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Redes são um conjunto de máquinas eletrônicas com processadores capazes de trocar informações e partilhar recursos, interligados por um subsistema de comunicação.

Topologia ou Arquitetura de Redes

A topologia de rede é o canal no qual o meio de rede está conectado aos computadores e outros componentes de uma rede. Essencialmente, é a estrutura topológica da rede, e pode ser descrito física ou logicamente. Há várias formas nas quais se podem organizar a interligação entre cada um dos nós (computadores) da rede.

Existem duas categorias básicas de topologias de rede:

  • Topologia física
  • Topologia lógica

Topologia física

A topologia física é a verdadeira aparência da rede, enquanto que a topologia lógica descreve o fluxo dos dados através da rede. A topologia física representa como as redes estão conectadas (layout físico) e o meio de conexão dos dispositivos de redes (nós ou nodos). A forma com que os cabos são conectados, e que genericamente chamamos de topologia da rede (física), influencia em diversos pontos considerados críticos, como a flexibilidade, velocidade e segurança.

  • Ponto a ponto
  • Anel
  • Barramento
  • Estrela
  • Malha
  • Árvore
  • Híbrida
  • Daisy Chain
  • Linear
  • Anel

Atualmente as topologias físicas mais comuns em redes locais são Estrela e Ponto-a-Ponto.

Topologia Lógica

A topologia lógica refere-se à maneira como os sinais agem sobre os meios de rede, ou a maneira como os dados são transmitidos através da rede a partir de um dispositivo para o outro sem ter em conta a interligação física dos dispositivos.

Topologias lógicas são frequentemente associadas ao Media Access Control (ou em português Controle de Acesso ao Meio), métodos e protocolos.

Topologias lógicas podem ser reconfiguradas dinamicamente por tipos especiais de equipamentos como roteadores e switches.

Os tipos de topologia de rede lógica mais comuns são o Broadcast, em que o nó envia seus dados a todos os outros espalhados na rede (Ethernet) e a passagem Token, que controla o envio de dados pela rede (Token Ring).

Ethernet

Ethernet é uma arquitetura de interconexão para redes locais - Rede de Área Local (LAN) - baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinais elétricos para a camada física, em formato de pacotes e protocolos para a subcamada de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC) do modelo OSI. A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como 802.3. A partir dos anos 90, ela vem sendo a tecnologia de LAN mais amplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros padrões de rede como Token Ring, FDDI e ARCNET.

Protocolos TCP e IP

TCP/IP não é propriamente um protocolo, mas um conjunto deles ou uma pilha de protocolos como usualmente se chama. Observe que o próprio nome já se refere a dois protocolos diferentes: TCP (Transmission Control Protocol) e IP (Internet Protocol).

Protocolo TCP

O TCP (acrônimo que significa "Protocolo de Controle de Transmissão") é um dos protocolos sobre os quais assenta a Internet. Ele é complementado pelo Protocolo da Internet (IP), sendo normalmente chamado de TCP/IP. A versatilidade e robustez do TCP tornou-o adequado a redes globais, já que este verifica se os dados são enviados de forma correta, na sequência apropriada e sem erros, pela rede.

O TCP é um protocolo do nível da camada de transporte (camada 4) do Modelo OSI e é sobre o qual que se assentam a maioria das aplicações cibernéticas, como o SSH, FTP, HTTP — portanto, a World Wide Web. O Protocolo de Controle de Transmissão provê confiabilidade, entrega na sequência correta e verificação de erros dos pacotes de dados, entre os diferentes nós da rede, para a camada de aplicação.

Aplicações que não requerem um serviço de confiabilidade de entrega de pacotes podem se utilizar de protocolos mais simples como o User Datagram Protocol (UDP), que provê um serviço que enfatiza a redução de latência da conexão.

Protocolo IP

Protocolo de Internet (em inglês: Internet Protocol, com o acrônimo IP) é usado como o protocolo de comunicação entre todas as máquinas em rede para encaminhamento dos dados. Tanto no Modelo TCP/IP, quanto no Modelo OSI, o importante IP (Protocolo de Internet) situa-se no nível da camada intitulada camada de rede (camada 3).

O IP é o elemento comum encontrado na Internet pública dos dias de hoje. É descrito no RFC 791 da IETF, que foi pela primeira vez publicado em setembro de 1981. Este documento descreve o protocolo da camada de rede mais popular e em uso. Esta versão do protocolo é designada de versão 4, ou IPv4. O IPv6 tem endereçamento de origem e destino de 128 bits, oferecendo mais endereçamentos que os 32 bits do IPv4.

Endereços no IPv4

Endereços IP servem para individualizar equipamentos e permitir que uns localizem os outros na rede.

IPv6 é uma atualização do IPv4 e a diferença entre eles é a quantidade de bits usado no endereçamento, portanto, na capacidade de número de endereços.

O IPv4, desde 1981, é um número de 32bits, formatado em 4 grupos de oito bits cada, chamados de octetos. É escrito em notação decimal pontuada. A capacidade de endereçamento do IPv4 é de no máximo 4.294.967.296 endereços, no entanto há exclusões.

Cada interface pode ter um endereço IP único.

O Internet Protocol faz parte da parte lógica da rede e contém a classe da rede, que pode ser classes: A; B; C; D; ou E.

Classe A B C D E
  Unicast Unicast Unicast Multicast Experimental
Hosts 16.777.216 65.536 256
Redes 256 65.536 16.777.216
IP inicial 0.0.0.0 128.0.0.0 192.0.0.0 224.0.0.0 240.0.0.0
IP Final 127.255.255.255 191.255.255.255 223.255.255.255 239.255.255.255 247.255.255.255

Obs.: A máscara de subrede pode alterar a classe da rede

IP públicos e privados

Endereços IP privados são empregados em redes locais domésticas e empresariais, endereços IP públicos são empregados para acesso à Internet.

Faixas de endereços para redes privadas:

Classe A B C
IP inicial 10.0.0.0 172.16.0.0 192.168.0.0
IP final 10.255.255.255 172.31.255.255 192.168.255.255
Hosts 16.777.216 65.536 65.536

Obs.: A classe B conta com mais uma faixa de endereços privada que é 169.254.x.x (Windows)

Endereços públicos devem ser únicos, portanto, não pode haver mais de um de cada deles, em âmbito mundial.

A distribuição de endereços públicos é regrada e controlada por um organismo não governamental internacional denominado IANA[1]Internet Assigned Numbers Authority (Autoridade de Números Atribuídos na Internet), que entrega as faixas de endereços IP aos RIR – Regional Internet Registry, ou em português Registros Regionais de Internet, que por sua vez distribuem aos ISPs – Internet Service Providers (Provedores de Serviço de Internet).

No Brasil o NIC.br (Núcleo de Informação e Coordenação do Ponto BR) administra a faixa de endereços IP recebida da LACNIC – Latin America and Caribbean Net Information Centre, o RIR da região.

Endereços IPv6

O IPv6 é a evolução do IPv4, no entanto algumas diferenças são observadas.

Os endereços IPv6 são formados por 8 hexadecatetos cada um deles com 16 bits, num total de 2**128 possibilidades de endereços (ou 3,4028237E38), escrito em notação hexadecimal de quatro dígitos por grupo, com os grupos sendo separados por dois pontos (:).

Deixa de existir a máscara de subrede e os quatro primeiros hexadecatetos representam a rede, com os outros quatro representando o host (2**64 = 18.446.744.073.709.551.616 possibilidades tanto para rede, quanto para host), além do que só existem endereços públicos.

Um endereço típico poderia ser então, por exemplo: 0A50:CAFE:0000:0000:0000:0032:0ECD:0001, onde a rede é 0A50:CAFE:0000:0000 e o host é 0000:0032:0ECD:0001.

Em verdade, um número complicado de ser ‘usado’, então por simplicidade existe a notação alternativa para tornar mais fácil o uso do número IPv6, no exemplo seria A50:CAFE::32:ECD:1, bem mais simples.

Como transformar um número, ou endereço, IPv6 de notação completa em notação simplificada? Primeiro eliminar zeros a esquerda, ou seja, 0A50 passa a A50. A seguir sequências de hexadecatetos totalmente zero podem ser simplificadas para duplo dois pontos assim: 0000:0000:0000 resultando em ::, no entanto isso só pode ser feito uma única vez em um mesmo endereço IPv6, conforme nos exemplos a seguir.

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001 = ::1
0A50:0000:0000:0000:0032:0000:0000:0045 = A50::32:0:0:45 ou A50:0:0:0:32::45 (nunca A50::32::45)

REFERÊNCIAS

FOROUZAN, Behrouz A.; e MOSHARRAF, Firouz. Redes de computadores: Uma abordagem top-down. Porto Alegre: bookman, 2013Wikipédia. Modelo OSI.

Wikipédia. Modelo OSI. Disponível em <https://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_OSI>, acesso em 28/ago./2018

-- Protocolo de Internet. Disponível em <https://pt.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_Internet>, acesso em 28/ago./2018

-- Transmission Control Protocol. Disponível em <https://pt.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol>, acesso em 28/ago./2018


[1] IANA – Internet Assigned Numbers Authority, é hierarquicamente superior a: ARIN – American Registry for Internet Numbers; LACNIC – Latin American and Caribbean Network Information Centre; RIPE - Reseaux IP Europeens Network Coordination Centre; AFRINIC – African Network Information Centre; APNIC - Asia-Pacific Network Information Centre.