Plano em Foco

As redes locais foram desenvolvidas como meio de trocar informações entre dois ou mais hospedeiros, sem a necessidade de mídias (disquete etc) para isso.

1. Ponto a ponto

Na figura abaixo, imagino como deve ter sido a primeira rede. Dois computadores ligados por meio de um cabo. Existem muitas considerações a fazer a respeito de topologia, que faremos em momento posterior (ou, se você for apressado, lendo o livro IRCH). Por enquanto, vamos nos dedicar no conceito desta primeira rede. Uma máquina envia uma informação, que passa através do cabo e chega em outro computador, que o recebe.

A informação lógica é codificada em sinais elétricos. As duas máquinas devem saber como codificar e, é claro, como decodificar esses sinais, para que possam comunicar-se. Enfim, as máquinas devem seguir o mesmo padrão de conversa. A isso chamamos de protocolo.

2. Malha completa

Mais tarde, os engenheiros decidiram que seia bem melhor expandir suas redes locais para que outros computadores fossem conectados.

A malha completa é uma solução simples, porém cara. Basta que (aí está a parte “simples”) cada computador possua mais de uma placa de rede, quantas forem necessárias para interconectá-lo aos outros computadores. A parte “cara”, você deve compreender: o número de placas de rede que cada computador deve ter, além do número de cabos. Além disso, visto que as placas mães dos computadores possuem slots muito limitados, não é possível formar uma rede grande.

3. Barramento

Bom, vamos fazer uma rede mais barata? Sim, porque não! Surgiu a rede em barra ou barramento (é claro que nesse meio tempo, várias soluções em rede surgiram).

Nesta rede, existe um cabo por toda a rede, e todos os computadores são ligados diretamente neste cabo, em vez de um no outro, como acontecia na cara topologia em malha completa. Como você pode perceber, o número de placas de rede por computador é sempre um, e a rede pode vir a se tornar grande, mas não muito grande, por causa de um comportamento (não necessariamente um problema, como muitos dizem) interessante: a informação que uma máquina envia são ecoadas por toda a rede. É como se a rede inteira fosse um único cabo.

Em suma: nessa topologia em barramento, quando uma máquina envia os sinais elétricos, todas as outras máquinas percebem-o, mas apenas a destinatária (ou um espião que se faça passar pelo destinatário) recebe e decodifica os sinais elétricos. As outras máquinas ignoram isso.

3.1. Colisões na topologia barramento

Como consequência do comportamento de “eco” nas redes em barramento, temos um outro comportamento absolutamente natural: colisões. A colisão ocorre quando duas máquinas enviam sinais elétricos pelo mesmo cabo, ao mesmo tempo. Os sinais elétricos encontram-se, misturando-se e tornando impossível interpretar os sinais bagunçados depois disso.

Existe uma solução “simples”, porém de implementação complexa, que não vamos discutir a fundo neste post mas vamos mencionar: o algoritmo de detecção de colisão. Em termos simples, cada computador roda um módulo de programa que ouve se o cabo está em uso antes de enviar o sinal. Se o cabo estiver em uso, então espera e ouve novamente mais tarde. Caso o cabo esteja livre, envia. Isso reduz muito o número de colisões, mas se mesmo assim houver, o módulo de programa em cada computador detecta a colisão e reenvia o quadro, obedecendo a regra de ouvir o cabo antes de enviar.

4. Substituindo o barramento por um dispositivo central: o hub, ou concentrador, ou repetidor

Um problema das redes em barramento era que, caso qualquer parte do cabeamento apresentasse defeito ou estivesse desconectado de suas máquinas, a rede inteira parava de funcionar.

Um dos últimos passos (não o último, mas um dos últimos) para a mlehoria nas comunicações das redes locais, foi o surgimento do hub, ou concentrador, ou repetidor, como você preferir. Ele age da mesma forma que a topologia barramento – inclusive quanto ás colisões – porém tem a vantagem de concentrar tudo em um lugar só (o que facilita a administração da rede), além de fazer com que a rede continue funcionando sem problemas caso algum computador ou cabo apresente falha, ou seja desconectado.

A expansão da rede se torna mais fácil, pois basta conectar um dispositivo ao hub e ele fará parte da rede.

5. Conclusão

Procurei mostrar de forma bem simples e rápida a evolução das redes locais, até chegar ao hub. Você acompanhou uma evolução de conceito. O próximo passo depois do hub, e que caracteriza as redes de hoje, é o uso de um switch, ou comutador, que veremos em breve, ou, se você tiver pressa (olha a propaganda) lendo o livro IRCH, que mesmo em versão beta fala sobre isso nos capítulos iniciais.

Bons estudos.

As questões do livro estão sendo reescritas. Elas seguirão as seguintes regras:

• Serão baseadas em concursos públicos realizados nos últimos 3 anos. As provas analisadas foram aplicadas pelo Cespe ou Cesgranrio, que considero serem as bancas examinadoras mais sólidas em assuntos técnicos.
• As questões serão de múltipla escolha ou discursivas.
• O texto de alguns capítulos será levemente modificado, dando ênfase a concursos públicos.

Bom, é isso.  Não incluí nenhuma prova da Funrio, pois as questões de redes deles têm se mostrado tendenciosas e pouco técnicas, para o objetivo que tenho em mente.

O primeiro capítulo que inseri questões baseadas em concursos foi o recém escrito “Redes Ethernet”, número 7.

Há duas semanas comprei um netbook da marca Acer, modelo Aspire One AOD e um número que não me lembro totalmente, mas é par, que veio com um Windows XP instalado. Ao receber e verificar esse fato, expressões de satisfação não surgiram no meu rosto e instalei o Ubuntu, não porque seja minha distribuição preferida ou a que eu julgue ser a mais própria para o tipo de máquina, e sim por que era a única distribuição que eu tinha em mãos e aquela era uma situação de urgência.

Enfim, instalei a distribuição Moblin mais recente, e notei uma coisa interessantíssima quando tentei conectá-lo a uma rede cabeada que tenho em casa: não há como configurar IPs fixos. Bom, ter, até tem (ifconfig, route e nano resolv.conf), mas não é o ideal e a interface do sistema não reconhece a conexão. Tudo bem, é possível navegar usando o Firefox adaptado, mas não é possivel – o que achei estranho – conectar o programa de mensagens instantâneas etc. Uma adaptação pecaminosa, penso eu.

Deixando isso de lado, após configurar um servidor DHCP na rede, a máquina funcionava corretamente. Conecta e entra no IM (GTalk e MSN) antes da interface gráfica iniciar-se – o que, de fato, é bem rápido.

Gostei muito do resultado final, e penso que esse tipo de coisa é o futuro. É o primeiro sistema que vejo obrigar o administrador de rede a configurar um servidor DHCP, deixando o usuário fora disso e obrigando-o (em tese) a aceitar a configuração que a rede provê.

Em antigas redes de computadores half-duplex, existia um aspecto absolutamente natural das redes daquele tempo conhecido como “colisão”. A colisão tradicionalmente acontecia na própria mídia, quando esta era um cabo coaxial. Entretanto,  em casos em que a mídia usada era cabo de par trançado, a colisão não ocorria no cabo, e sim, nas placas de rede. Isso acontecia porque o cabo transmitia por um par de fios e recebia por outro par. Eram pares distintos.

Como funcionava a detecção de colisão?

Se a mídia fosse o cabo coaxial, com um único fio de cobre no interior do cabo, as placas de rede detectavam a colisão quando a amplitude do sinal elétrico aumentava acima de um limite préestabelecido.

Se a mídia fosse de par trançado, a detecção de colisão era feita quando a placa de rede recebia sinais pelo par receptor ao mesmo tempo em que enviava pelo par transmissor. Contudo, lembre-se sempre que não havia colisão no cabo de par trançado!

Fonte: Ethernet, o guia definitivo, pág 53; Charles E. Spurgeon – O’Reilly / Campus, ano 2000.

Até pouco tempo atrás, estava escrevendo o livro usando a excelente ferramenta TexMacs. Mas por alguns motivos que julgo apropriados – nada contra o TeXMacs, é uma ferramenta que gosto muito e continuarei usando para outros projetos – o projeto do livro foi migrado para o OpenOffice (ou BrOffice, que seja).

O livro “IRCH – Curso completo” recebeu uma nova capa. Esta capa talvez seja provisória, não sei… parece que será permanente. Fiz usando o DIA e o OpenOffice (ou BrOffice, que seja) Draw. O que você acha dessa capa?

Se você acompanhou o desenvolvimento deste livro, sabia que os gráficos não apresentavam a figura de uma nuvem, ao se referir à nuvem Internet. Este problema foi corrigido, além de muitos outros. A solução foi exportar o diagrama feito no Dia em formato PNG, em vez de EPS, e também aumentar a espessura da linha da nuvem.

Um novo capítulo acaba de ser adicionado ao livro “IRCH – Curso Completo”. O título do capítulo é “Protocolo Ethernet”, e recebeu a numeração 7. É o último capítulo da parte II do livro, que trata principalmente de redes locais.

O Livro “Introdução às Redes de Computadores de Hoje” passará a se chamar “IRCH – Curso Completo” com o subtítulo “Introdução às Redes de Computadores de Hoje”.

Com isso, o livro perde seu caráter solitário e passará a fazer parte do curso de mesmo nome, a ser oferecido no ambiente de educação à distância do Plano em Foco.