O que são redes?
Saiba como funcionam as redes de computadores, a arquitetura usada para projetar redes e como mantê-las seguras.
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O que é uma rede de computadores?

Uma rede de computadores é composta por dois ou mais computadores conectados, por cabos (com fio) ou WiFi (sem fio), com o objetivo de transferir, trocar ou compartilhar dados e recursos. Você cria uma rede de computador usando hardware (por exemplo, roteadores, switches, pontos de acesso e cabos) e software (por exemplo, sistemas operacionais ou aplicativos empresariais).

A localização geográfica frequentemente define uma rede de computador. Por exemplo, uma LAN (rede de área local) conecta computadores em um espaço físico definido, como um edifício de escritório, enquanto uma WAN (rede de área ampla) pode conectar computadores entre continentes. A internet é o maior exemplo de WAN, conectando bilhões de computadores em todo o mundo.

Você pode detalhar ainda mais uma rede de computadores pelos protocolos que ela utiliza para se comunicar, pela disposição física de seus componentes, pela forma como controla o tráfego e por seu propósito.

As redes de computadores possibilitam a comunicação para cada finalidade empresarial, de entretenimento a pesquisa.A internet, a pesquisa on-line, o e-mail, o compartilhamento de áudio e vídeo, o comércio online, a transmissão ao vivo e as redes sociais existem por causa das redes de computadores.

Tipos de rede de computador

Conforme as necessidades de rede evoluíram, também evoluíram os tipos de redes de computadores que atendem a essas necessidades.Aqui estão os tipos de rede de computadores mais comuns e amplamente utilizados:

  • LAN (rede local): uma LAN conecta computadores a uma distância relativamente curta, permitindo que eles compartilhem dados, arquivos e recursos. Por exemplo, uma LAN pode conectar todos os computadores em um edifício de escritório, escola ou hospital. Normalmente, as LANs são de propriedade privada e gerenciadas
     

  • WLAN (rede de área local sem fio): uma WLAN é como uma LAN, mas as conexões entre dispositivos na rede são feitas sem fio
     

  • WAN (rede de área ampla): como o nome implica, uma WAN conecta computadores em uma área ampla, como de região para região ou até mesmo continente para continente. A internet é a maior WAN, conectando bilhões de computadores em todo o mundo. Normalmente, você verá modelos de propriedade coletivos ou distribuídos para gerenciamento de WAN
     

  • MAN (rede de áreas metropolitanas): As MANs são normalmente maiores que as LANs, mas menores que as WANs. Cidades e entidades governamentais normalmente possuem e gerenciam MANs
     

  • PAN (rede de área pessoal): um PAN atende a uma pessoa. Por exemplo, se você tiver um iPhone e um Mac, é muito provável que tenha configurado um PAN que compartilhe e sincronize conteúdo (mensagens de texto, e-mails, fotos e muito mais) em ambos os dispositivos
     

  • SAN (rede de área de armazenamento): uma SAN é uma rede especializada que oferece acesso ao armazenamento em nível de bloco, armazenamento compartilhado em rede ou armazenamento em nuvem que, para o usuário, parece e funciona como uma unidade de armazenamento fisicamente conectada a um computador. (Para obter mais informações sobre como uma SAN funciona com o armazenamento em bloco, consulte Armazenamento em bloco: Um guia completo)
     

  • CAN (rede de área de campus): um CAN também é conhecido como uma rede de área corporativa. Um CAN é maior que uma LAN, mas menor que uma WAN. Os CANs atendem sites como faculdades, universidades e campus de negócios
     

  • VPN (rede privada virtual): Uma VPN é uma conexão segura, ponto a ponto, entre dois terminais da rede (consulte "nós" abaixo). Uma VPN estabelece um canal criptografado que mantém a identidade e as credenciais de acesso de um usuário, bem como todos os dados transferidos, inacessíveis aos hackers

Termos e conceitos importantes

A seguir estão alguns termos comuns que você deve conhecer ao discutir redes de computadores:

  • Endereço IP: um endereço IP é um número exclusivo atribuído a cada dispositivo conectado a uma rede que usa o Protocolo da Internet para comunicação. Cada endereço IP identifica a rede de host do dispositivo e o local do dispositivo na rede de host. Quando um dispositivo envia dados para outro, os dados incluem um "cabeçalho" que contém o endereço IP do dispositivo de envio e o endereço IP do dispositivo de destino
     

  • Nós: Um nó é um ponto de conexão em uma rede que pode receber, enviar, criar ou armazenar dados. Cada nó exige que você forneça alguma forma de identificação para receber acesso, como um endereço IP. Alguns exemplos de nós incluem computadores, impressoras, modems, pontes e switches. Um nó é essencialmente qualquer dispositivo de rede que pode reconhecer, processar e transmitir informações para qualquer outro nó da rede
     

  • Roteadores: um roteador é um dispositivo físico ou virtual que envia informações contidas em pacotes de dados entre redes. Os roteadores analisam os dados contidos nos pacotes para determinar a melhor rota para que as informações alcancem seu destino final.Roteadores encaminham pacotes de dados até que alcancem seu nó de destino
     

  • Comutadores: um comutador é um dispositivo que conecta outros dispositivos e gerencia a comunicação de nó para nó dentro de uma rede, garantindo que os pacotes de dados alcancem seu destino final.Enquanto um roteador envia informações entre redes, um comutador envia informações entre nós em uma única rede. Ao falar sobre redes de computadores, "comutação" se refere a como os dados são transferidos entre dispositivos em uma rede. Os três tipos principais de comutação são os seguintes:

    • Comutação de circuito, que estabelece um caminho de comunicação dedicado entre nós em uma rede. Esse caminho dedicado garante que toda a largura de banda esteja disponível durante a transmissão, o que significa que nenhum outro tráfego pode percorrer esse caminho.
       

    • Comutação de pacotes envolve a fragmentação dos dados em componentes independentes chamados pacotes, que, devido ao seu tamanho reduzido, exigem menos da rede. Os pacotes viajam pela rede até seu destino final
       

    • Comutação de mensagens envia uma mensagem em sua totalidade a partir do nó de origem, percorrendo comutador por comutador até alcançar seu nó de destino.
       

  • Portas: uma porta identifica uma conexão específica entre dispositivos de rede. Cada porta é identificada por um número. Se você considera um endereço IP comparável ao endereço de um hotel, as portas são as suítes ou os números dos quartos desse hotel. Os computadores usam números de porta para determinar qual aplicativo, serviço ou processo deve receber mensagens específicas
     

  • Tipos de cabos de rede: Os tipos mais comuns de cabos de rede são par trançado Ethernet, coaxial e fibra óptica. A escolha do tipo de cabo depende do tamanho da rede, da disposição dos elementos da rede e da distância física entre os dispositivos

Exemplos de redes de computadores

A conexão com fio ou sem fio de dois ou mais computadores com o propósito de compartilhar dados e recursos forma uma rede de computadores.Hoje, quase todos os dispositivos digitais pertencem a uma rede de computadores.

Em um contexto de escritório, você e seus colegas podem ter acesso compartilhado a uma impressora ou a um sistema de mensagens em grupo A rede de computação que permite isso é provavelmente uma LAN ou rede local que permite que seu departamento compartilhe recursos.

Um governo municipal pode gerenciar uma rede de câmeras de vigilância que monitoram o fluxo de tráfego e incidentes. Essa rede estaria inserida em uma MAN ou rede metropolitana que possibilita que os profissionais de emergência da cidade respondam a acidentes de tráfego, orientem condutores sobre rotas alternativas e até enviem multas de trânsito para aqueles que passam no sinal vermelho.

A The Weather Company trabalhou para criar uma rede de engrenagem ponto a ponto que permite que os dispositivos móveis se comuniquem diretamente com outros dispositivos móveis sem a necessidade de conectividade Wi-Fi ou celular. O projeto Alertas de Rede de Engrenagem permite a entrega de informações meteorológicas que salvam vidas para bilhões de pessoas, mesmo sem uma conexão com a internet.

Redes de computadores e internet

A internet é, de fato, uma rede de redes que conecta bilhões de dispositivos digitais em todo o mundoProtocolos padrão permitem a comunicação entre esses dispositivos. Esses protocolos incluem protocolo de transferência de hipertexto (o "http" na frente de todos os endereços do site). Protocolo de Internet (ou endereços IP) são os números de identificação únicos necessários para cada dispositivo que acessa a Internet. Os endereços IP são comparáveis ao seu endereço postal, fornecendo informações de localização exclusivas para que as informações possam ser entregues corretamente.

Os Provedores de Serviços de Internet (ISPs) e os Provedores de Serviços de Rede (NSPs) fornecem a infraestrutura que permite a transmissão de pacotes de dados ou informações pela Internet. Todas as informações enviadas pela internet não vão para todos os dispositivos conectadodos à internet. É a combinação de protocolos e infraestrutura que direciona precisamente as informações para onde devem ir.

 

Como eles funcionam?

As redes de computadores conectam nós como computadores, roteadores e comutadores usando cabos, fibra óptica ou sinais sem fio. Essas conexões permitem que dispositivos em uma rede se comuniquem e compartilhem informações e recursos.

As redes seguem protocolos, que definem como as comunicações são enviadas e recebidas. Esses protocolos permitem que os dispositivos se comuniquem. Cada dispositivo em uma rede utiliza um Protocolo de Internet ou endereço IP, uma sequência de números que identifica exclusivamente um dispositivo e permite que outros dispositivos o reconheçam. 

Os roteadores são dispositivos físicos ou virtuais que facilitam as comunicações entre diferentes redes. Os roteadores analisam informações para determinar a melhor maneira de os dados chegarem ao seu destino final. Os comutadores conectam dispositivos e gerenciam a comunicação nó a nó dentro de uma rede, garantindo que os pacotes de informações que trafegam pela rede cheguem ao seu destino final.

Arquitetura

A arquitetura de rede de computadores define a estrutura física e lógica de uma rede de computadores. Ele descreve como os computadores estão estruturados na rede e quais funções são designadas a esses computadores.Os componentes da arquitetura de rede incluem hardware, software, meios de transmissão (com ou sem fio), topologia de rede e protocolos de comunicação.

Tipos principais de arquitetura de rede

Há dois tipos de arquitetura de rede: ponto a ponto (P2P) e cliente/servidor. Na arquitetura P2P, dois ou mais computadores são conectados como "peers" (pares), o que significa que eles têm poder e privilégios iguais na rede. Uma rede P2P não requer um servidor central para coordenação. Pelo contrário, cada computador na rede desempenha o papel de cliente (um computador que precisa acessar um serviço) e servidor (um computador que atende às necessidades do cliente que acessa um serviço).Cada peer disponibiliza alguns de seus recursos para a rede, compartilhando armazenamento, memória, largura de banda e capacidade de processamento.

Em uma rede cliente/servidor, um servidor central ou um grupo de servidores gerencia recursos e oferece serviços a dispositivos clientes na rede.Os clientes na rede se comunicam com outros clientes por meio do servidor.Ao contrário do modelo P2P, os clientes em uma arquitetura de cliente/servidor não compartilham seus recursos. Esse tipo de arquitetura às vezes é chamado de modelo hierárquico porque é projetado com vários níveis ou camadas.

Topologia de rede

A topologia de rede se refere a como os nós e os links em uma rede são organizados. Um nó de rede é um dispositivo que pode enviar, receber, armazenar ou encaminhar dados. Um link de rede conecta nós e pode ser ativado ou links sem fio.

Compreender os tipos de topologia fornece a base para construir uma rede de sucesso. Há uma série de topologias, mas as mais comuns são barramento, anel, estrela e engrenagem:

  • Uma topologia de rede de barramento é quando cada nó de rede está diretamente conectado a um cabo principal
     

  • Em uma topologia de anel os nós estão conectados em um loop, então cada dispositivo tem exatamente dois vizinhos. Os pares adjacentes são conectados diretamente; os pares não adjacentes são conectados indiretamente por meio de vários nós
     

  • Em uma topologia de rede de estrela, todos os nós estão conectados a um único hub central e cada nó está indiretamente conectado por meio desse hub
     

  • Uma topologia de engrenagem é definida por conexões sobrepostas entre nós. Você pode criar uma topologia de engrenagem completa, na qual cada nó da rede está conectado a todos os outros nós. Você também pode criar uma topologia de engrenagem parcial na qual somente alguns nós estão conectados entre si e alguns estão conectados aos nós com os quais eles trocam mais dados. A topologia de engrenagem completa pode ser cara e demorada de executar, e é por isso que ela geralmente é reservada para redes que exigem alta redundância. A engrenagem parcial fornece menos redundância, mas é mais econômica e mais simples de executar

Segurança

A segurança da rede de computadores protege a integridade das informações contidas em uma rede e controla quem acessa essas informações. As políticas de segurança de rede equilibram a necessidade de fornecer serviço aos usuários com a necessidade de controlar o acesso às informações.

Há muitos pontos de entrada para uma rede. Esses pontos de entrada incluem o hardware e o software que compõem a própria rede, bem como os dispositivos usados para acessar a rede, como computadores, smartphones e tablets.Por causa desses pontos de acesso, a segurança de rede exige a utilização de diversos métodos de defesa. As defesas podem incluir firewall — dispositivos que monitoram o tráfego da rede e evitam o acesso a partes da rede com base nas regras de segurança.

Processos para autenticar usuários com IDs de usuário e senhas fornecem outra camada de segurança. A segurança inclui isolar os dados da rede para que informações proprietárias ou pessoais sejam mais difíceis de acessar do que informações menos críticas.Outras medidas de segurança de rede incluem garantir que as atualizações e correções de hardware e software sejam realizadas regularmente, educar os usuários da rede sobre seu papel nos processos de segurança e estar ciente das ameaças externas executadas por hackers e outros atores maliciosos.As ameaças à rede evoluem constantemente, o que torna a segurança da rede um processo sem fim.

O uso da nuvem pública também exige atualizações nos procedimentos de segurança para garantir a segurança e o acesso contínuos. Uma nuvem segura exige uma rede subjacente segura. 

Leia sobre as cinco principais considerações (PDF) para proteger a nuvem pública.

Redes de engrenagem

Conforme observado acima, uma rede de engrenagem é um tipo de topologia em que os nós de uma rede de computador se conectam ao maior número possível de outros nós. Nesta topologia, os nós cooperam para rotear os dados de forma eficiente até o seu destino. Essa topologia fornece maior tolerância a falhas porque, se um nó falhar, há muitos outros nós que podem transmitir dados. As redes de engrenagem configuram e auto-organizam, buscando o caminho mais rápido e confiável para enviar informações.

Tipo de redes de engrenagem:

Existem dois tipos de redes de engrenagem, engrenagem completa e engrenagem parcial.

  • Em uma topologia de engrenagem completa, cada nó de rede se conecta a cada outro nó de rede, fornecendo o nível mais alto de tolerância a falhas. No entanto, custa mais para executar. Em uma topologia parcial de engrenagem, apenas alguns nós se conectam, normalmente aqueles que trocam dados com mais frequência

  • Uma rede de engrenagem sem fio pode consistir em dezenas a centenas de nós. Esse tipo de rede se conecta aos usuários por meio de pontos de acesso espalhados por uma grande área 
Balanceadores de carga e redes

Os balanceadores de carga distribuem tarefas, cargas de trabalho e tráfego de rede de forma eficiente em todos os servidores disponíveis. Pense em balanceadores de carga como o controle de tráfego aéreo em um aeroporto. O balanceador de carga observa todo o tráfego que entra em uma rede e o direciona para o roteador ou servidor mais adequado para gerenciá-lo.Os objetivos do balanceamento de carga são evitar sobrecarga de recursos, otimizar os recursos disponíveis, melhorar os tempos de resposta e maximizar o rendimento.

Para obter uma visão geral completa dos balanceadores de carga, consulte Balanceamento de carga: um guia completo.

Redes de entrega de conteúdo

Uma rede de distribuição de conteúdo (CDN) é uma rede de servidores distribuídos que entrega cópias temporariamente armazenadas, ou em cache, do conteúdo de um site aos usuários com base na localização geográfica do usuário. Uma CDN armazena esse conteúdo em locais distribuídos e o disponibiliza aos usuários como uma forma de reduzir a distância entre os visitantes do seu site e o servidor do seu site.Manter conteúdo em cache próximo aos seus usuários finais permite oferecer conteúdo mais rapidamente e ajuda os sites a alcançar uma audiência global de maneira mais eficiente.As CDNs protegem contra picos de tráfego, reduzem a latência, diminuem o consumo de largura de banda, aceleram os tempos de carregamento e reduzem o impacto de invasões e ataques ao introduzir uma camada entre o usuário final e a infraestrutura do seu site.

Mídia de transmissão em tempo real, mídia sob demanda, empresas de jogos, criadores de aplicativos, sites de comércio eletrônico, à medida que o consumo digital aumenta, mais proprietários de conteúdo recorrem a CDNs para melhor atender aos consumidores de conteúdo.

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