Qual conexão conectada fisicamente o dispositivo final a rede?

Rede

Nesta introdução à rede, saiba como funcionam as redes de computadores, a arquitetura usada para projetar redes e como mantê-las seguras.

O que é uma rede de computadores?

Uma rede de computadores compreende dois ou mais computadores conectados, seja por cabos (com fio) ou Wi-Fi (sem fio), com o objetivo de transmitir, trocar ou compartilhar dados e recursos. Você cria uma rede de computadores usando hardware (por exemplo, roteadores, comutadores, pontos de acesso e cabos) e software (por exemplo, sistemas operacionais ou aplicativos de negócios).

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

É possível definir ainda mais uma rede de computadores pelos protocolos que ela usa para se comunicar, a organização física de seus componentes, como ela controla o tráfego e sua finalidade.

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

Tipos de rede de computadores

À medida que as necessidades de rede evoluíram, também evoluíram os tipos de rede de computadores que atendem a essas necessidades. A seguir estão os tipos de rede de computadores mais comuns e amplamente usados:

• 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 escritórios, escola ou hospital. Normalmente, as LANs são de propriedade e gerenciamento privados.

• WLAN (rede local sem fio): uma WLAN é como uma LAN, mas as conexões entre os dispositivos da rede são feitas sem fio.

• WAN (rede de longa distância): como o nome indica, uma WAN conecta computadores em uma área ampla, como de região a região ou mesmo de continente a continente. A Internet é a maior WAN que existe, conectando bilhões de computadores em todo o mundo. Normalmente, você verá modelos de propriedade coletiva ou distribuída para gerenciamento de WAN.

• MAN (rede de área metropolitana): as MANs geralmente são maiores do que as LANs, mas menores do que as WANs. Cidades e entidades governamentais normalmente possuem e gerenciam MANs.

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

• SAN (rede de área de armazenamento): a SAN é uma rede especializada que fornece acesso ao armazenamento em nível de bloco, uma rede compartilhada ou armazenamento em cloud que, para o usuário, parece e funciona como uma unidade de armazenamento fisicamente conectada a um computador. (Para obter informações adicionais sobre como uma SAN funciona com armazenamento em bloco, consulte Block Storage: A Complete Guide.)

• CAN (rede de área de campus): a CAN também é conhecida como rede de área corporativa. Uma CAN é maior do que uma LAN, mas menor que uma WAN. As CANs atendem a locais como faculdades, universidades e campi de negócios.

• VPN (rede privada virtual): a VPN é uma conexão segura, ponto a ponto, entre dois terminais de rede (consulte 'Nós' a seguir). Uma VPN estabelece um canal criptografado que mantém a identidade do usuário e as credenciais de acesso, bem como quaisquer dados transferidos, inacessíveis aos hackers.

Termos e conceitos importantes

A seguir estão alguns termos comuns que são necessários conhecer ao falar sobre rede 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 host do dispositivo e a localização do dispositivo nessa rede. Quando um dispositivo envia dados para outro, esses dados incluem um "cabeçalho" com o endereço IP dos dispositivos de envio e de destino.

• Nós: Um nó é um ponto de conexão dentro de uma rede que pode receber, enviar, criar ou armazenar dados. Cada nó requer que você forneça alguma forma de identificação para receber acesso, como um endereço IP. Alguns exemplos de nós incluem computadores, impressoras, modems, pontes e comutadores. Um nó é essencialmente qualquer dispositivo de rede que pode reconhecer, processar e transmitir informações para qualquer outro nó de 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 dentro dos pacotes para determinar a melhor maneira de as informações chegarem ao destino final. Os roteadores encaminham pacotes de dados até que alcancem o nó de destino.

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

  • Comutação de circuitos, que estabelece um caminho de comunicação dedicado entre nós de uma rede. Este caminho dedicado garante que toda a largura de banda esteja disponível durante a transmissão, o que significa que nenhum outro tráfego poderá viajar por esse caminho.

  • Comutação de pacotes, que envolve a quebra de dados em componentes independentes chamados pacotes que, por causa de seu pequeno tamanho, exigem menos demandas da rede. Os pacotes viajam pela rede até o destino final.

  • A comutação de mensagens envia uma mensagem em sua totalidade do nó de origem, viajando entre comutadores até chegar ao nó de destino.

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

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

Exemplos de redes de computadores

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

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

O governo municipal pode gerenciar uma rede municipal de câmeras de vigilância que monitoram o fluxo de tráfego e os incidentes. Essa rede é parte de uma MAN ou rede de área metropolitana que permite ao pessoal de emergência da cidade responder a acidentes de trânsito, aconselhar os motoristas sobre rotas alternativas de viagem e até mesmo enviar multas de trânsito para motoristas que avançam o sinal vermelho.

The Weather Company trabalhou para criar uma rede em malha ponto a ponto que permite que dispositivos móveis se comuniquem diretamente uns com os outros sem a necessidade de Wi-Fi ou conectividade de celular. O projeto Mesh Network Alerts permite o fornecimento de informações meteorológicas que salvam vidas a bilhões de pessoas, mesmo sem uma conexão com a Internet.

Redes de computadores e a Internet

A Internet é, na verdade, uma rede de redes que conecta bilhões de dispositivos digitais em todo o mundo. Os protocolos padrão permitem a comunicação entre esses dispositivos. Esses protocolos incluem o protocolo de transferência de hipertexto (o ‘http’ na frente de todos os endereços de sites). O protocolo da Internet (ou endereços IP) são números de identificação exclusivos exigidos de cada dispositivo que acessa a Internet. Os endereços IP são comparáveis ao seu endereço de correspondência, fornecendo dados de localização exclusivos para que as informações possam ser entregues corretamente.

Internet Service Providers (ISPs) e Network Service Providers (NSPs) fornecem a infraestrutura que permite a transmissão de pacotes de dados ou informações pela Internet. Os bits de informação enviados pela Internet não vão para todos os dispositivos conectados à Internet. É a combinação de protocolos e infraestrutura que passa as informações do destino exato.

Como eles funcionam?

As redes de computadores conectam nós como computadores, roteadores e comutadores usando cabos, fibra ótica ou sinais sem fio. Essas conexões permitem que os 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 usa um protocolo da Internet ou endereço IP, uma sequência de números que o identifica exclusivamente e permite que outros dispositivos o reconheçam. 

Os roteadores são dispositivos virtuais ou físicos que facilitam a comunicação entre redes diferentes. Os roteadores analisam as informações para determinar a melhor maneira de os dados chegarem ao 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 destino final.

Arquitetura

A arquitetura de rede de computadores define a sua própria estrutura física e lógica. Ela descreve como os computadores são organizados na rede e quais tarefas são designadas a eles. Os componentes da arquitetura de rede incluem hardware, software, mídia de transmissão (com ou sem fio), topologia de rede e protocolos de comunicação.

Principais tipos de arquitetura de rede

Existem dois tipos de arquitetura de rede: ponto a ponto (P2P)ecliente/servidor. Na arquitetura P2P, dois ou mais computadores são conectados como “peers”, o que significa que têm poderes e privilégios iguais na rede. Uma rede P2P não requer um servidor central para coordenação. Em vez disso, cada computador na rede atua como um cliente (um computador que precisa acessar um serviço) e um servidor (um computador que atende às necessidades desse cliente). 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 grupo de servidores gerencia recursos e fornece serviços para dispositivos clientes na rede. Os clientes na rede se comunicam uns com os outros por meio do servidor. Ao contrário do modelo P2P, os clientes em uma arquitetura cliente/servidor não compartilham seus recursos. Esse tipo de arquitetura às vezes é chamado de modelo em camadas porque é projetado com vários níveis ou camadas.

Topologia de rede

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

A compreensão dos tipos de topologia fornece a base para a criação de uma rede bem-sucedida. Existem várias topologias, mas as mais comuns são barramento, anel, estrela e malha:

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

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

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

• Uma topologia de malha é definida por conexões sobrepostas entre os nós. É possível criar uma topologia de malha completa, em que todos os nós da rede são conectados entre si. Também é possível criar uma topologia de malha parcial na qual apenas alguns nós são conectados a todos os outros e alguns são conectados aos nós com os quais trocam a maioria dos dados. A topologia de malha completa pode ser cara e demorada para executar, motivo pelo qual costuma ser reservada para redes que exigem alta redundância. A malha parcial fornece menos redundância, mas é mais econômica e mais simples de executar.

Segurança

A segurança de 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 serviços aos usuários com a necessidade de controlar o acesso às informações.

Existem 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 entrada, a segurança de rede requer o uso de vários métodos de defesa. As defesas podem incluir firewalls, dispositivos que monitoram o tráfego da rede e evitam o acesso a partes da rede com base em regras de segurança.

Os processos de autenticação de usuários com IDs de usuário e senhas fornecem outra camada de segurança. A segurança inclui o isolamento dos dados da rede para que as informações proprietárias ou pessoais sejam mais difíceis de acessar do que as informações menos críticas. Outras medidas de segurança de rede incluem garantir que atualizações e correções de hardware e software sejam executadas regularmente, educar os usuários da rede sobre a função de cada um nos processos de segurança e ficar atento a ameaças externas executadas por hackers e outros agentes mal-intencionados. As ameaças à rede evoluem constantemente, o que torna a segurança de rede um processo sem fim.

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

Veja sobre as cinco principais considerações  (PDF, 298 KB) para proteger a cloud pública.

Redes em malha

Conforme observado acima, uma rede em malha é um tipo de topologia em que os nós de uma rede de computadores se conectam o máximo possível a outros nós. Nessa topologia, os nós cooperam para rotear dados de maneira eficiente ao destino. Essa topologia fornece maior tolerância a falhas porque, se um nó falhar, muitos outros nós poderão transmitir os dados. As redes em malha se autoconfiguram e organizam, procurando o caminho mais rápido e confiável para enviar as informações.

Tipo de redes em malha

Existem dois tipos de redes de malha, malha completa e malha parcial: 

• Em uma topologia de malha completa , cada nó da rede se conecta a todos os outros nós, fornecendo o nível mais alto de tolerância a falhas. No entanto, sua execução é mais cara. Em uma topologia de malha parcial, apenas alguns nós se conectam, normalmente aqueles que trocam dados com mais frequência.
• Uma rede em malha sem fio pode consistir de 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 de forma eficiente tarefas, cargas de trabalho e tráfego de rede entre os servidores disponíveis. Pense em balanceadores de carga como o controle de tráfego aéreo de um aeroporto. O balanceador de carga observa todo o tráfego que entra em uma rede e o direciona ao roteador ou servidor mais bem equipado para gerenciá-lo. Os objetivos do balanceamento de carga são evitar a 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 Load Balancing: A Complete Guide.

Redes de entrega de conteúdo

Uma rede de entrega de conteúdo (CDN) é uma rede de servidores distribuída que entrega cópias temporariamente armazenadas ou em cache do conteúdo do 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 e o servidor do seu site. Ter o conteúdo em cache mais perto de seus usuários finais permite que você veicule conteúdo com mais rapidez, além de ajudar os sites a alcançarem melhor um público global. As CDNs protegem contra picos de tráfego, reduzem a latência, diminuem o consumo de largura de banda, aceleram os tempos de carregamento e diminuem o impacto de hacks e ataques, introduzindo uma camada entre o usuário final e a infraestrutura do seu site.

Mídias de transmissão ao vivo, mídias sob demanda, empresas de jogos, criadores de aplicativos, sites de e-commerce, conforme o consumo digital aumenta, mais proprietários de conteúdo recorrem às CDNs para melhor atender aos consumidores de conteúdo.

Soluções de rede de computadores e IBM

As soluções de rede de computadores ajudam as empresas a aumentar o tráfego, manter os usuários satisfeitos, proteger a rede e fornecer serviços de forma fácil. A melhor solução de rede de computadores normalmente é uma configuração exclusiva com base em seu tipo de negócio e necessidades específicas.

Redes de entrega de conteúdo (CDNs),balanceadores de carga , e segurança de rede, todos mencionados acima, são exemplos de tecnologias que podem ajudar as empresas a elaborar soluções ideais de rede de computadores. A IBM oferece soluções adicionais de rede, incluindo:

• Dispositivos de gateway fornecem controle aprimorado sobre o tráfego e permitem acelerar o desempenho da rede, além de impulsionar a segurança dela. Gerencie suas redes físicas e virtuais para rotear várias VLANs, para firewalls, VPN, modelagem de tráfego e mais.
• O link direto protege e acelera a transferência de dados entre infraestrutura privada, multiclouds e IBM Cloud.
• Serviços de internet em cloud são recursos de segurança e de desempenho projetados para proteger o conteúdo da Web e aplicativos voltados para o público antes que eles cheguem à cloud. Obtenha proteção DDoS, balanceamento de carga global e um conjunto de recursos de segurança, confiabilidade e desempenho projetado para proteger o conteúdo da Web e os aplicativos voltados ao público antes que eles cheguem à cloud. 

Os serviços de rede na IBM Cloud oferecem soluções de rede para aprimorar o tráfego, manter os usuários satisfeitos e fornecer recursos facilmente conforme necessário.

Desenvolva qualificações de rede e obtenha a certificação profissional IBM por meio dos cursos do currículo Cloud Site Reliability Engineers (SRE) Professional 

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