ENGENHARIA: REDES DE COMPUTADORES

O Engenheiro de Redes é um profissional especializado em projetar, implementar e gerenciar redes de computadores. Este especialista atua na criação de infraestruturas de comunicação que permitem a troca de dados entre dispositivos, garantindo a eficiência e a segurança das informações.

Com a finalidade de manter uma página com informações importantes sobre redes, este artigo foi elaborado e será atualizado regularmente

1. O que é o modelo OSI e como está relacionado ao modelo TCP/IP?

O modelo OSI é um modelo teórico de sete camadas (Física, Enlace, Rede, Transporte, Sessão, Apresentação e Aplicação) que define como os dados devem ser transmitidos e recebidos através de uma rede.

O modelo TCP/IP, com quatro camadas (Rede, Internet, Transporte e Aplicação), foi desenvolvido com base na prática e na implementação real, sendo o fundamento da arquitetura da Internet e de redes baseadas em IP.

2. A arquitetura TCP/IP:

A arquitetura TCP/IP é o conjunto de protocolos que forma a base da Internet e das redes modernas baseadas em IP. Desenvolvida na década de 1970, a arquitetura TCP/IP é um modelo de comunicação em camadas que define como os dados são transmitidos entre dispositivos em uma rede.

Camadas da Arquitetura TCP/IP:

1. Camada de Acesso à Rede:
   • Função: Trata da transmissão de dados físicos pela rede e da comunicação com o meio físico, como cabos e ondas de rádio. Inclui a interface com o hardware e o acesso ao meio de transmissão.
   • Responsabilidades:
     • Encapsulamento de pacotes em quadros para transmissão.
     • Controle de acesso ao meio e detecção de erros.
     • Funções como endereçamento MAC e comunicação com o hardware de rede.
   • Exemplos de Tecnologias: Ethernet, Wi-Fi, PPP (Point-to-Point Protocol), DSL (Digital Subscriber Line), Frame Relay.
     
     
2. Camada de Internet:
   • Função: Responsável pelo roteamento e endereçamento dos pacotes de dados através de redes distintas, garantindo que os pacotes sejam entregues ao destino correto.
   • Responsabilidades:
     • Encapsulamento dos pacotes em datagramas IP.
     • Roteamento e encaminhamento dos pacotes através de diferentes redes.
     • Fragmentação e reassembly de pacotes se necessário.
   • Protocolos Principais:
     • IP (Internet Protocol): Protocolo fundamental para roteamento e endereçamento. Inclui IP versão 4 (IPv4) e IP versão 6 (IPv6).
     • ICMP (Internet Control Message Protocol): Usado para enviar mensagens de controle e erros (por exemplo, o comando “ping”).
       
       
3. Camada de Transporte:
   • Função: Gerencia a comunicação entre dispositivos finais, garantindo a entrega confiável (ou não confiável, dependendo do protocolo) dos dados.
   • Responsabilidades:
     • Estabelecimento, manutenção e término de conexões.
     • Controle de fluxo e controle de erro.
     • Segmentação e reassembly dos dados.
   • Protocolos Principais:
     • TCP (Transmission Control Protocol): Protocolo orientado à conexão, que garante a entrega confiável e ordenada dos dados.
     • UDP (User Datagram Protocol): Protocolo sem conexão, que oferece comunicação mais rápida, mas sem garantias de entrega.
       
       
4. Camada de Aplicação:
   • Função: Fornece serviços e interfaces para as aplicações de usuário, permitindo a comunicação entre software e redes.
   • Responsabilidades:
     • Gerenciamento de protocolos de comunicação para aplicações.
     • Formatação e interpretação de dados para aplicações.
   • Protocolos Principais:
     • HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Usado para comunicação na web.
     • FTP (File Transfer Protocol): Usado para transferência de arquivos.
     • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Usado para envio de e-mails.
     • DNS (Domain Name System): Usado para resolver nomes de domínio.

A arquitetura TCP/IP é a base da comunicação em redes modernas, incluindo a Internet, e é projetada para ser robusta, escalável e flexível, adaptando-se a uma ampla variedade de redes e aplicações..

3. Quais são as diferenças entre os protocolos TCP e UDP e quais seus cenários de uso?

TCP: Orientado à conexão, garante entrega, ordena pacotes, e tem controle de fluxo e congestionamento. Usa-se em aplicações que exigem confiabilidade, como navegação web, e-mails e transferências de arquivos.

UDP: Sem conexão, não garante entrega, não ordena pacotes e tem menos overhead. É mais rápido e usa-se em aplicações onde a velocidade é crucial e alguma perda de pacotes é aceitável, como streaming de vídeo, jogos online, DNS e a maioria dos casos de VPN.

4. Qual é a finalidade das VLANs (LANs virtuais) e como elas melhoram o desempenho e a segurança da rede?

As VLANs são usadas para segmentar logicamente uma rede física em várias redes independentes. Isso permite que dispositivos em uma mesma infraestrutura física, como um switch, sejam agrupados em redes separadas, limitando o tráfego de broadcast a cada VLAN e melhorando o desempenho da rede. A segmentação também ajuda a organizar a rede de acordo com funções ou departamentos, facilitando a gestão e otimizando o uso dos recursos.

Além do desempenho, as VLANs oferecem benefícios significativos de segurança. Ao isolar o tráfego entre diferentes segmentos da rede, elas restringem o acesso a recursos sensíveis e limitam a propagação de ameaças dentro da rede. Isso permite uma aplicação mais granular de políticas de segurança e controle de acesso, garantindo que apenas usuários autorizados possam interagir com determinadas partes da rede, fortalecendo a proteção geral do ambiente de TI.

5.Qual é o conceito de sub-rede e como ele ajuda na alocação eficiente de endereços IP.

A sub-rede é uma técnica que divide uma rede maior em redes menores, chamadas sub-redes, ajustando a máscara de sub-rede para definir quais partes do endereço IP identificam a rede e quais identificam os dispositivos. Essa abordagem permite uma alocação mais eficiente de endereços IP, evitando desperdício ao adequar o tamanho de cada sub-rede às suas necessidades específicas. Além disso, sub-redes melhoram o desempenho e a segurança ao isolar o tráfego e segmentar a rede de forma organizada.

6. Como se soluciona problemas comuns de rede – tais como alta latência, perda de pacotes ou congestionamento de rede?

Para solucionar problemas de rede como alta latência, perda de pacotes ou congestionamento, é essencial começar com um diagnóstico preciso usando ferramentas como ping, tracert e Wireshark para identificar onde os problemas estão ocorrendo.

Alta latência pode ser abordada atualizando o hardware de rede para suportar maior banda e velocidade, priorizar tráfego crítico por meio de QoS (Quality of Service), e reduziro a distância física entre dispositivos para diminuir o tempo de resposta.

Perda de pacotes pode ser solucionada substituindo cabos ou equipamentos defeituosos, ajustando a configuração de MTU para evitar fragmentação, e minimizar interferências em redes sem fio, ajustando canais ou reposicionando roteadores.

Congestionamento de rede pode ser resolvido aumentando a largura de banda disponível, implementando QoS para priorizar tráfego essencial e segmentar a rede usando VLANs ou sub-redes para isolar e gerenciar melhor o fluxo de tráfego. Essas ações, combinadas, ajudam a manter a rede eficiente e estável.