Conceitos Fundamentais de Redes de Computadores

Tipos de Endereçamento de Rede

Unicast

É um tipo de endereçamento onde um pacote é enviado para um único destino. Em comparação com o Multicast, a entrega no Unicast é simples, do tipo ponto-a-ponto.

Broadcast

É o envio de um pacote para todos os dispositivos em um segmento de rede específico. Utilizado, por exemplo, para compartilhamento de mídia em grande escala (Ex.: TV aberta).

Multicast

É um protocolo que envia pacotes eficientemente para múltiplos destinos distintos, mas não todos, ao mesmo tempo, em redes TCP/IP, usando um endereço Multicast específico (Ex.: TV por assinatura).

Conceitos Gerais de Rede

Protocolo

Conjunto de regras e convenções que estabelece como a comunicação deve ocorrer entre duas ou mais máquinas em uma rede.

Estrutura em Camadas

Serve para simplificar a arquitetura de uma solução de rede, dividindo as funções complexas em camadas menores e mais gerenciáveis, onde cada camada oferece serviços à camada superior.

Serviços de Conexão

Serviço Orientado à Conexão: Necessita estabelecer e fechar uma conexão (circuito virtual) entre os dois pontos antes do envio dos pacotes. Garante a entrega ordenada e confiável dos dados (Ex.: TCP).

Serviço Não Orientado à Conexão: Os dados são enviados do ponto A para o ponto B sem a garantia de que o ponto B esteja pronto ou conectado para receber os pacotes. Este serviço é mais rápido, porém não garante a transferência e a recepção correta ou ordenada dos dados (Ex.: UDP).

Datagrama

Refere-se a uma unidade básica de transferência de dados em uma rede de comutação de pacotes, especialmente associada a serviços não orientados à conexão (como UDP). Cada datagrama contém informações suficientes para ser roteado da origem ao destino independentemente de outros datagramas.

Backbone

São conexões de alta capacidade que interligam grandes redes de dados, como departamentos, setores, cidades ou até mesmo países, suportando uma grande vazão de dados.

Mídia de Transmissão

Mídia Guiada: Possui um meio físico para direcionar a transmissão dos dados. Ex.: Cabeamento de par trançado, cabo coaxial, fibra óptica.

Mídia Não Guiada: Não possui um meio físico confinado para direcionar os dados, que se propagam livremente. Ex.: Ondas de rádio (Wireless/Wi-Fi), infravermelho, micro-ondas.

Comutação de Circuito

É um tipo de comunicação que estabelece um caminho dedicado e exclusivo entre duas máquinas durante toda a sessão de comunicação, antes que os dados comecem a fluir (Ex.: Rede de telefonia tradicional).

Domínio de Colisão

É uma seção de uma rede onde pacotes de dados podem colidir entre si se dois dispositivos tentarem transmitir simultaneamente no mesmo meio compartilhado. Em um Hub, por exemplo, todas as portas pertencem ao mesmo domínio de colisão.

Equipamentos de Rede

Hub

Dispositivo que interliga computadores em uma rede local (LAN). O Hub recebe dados vindos de uma porta e os retransmite para todas as outras portas, sem analisar o endereço de destino. Opera na Camada Física (Camada 1) do modelo OSI e cria um único domínio de colisão.

Switch

Dispositivo que interliga computadores em uma LAN, mas de forma mais eficiente que o Hub. O Switch aprende os endereços MAC dos dispositivos conectados às suas portas e encaminha os dados apenas para a porta de destino correta. Opera na Camada de Enlace (Camada 2) do modelo OSI e cada porta geralmente representa um domínio de colisão separado.

Roteador (Router)

Dispositivo que conecta diferentes redes e encaminha pacotes de dados entre elas. Opera na Camada de Rede (Camada 3) do modelo OSI. É mais 'inteligente' que o Switch, pois utiliza endereços lógicos (como IP) para tomar decisões de roteamento e escolher a melhor rota para um pacote chegar ao seu destino final.

Modelo de Referência OSI

O Modelo OSI (Open Systems Interconnection) divide as funções de rede em sete camadas lógicas:

Camada 7 - Aplicação

Fornece a interface entre os aplicativos do usuário e a rede. Inclui protocolos como HTTP, FTP, SMTP, DNS.

Camada 6 - Apresentação

Formata e traduz os dados para garantir que sistemas diferentes possam compreendê-los. Lida com criptografia, compressão e conversão de formatos de dados.

Camada 5 - Sessão

Estabelece, gerencia e encerra as sessões de comunicação entre aplicações em diferentes computadores. Controla o diálogo entre os dispositivos.

Camada 4 - Transporte

Responsável pela entrega confiável (TCP) ou não confiável (UDP) dos dados entre origem e destino. Segmenta os dados na origem e remonta-os no destino, além de controlar o fluxo.

Camada 3 - Rede

Responsável pelo endereçamento lógico (ex.: endereços IP), roteamento dos pacotes através da rede (determinando o melhor caminho) e controle de congestionamento.

Camada 2 - Enlace de Dados

Transforma os pacotes da camada de rede em quadros (frames). Responsável pelo endereçamento físico (MAC Address), controle de acesso ao meio físico e detecção/correção de erros na transmissão física.

Camada 1 - Física

Define as especificações elétricas, mecânicas, funcionais e de procedimento para ativar, manter e desativar a conexão física. Transmite os bits (0s e 1s) como sinais (elétricos, luminosos, ondas de rádio) através do meio físico (cabos, fibra óptica, ar).