Redes¶

Comutação de pacotes x comutação de circuitos¶

Duas técnicas diferentes para uma máquina se comunicar com outra através de uma rede:

Definição: Comutação de circuitos (circuit switching)

Cria uma conexão dedicada e direta entre dois pontos antes da comunicação começar — a técnica clássica das centrais telefônicas antigas: discar um número reserva um circuito só para aquela ligação, e ele fica ocupado (ninguém mais consegue usá-lo) até a ligação terminar. Garante banda dedicada, mas desperdiça recursos: o circuito fica alocado mesmo em silêncio.

Definição: Comutação de pacotes (packet switching)

Não cria uma conexão dedicada — a informação é dividida em pacotes menores, que trafegam por uma malha compartilhada de conexões (os grandes backbones, a espinha dorsal da Internet), cada um encontrando o melhor caminho disponível no momento até o destino. Mais econômica em recursos que circuitos dedicados (a mesma infra compartilhada atende muitas comunicações ao mesmo tempo), ao custo de não garantir que um pacote chegue rapidamente (ou na ordem certa) — problema resolvido em outra camada, pelo protocolo de transporte (ver TCP, abaixo). É a técnica usada pela Internet.

Por que a Internet é descentralizada¶

A Internet nasceu no auge da Guerra Fria, com um requisito de design deliberado: não depender de nenhum ponto único de falha. Se a infraestrutura de uma localidade fosse destruída, a rede precisava continuar funcionando, encontrando outro caminho para os pacotes trafegarem. Esse é o motivo de a Internet não ter um "centro" — qualquer máquina pode se comunicar com qualquer outra através de um provedor de acesso (Internet Service Provider, ISP), sem depender de uma autoridade central.

IP, TCP e UDP¶

Definição: IP (Internet Protocol)

Protocolo (de 1974) responsável por endereçar e entregar pacotes entre máquinas de uma rede — cada máquina tem um endereço IP único, e é esse protocolo que resolve "para onde" um pacote deve ir. O IP sozinho não garante que um pacote chegue, nem que chegue na ordem certa — essas garantias vêm de protocolos de transporte construídos por cima dele.

Definição: TCP (Transmission Control Protocol)

Protocolo de transporte que garante entrega completa e ordenada: divide os dados em pacotes numerados, e se algum pacote não chegar (ou chegar corrompido), o TCP detecta o problema e o requisita novamente. É a escolha certa quando os dados precisam chegar completos, mesmo que isso custe mais tempo (retransmissão).

Definição: UDP (User Datagram Protocol)

Protocolo de transporte que não garante entrega nem ordem dos pacotes — envia e segue em frente, sem confirmação. Parece pior à primeira vista, mas é a escolha certa quando a agilidade importa mais que a integridade total: streaming de áudio/vídeo, por exemplo, prefere uma pequena falha ou atraso a esperar a retransmissão de um pacote atrasado (que, a essa altura, já chegaria tarde demais para ser útil).

Modelo OSI: camadas de uma rede¶

Definição: Modelo OSI

Modelo conceitual (não uma implementação) que organiza a comunicação de rede em 7 camadas, cada uma resolvendo um problema diferente e se apoiando na camada anterior. As mais relevantes para quem trabalha na Web: camada 3 (Rede) — implementada pelo IP, resolve endereçamento e roteamento; camada 4 (Transporte) — implementada por TCP/UDP, resolve garantia de entrega (ou não); camada 7 (Aplicação) — onde vive o HTTP, o protocolo que a Web usa para trocar mensagens (ver Backend). As camadas 5 (Sessão) e 6 (Apresentação) existem no modelo, mas não são usadas de forma independente na Web comum.

Tipos de rede e a pilha de protocolos em detalhe¶

Classificação por alcance¶

Sigla	Nome	Alcance	Exemplo
PAN	Personal Area Network	Poucos metros	Bluetooth entre celular e fone
LAN	Local Area Network	Uma sala, prédio ou casa	Rede do escritório
CAN	Campus Area Network	Campus ou conjunto de prédios	Universidade, fábrica
MAN	Metropolitan Area Network	Uma cidade	Rede de operadora local
WAN	Wide Area Network	País ou mundo	A Internet, enlaces entre filiais

Também se classifica pela topologia (barramento, estrela, anel, malha: a estrela com switch é a padrão) e pelo meio (cabeado, fibra óptica, sem fio). Uma rede exige hardware (equipamentos, cabos) e software (programas que implementam os protocolos, regras de comunicação). A padronização (modelo OSI, TCP/IP) é o que permite interligar redes de fabricantes e arquiteturas diferentes.

Camadas e o que cada uma faz (TCP/IP)¶

Camada	Função	Exemplos
Aplicação	Serviços para o usuário	HTTP/HTTPS, SMTP, POP3, IMAP, FTP, SSH, DNS, DHCP
Transporte	Comunicação entre processos (portas)	TCP, UDP
Rede (Internet)	Endereçamento e roteamento entre redes	IP (v4/v6), ICMP, ARP
Enlace	Comunicação no mesmo meio, endereço MAC	Ethernet, Wi-Fi
Física	Bits no meio	Cabo, fibra, rádio

TCP é orientado à conexão: estabelece conexão (three-way handshake: SYN → SYN-ACK → ACK), numera os segmentos, confirma a entrega, retransmite o que se perdeu e controla fluxo e congestionamento; oferece comunicação full-duplex (os dois lados enviam ao mesmo tempo). É a base de web, e-mail e arquivos.
UDP é sem conexão: não confirma nem reordena; mais leve e rápido; usado em áudio e vídeo em tempo real, DNS e jogos, onde perder um pacote é melhor que esperar.
Multiplexação: as portas (origem e destino) permitem que vários programas usem a mesma máquina: 80 (HTTP), 443 (HTTPS), 25 (SMTP), 110 (POP3), 143 (IMAP), 22 (SSH), 53 (DNS).

Endereçamento IP, sub-redes e roteamento¶

IPv4 tem 32 bits (4 octetos, 192.168.0.10) e acabou: por isso IPv6 (128 bits, 2001:db8::1), com mais endereços e simplificações no cabeçalho. Um datagrama IP inclui versão, TTL (tempo de vida em saltos), protocolo, endereços de origem e destino e campos de fragmentação (o datagrama é quebrado quando excede o tamanho máximo do quadro, o MTU).
Sub-rede: a máscara (ou prefixo /24) separa rede e host; hosts na mesma sub-rede se falam direto, e para outra sub-rede enviam ao gateway (roteador). Classes (A, B, C) são o modelo antigo; hoje usa-se CIDR (prefixos de tamanho variável).
Roteador: interliga redes; cada ligação é uma interface. Funciona em duas tarefas: repasse (forwarding: olha a tabela e envia o pacote pela interface certa; como um carro que segue as placas de um cruzamento) e roteamento (calcular as melhores rotas: estático (configurado à mão) ou dinâmico (protocolos como OSPF e BGP, que se adaptam a falhas sem intervenção).
NAT (Network Address Translation): rede interna com endereços privados (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16) compartilha um IP público para sair à Internet; o roteador traduz os endereços e portas. Redirecionamento de porta (port forwarding) expõe um serviço interno.
ARP descobre o MAC a partir do IP na rede local; ICMP reporta erros e é a base do ping e do traceroute.

E-mail: SMTP, POP3 e IMAP¶

Protocolo	Papel	Porta
SMTP	Envia a mensagem do cliente ao servidor e entre servidores (texto, comandos como `HELO`, `MAIL FROM`, `RCPT TO`, `DATA`, `QUIT`; respostas numéricas como `250` = OK)	25 / 587 (envio autenticado)
POP3	Baixa as mensagens do servidor para o computador (em geral, apaga do servidor); autenticação por `USER` e `PASS`	110 / 995 (TLS)
IMAP	Sincroniza a caixa de correio mantendo as mensagens no servidor (vários dispositivos)	143 / 993 (TLS)

Enviar e receber são processos separados, por isso os protocolos também. Hoje, use sempre TLS (portas seguras) e autenticação; contra spam e falsificação, SPF, DKIM e DMARC.

Internet: infraestrutura¶

A Internet é uma rede de redes: backbones de alta velocidade (grandes operadoras) interligam provedores (ISPs), que conectam empresas, hospedagem de serviços (web, e-mail, FTP) e usuários. A origem militar (ARPANET, Guerra Fria) explica o desenho descentralizado e resiliente. O DNS traduz nomes (exemplo.com.br) em IPs e é consultado antes de quase toda conexão. Streaming de áudio e vídeo usa UDP (ou TCP com buffer), e a largura de banda crescente viabilizou rádios, TV e vídeo sob demanda.

Meios físicos e a camada de enlace¶

Cabo coaxial (antigo), par trançado (UTP/STP, o padrão em LANs), fibra óptica (luz; longas distâncias e altas velocidades) e transmissão sem fio (Wi-Fi, celular, satélite).
Camada de enlace: quadros, endereço MAC (48 bits, único por placa de rede) e controle de acesso ao meio (CSMA/CD no Ethernet compartilhado, CSMA/CA no Wi-Fi). Switches aprendem os MACs; VLANs separam redes lógicas no mesmo switch.

Redes locais (LAN) na prática: do cabo ao compartilhamento¶

Esta seção desce ao nível das camadas 1 e 2 do modelo OSI (física e enlace) e à configuração básica de uma rede local. É o conhecimento de "chão de fábrica" que aparece em vagas de suporte, infraestrutura e em perguntas do tipo "o que você faria se o computador não acessasse a rede?".

Definição: LAN

LAN (Local Area Network) é uma rede de alcance limitado (casa, escritório, laboratório) que interliga computadores e dispositivos, em geral usando Ethernet (cabeada) ou Wi-Fi.

Cabeamento e padrões¶

O meio mais comum em redes cabeadas é o cabo de par trançado: quatro pares de fios trançados (a torção reduz interferência), com conectores RJ-45 nas pontas.

Tipo	Característica	Onde usar
UTP (Unshielded Twisted Pair)	Sem blindagem; mais barato e flexível	Escritórios e residências (maioria dos casos)
STP (Shielded Twisted Pair)	Com blindagem metálica; mais resistente a ruído e a esforço mecânico, mais caro	Ambientes industriais ou com muita interferência

Categoria (CAT): define a qualidade e a velocidade suportada. CAT5e atende Fast e Gigabit Ethernet (a categoria "padrão" da época do livro-fonte); CAT6 e CAT6a foram pensadas para Gigabit e 10 Gigabit em distâncias maiores; categorias antigas (CAT1 a CAT4) são obsoletas. A categoria vem impressa na capa do cabo: confira ao comprar.
Padrões Ethernet: 10 Mbit/s (antigo), Fast Ethernet 10/100 Mbit/s, Gigabit Ethernet (1.000 Mbit/s) e 10 Gigabit. Equipamentos 10/100 e Gigabit negociam a velocidade comum automaticamente.
Distância: cada lance de cabo UTP tem alcance recomendado de até 100 m entre os equipamentos; acima disso é preciso um repetidor, um switch intermediário ou fibra óptica.
Organização importa: cabos jogados no chão ou expostos indicam trabalho descuidado; use canaletas e identifique os lances.

Montagem de um cabo de rede¶

Fluxo: decapar (sem ferir os fios) → separar e ordenar os fios → alinhar e cortar as pontas na mesma medida → inserir no conector RJ-45 → crimpar com alicate crimpador (alicate comum não serve) → testar com um testador de cabos (LEDs de 1 a 8 acendem em sequência nos dois módulos).

Existem dois padrões de ordem de fios, que não podem ser misturados na mesma ponta:

Pino	1	2	3	4	5	6	7	8
T568A	branco-verde	verde	branco-laranja	azul	branco-azul	laranja	branco-marrom	marrom
T568B	branco-laranja	laranja	branco-verde	azul	branco-azul	verde	branco-marrom	marrom

Cabo direto (straight-through): o mesmo padrão (A-A ou B-B, B é o mais comum) nas duas pontas. Liga um computador a um hub/switch.
Cabo crossover (cruzado): A em uma ponta e B na outra: os pares de transmissão (TX) e recepção (RX) se invertem para ligar dois computadores diretamente (ou dois equipamentos iguais, como dois switches antigos). Complemento: as placas modernas têm Auto MDI-X, que detecta e corrige a inversão sozinhas, por isso o crossover hoje quase não é necessário.

Placa de rede (NIC) e driver¶

A NIC (Network Interface Card, interface de rede) liga o computador à rede. Pode ser onboard (na placa-mãe), uma placa PCI/PCIe ou USB, ou, em notebooks, integrada (cabeada e Wi-Fi).
Ela precisa de um driver (software que a faz funcionar no sistema operacional). Se o dispositivo aparece como "desconhecido" ou com alerta no gerenciador de dispositivos, instale o driver do fabricante ou o nativo do sistema. Sempre verifique driver e cabo primeiro quando uma máquina não conecta: costuma resolver em um minuto.
Cuidado ao abrir um gabinete: desligue da tomada e descarregue a eletricidade estática, para não danificar o hardware do cliente.

Hub, switch e roteador¶

Equipamento	Como funciona	Observação
Hub	Repete o sinal recebido para todas as portas (camada 1)	Obsoleto: todos disputam o mesmo meio, sem privacidade
Switch	Aprende o endereço MAC de cada porta e envia o quadro só ao destino (camada 2)	Padrão em LANs; cada porta tem sua própria banda
Roteador	Liga redes diferentes (ex.: a LAN à Internet) e decide o caminho por endereço IP (camada 3)	O roteador doméstico costuma reunir roteador + switch + ponto de acesso Wi-Fi + DHCP
Ponto de acesso (AP)	Fornece Wi-Fi a uma rede cabeada

Configuração lógica: o que todo computador precisa¶

Para participar de uma rede IP, cada máquina precisa de:

Parâmetro	Função
Endereço IP	Identifica o dispositivo na rede (ex.: `192.168.0.10`)
Máscara de sub-rede	Define qual parte do IP é a rede e qual é o dispositivo (ex.: `255.255.255.0` = `/24`)
Gateway padrão	Roteador para onde vai o tráfego destinado a outras redes
Servidor DNS	Traduz nomes (`exemplo.com`) em endereços IP

Manual (estático) x automático (DHCP): em redes pequenas, cada computador pode receber um IP fixo dentro da mesma faixa e máscara (ex.: 192.168.0.1, 192.168.0.2...); na maioria dos casos o DHCP do roteador distribui os parâmetros sozinho. IP duplicado na mesma rede gera conflito.
Faixas privadas (RFC 1918), não roteáveis na Internet: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 e 192.168.0.0/16.
Nome do computador e grupo de trabalho (Windows): organizam e identificam as máquinas no ambiente de rede; o acesso também pode ser feito diretamente por nome ou IP (\\NOME\pasta).
Perfis de rede (Windows Vista em diante): "Doméstica/Trabalho" (rede confiável, descoberta de rede ativada, ou seja, o computador enxerga e é visto) x "Pública" (aeroporto, cafés: descoberta desativada por segurança).

Diagnóstico básico (complemento): ipconfig / ip addr (ver configuração), ping (testar alcance: primeiro o próprio computador, depois o gateway, depois a Internet por IP e por nome), tracert / traceroute (caminho), nslookup / dig (DNS). Isolar a camada com defeito (cabo → IP → gateway → DNS) é o raciocínio que se espera numa entrevista.

Compartilhamento de recursos¶

Compartilhar é disponibilizar pastas, arquivos, impressoras (ou a conexão com a Internet) a outros usuários da rede. O acesso pode ser somente leitura (vê e abre, não altera) ou leitura e gravação.
Boas práticas: dar o mínimo de permissão necessária, definir cota de disco por usuário se preciso, evitar compartilhar o disco inteiro, proteger com senha e usar o grupo doméstico/usuários do sistema em vez de acesso irrestrito. No Windows, existe separação entre permissões de compartilhamento e permissões NTFS; vale a regra mais restritiva. No Linux, o equivalente é Samba/NFS (Sistemas operacionais: NFS e Samba).
Compartilhamento de Internet: um computador (ou, melhor, o roteador) divide a conexão com os demais (NAT).

Rede Wi-Fi ad hoc¶

Em uma rede ad hoc, os computadores se comunicam diretamente entre si por Wi-Fi, sem ponto de acesso: basta que cada um tenha uma placa wireless e configure a mesma rede (nome, tipo "computador a computador"). Serve para transferências rápidas ou jogos entre poucos equipamentos, mas é pouco escalável e tem segurança limitada. Hoje é substituída por Wi-Fi Direct, hotspots de celular e redes em modo infraestrutura (com AP).

Sobre a fonte

O livro-base é de 2015 e descreve passo a passo as telas do Windows XP, Vista e 7 (todos fora de suporte). Aqui ficaram só os conceitos duráveis (cabeamento, padrões, camadas, configuração IP, compartilhamento); a navegação de menus específica foi omitida.

A Web (WWW) não é a Internet¶

Definição: Internet x WWW (World Wide Web)

Internet é a rede de computadores interconectados — a infraestrutura (IP, TCP/UDP, cabos, backbones). WWW é um dos serviços que roda sobre essa infraestrutura: o conjunto de protocolo (HTTP), linguagem de marcação (HTML) e navegador, criado por Tim Berners-Lee em 1990. A Internet existia antes da Web (o protocolo IP é de 1974; o e-mail via SMTP já existia antes do HTTP) — a Web é só o serviço mais usado sobre ela hoje.