O que é uma rede de computadores, história e muito mais

O assunto de hoje está profundamente relacionado com quase tudo o que fazemos, como navegar por inúmeros sites, acessar os mais diferentes apps, usar um serviço de streaming para ver vídeos ou ouvir música, ou efetuar compras e pagamentos. Estamos falando das redes de computadores.

Se não fosse por elas, nada disso seria possível!

Não é necessário ser um especialista no assunto – na verdade você pode ser um completo leigo – para usufruir de todos os benefícios e facilidades que as redes proporcionam, mas se você tem uma empresa, mesmo que pequena, é bem provável que já use uma rede, seja para compartilhar arquivos, seja para emitir notas fiscais, seja simplesmente conectar seus computadores à Internet.

Entender como isso funciona pode ajudar a evitar problemas, melhorar a segurança e até reduzir os custos.

Vamos ao que interessa?

História e surgimento das redes de computadores

Quando se fala na história das redes de computadores, diferentemente de muitos outros adventos, não há uma “data inaugural” ou um único evento que tenha sido responsável pelo seu surgimento. Ao contrário, a sua criação e a evolução que levou a sua caracterização, envolve uma série de diferentes acontecimentos, sem conexão direta entre eles.

Inclusive no cenário onde primeiro se viu algo que lembrava uma rede, os computadores como os conhecemos hoje, nem mesmo existiam.

O conceito que mais tarde seria refinado, ajustado e implementado, nasceu ainda nos anos 60 quando havia intensas pesquisas para o desenvolvimento de tecnologias voltadas para comunicação por voz. Rapidamente se percebeu que, além de voz, a estrutura também servia para transmissão de dados, pois já se tinha o conceito de transmissão de “pacotes” usando sinais elétricos por intermédio de fios metálicos.

Mas foi apenas na década de 70 que surgiram as primeiras redes, embora o papel do computador fosse um pouxco diferente do que temos nas redes atuais.

Os poucos mainframes – literalmente enormes computadores que podiam ocupar uma sala inteira – existentes nas grandes empresas, governos e centros de pesquisa, eram acessados por terminais e que basicamente consistiam de um teclado e um monitor. Rigorosamente, eram apenas um meio de efetuar um acesso remoto.

Apesar das suas particularidades, essa estrutura foi uma espécie de “embrião” das redes atuais.

Nesse momento, os envolvidos entenderam que era preciso criar uma “linguagem” própria para que as máquinas se comunicassem entre si de forma segura e confiável.

Dessa necessidade que nasceu o protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol), que na ocasião foi implantado pelo U.S. Department of Defense Advanced Research Projects Agency, para o então projeto nomeado de ARPANET, ainda em 1969 e que mais tarde daria origem à Internet.

No entanto, inicialmente o protocolo usado na ARPANET, não foi o TCP/IP, mas o NCP (Network Control Protocol) e que logo se mostrou inadequado para gerenciar o grande volume de dados que o crescimento da rede logo se mostrou necessário.

Pouco tempo depois, em 1972, por ocasião do “lançamento” oficial da ARPANET, ela era composta de 15 nós e que são os pontos de troca de dados de uma rede.

Cinco anos depois, em 1977, já eram cerca de 100 nós, entre os quais haviam computadores do Pentágono, de centros de pesquisa e de universidades, como do MIT (Massachusetts Institute of Technology), Harvard, Stanford e UCLA e até poucas empresas, como a Xerox.

Ou seja, a primeira rede surgiu com motivação militarista, mas seu desenvolvimento foi marcado pela utilidade que teve para a pesquisa científica e acadêmica.

Mas foi cerca de uma década depois, nos anos 80, com o avanço dos microprocessadores desenvolvidos por empresas como Intel, IBM e Motorola, os computadores começaram a se tornar menores e mais acessíveis. Foi nesse contexto que surgiu o termo PC (Personal Computer ou Computador Pessoal).

Aliás, foi a Intel que lançou o processador que serviu de modelo para a famosa arquitetura x86 – o 8086 – ainda hoje usada em muitos dos processadores modernos.

A “popularização” dos computadores impulsionou ao mesmo tempo a proliferação das redes para comunicação dos PCs e da própria Internet.

Nesse período, também surgiram as redes locais, conhecidas como LANs (Local Area Networks), que permitiam a interconexão de computadores em ambientes fechados e restritos, como empresas e universidades. A tecnologia Ethernet, criada pela Xerox em 1973 e padronizada nos anos 80, também foi essencial para isso.

Além disso, em 1984, a ISO (International Organization for Standardization) propôs o modelo OSI (Open Systems Interconnection), que dividia a comunicação em sete camadas e ajudava a padronizar a troca de dados entre sistemas diferentes.

Embora o protocolo TCP/IP tenha se consolidado como o padrão dominante, o modelo OSI ainda é amplamente utilizado como referência.

Em 1983, o protocolo TCP/IP substituiu oficialmente o NCP na ARPANET, marcando o início da transição para a Internet como a conhecemos. Nos anos 90, com a criação da World Wide Web por Tim Berners-Lee e a observação do seu potencial comercial, a rede rapidamente cresceu, transformando-se em uma das maiores revoluções tecnológicas da história.

O que é uma rede de computadores?

De forma simples e direta, uma rede de computadores é a conexão entre dois ou mais dispositivos que conseguem trocar dados ou compartilhar recursos.

Por exemplo, quando um notebook está corretamente conectado a uma impressora, seja por Wi-Fi, seja por um cabo USB, temos uma rede. Pequena, sim, mas ainda assim uma rede, pois há troca de informações e há uso compartilhado de um recurso (a impressão).

Sendo assim, as redes permitem que computadores compartilhem arquivos, acessem sistemas internos, façam backups automáticos, entre outros benefícios.

No entanto, note que para que uma rede seja caracterizada, não é necessário que haja troca de dados e compartilhamento de recursos ao mesmo tempo. Basta que uma dessas condições se verifique.

Além disso, apenas conectar fisicamente dois dispositivos com um cabo não garante que exista uma rede funcional. Para isso, é preciso que existam regras claras de comunicação – os chamados protocolos de rede – que garantem que os dados sejam enviados de forma segura e eficiente.

Um protocolo de rede é um conjunto de regras bem definidas e rígidas, bem como um conjunto ordenado de ações, segundo os quais os dados que transitam na rede são trocados. Em outras palavras, os protocolos determinam como a conversa entre os dispositivos da rede deve acontecer, estabelecendo quando cada um deve “falar” e cada um deve “ouvir”, de modo que a comunicação seja clara e precisa.

Além disso, cada dispositivo precisa ser identificado dentro da rede. Isso é feito por meio de um endereço IP, que funciona como um “identificador digital”, de forma que a origem e o destino de cada dado, sejam conhecidos e exatos.

Quais os componentes de uma rede?

Para funcionar de acordo com o que vimos até aqui, uma rede de computadores precisa pelo menos de dois componentes – hardware e software.

Em termos de hardware, temos tanto os dispositivos que utilizamos e que são mais óbvios e conhecidos, como os desktops, notebooks e os smartphones, mas há também uma série de outros dispositivos:

• Servidores – em redes empresariais, é comum haver servidores conectados à rede, os quais podem hospedar os sistemas internos (financeiro, pedidos, etc), backup, servidores NAS, intranet, além de serviços, como e-mail e impressão;

• Internet das Coisas (IoT) – aqui pode haver uma variedade de como câmeras IP, impressoras, robôs, smartTVs, consoles de games, etc;

• Infraestrutura – frequentemente há equipamentos que integram a infraestrutura e que são essenciais para redes maiores, como switches, roteadores, modens, firewalls físicos e até servidores. Vale notar que, nesse contexto, o servidor não atua apenas como um dispositivo conectado à rede, mas como parte da infraestrutura básica, especialmente quando ele hospeda serviços essenciais como autenticação, armazenamento de dados ou gerenciamento de usuários.

A questão do software é essencial para que toda a diversidade de hardware se comunique adequadamente e garante o cumprimento dos protocolos;

• Sistema operacional – no caso de alguns componentes de hardware, o sistema operacional é essencial e sob ele que alguns aplicativos e serviços funcionam, como por exemplo, o serviço de rede em uma rede controlada por servidor;

• Firmware – alguns dispositivos de hardware que fazem parte da infraestrutura, como modens e roteadores, utilizam um sistema chamado de firmware, um tipo de software que armazena as instruções necessárias para o funcionamento básico do hardware e pelo gerenciamento dos protocolos;

• Protocolos de rede – os protocolos de rede – e que muitas vezes são também protocolos de Internet – variam de acordo com o propósito da troca de dados, como por exemplo:

  • TCP/IP – o TCP/IP é uma pilha de protocolos que inclui o TCP (Transmission Control Protocol) e o IP (Internet Protocol), entre outros. Essa pilha é a base da comunicação na Internet e das redes modernas;

  • HTTP/HTTPS – são usados para acessar sites, sendo que o HTTPS é resumidamente o HTTP com uma camada de segurança (SSL/TLS);

  • SMTP, POP e IMAP – o funcionamento e uso do serviço de e-mail só é possível graças ao SMTP, POP e IMAP;

  • FTP – é a sigla de File Transfer Protocol e, portanto, é usado quando se quer transferir arquivos na rede, sendo que há as variações SFTP (FTP + SSH) e FTPS (FTP + SSL), ambos quando se quer uma camada extra de segurança na transação;

  • DHCP – esse protocolo é responsável pela atribuição dinâmica de endereços IP para cada dispositivo que ingressa na rede;

  • XMPP – o “Protocolo Extensível de Mensagens e Presença” – ou apenas XMPP para os íntimos – é usado para troca de mensagens em tempo real e presença online. Embora tenha sido base de comunicadores como Google Talk, ainda é utilizado em aplicações corporativas e IoT;

  • UDP – é um protocolo sem conexão que transmite dados em pacotes chamados datagramas, sem verificação de entrega ou retransmissão. É ideal para aplicações em tempo real como streaming de vídeo, chamadas VoIP e jogos online, por exemplo.

• Aplicativos – há ainda uma variedade de aplicativos como navegadores, clientes de e-mail e ferramentas de FTP, que são responsáveis por traduzir os protocolos em ações acessíveis ao usuário, como abrir um site ou enviar um arquivo.

A importância dos protocolos de rede para a Internet

Conforme nós já antecipamos, um protocolo de rede é um conjunto de regras rígidas e bem definidas, assim como um conjunto ordenado de ações, para que a troca de dados entre dois pontos em uma rede, ocorra de modo seguro e preciso.

Esses conjuntos de regras são essenciais para o funcionamento da Internet, uma vez que se pode dizer que a Web é resultado da interligação de várias redes em escala global e por isso é também chamada de rede mundial de computadores.

Tal como acontece quando você ingressa em uma rede doméstica ou corporativa, onde o seu notebook ou smartphone precisa ser identificado, cada vez que você se conecta à Internet ou à rede da empresa, seu dispositivo também recebe um endereço IP.

Na verdade, ao fazê-lo em uma rede local, como no roteador Wi-Fi da sua casa, ele faz uso de dois IPs, sendo um no escopo da LAN (Local Area Network) e outro da WAN (Wide Area Network).

Para qualquer pessoa de fora da sua rede doméstica, todos na sua residência têm o mesmo IP (escopo da WAN), mas internamente à rede (escopo da LAN), cada dispositivo assume um outro endereço IP único perante o roteador.

Essa atribuição de qual IP é definido para cada dispositivo, é responsabilidade do DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) e, portanto, um protocolo que automatiza o processo de configuração dos dispositivos na rede.

Quando você abre o navegador e acessa um site qualquer, as regras que determinam como se dá a comunicação entre o servidor web onde o site está hospedado e o navegador, são determinadas pelo HTTPS, o qual combina o HTTP com uma camada de segurança baseada em criptografia (SSL/TLS).

Para enviar e receber e-mails, para fazer upload dos seus arquivos para a nuvem ou para jogar online, usa-se respectivamente o SMTP, POP3, FTP, TCP e UDP. Todos exemplos protocolos que determinam como os dados são controlados e transmitidos para cada situação e de acordo com a sua natureza.

Assim, por exemplo, resumidamente ao enviar um e-mail usando o SMTP, os dois servidores de e-mail começam com o HELO/EHLO e que também é conhecido como “hand shake” (aperto de mãos), em que ambos servidores se identificam mutuamente, fornecendo um ao outro uma série de informações:

• Seus respectivos nameservers e endereços IPs;

• Confirmam o uso do SMTP ou ESMTP (Extended SMTP);

• Endereço de e-mail do remetente e do destinatário;

• Tamanho da mensagem;

• Realizam a transmissão dos dados relativos ao seu conteúdo;

• Sinalizam ao servidor de destino a conclusão da transmissão com o comando QUIT.

Essa sequência de ações e como cada informação é transmitida, é o protocolo de envio de e-mail (SMTP ou Simple Mail Transfer Protocol).

Note que ao estabelecer regras claras e uma ordem precisa de ações, os protocolos garantem que a comunicação entre dispositivos, seja em uma rede local, seja na Internet, ocorra de forma eficiente, segura e universal.

Qual a estrutura básica de uma rede?

Pode-se dizer que a estrutura de uma rede pode ser dividida em três partes principais: borda, núcleo e enlaces.

Borda da rede

É a extremidade onde estão os dispositivos finais ou mais externa dos dispositivos, ou se preferir, aqueles que os usuários utilizam diretamente. Isso inclui:

• Desktops, notebooks, smartphones, impressoras, câmeras IP, etc;

• Servidores que hospedam sites ou sistemas acessados pelos usuários.

Núcleo da rede

É a porção na qual está o centro de processamento e encaminhamento dos dados. Normalmente composto por:

• Roteadores, switches e modens;

• Servidores que atuam como intermediários (como no caso das VPNs);

• Firewalls que controlam o tráfego e protegem a rede.

Enlaces

São os meios físicos ou lógicos usados para conectar os dispositivos da borda ao núcleo e entre si. Podem ser:

• Cabos de rede (Ethernet, fibra óptica);

• Ondas de rádio (Wi-Fi, 5G, satélite como Starlink) e até Bluetooth, sendo este último mais comum em redes pessoais ou em dispositivos de curto alcance.

Quando por meio do seu notebook você se conecta um cabo diretamenteao roteador para acessar sites na Internet, temos:

• Borda – o seu notebook e o servidor onde o site está hospedado;

• Núcleo – o roteador da sua casa, o modem do provedor, os equipamentos da operadora e do data center onde o site está hospedado;

• Enlaces – o cabo de rede entre seu notebook e o roteador, os cabos entre sua casa e o poste, e todos os cabos até o provedor de acesso e deste até o data center.

Aplicações práticas das redes de computadores

Agora que você já conhece os principais componentes e estruturas de uma rede, é hora de entender como tirar proveito, seja nas micro e pequenas empresas, seja até no ambiente doméstico, onde pode haver diferentes dispositivos e usuários.

As redes de computadores tornam possível uma série de funcionalidades que vão muito além do acesso à Internet. Veja alguns exemplos:

1. Compartilhamento de arquivos e recursos

• Servidor NAS – um servidor NAS permite o acesso a documentos armazenados em uma localidade da rede, ressaltando que Até mesmo um computador antigo (incompatível com o Windows 11) pode ser reaproveitado para essa função;

• Recursos – é possível compartilhar recursos como impressoras, scanners ou até dar acesso à câmeras de segurança aos integrantes da rede;

• Grupos – pode-se criar pastas de rede com controle de acesso por usuário ou grupo de trabalho, garantindo segurança e organização;

• Backup – redes facilitam o trabalho de backup, o que é crucial para redundância de dados sensíveis e recuperação rápida em caso de falhas ou perda de informações.

2. Sistemas empresariais

• Sistemas internos – ERPs, CRMs, SGVs, chats internos e quaisquer outros sistemas administrativos que funcionam em rede, permitindo que diferentes pessoas acessem os mesmos dados em tempo real;

• Acesso remoto – é possível conceder acesso remoto a colaboradores em outras localidades, por meio de VPNs;

3. Segurança e controle

• Segurança – instalação de firewalls e antivírus centralizados para proteger todos os dispositivos conectados;

• Controle de acesso – definição de logins e senhas com diferentes níveis de permissão para usuários e grupos, assegurando controles estritos;

• Monitoramento – é possível monitorar o tráfego e uso da rede para identificar comportamentos suspeitos ou gargalos.

4. Comunicação interna

• E-mail – rodar o serviço de e-mail corporativo com domínio próprio;

• Mensageiros internos – instalação de plataformas como Rocket.Chat, ou Mattermost ou similares para comunicação entre equipes;

• Chamadas VoIP – uso de sistemas de telefonia via rede, que reduzem custos com telefonia tradicional e facilitam a integração com outros serviços.

Conclusão

Rede de computadores é a infraestrutura de hardware e software para troca de dados entre dois ou mais dispositivos e é a base de tudo que temos na Internet.