Conceitos básicos de Redes

Neste artigo vou apresentar os conceitos básicos de comunicações e redes de computadores.

Se você fala em uma Rede, implica em comunicação. Uma comunicação é composta por 3 ingredientes:

O Emissor, o canal e o receptor:

Tipos de comunicação

Existem 3 tipos básicos de comunicação:

 - Simplex: Um nó apenas transmite o sinal e outro apenas o captura.
         Ex: Rede de televisão, rádio FM

 - Half-Duplex: Ambos transmitem e recebem, mas não ao mesmo tempo.
         Ex: Rádio Walk talk(PTT), redes em topologia barramento (Hub, wireless)
    

 - (Full) Duplex: Ambos enviam e recebem mensagens ao mesmo tempo. Ex: Telefonia em geral.

Encaminhamento

As mensagens geradas em uma comunicação podem ser encaminhadas de 3 maneiras diferentes:
 - Unicast: Uma mensagem endereçada a um nó específico, uma comunicação de 1 para 1.
 

 - Multicast: A mensagem é endereçada a um grupo de nós.
  

 - Broadcast: A mensagem é difundida no meio de transmissão e destinada a todos os nós, ou qualquer um que possa receber. Por exemplo o sinal de televisão aberta ou rádio FM.
 

Classificação

LAN: Local area Network. É uma rede local. Faz referência a uma área limitada, como uma escola, um escritório ou uma casa por exemplo. Geralmente são redes com poucos switchs ou mesmo redes sem fio que atendem um local limitado.

MAN: Metropolian area Network. É uma rede de alcance maior. Geralmente nos referimos a redes onde há várias LAN's conectadas entre si, abrangendo diferentes locais numa cidade ou região.
Por exemplo a rede de uma Universidade que conecta um campus a outro, onde em cada um há algumas LAN's. No final temos um malha de redes interconectadas formando uma MAN.

WAN: Wide área Network. Refere-se à redes conectadas por enlaces de longa distancia que
podem variar bastante, mas sempre tentando formar redes em locais geograficamente distribuídos. Enlaces a rádio entre cidades diferentes, cabos de fibra ligando cidades ou mesmo continentes, e ainda serviços de circuitos dedicados oferecidos por operadoras que conectam dois ou mais pontos entre cidades ou estados diferentes.

A Internet é o melhor exemplo de WAN. É uma rede que conecta várias redes de Data Centers, Universidades, empresas e filiais, operadoras de telecom e residências em todas as cidades e países.

Topologias

A topologia se refere a maneira física ou lógica em que os dispositivos são conectados e como as
informações trafegam. A topologia pode influenciar no desempenho, segurança, custo, manutenção, modularidade e confiabilidade de uma rede. Elas podem ser classificadas em alguns tipos, e cada um deles pode se referir a maneira física ou lógica da topologia:

◦ Ponto-a-ponto : Este á a topologia mais simples possível. Um nó ligado ao outro diretamente. Comum em redes Wireless Ad hoc, PCs ligados por cabo Cross-over e alguns enlaces WAN.

◦ Anel: Cada segmento de cabo é conectado ao próximo host até que chegue ao primeiro
novamente. O sinal é passado de host a host onde é regenerado e transmitido para o próximo por
um caminho fechado.

Exemplos: Redes Token Ring, redes FDDI.

◦ Barramento: Meio compartilhado, onde todos os dados enviados chegam a todos os hosts, cabendo ao destinatário capturar e identificar a mensagem. Diferentemente da topologia em anel, cada mensagem chega a todos os nós sempre, e não de um a um. Isto simplifica as coisas mas gera problemas de colisões, excesso de tráfego e segurança, já que todos os hosts “escutam as mensagens de todos”. Um dispositivo descontrolado poderia congestionar o meio de transmissão, ou um host pode capturar as mensagens de outros, já que a comunicação é feita em broadcast. Técnicas para tratar o tempo de uso do meio e evitar colisões devem ser aplicadas.

 Exemplos:  Redes ethernet com hub ou cabo coaxial, redes wireless.

◦ Estrela: Cada host é ligado por um segmento diferente até um aparelho concentrador que une os pontos. Este aparelho deve fazer a comutação e direcionar as mensagens apenas aos seus destinatários, economizando tráfego e visando segurança. Os meios de transmissão são exclusivos para cada host, e o concentrador fará comutação das mensagens entre os segmentos de cada um.
Se um segmento é rompido, todo os outros funcionam normalmente. Mas se o concentrador parar, toda a rede é interrompida.

Exemplos: Redes ethernet com switch

Domínio de colisão: É formado por vários nós conectados em um determinado meio de transmissão compartilhado, por exemplo o ar (Wi-fi) ou um cabo coaxial. Em um domínio de colisão vários hosts disputam o tempo de uso para transmitir suas mensagens. Cada um deve programar o seu tempo de "falar" ou "escutar", e verificar se o meio está ocupado antes de transmitir sua mensagem, evitando colisões.

Você pode ter uma mesma rede com vários domínios de colisão diferentes, por exemplo uma rede onde existe um Access point wireless em cada andar do prédio, cada AP, com o seu grupo de dispositivos conectados, representa um domínio de colisão. Da mesma maneira um rede ethernet conectada à um hub representa um único domínio de colisão.

Domínio de broadcast:  Um domínio de broadcast é um área lógica da rede onde é possível trocar mensagens com qualquer host presente diretamente, sem a necessidade de um roteador.
Numa rede pode haver vários segmentos com características e meios de transmissão diferentes, com vários domínios de colisão, diferentes áreas conetadas à switchs diferentes, access points com dispositivos móvies, etc. O conjunto representa um domínio de broadcast, pois os nós podem trocar mensagens entre si. Estes segmentos podem ser conectados entre si formando um domínio de broadcast maior. Todos os dispositivos podem se comunicar independentemente do meio de comunicação que se encontram. Por exemplo, os computadores da rede cabeada se comunicam com dispositivos wireless de forma transparante.

Dentro de um domínio de broadcast, mensagens encaminhadas a endereços de broadcast serão encaminhadas a todos os hosts de todos os segmentos e domínios de colisão.