Redes de Computadores

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Redes de computadores destaca-se entre os outros livros da área, pois apresenta de forma concisa e inovadora os fundamentos da área. Abrangente, aborda desde os conceitos básicos da teoria da informação e de comunicação de dados, passando pelo estudo de um modelo de rede de cinco níveis, até os principais tópicos relacionados com a segurança em redes. O livro é autocontido, ou seja, a consulta a outros materiais, é, dentro do possível, dispensada.

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1 introdução

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De lá para cá, houve sensacionais avanços tecnológicos, tanto no desempenho dos minicomputadores, que passaram a se chamar de computadores pessoais, como nas tecnologias de redes de computadores, as chamadas redes de informação. Hoje, as duas áreas estão intimamente relacionadas e são conhecidas como tecnologias de informação e comunicação ou simplesmente TIC.

A Internet passou, de simples curiosidade acadêmica, na década de 80, a uma onda avassaladora em nível mundial durante a década de 90, revolucionando as atividades humanas em todos os seus aspectos; econômicos, sociais, políticos, profissionais, educacionais, religiosos e culturais. Os impactos dessa revolução ainda não foram bem avaliados pelos economistas e cientistas sociais.

As redes de informação se tornaram extremamente heterogêneas, tanto em relação

às suas tecnologias como nas suas aplicações. Os computadores não mais realizam as suas tarefas de forma isolada, mas integrados em rede, dispondo de fontes de informação e recursos on-line inimagináveis. A simbiose entre computador, comunicações e rede oferece uma sinergia que extrapola as simples funções dessas áreas de forma isolada. O computador tornou-se uma espécie de interface inteligente por meio da qual o usuário dispõe de informações, serviços e aplicações de forma ubíqua, ou seja, a qualquer hora, de qualquer lugar e com qualquer tipo de informação. De simples redes de dados, ou redes de computadores, que carregavam essencialmente dados de computadores, passamos para redes com integração de serviços, que fornecem serviços baseados em imagens e voz em tempo real, além de dados em todas as suas múltiplas formas imagináveis.

 

2 o modelo de referência OSI da ISO

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Logo ficou evidente que, para melhor utilizar o imenso potencial por trás da tecnologia de redes, era necessário que fossem estabelecidos rapidamente padrões internacionais que assegurassem a interoperabilidade entre os computadores e equipamentos dessas redes. Em 1978, a International Organization for Standarization (ISO) criou um comitê técnico (TC97) de processamento de informação, reconhecendo que era urgente a necessidade de criar padrões para a interconexão de sistemas heterogêneos (computadores e roteadores, por exemplo). No mesmo ano, o TC97 criou um subcomitê (SC16) para tratar da interconexão de sistemas abertos ou OSI

(open system interconnection).

A estratégia básica adotada pelo SC16 para definir um modelo de arquitetura aberto, isto é, capaz de interoperar (trocar informação) com um outro sistema de arquitetura aberta, foi dividir a complexidade desta interconexão em conjuntos de funções afins

1 agrupados em camadas (layers ISO) ou níveis (levels ITU-T). A ideia é poder projetar uma rede, ou seja, interconectar diferentes equipamentos (sistemas) e assim facilitar a troca de informações (interoperabilidade) entre eles. Dessa forma, o projeto global da interconexão de equipamentos heterogêneos em uma rede fica reduzido ao projeto das funções e serviços oferecidos em cada uma das camadas definidas para essa rede. O projeto de uma camada é restrito ao contexto dessa camada e supõe que os problemas fora desse contexto (camada) já estejam devidamente resolvidos. Cada camada utiliza os serviços providos pela camada imediatamente inferior para oferecer um serviço de melhor qualidade àquela imediatamente superior.

 

3 nível físico

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O canal físico, no caso, representa qualquer meio físico como, por exemplo, um par de fios, um cabo coaxial, mas também pode ser um canal de rádio frequência (RF) em sistemas sem fio, uma fibra óptica em sistemas ópticos ou qualquer canal tributário definido logicamente e fisicamente dentro de um agregado de multiplexação de uma hierarquia de multiplexação digital, como será visto no item 3.5.

3.1

serviços e funções do nível físico

Dentro das diversas funções elaboradas pelas entidades do nível físico (NF), podemos destacar as seguintes:

1 ativação e desativação de um enlace físico ;

2 concatenação de diversos enlaces físicos para obtenção de uma conexão física ; codificação e decodificação de canal; multiplexação/demultiplexação de canais lógicos em um meio físico; controle e sincronização da transmissão e recepção de dados (bits); supervisão, manutenção e controle de qualidade de enlaces físicos e conexões físicas.

A partir dessas funções, o NF elabora serviços que são oferecidos ao Nível de Enlace de dados (NE), entre eles destacamos:

 

4 nível de enlace

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A comunicação entre dois equipamentos geograficamente separados envolve uma infraestrutura física de comunicação que é formada pela interligação, ponto-a-ponto, de vários dispositivos intermediários. Essa ligação entre cada par de pontos ao longo de um caminho é o que se denomina de enlace (link, em inglês). Uma característica importante a ressaltar sobre essa infraestrutura é que, entre a origem e o destino, pode existir um número variado de enlaces, cada um empregando um diferente tipo de tecnologia de interconexão. Na prática, um enlace é composto por um meio físico de transmissão, como um par trançado de fios de cobre, uma fibra

óptica ou o próprio ar. De acordo com o tipo de interconexão empregado, o enlace pode ser de uso dedicado entre dois dispositivos (ponto-a-ponto) ou compartilhado entre vários (broadcast).

Para melhor compreendermos o conceito de enlace, podemos usar como analogia uma viagem de Porto Alegre a Lyon, na França. Inicialmente, vamos de casa ao aeroporto de carro; depois, de Porto Alegre a São Paulo de avião; de São Paulo a Paris, novamente de avião; de Paris a Lyon, é possível irmos de trem e, finalmente, da estação de trem até o nosso destino final, de táxi. Cada um desses trechos é um enlace com tecnologia própria.

 

5 nível de rede

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Este é o principal objetivo da camada de rede e, para atingi-lo, cria-se a abstração de uma rede lógica única e a noção de roteamento. Este capítulo tem por objetivo discutir os principais conceitos, técnicas e algoritmos envolvidos no nível ou na camada.

Para ilustrar na prática a aplicação desses tópicos, é feita a análise, como estudo de caso, do Internet Protocol (IP).

No capítulo 1 definimos, de forma abrangente, rede de informação como “um conjunto de sistemas de processamento interligados através de um meio de comunicação de forma a permitir a troca de informações entre si”. A generalização desse conceito é a interconexão de diferentes redes formando uma única rede denominada de inter-rede, do inglês internet1. A camada de rede é a responsável pela criação da abstração inter-rede, fornecendo uma visão lógica de uma rede única e provendo o encaminhamento de informações de uma origem a um destino. Para melhor compreender esses conceitos, é necessário entender seu contexto de aplicação e a sua terminologia.

 

6 nível de transporte

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6.1

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o papel do nível de transporte

As redes de computadores, como observado anteriormente, são utilizadas como mecanismo para a troca de dados entre processos que rodam nos computadores interconectados. As redes são normalmente complexas porque são formadas por uma grande diversidade e quantidade de dispositivos (por exemplo, roteadores, pontes e firewalls). Além da heterogeneidade e do número de equipamentos, as redes são também complexas pelo número de enlaces que interligam tais equipamentos e pelas tecnologias utilizadas na implementação da comunicação nesses enlaces.

Não é interessante que um processo em um computador tenha que se preocupar com a complexidade da rede utilizada, por exemplo, pensando qual caminho na rede deve utilizar para entregar um dado a um computador que abriga o processo de destino.

Desse ambiente de redes complexas é que surge a necessidade do nível de transporte, cuja função é justamente a de tornar a complexidade das redes transparente aos processos, de forma que esses não tenham que se preocupar, durante as comunicações, com tal complexidade. Para isso, o nível de transporte faz a intermediação no acesso dos processos à rede de computadores utilizada, implementando uma visão menos complexa da rede originalmente complexa.

 

7 nível de aplicação

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O nível de aplicação é responsável por interagir com os níveis “inferiores” de uma arquitetura de protocolos de forma a disponibilizar aos usuários humanos uma visão mais simples da rede de computadores. Outras simplificações dessa visão já são oferecidas em outros níveis (como no nível de transporte, apresentado anteriormente), mas é no nível de aplicação que a visão final apresentada aos usuários é formada.

Quanto mais abstrata for a visão de rede, mais simples tende a ser aos usuários a rede de computadores utilizada.

No modelo de referência OSI, entre o nível de transporte e o nível de aplicação, existem ainda os níveis de sessão e apresentação. Como sabemos, a arquitetura OSI não possui representantes relevantes nas modernas redes de computadores, sendo que a arquitetura TCP/IP acabou se tornando a arquitetura dominante ao longo dos últimos

20 anos. Nem por isso os níveis de sessão e apresentação OSI deixaram de ser considerados. Na verdade, os serviços originalmente definidos nos níveis de sessão e apresentação são, com frequência, efetivamente implementados nas aplicações Internet.

 

8 segurança

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As diferentes maneiras de garantir segurança da informação e proteger redes de computadores estão baseadas na aplicação de técnicas de criptografia. Este capítulo é dedicado justamente a esse assunto, abordando inicialmente os principais conceitos de criptografia para posteriormente discutir o seu emprego em protocolos seguros na

Internet (IPsec, SSL e TLS).

Nos últimos anos, é possível observar um crescimento no uso de meios de comunicação, em especial da Internet, para acessar os mais diferentes serviços dos mais distintos locais. Hoje em dia, é possível consultar extratos bancários, realizar depósitos e transferências de dinheiro, efetuar compras com cartões de créditos a partir de um computador, ou mesmo de um telefone celular conectado a Internet.

Da mesma forma, em busca de agilidade e de economia, as empresas utilizam a

Internet como uma ferramenta fundamental para o envio e recebimento de informações, comunicação entre filiais etc. A consequência imediata disso é que, cada vez mais, informações sensíveis e confidenciais são armazenadas em computadores e transmitidas pela Internet, o que os torna um alvo em potencial para uma nova modalidade de crime, o cibernético.

 

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