Funções do Host

Todos os computadores que estão conectados a uma rede e participam diretamente da comunicação em rede são classificados como hosts. Os hosts podem ser chamados de dispositivos finais. Alguns hosts também são chamados de clientes. No entanto, o termo hosts refere-se especificamente a dispositivos na rede que recebem um número para fins de comunicação. Este número identifica o host dentro de uma rede específica. Este número é chamado de endereço IP (Internet Protocol). Um endereço IP identifica o host e a rede à qual o host está conectado.

Servidores são computadores com software que lhes permite fornecer informações, como e-mail ou páginas da Web, para outros dispositivos finais na rede. Cada serviço exige um software de servidor separado. Por exemplo, um computador exige um software de servidor Web, para que possa prover serviços web à rede. Um computador com software de servidor pode fornecer serviços simultaneamente a muitos clientes diferentes.

Meios de rede

A comunicação transmite através de uma rede na mídia. A mídia fornece o canal pelo qual a mensagem viaja da origem ao destino.

As redes modernas usam principalmente três tipos de mídia para interconectar dispositivos, como mostrado na figura:

• Fios de metal dentro de cabos - Os dados são codificados em impulsos elétricos.

• Fibras de vidro ou plástico nos cabos (cabo de fibra óptica) - Os dados são codificados em pulsos de luz.

• Transmissão sem fio - Os dados são codificados através da modulação de frequências específicas de ondas eletromagnéticas.

Diagramas de topologia física

Os diagramas de topologia física ilustram a localização física dos dispositivos intermediários e a instalação dos cabos, conforme mostrado na figura. Você pode ver que as salas em que esses dispositivos estão localizados estão rotuladas nesta topologia física.

Diagramas de topologia lógica

Diagramas de topologia lógica ilustram dispositivos, portas e o esquema de endereçamento da rede, conforme mostrado na figura. Você pode ver quais dispositivos finais estão conectados a quais dispositivos intermediários e que mídia está sendo usada.

LANs e WANs

As infra-estruturas de rede variam muito em termos de:

• Tamanho da área coberta;

• Número de usuários conectados;

• Número e tipos de serviços disponíveis;

• Área de responsabilidade.

Os dois tipos mais comuns de infraestruturas de rede são as redes locais (LANs) e as redes de longa distância (WANs). Uma LAN é uma infraestrutura de rede que fornece acesso a usuários e dispositivos finais em uma pequena área geográfica. Normalmente, uma LAN é usada em um departamento dentro de uma empresa, uma casa ou uma rede de pequenas empresas. Uma WAN é uma infraestrutura de rede que fornece acesso a outras redes em uma ampla área geográfica, que normalmente pertence e é gerenciada por uma corporação maior ou por um provedor de serviços de telecomunicações. A figura mostra LANs conectadas a uma WAN.

LANs

Uma LAN é uma infraestrutura de rede que abrange uma pequena área geográfica. As LANs têm características específicas:

• LANs interconectam dispositivos finais em uma área limitada, como uma casa, uma escola, um edifício de escritórios ou um campus.

• Uma LAN é geralmente administrada por uma única organização ou pessoa. O controle administrativo é imposto no nível da rede e governa as políticas de segurança e controle de acesso.

• As LANs fornecem largura de banda de alta velocidade para dispositivos finais internos e dispositivos intermediários, conforme mostrado na figura.

WANs

A figura mostra uma WAN que interconecta duas LANs. Uma WAN é uma infraestrutura de rede que abrange uma ampla área geográfica. As WANs geralmente são gerenciadas por provedores de serviços (SPs) ou provedores de serviços de Internet (ISPs).

As WANs têm características específicas:

• As WANS interconectam as LANs em grandes áreas geográficas, como entre cidades, estados, províncias, países ou continentes.

• As WANs são geralmente administradas por vários prestadores de serviço.

• As WANs geralmente fornecem links de velocidade mais lenta entre as LANs.

A Internet

A internet é uma coleção mundial de redes interconectadas (internetworks, ou internet para abreviar). A figura mostra uma maneira de visualizar a Internet como uma coleção de LANs e WANs interconectadas.

Algumas LANs do exemplo são conectados entre si por meio de uma WAN. As WANs estão conectadas entre si. As linhas de conexão de WAN, em vermelho, representam todas as variações de modos de conexão de rede. As WANs podem se conectar através de fios de cobre, cabos de fibra ótica e transmissões sem fio (não mostradas).

A internet não é de propriedade de nenhum indivíduo ou grupo. Garantir a comunicação efetiva por essa infraestrutura diversa exige a aplicação de tecnologias e protocolos consistentes e geralmente reconhecidos, bem como a cooperação de muitas agências de administração de redes. Existem organizações que foram desenvolvidas para ajudar a manter a estrutura e a padronização de protocolos e processos da Internet. Essas organizações incluem a Internet Engineering Task Force (IETF), a Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) e a Internet Architecture Board (IAB), além de muitas outras.

Intranets e Extranets

Existem outros dois termos semelhantes ao termo internet: intranet e extranet.

Intranet é um termo frequentemente usado para se referir a uma conexão privada de LANs e WANs que pertence a uma organização. Uma intranet é projetada para ser acessada apenas por membros da organização, funcionários ou outras pessoas autorizadas.

Uma organização pode usar uma extranet para fornecer acesso seguro e protegido a indivíduos que trabalham para uma organização diferente, mas exigem acesso aos dados da organização. Aqui estão alguns exemplos de extranets:

• Uma empresa que fornece acesso a fornecedores e contratados externos;

• Um hospital que fornece um sistema de reservas aos médicos para que eles possam marcar consultas para seus pacientes;

• Um escritório local de educação que está fornecendo informações sobre orçamento e pessoal às escolas de seu distrito.

A figura ilustra os níveis de acesso que diferentes grupos têm a uma intranet da empresa, uma extranet da empresa e à internet.

Conexões com a Internet para Residências e Pequenos Escritórios

A figura ilustra opções de conexão comuns para usuários de pequenos escritórios e escritórios domésticos.

• Cabo - Normalmente oferecido por provedores de serviços de televisão a cabo, o sinal de dados da Internet transmite no mesmo cabo que fornece televisão a cabo. Ele fornece alta largura de banda, alta disponibilidade e uma conexão sempre ativa à Internet.

• DSL - As linhas de assinante digital também fornecem alta largura de banda, alta disponibilidade e uma conexão sempre ativa à Internet. O DSL funciona utilizando a linha telefônica. Em geral, usuários de pequenos escritórios e escritórios domésticos se conectam com o uso de DSL Assimétrico (ADSL), o que significa que a velocidade de download é maior que a de upload.

• Celular - O acesso celular à Internet usa uma rede de telefonia celular para se conectar. Onde quer que você possa obter um sinal de celular, você pode obter acesso à Internet por celular. O desempenho é limitado pelos recursos do telefone e da torre de celular à qual está conectado.

• Satélite - A disponibilidade do acesso à Internet via satélite é um benefício nas áreas que, de outra forma, não teriam conectividade com a Internet. As antenas parabólicas exigem uma linha de visão clara para o satélite.

• Conexão Discada (Dial-up) – Uma opção de baixo custo que usa qualquer linha telefônica e um modem. A baixa largura de banda fornecida por uma conexão de modem dial-up não é suficiente para grandes transferências de dados, embora seja útil para acesso móvel durante a viagem.

A escolha da conexão varia dependendo da localização geográfica e da disponibilidade do provedor de serviço.

Conexões Corporativas com a Internet

As opções de conexão corporativas são diferentes das opções do usuário doméstico. As empresas podem exigir largura de banda maior, largura de banda dedicada e serviços gerenciados. As opções de conexão disponíveis diferem dependendo do tipo de provedor de serviços localizado nas proximidades.

A figura ilustra opções de conexão comuns para empresas.

• Linha Alugada Dedicada - As linhas alugadas são circuitos reservados na rede do provedor de serviços que conectam escritórios geograficamente separados para redes privadas de voz e / ou dados. Os circuitos são alugados a uma taxa mensal ou anual.

• Metro Ethernet - Isso às vezes é conhecido como Ethernet WAN. Neste módulo, vamos nos referir a ele como Metro Ethernet. As ethernet metropolitanas estendem a tecnologia de acesso à LAN na WAN. Ethernet é uma tecnologia de LAN que você aprenderá em um módulo posterior.

• DSL de negócios - O DSL comercial está disponível em vários formatos. Uma escolha popular é a linha de assinante digital simétrica (SDSL), que é semelhante à versão DSL do consumidor, mas fornece uploads e downloads nas mesmas velocidades altas.

• Satélite - O serviço de satélite pode fornecer uma conexão quando uma solução com fio não está disponível.

A escolha da conexão varia dependendo da localização geográfica e da disponibilidade do provedor de serviço.

A Rede Convergente

Redes Separadas Tradicionais

Considere uma escola construída há trinta anos. Naquela época, algumas salas de aula eram cabeadas para a rede de dados, a rede telefônica e a rede de vídeo para televisões. Essas redes separadas não puderam se comunicar. Cada rede usava tecnologias diferentes para transmitir o sinal de comunicação. Cada rede possuía seu próprio conjunto de regras e padrões para assegurar a comunicação bem-sucedida. Vários serviços foram executados em várias redes.

Redes convergentes

Hoje, as redes separadas de dados, telefone e vídeo convergem. Diferentemente das redes dedicadas, as redes convergentes são capazes de fornecer dados, voz e vídeo entre muitos tipos diferentes de dispositivos na mesma infraestrutura de rede. Essa infraestrutura de rede usa o mesmo conjunto de regras, os mesmos contratos e normas de implementação. As redes de dados convergentes transportam vários serviços em uma rede.

Tolerância a Falhas

Uma rede tolerante a falhas é aquela que limita o número de dispositivos afetados durante uma falha. Ela foi desenvolvido para permitir uma recuperação rápida quando ocorre uma falha. Essas redes dependem de vários caminhos entre a origem e o destino de uma mensagem. Se um caminho falhar, as mensagens serão instantaneamente enviadas por um link diferente. Ter vários caminhos para um destino é conhecido como redundância.

A implementação de uma rede comutada por pacotes é uma das maneiras pelas quais redes confiáveis fornecem redundância. A comutação de pacotes divide os dados do tráfego em pacotes que são roteados por uma rede compartilhada. Uma única mensagem, como um e-mail ou stream de vídeo, é dividido em vários blocos, chamados pacotes. Cada pacote tem as informações de endereço necessárias da origem e do destino da mensagem. Os roteadores na rede alternam os pacotes com base na condição da rede no momento. Isso significa que todos os pacotes em uma única mensagem podem seguir caminhos muito diferentes para o mesmo destino. Na figura, o usuário desconhece e não é afetado pelo roteador que está alterando dinamicamente a rota quando um link falha.

Escalabilidade

Uma rede escalável se expande rapidamente para oferecer suporte a novos usuários e aplicativos. Ele faz isso sem degradar o desempenho dos serviços que estão sendo acessados por usuários existentes. A figura mostra como uma nova rede é facilmente adicionada a uma rede existente. Essas redes são escaláveis porque os projetistas seguem padrões e protocolos aceitos. Isso permite que os fornecedores de software e hardware se concentrem em melhorar produtos e serviços sem precisar criar um novo conjunto de regras para operar na rede.

A topologia de rede consiste em quatro roteadores com links redundantes, incluindo duas conexões com a nuvem da Internet. Existem três LANs, uma das quais foi recentemente adicionada. Uma caixa de texto diz: usuários adicionais e redes inteiras podem ser conectadas à Internet sem prejudicar o desempenho dos usuários existentes.

Qualidade do Serviço

A qualidade do serviço (QoS) é um requisito crescente das redes atualmente. Novos aplicativos disponíveis para usuários em redes, como transmissões de voz e vídeo ao vivo, criam expectativas mais altas em relação à qualidade dos serviços entregues. Você já tentou assistir a um vídeo com intervalos e pausas constantes? Conforme o conteúdo de vídeo, voz e dados continua a convergir na mesma rede, o QoS se torna um mecanismo essencial para gerenciar os congestionamentos e garantir a entrega confiável do conteúdo para todos os usuários.

O congestionamento acontece quando a demanda por largura de banda excede a quantidade disponível. A largura de banda é medida pelo número de bits que podem ser transmitidos em um único segundo, ou bits por segundo (bps). Ao tentar uma comunicação simultânea pela rede, a demanda pela largura de banda pode exceder sua disponibilidade, criando um congestionamento na rede.

Quando o volume de tráfego é maior do que o que pode ser transportado pela rede, os dispositivos retêm os pacotes na memória até que os recursos estejam disponíveis para transmiti-los. Na figura, um usuário está solicitando uma página da Web e outro está em uma ligação. Com uma política de QoS configurada, o roteador é capaz de gerenciar o fluxo do tráfego de voz e de dados, priorizando as comunicações por voz se a rede ficar congestionada.

Segurança da rede

A infraestrutura da rede, os serviços e os dados contidos nos dispositivos conectados à rede são recursos pessoais e comerciais críticos. Os administradores de rede devem abordar dois tipos de preocupações de segurança de rede: segurança da infraestrutura de rede e segurança da informação.

Proteger a infraestrutura de rede inclui proteger fisicamente os dispositivos que fornecem conectividade de rede e impedir o acesso não autorizado ao software de gerenciamento que reside neles, conforme mostrado na figura.

Os administradores de rede também devem proteger as informações contidas nos pacotes transmitidos pela rede e as informações armazenadas nos dispositivos conectados à rede. Para atingir os objetivos de segurança de rede, existem três requisitos principais.

• Confidencialidade - Confidencialidade dos dados significa que apenas os destinatários pretendidos e autorizados podem acessar e ler dados.

• Integridade - A integridade dos dados garante aos usuários que as informações não foram alteradas na transmissão, da origem ao destino.

• Disponibilidade - A disponibilidade de dados garante aos usuários acesso oportuno e confiável aos serviços de dados para usuários autorizados.

• Traga seu próprio dispositivo (BYOD)

• O conceito de qualquer dispositivo, para qualquer conteúdo, de qualquer maneira, é uma grande tendência global que requer mudanças significativas na maneira como usamos os dispositivos e os conectamos com segurança às redes. Isso se chama Traga seu próprio dispositivo (BYOD).

• O BYOD permite aos usuários finais a liberdade de usar ferramentas pessoais para acessar informações e se comunicar através de uma rede comercial ou do campus. Com o crescimento de dispositivos de consumo e a queda de custo relacionada, funcionários e estudantes podem ter dispositivos avançados de computação e rede para uso pessoal. Isso inclui laptops, notebooks, tablets, smartphones e e-readers. Estes podem ser adquiridos pela empresa ou escola, adquiridos pelo indivíduo ou por ambos.

• BYOD significa o uso de qualquer dispositivo, de qualquer propriedade e em qualquer lugar.

• Colaboração On-line

• As pessoas querem se conectar à rede não só para acessar as aplicações de dados, mas também para colaborar com outras pessoas. A colaboração é definida como “ato de trabalho com outro ou outros em um projeto em parceria”. As ferramentas de colaboração, como o Cisco WebEx, mostrado na figura, oferecem aos funcionários, alunos, professores, clientes e parceiros uma maneira de conectar, interagir e alcançar instantaneamente seus objetivos.

• A colaboração é uma prioridade crítica e estratégica que as organizações estão usando para permanecer competitivas. A colaboração também é uma prioridade na educação. Os alunos precisam colaborar para ajudar uns aos outros na aprendizagem, desenvolver as habilidades de equipe usadas na força de trabalho e trabalhar juntos em projetos baseados em equipe.

Tendências Tecnológicas em Casa

As tendências de rede não estão apenas afetando a maneira como nos comunicamos no trabalho e na escola, mas também mudando muitos aspectos da casa. As mais novas tendências para casas incluem a “tecnologia residencial inteligente”.

A tecnologia de casa inteligente se integra aos aparelhos diários, que podem ser conectados a outros dispositivos para tornar os aparelhos mais “inteligentes” ou automatizados. Por exemplo, você pode preparar a comida e colocá-la no forno para cozinhar antes de sair de casa durante o dia. Você programa seu forno inteligente para a comida que você quer que ele cozinhe. Ele também seria conectado ao seu 'calendário de eventos' para determinar a que horas você deveria estar disponível para comer e ajustar os horários de início e a duração do cozimento de acordo. Poderia até mesmo definir os tempos e as temperaturas de cozimento baseados em mudanças na programação. Além disso, uma conexão de smartphone ou tablet permite conectar-se diretamente ao forno, para fazer os ajustes desejados. Quando a comida estiver pronta, o forno envia uma mensagem de alerta para você (ou alguém que você especificar) que a comida está pronta e aquecendo.

Atualmente, a tecnologia de casa inteligente está sendo desenvolvida para todos os cômodos de uma casa. A tecnologia doméstica inteligente se tornará mais comum à medida que as redes domésticas e a tecnologia de Internet de alta velocidade se expandirem.

Banda Larga Sem Fio

Em muitas áreas onde cabo e DSL não estão disponíveis, a rede sem fio pode ser usada para se conectar à Internet.

Provedor de serviços de Internet sem fio

Um provedor de serviços de Internet sem fio (WISP) é um provedor de serviços de Internet que conecta assinantes a um ponto de acesso ou hot spot designado usando tecnologias sem fio semelhantes encontradas em redes locais sem fio domésticas (WLANs). Os WISPs são mais comumente encontrados em ambientes rurais onde DSL ou serviços a cabo não estão disponíveis.

Embora uma torre de transmissão separada possa ser instalada para a antena, normalmente a antena está conectada a uma estrutura elevada existente, como uma torre de água ou uma torre de rádio. Uma antena parabólica pequena ou grande é instalada no teto do assinante dentro do alcance do transmissor WISP. A unidade de acesso do assinante é conectada à rede com fio dentro de casa. Da perspectiva de usuário doméstico, a configuração não é muito diferente do serviço de cabo ou DSL. A principal diferença é a conexão da casa para o ISP ser sem fio em vez de um cabo físico.

Serviço de banda larga sem fio

Outra solução sem fio para casas e pequenas empresas é a banda larga sem fio, como mostra a figura.Esta solução usa a mesma tecnologia celular que um telefone inteligente. Uma antena é instalada fora da residência, fornecendo conectividade com ou sem fio para dispositivos na casa. Em muitas áreas, a banda larga sem fio doméstica está competindo diretamente com serviços DSL e a cabo.

Ameaças à Segurança

Você, sem dúvida, ouviu ou leu notícias sobre uma rede da empresa sendo violada, dando aos atores ameaçadores acesso às informações pessoais de milhares de clientes. Por esse motivo, a segurança de rede sempre será uma prioridade máxima dos administradores.

A segurança da rede é parte integrante da rede de computadores, independentemente de a rede estar em uma casa com uma única conexão à Internet ou se é uma corporação com milhares de usuários. A segurança da rede deve considerar o ambiente, bem como as ferramentas e os requisitos da rede. Ele deve poder proteger os dados e, ao mesmo tempo, permitir a qualidade do serviço que os usuários esperam da rede.

A proteção de uma rede envolve protocolos, tecnologias, dispositivos, ferramentas e técnicas para proteger dados e mitigar ameaças. Vetores de ameaça podem ser internos ou externos. Hoje, muitas ameaças à segurança de rede externa se originam da Internet.

Existem várias ameaças externas comuns às redes:

• Vírus, worms e cavalos de Tróia - Eles contêm software ou código malicioso em execução no dispositivo do usuário.

• Spyware e adware - Estes são tipos de software que são instalados no dispositivo de um usuário. O software, em seguida, coleta secretamente informações sobre o usuário.

• Ataques de dia zero - Também chamados de ataques de hora zero, ocorrem no primeiro dia em que uma vulnerabilidade se torna conhecida.

• Ataques de ator de ameaça - Uma pessoa mal-intencionada ataca dispositivos de usuário ou recursos de rede.

• Ataques de negação de serviço - Esses ataques atrasam ou travam aplicativos e processos em um dispositivo de rede.

• Interceptação de dados e roubo - Esse ataque captura informações privadas da rede de uma organização.

• Roubo de identidade - Esse ataque rouba as credenciais de login de um usuário para acessar informações privadas.

Também é importante considerar ameaças internas. Há muitos estudos que mostram que as violações mais comuns ocorrem por causa de usuários internos da rede. Isso pode ser atribuído a dispositivos perdidos ou roubados, mau uso acidental por parte dos funcionários e, no ambiente comercial, até mesmo funcionários mal-intencionados. Com as estratégias BYOD em evolução, os dados corporativos ficam muito mais vulneráveis. Portanto, ao desenvolver uma política de segurança, é importante abordar ameaças de segurança externas e internas, conforme mostrado na figura.

Soluções de Segurança

Nenhuma solução única pode proteger a rede da variedade de ameaças existentes. Por esse motivo, a segurança deve ser implementada em várias camadas, com uso de mais de uma solução. Se um componente de segurança falhar na identificação e proteção da rede, outros poderão ter êxito.

Uma implementação de segurança para redes domésticas é normalmente bastante básica. Normalmente, você o implementa nos dispositivos finais, bem como no ponto de conexão com a Internet, e pode até confiar nos serviços contratados pelo ISP.

Estes são os componentes básicos de segurança para uma rede doméstica ou de pequeno escritório:

• Antivirus e antispyware - Esses aplicativos ajudam a proteger os dispositivos finais contra a infecção por software malicioso.

• Filtragem por firewall - A filtragem por firewall bloqueia o acesso não autorizado dentro e fora da rede. Isso pode incluir um sistema de firewall baseado em host que impede o acesso não autorizado ao dispositivo final ou um serviço básico de filtragem no roteador doméstico para impedir o acesso não autorizado do mundo externo à rede.

Em contrapartida, a implementação de segurança para uma rede corporativa geralmente consiste em vários componentes incorporados à rede para monitorar e filtrar o tráfego. Idealmente, todos os componentes trabalham juntos, o que minimiza a manutenção e melhora a segurança. Redes maiores e redes corporativas usam antivírus, antispyware e filtragem por firewall, mas também têm outros requisitos de segurança:

• Sistemas de firewall dedicados - Eles fornecem recursos de firewall mais avançados que podem filtrar grandes quantidades de tráfego com mais granularidade.

• Listas de controle de acesso (ACL) - Eles filtram ainda mais o acesso e o encaminhamento de tráfego com base em endereços e aplicativos IP.

• Sistemas de prevenção de intrusões (IPS) - Identificam ameaças de rápida disseminação, como ataques de dia zero ou hora zero.

• Redes privadas virtuais (VPN) - fornecem acesso seguro a uma organização para trabalhadores remotos.

Os requisitos de segurança de rede devem considerar o ambiente, os vários aplicativos e os requisitos de computação. Ambientes domésticos e comerciais devem poder proteger seus dados e, ao mesmo tempo, permitir a qualidade do serviço que os usuários esperam de cada tecnologia. Além disso, as soluções de segurança implementadas devem ser adaptáveis às tendências de crescimento e variáveis da rede.

O estudo das ameaças à rede e de técnicas de mitigação é iniciado com um claro entendimento da infraestrutura de roteamento e de comutação usada para organizar serviços de rede.