (IAB), além de muitas outras. Observação: O termo internet (com“i” minúsculo) é usado para descrever várias redes interconectadas. Quando falamos do sistema global de redes de computadores interconectados ou da Web, é usado o termo Internet (com “I” maiúsculo). Intranets e Extranets Há dois outros termos semelhantes ao termo Internet: ▪ Intranet ▪ Extranet O termo intranet é geralmente usado para se referir a uma conexão privada de LANs e WANs que pertence a uma organização, e foi projetada para ser acessível somente pelos membros da organização, funcionários ou outros com autorização. Uma organização pode usar uma extranet para fornecer acesso seguro e confiável para pessoas que trabalham em diferentes organizações, mas necessitam de dados da empresa. Exemplos de extranet incluem: ▪ Uma empresa que fornece acesso aos fornecedores e empreiteiros externos. ▪ Um hospital que oferece um sistema de agendamento para médicos, de modo que eles possam marcar consultas para seus pacientes. ▪ Um escritório local de educação que fornece informações de orçamento e de funcionários a escolas em sua região. Tecnologias de Acesso à Internet Há muitas formas diferentes de conectar usuários e organizações à Internet. Usuários domésticos, funcionários remotos e pequenos escritórios normalmente exigem uma conexão a um Provedor de Serviços de Internet (ISP) para acessar a Internet. As opções de conexão variam consideravelmente dependendo do ISP e da localização geográfica. No entanto, as opções populares incluem banda larga a cabo, a banda larga via digital subscriber line (DSL), WANs sem fio e serviços de telefonia móvel celular. As organizações normalmente exigem acesso a outros locais corporativos e à Internet. Conexões rápidas são necessárias para dar suporte a serviços comerciais que incluem telefones IP, videoconferência e armazenamento em data center. As interconexões de nível empresarial são geralmente fornecidas por provedores de serviços (SP). Os serviços populares de nível empresarial incluem DSL, linhas dedicadas e Metro Ethernet. Conexões com a Internet para Residências e Pequenos Escritórios A figura ilustra opções de conexão comuns para usuários de pequenos escritórios e escritórios domésticos: ▪ Cabo – Normalmente oferecida pelos provedores de serviços de televisão a cabo, o sinal de dados de Internet é transportado no mesmo cabo que transmite o sinal da televisão a cabo. Fornece uma conexão à Internet com alta largura de banda, sempre ativa. ▪ DSL - Fornece uma conexão à Internet com alta largura de banda, sempre ativa. O DSL é funciona utilizando a linha telefônica. Em geral, usuários de pequenos escritórios e escritórios domésticos se conectam com o uso de DSL Assimétrico (ADSL), o que significa que a velocidade de download é maior que a de upload. ▪ Celular – o acesso à Internet via celular usa uma rede de telefone celular para se conectar. Onde quer que você possa obter um sinal de telefone celular, poderá obter acesso à Internet pelo celular. O desempenho será limitado pelos recursos do telefone e da torre do celular à qual ele está conectado. ▪ Satélite - A disponibilidade de acesso à Internet via satélite é um benefício real em áreas que não teriam forma alguma de conectividade. As antenas parabólicas exigem uma linha de visão clara para o satélite. ▪ Conexão Discada (Dial-up) – Uma opção de baixo custo que usa qualquer linha telefônica e um modem. A baixa largura de banda fornecida por uma conexão de discagem via modem geralmente não é suficiente para grandes transferências de dados, mas pode ser útil quando esta deslocando- se em viagens. Muitas casas e escritórios pequenos estão sendo conectados atualmente, diretamente com cabos de fibra óptica. Isso permite que um ISP forneça velocidades maiores de largura de banda e permita para mais serviços, como Internet, telefone e TV. A escolha da conexão varia dependendo da localização geográfica e da disponibilidade do provedor de serviço. Conexões Corporativas com a Internet As opções de conexão corporativas são diferentes das opções do usuário doméstico. As empresas podem exigir largura de banda maior, largura de banda dedicada e serviços gerenciados. As opções de conexão disponíveis variam de acordo com o tipo de fornecedores de serviços localizados nas proximidades. A figura ilustra opções de conexão comuns para empresas: ▪ Linha Alugada Dedicada - As linhas alugadas são realmente circuitos reservados dentro da rede do provedor de serviços que conectam escritórios separados geograficamente com a rede privada de voz e/ou dados. Os circuitos são normalmente alugados por meio de uma tarifa mensal ou anual. Podem ser caros. ▪ WAN Ethernet - As WANs Ethernet estendem a tecnologia de acesso de LAN para a WAN. A Ethernet é uma tecnologia de LAN que você conhecerá em um capítulo posterior. Os benefícios da Ethernet agora estão sendo estendidos para a WAN. ▪ DSL - O DSL para negócios está disponível em vários formatos. Uma opção popular é Symmetric Digital Subscriber Lines (SDSL), que é semelhante à versão para o consumidor do DSL, mas que fornece as mesmas velocidades de upload e download. ▪ Satélite - Parecido com as redes para pequenos escritórios e usuários residenciais, o serviço de satélite pode fornecer uma conexão quando uma solução cabeada não estiver disponível. A escolha da conexão varia dependendo da localização geográfica e da disponibilidade do provedor de serviço. A Rede como Plataforma Redes Tradicionais Separadas Considere uma escola construída há trinta anos. Naquela época, algumas salas de aula eram cabeadas para a rede de dados, a rede telefônica e a rede de vídeo para televisões. Essas redes separadas não podiam se comunicar entre si, como mostra a figura. Cada rede usava tecnologias diferentes para transmitir o sinal de comunicação. Cada rede possuía seu próprio conjunto de regras e padrões para assegurar a comunicação bem- sucedida. A Rede Convergente Hoje, as redes separadas de dados, telefone e vídeo são convergentes. Ao contrário das redes dedicadas, as redes convergentes são capazes de transmitir dados, voz e vídeo entre vários tipos diferentes de dispositivos na mesma estrutura de rede, como mostra a figura. Essa infraestrutura de rede usa o mesmo conjunto de regras, os mesmos contratos e normas de implementação. Arquitetura de Redes As redes devem comportar uma grande variedade de aplicações e serviços, bem como operar em vários tipos diferentes de cabos e dispositivos, que compõem a infraestrutura física. O termo arquitetura de redes, neste contexto, refere-se às tecnologias que apoiam a infraestrutura e os serviços programados e as regras, ou protocolos, que movimentam os dados na rede. Com a evolução das redes, estamos descobrindo que há quatro características básicas que as arquiteturas subjacentes precisam abordar para satisfazer as expectativas do usuário: ▪ Tolerância a Falhas ▪ Escalabilidade ▪ Qualidade de serviço (QoS) ▪ Segurança Tolerância a Falhas A expectativa é que a Internet esteja sempre disponível para os milhões de usuários que dependem dela. Isso exige uma arquitetura de redes desenvolvida para ser tolerante a falhas. Uma rede tolerante a falhas é aquela que limita o impacto de uma falha, para que o menor número de dispositivos seja afetado. Ela também é criada de forma a permitir a rápida recuperação na ocorrência de tal falha. Essas redes dependem de vários caminhos entre a origem e o destino de uma mensagem. Se um caminho falhar, as mensagens poderão ser enviadas imediatamente por um link diferente. Ter vários caminhos para um destino é conhecido como redundância.Uma forma de as redes confiáveis fornecerem redundância é através da implementação de uma rede de comutação de pacotes. A comutação de pacotes divide os dados do tráfego em pacotes que são roteados por uma rede compartilhada. Uma única mensagem, como um e-mail ou stream de vídeo, é dividido em vários blocos, chamados pacotes. Cada pacote tem as informações de endereço necessárias da origem e do destino da mensagem. Os roteadores na rede alternam os pacotes com base na condição da rede no momento. Isso significa que todos os pacotes em uma única mensagem podem seguir caminhos muito diferentes até o destino. Na figura, o usuário não tem conhecimento e não é afetado pela troca dinâmica de caminho feita pelo roteador quando um link falha. Esse não é o caso em redes com comutação de circuito usadas tradicionalmente para comunicações de voz. Uma rede com comutação de circuito é aquela que estabelece um circuito dedicado entre a origem e o destino antes dos usuários se comunicarem. Se a chamada for terminada de modo inesperado, os usuários precisarão iniciar uma nova conexão. Para saber mais sobre comutação de pacotes e redes com comutação de circuito, consulte o apêndice deste capítulo. Escalabilidade Uma rede escalável pode se expandir rapidamente para comportar novos usuários e aplicações, sem causar impacto no desempenho do serviço fornecido aos usuários existentes. A figura mostra como uma nova rede pode ser facilmente adicionada a uma rede existente. Além disso, as redes são escaláveis porque os projetistas seguem padrões e protocolos estabelecidos. Isso permite que os fornecedores de software e hardware se concentrem sem se preocupar em criar um novo conjunto de regras para trabalhar na rede. Qualidade de Serviço A Qualidade de serviço (QoS) também é uma exigência crescente das redes atuais. Novas aplicações disponíveis aos usuários em redes interconectadas, como transmissões de voz e vídeo ao vivo criam expectativas mais altas quanto à qualidade dos serviços oferecidos. Você já tentou assistir a um vídeo com intervalos e pausas constantes? Conforme o conteúdo de vídeo, voz e dados continua a convergir na mesma rede, o QoS se torna um mecanismo essencial para gerenciar os congestionamentos e garantir a entrega confiável do conteúdo para todos os usuários. O congestionamento acontece quando a demanda por largura de banda excede a quantidade disponível. A largura de banda é medida pelo número de bits que podem ser transmitidos em um único segundo, ou bits por segundo (bps). Ao tentar uma comunicação simultânea pela rede, a demanda pela largura de banda pode exceder sua disponibilidade, criando um congestionamento na rede. Quando o volume de tráfego é maior do que pode ser transportado pela rede, os dispositivos criam filas ou retêm os pacotes na memória até que haja recursos disponíveis para transmiti-los. Na figura, um usuário está solicitando uma página Web e outro está em uma ligação. Com uma política de QoS configurada, o roteador é capaz de gerenciar o fluxo do tráfego de voz e de dados, priorizando as comunicações por voz se a rede ficar congestionada. Segurança A infraestrutura da rede, os serviços e os dados contidos nos dispositivos conectados à rede são recursos pessoais e comerciais críticos. Existem dois tipos de preocupações com segurança de redes que devem ser abordados: segurança da infraestrutura de rede e segurança de informações. A segurança da infraestrutura de rede inclui a segurança física dos dispositivos que fornecem conectividade à rede e a prevenção do acesso não autorizado ao software de gerenciamento neles presente, como mostrado na figura abaixo. A segurança das informações se refere à proteção das informações contidas nos pacotes transmitidos pela rede e das informações armazenadas nos dispositivos ligados à rede. Para atingir os objetivos de segurança de rede, há três requisitos principais, como mostrado na figura ao lado: ▪ Confidencialidade - A confidencialidade dos dados significa que somente os receptores desejados e autorizados podem acessar e ler os dados. ▪ Integridade - Integridade dos dados significa ter a certeza de que a informação não é alterada durante a transmissão da origem ao destino. ▪ Disponibilidade - Disponibilidade de dados significa assegurar o acesso confiável e no tempo certo a serviços de dados para usuários autorizados. O ambiente de Rede em constantes mudanças Novas Tendências À medida que novas tecnologias e dispositivos de usuário final chegam ao mercado, as empresas e os clientes devem continuar a ajustar esse ambiente em constante mudança. O papel da rede está se transformando para permitir conexões entre pessoas, dispositivos e informações. Há várias novas tendências de rede que afetarão organizações e consumidores. Algumas das maiores tendências incluem: ▪ Traga seu próprio dispositivo (Bring Your Own Device - BYOD) ▪ Colaboração on-line ▪ Comunicações por vídeo ▪ Computação em nuvem Traga Seu Próprio Dispositivo O conceito de qualquer dispositivo, para qualquer conteúdo, de qualquer forma é uma grande tendência global que exige alterações significativas na forma como os dispositivos são usados. Esta tendência é conhecida como Traga seu próprio dispositivo (BYOD - Bring Your Own Device). O BYOD é sobre usuários finais que têm liberdade para usar ferramentas pessoais para acessar informações e se comunicar pela rede da empresa ou do campus. Com o crescimento de dispositivos de consumo e a diminuição no custo relacionado, funcionários e alunos podem esperar ter algumas das ferramentas mais avançadas de computação e de rede para uso pessoal. Essas ferramentas pessoais incluem laptops, netbooks, tablets, smartphones e e-readers. Esses dispositivos podem ser adquiridos pela empresa ou pela escola, adquiridos pelos indivíduos, ou ambos. BYOD significa o uso de qualquer dispositivo, de qualquer propriedade e em qualquer lugar. Por exemplo, no passado, um aluno que precisasse acessar a rede do campus ou a Internet tinha de usar um dos computadores da escola. Esses dispositivos eram normalmente limitados e considerados como ferramentas somente para o trabalho em sala de aula ou na biblioteca. A conectividade por meio do acesso móvel e remoto à rede do campus dá aos alunos uma grande flexibilidade e mais oportunidades de aprendizado. Colaboração On-line As pessoas querem se conectar à rede não só para acessar as aplicações de dados, mas também para colaborar com outras pessoas. A colaboração é definida como “ato de trabalho com outro ou outros em um projeto em parceria”. Ferramentas de colaboração, como o Cisco WebEx mostrado na figura, oferecem a funcionários, alunos, professores, clientes e parceiros uma forma instantânea de se conectar, interagir e cumprir seus objetivos. Para empresas, a colaboração é uma prioridade essencial e estratégica usada pelas organizações para se manterem competitivas. A colaboração também é uma prioridade na educação. Os alunos precisam colaborar para que ajudem uns aos outros no aprendizado, para desenvolver as habilidades da equipe usadas na força de trabalho e trabalhar juntos em projetos baseados em equipe. Comunicação por Vídeo Outra tendência na rede que é fundamental para o esforço de comunicação e colaboração é o vídeo. O vídeo está sendo usado para comunicados, colaboração e entretenimento. As chamadas de vídeo podem ser feitas para e de qualquer lugar com uma conexão de Internet. A videoconferência é uma ferramenta útil para se comunicar com outras pessoas à distância, local e globalmente. O vídeo está se tornando um requisitofundamental para a colaboração efetiva à medida que as empresas se expandem pelos limites geográficos e culturais. Clique em Reproduzir na figura (Play) para assistir como a TelePresença pode ser incorporada ao dia a dia e aos negócios. Computação em Nuvem A computação em nuvem é outra tendência global que muda a maneira como acessamos e armazenamos dados. Ela permite armazenar arquivos pessoais, ou mesmo fazer backup de todo o disco rígido em servidores pela Internet. Aplicações como processamento de texto e edição de fotos podem ser acessadas usando a nuvem. Para empresas, a computação em nuvem faz parte dos recursos de TI sem exigir investimento na nova infraestrutura, treinar novos funcionários ou obter a licença de novo software. Esses serviços estão disponíveis sob demanda e de forma economicamente viável para qualquer dispositivo em qualquer lugar do mundo sem comprometer a segurança ou o funcionamento. Há quatro tipos principais de nuvens, como mostra a Figura 2: Nuvens Públicas, Nuvens Privadas, Nuvens Híbridas e Nuvens Personalizadas. Clique em cada nuvem para saber mais. A computação em nuvem é possível devido aos data centers. Um data center é um local usado para acomodar sistemas de computadores e componentes associados. Pode ocupar uma sala de um prédio, um ou mais andares ou um edifício inteiro. Os data centers normalmente são muito caros de construir e manter. Por esse motivo, somente as grandes empresas usam data centers privados construídos para abrigar os dados e fornecer serviços aos usuários. Empresas menores, que podem não ter recursos para manter seu próprio data center, podem reduzir o custo total de propriedade ao alugar servidores e serviços de armazenamento de uma empresa de data center maior na Nuvem. Tendências Tecnológicas em Casa As tendências das redes estão afetando não apenas a forma como nos comunicamos no trabalho e na escola, mas também cada aspecto da nossa casa. As mais novas tendências para casas incluem a “tecnologia residencial inteligente”. É a tecnologia que está integrada nos dispositivos que usamos todos os dias, permitindo que se conectem com outros dispositivos, tornando-os mais “inteligentes” ou automatizados. Por exemplo, imagine poder preparar uma refeição e colocá-la no forno para cozinhar antes de sair de casa. Imagine se o forno "soubesse" qual refeição que está no fogo e estivesse conectado ao “calendário de eventos”. Ele poderia determinar quando você deve estar disponível para comer e definir a hora de início e a duração da preparação dos pratos. Poderia até mesmo definir os tempos e as temperaturas de cozimento baseados em mudanças na programação. Além disso, uma conexão a um smartphone ou tablet permitiria que o usuário se conectasse diretamente ao forno, para fazer os ajustes desejados. Quando a refeição estivesse “disponível”, o forno enviaria uma mensagem de alerta a um dispositivo de usuário especificado informando que o prato está pronto e quente. Esse cenário não está distante. De fato, a tecnologia residencial inteligente está sendo desenvolvida no momento para todas os cômodos de uma casa. A tecnologia residencial inteligente se tornará uma realidade assim que a rede doméstica e a tecnologia de Internet de alta velocidade se tornem mais amplas. As novas tecnologias de rede doméstica estão sendo desenvolvidas diariamente para atender a esses tipos de necessidades crescentes de tecnologia. Rede Powerline A rede powerline é uma tendência emergente para a rede doméstica que usa cabeamento elétrico existente para conectar dispositivos, como mostrado na figura. O conceito de “sem novos fios” significa a capacidade de conectar um dispositivo à rede onde quer que haja uma tomada elétrica. Isso reduz o custo de instalar cabos de dados e não há custo adicional à conta de luz. Usando a mesma fiação que fornece a eletricidade, a rede powerline envia informações ao enviar dados em determinadas frequências. Usando um adaptador padrão powerline, os dispositivos podem se conectar à LAN onde quer que haja uma tomada elétrica. A rede powerline é especialmente útil quando os pontos de acesso sem fio não podem ser usados nem podem acessar todos os dispositivos da casa. A rede powerline não é um substituto para o cabeamento dedicado nas redes de dados. No entanto, é uma alternativa quando os cabos de rede de dados ou comunicações sem fio não são uma opção viável. Banda larga Sem Fio Conectar-se à Internet é vital na tecnologia residencial inteligente. DSL e cabo são tecnologias comuns usadas para conectar residências e pequenas empresas à Internet. Entretanto, a rede sem fio pode ser outra opção em muitas áreas. Provedor de Internet Sem Fio (WISP) O provedor de Internet sem fio (WISP) é um ISP que conecta assinantes a um ponto de acesso designado ou hot spot usando tecnologias sem fio semelhantes às encontradas em redes locais domésticas sem fio (WLANs). Os WISPs são mais comumente encontrados em ambientes rurais onde DSL ou serviços a cabo não estão disponíveis. Embora uma torre separada de transmissão possa ser instalada para colocar a antena, é comum que a antena seja anexada a uma estrutura alta existente como uma torre de água ou uma torre de rádio. Uma antena parabólica pequena ou grande é instalada no teto do assinante dentro do alcance do transmissor WISP. A unidade de acesso do assinante é conectada à rede com fio dentro de casa. Da perspectiva de usuário doméstico, a configuração não é muito diferente do serviço de cabo ou DSL. A principal diferença é a conexão da casa para o ISP ser sem fio em vez de um cabo físico. Serviço de Banda Larga Sem Fio Outra solução sem fio para casas e pequenas empresas é a banda larga sem fio, como mostra a figura. Ela usa a mesma tecnologia celular usada para acessar a Internet com um smartphone ou tablet. Uma antena é instalada fora da residência, fornecendo conectividade com ou sem fio para dispositivos na casa. Em muitas áreas, a banda larga sem fio doméstica está competindo diretamente com serviços DSL e a cabo. Ameaças à Segurança Segurança de redes é parte integral de redes de computadores, independentemente se a rede está limitada a um ambiente doméstico com uma única conexão à Internet, ou se está em uma empresa, com milhares de usuários. A segurança de rede implementada deve considerar o ambiente, bem como as ferramentas e os requisitos da rede. Deve ser capaz de proteger dados, ao mesmo tempo em que habilita o serviço de qualidade esperado pela rede. Proteger uma rede envolve protocolos, tecnologias, dispositivos, ferramentas e técnicas para proteger dados e reduzir ameaças. Vetores de ameaça podem ser internos ou externos. Várias ameaças externas à segurança de redes são transmitidas hoje na Internet. As ameaças externas mais comuns às redes incluem: ▪ Vírus, worms e cavalos de Troia - Software mal-intencionado e código arbitrário executados em um dispositivo do usuário ▪ Spyware e adware - Software instalado em um dispositivo do usuário que coleta, de forma secreta, informações sobre o usuário ▪ Ataques de dia zero, também conhecidos como ataques de zero hora - um ataque que ocorre no primeiro dia em que uma vulnerabilidade se torna conhecida ▪ Ataques de hackers - Um ataque por uma pessoa com conhecimentos a dispositivos ou recursos de rede do usuário ▪ Ataques de negação de serviço - Ataques projetados para deixar aplicações e processos lentos ou travá-los em um dispositivo de rede ▪ Interceptação e roubo de dados - Um ataque para capturar informações privadas da rede de uma empresa ▪ Roubo de identidade- Um ataque para roubar credenciais de login de usuário para acessar dados confidenciais Também é importante considerar ameaças internas. Há muitos estudos que mostram que as violações mais comuns ocorrem por causa de usuários internos da rede. Isso pode ser atribuído a dispositivos perdidos ou roubados, mau uso acidental por parte dos funcionários e, no ambiente comercial, até mesmo funcionários mal-intencionados. Com as estratégias BYOD em evolução, os dados corporativos ficam muito mais vulneráveis. Portanto, ao desenvolver uma política de segurança, é importante solucionar as ameaças de segurança internas e externas. Soluções de Segurança Nenhuma solução única pode proteger a rede da variedade de ameaças existentes. Por esse motivo, a segurança deve ser implementada em várias camadas, com uso de mais de uma solução. Se um componente de segurança falhar em identificar e não proteger a rede, outros ainda permanecerão. Uma implementação de segurança para redes domésticas é normalmente bastante básica. Geralmente, ela é implementada nos dispositivos finais de conexão, bem como no ponto de conexão à Internet, e pode até mesmo confiar nos serviços contratados do ISP. Em contrapartida, a implementação de segurança para uma rede corporativa geralmente consiste em vários componentes incorporados à rede para monitorar e filtrar o tráfego. Idealmente, todos os componentes trabalham juntos, o que minimiza a manutenção e melhora a segurança. Componentes de segurança de rede de uma casa ou de uma pequena rede de escritório devem incluir, no mínimo: ▪ Antivírus e antispyware – São usados para proteger os dispositivos finais contra softwares mal- intencionados. ▪ Filtragem por firewall – Para bloquear o acesso não autorizado à rede. Isso pode incluir um sistema de firewall baseado em host que é implementado para impedir o acesso não autorizado ao dispositivo final, ou um serviço de filtragem básico no roteador doméstico para impedir o acesso não autorizado do mundo externo à rede. Além disso, redes maiores e redes corporativas geralmente têm outras exigências de segurança: ▪ Sistemas de firewall dedicados – Usados para fornecer mais recursos avançados de firewall que podem filtrar grandes quantidades de tráfego com mais granularidade ▪ Listas de controle de acesso (ACL) – Usadas para filtrar ainda mais o acesso e o encaminhamento de tráfego. ▪ Sistemas de prevenção de invasão (IPS) – Usados para identificar ameaças como ataques de dia zero ou de zero hora ▪ Redes privadas virtuais (VPN) – Usadas para fornecer acesso seguro para funcionários remotos. Os requisitos de segurança de rede devem levar em consideração o ambiente de rede, bem como várias aplicações e requisitos computacionais. Ambientes domésticos e empresariais devem ser capazes de proteger os dados, ao mesmo tempo em que possibilitam a qualidade de serviço esperada de cada tecnologia. Além disso, as soluções de segurança implementadas devem ser adaptáveis às tendências de crescimento e variáveis da rede. O estudo das ameaças à rede e de técnicas de mitigação é iniciado com um claro entendimento da infraestrutura de roteamento e de comutação usada para organizar serviços de rede. Atividade em Classe – Definição do seu Conceito de Internet Agora Agora, desenhe seu conceito de Internet Nessa atividade, você usará o conhecimento que adquiriu no capítulo 1, e no documento da atividade de modelagem que você preparou no início deste capítulo. Também poderá consultar as outras atividades concluídas neste capítulo, incluindo atividades do Packet Tracer. Desenhe um mapa da Internet como você a vê agora. Use os ícones apresentados no capítulo sobre meio físico, dispositivos finais e dispositivos intermediários. No desenho revisado, você talvez queira incluir um dos seguintes itens: ▪ WANs ▪ LANs ▪ Computação em nuvem ▪ Provedores de serviço de Internet (camadas) Imprima seu desenho. Se for um documento eletrônico, salve-o em um local do servidor fornecido pelo instrutor. Prepare-se para compartilhar e explicar seu trabalho revisado na aula. Resumo: Explorando a Rede As redes e a Internet mudaram a forma como nos comunicamos, aprendemos, trabalhamos e até nos divertimos. Existem redes de vários tamanhos. Elas podem variar de redes simples que consistem em dois computadores a redes que conectam milhões de dispositivos. A Internet é a maior rede que existe. Na verdade, o termo Internet significa uma “rede de redes”. A Internet fornece serviços que permitem a conexão e comunicação com nossas famílias, amigos, trabalho e interesses. A infraestrutura de rede é a plataforma que suporta a rede. Ela fornece o canal estável e confiável pelo qual nossas comunicações podem acontecer. É formada por componentes de rede que incluem dispositivos finais, dispositivos intermediários e o meio físico da rede. As redes devem ser seguras. Isso significa que a rede deve ser tolerante a falhas, escalável, fornecer qualidade de serviço e garantir a segurança das informações e dos recursos na rede. A segurança da rede é parte integral das redes de computadores, independentemente se a rede está limitada a um ambiente doméstico com uma única conexão à Internet, ou se está em uma empresa, com milhares de usuários. Nenhuma solução única pode proteger a rede da variedade de ameaças existentes. Por esse motivo, a segurança deve ser implementada em várias camadas, com uso de mais de uma solução. A infraestrutura de rede pode variar muito em termos de tamanho, número de usuários e tipos de serviços que ela comporta. A infraestrutura de rede deve crescer e se ajustar para ser compatível com a forma como a rede é usada. A plataforma de roteamento e comutação é a base de qualquer infraestrutura de rede. Este capítulo se concentrou na rede como uma plataforma principal para suporte à comunicação. O próximo capítulo apresentará o Cisco Internet Operating System (IOS) usado para permitir o roteamento e a comutação em um ambiente de redes da Cisco.