Projecto de rede

Antes de adquirir algum equipamento ou decidir qual plataforma de hardware a utilizar, deverá ter uma ideia clara da natureza do problema de comunicação. O projecto de rede que decidir implementar deve estar adequado ao problema de comunicação que deseja resolver. Você precisa estabelecer uma ligação a um local remoto através da internet no centro da sua LAN. A rede tem a possibilidade de crescer para incorporar vários locais remotos? A maior parte dos componentes da sua rede será instalada em locais fixos, ou a rede irá expandir-se para incluir centenas de laptops e outros dispositivos móveis?

Percebendo a rede

O nome TCP/IP refere-se a um conjunto de protocolos que permite a troca de informações na internet global. Com o conhecimento do TCP/IP, poderá construir redes que poderão crescer para, virtualmente, qualquer tamanho e, objectivamente, permitir que a sua rede faça parte da internet. Caso se sinta confortável com os fundamentos de redes com TCP/IP (incluindo endereçamento, roteamento, switches, firewalls e routers) pode avançar para outros artigos de conteúdo mais avançado.

Introdução

Veneza, na Itália, é uma cidade fantástica para nos perdermos. As estradas são meros caminhos que cruzam a água em centenas de lugares, nunca numa linha recta. Os funcionários de correio em Veneza estão entre os mais altamente treinados do mundo, cada um especializado na entrega de correspondência para apenas um ou dois dos seis sestieri (distritos) da cidade. Isto acontece em função do intrincado projecto dessa cidade ancestral. Muitas pessoas descobrem que saber a localização da água e do sol é muito mais útil do que tentar encontrar o nome de uma rua num mapa.

Imagine um turista que acaba de encontrar, como uma suvenir, uma máscara de papel-machê, e quer enviá-la do estúdio em S. Polo, Veneza, para um escritório em Seattle, nos estados unidos. Isto pode parecer uma tarefa ordinária, mesmo trivial, mas vamos observar o que realmente acontece. O artista, primeiramente, coloca a máscara em um pacote apropriado para a remessa e a endereça para o escritório em Seattle, nos estados unidos. Depois, a entrega a um empregado do correio, que anexa alguns formulários oficiais ao pacote e o envia para um departamento central de processamento, que lida com a remessa para localidades internacionais. Depois de vários dias, o pacote é liberado pela alfândega italiana e segue seu destino em um vôo transatlântico, chegando a uma central de processamento de importações nos estados unidos.

Uma vez que é libertado pela alfândega americana, o pacote é enviado para um ponto de distribuição no noroeste dos estados unidos e, daí, para a central de processamento dos correios de Seattle. Então, o pacote segue seu caminho num carro de entregas que cumpre uma rota que o leva para um determinado endereço, numa determinada rua, dentro de um determinado bairro. Um recepcionista, no escritório, aceita o pacote e o coloca na caixa de correio apropriada. Finalmente, o pacote é retirado pelo destinatário e a máscara chega a seu destino. O recepcionista no escritório de Seattle não sabe ou sequer se importa como se faz para chegar no sestiere de S. Polo, em Veneza. Seu trabalho é simplesmente receber os pacotes que chegam e colocá-los na caixa de correio da pessoa que irá recebê-los. De forma similar, o carteiro em [Veneza] não se precisa preocupar sobre como chegar ao bairro correcto em Seattle. O seu trabalho é pegar nos pacotes de sua vizinhança local e encaminhá-los ao posto de correio mais próximo na cadeia de remessas.

Isto é bastante semelhantes à forma pela qual o roteamento na Internet funciona. Uma mensagem é dividida em uma série de pacotes individuais, que são etiquetados com seu remetente (fonte) e destinatário (ou destino). O computador envia, então, estes pacotes para um router, que decide para onde enviá-los a seguir. O router apenas precisa conhecer uma parte das rotas (por exemplo, como chegar à rede local, a melhor rota para algumas outras redes locais e uma rota para o caminho de acesso gateway que se liga ao resto da internet). Esta lista de possíveis rotas é chamada de tabela de roteamento (em inglês, routing table). Na medida em que os pacotes chegam ao router, o endereço de destino é examinado e comparado com a sua tabela de roteamento interna. Caso o router não tenha nenhuma rota explícita para o destino em questão, ele envia o pacote para o destino mais parecido que consiga encontrar, que é, tipicamente, o próprio gateway para a internet (através da rota padrão, ou default route). O próximo router executa o mesmo processo, e assim sucessivamente, até que o pacote chegue a seu destino.

Pacotes apenas podem seguir o caminho pelo sistema postal internacional porque estabelecemos um esquema de endereçamento padrão para eles. Por exemplo, o endereço destino deve estar escrito de forma legível na frente do pacote e incluir toda a informação crítica (como o nome do destinatário, rua e número, cidade, estado, país e código de endereçamento postal). Sem esta informação, os pacotes são devolvidos para o remetente ou perdem-se pelo caminho. Pacotes apenas podem transitar pela internet global porque foi possível chegar a um acordo sobre um esquema de endereçamento e protocolo para o encaminhamento dos mesmos. Estes protocolos de comunicação padrão permitem a troca de informação numa escala global.

Comunicações cooperativas

A comunicação só é possível quando os participantes utilizam um idioma comum. Mas quando a comunicação se torna mais complexa que uma simples conversa entre duas pessoas, o protocolo torna-se tão importante quanto o idioma. Todas as pessoas num auditório podem falar inglês, mas sem um conjunto de regras que estabeleçam quem tem o direito de uso do microfone, a comunicação das ideias de um indivíduo para todos os demais será praticamente impossível. Agora, imagine um auditório tão grande como o mundo, cheio de todos os computadores existentes. Sem um conjunto comum de protocolos de comunicação que regule quando e como cada computador pode falar, a internet seria uma confusão caótica onde todas as máquinas tentariam falar ao mesmo tempo. Uma série de modelos de comunicação foi desenvolvida para resolver este problema. O mais conhecido é o modelo OSI.

Estabelecendo ligações

Uma vez que todos os nós de rede tenham endereços IP, podem enviar e receber pacotes pelos endereços uns dos outros. Através de roteamento e encaminhamento, estes pacotes podem atingir redes que não estejam fisicamente ligadas ao nó que os originou. Este processo descreve muito do que acontece na internet.

Neste exemplo, você pode ver o caminho que os pacotes percorrem quando Alice conversa com Bob através de um serviço de mensagens instantâneas. Cada linha representa um cabo Ethernet, uma ligação wireless, ou algum outro tipo de rede física. O símbolo da nuvem/mesh é comum usado para representar "A internet", significando qualquer rede IP que está no caminho da comunicação. Alice ou Bob não se precisam de preocupar com a forma como a rede funciona, desde que os routers encaminhem o tráfego a seus destinos. Não fosse por causa dos protocolos de internet e da colaboração entre todos os elementos da rede, este tipo de comunicação seria impossível.

Projectando a rede física

Pode parecer estranho falar de uma rede "física" quando estamos construindo redes sem fio. Afinal, qual é a parte física de uma rede? Em rede wireless, o meio físico que usamos para a comunicação é, obviamente, a energia electromagnética. Mas, no contexto deste capítulo, a rede física refere-se ao tópico mundano de "onde colocamos as coisas". Como organizamos o equipamento de maneira que possamos alcançar nossos clientes wireless? Seja em um prédio de escritórios ou espalhadas por muitos quilómetros, redes sem fio estão naturalmente implementadas nestas três configurações lógicas: links ponto-a-ponto, links ponto-para-multiponto e nuvens/mesh multiponto-para-multiponto. Enquanto partes diferentes de sua rede possam tomar vantagem de todas estas três configurações, qualquer link individual estará em uma destas três topologias.

Use a tecnologia adequada

Todos estes esquemas de rede podem ser usados de forma complementar em uma grande rede e, obviamente, pode-se usar também técnicas tradicionais de redes cabeadas sempre que possível. É prática comum, por exemplo, usar um link wireless de longa distância para prover acesso à internet para uma localidade remota e, a partir daí, distribuir ponto de acesso wireless sem fio locais para distribuir a ligação. Um dos clientes deste ponto de acesso wireless pode também actuar como um nó mesh, permitindo que a rede espalhe-se organicamente entre utilizadores de laptops. Todos, em última instância, estão usando o link ponto-a- ponto original para o acesso à internet. Agora que temos uma clara ideia de como as redes wireless estão tipicamente organizadas, podemos começar a entender como a comunicação é possível nestas redes.

Optimização de tráfego

A largura de banda é a medida da quantidade de bits que podem ser transmitidos em um intervalo de tempo. Isto quer dizer que, na medida que o tempo passa, a largura de banda disponível de um link aproxima-se do infinito. Infelizmente, para qualquer período definido de tempo, a largura de banda fornecida por qualquer rede não é infinita. Você sempre pode fazer o download (ou upload) da quantidade de informação que quiser; apenas terá que esperar o tempo suficiente para isso. Claro que utilizadores humanos não são tão pacientes como computadores e não desejam esperar um tempo infinito para que os dados atravessem a rede. Por esta razão, a largura de banda deve ser administrada e priorizada da mesma forma que qualquer outro recurso limitado. Você aumentará significativamente o tempo de resposta e maximizará a taxa de transferência disponível através da eliminação do tráfego não desejado e redundante em sua rede. Esta sessão descreve algumas técnicas comuns que garantem que sua rede apenas carregue o tráfego que deve atravessá-la. Para uma discussão mais aprofundada do complexo assunto de optimização de ocupação de largura de banda banda, leia o livro How to Accelerate Your Internet, que está disponível livremente.

Optimização do link de Internet

A optimização de um link com por exemplo uma taxa de transmissão de 22 Mbps na rede pode ser atingida com o uso de equipamentos wireless no padrão 802.11g, sem necessidade de licenças. Esta largura de banda será ao menos uma ordem de magnitude acima daquela fornecida pela sua ligação com a internet, e deve ser suficientemente confortável para o suporte a muitos utilizadores simultâneos da internet. Mas se a sua ligação primária com a internet for através de um link VSAT, alguns problemas de desempenho irão ser notados caso utilize apenas os parâmetros padrão do TCP/IP. Com a optimização do link VSAT você poderá melhorar significativamente os tempos de resposta no acesso a servidores na internet.

Enquanto a optimização de largura de banda é um tema complexo e frequentemente difícil, as técnicas descritas neste capítulo devem ajudar-lo a reduzir as fontes mais claras de desperdício no uso da rede. Para utilizar da melhor forma possível a largura de banda disponível, você precisará definir uma boa política de acesso, configurar boas ferramentas para a monitorização e análise, e implementar uma arquitectura que reforce os limites de utilização da rede.

Editor

--Cmsv 15h32min de 11 de janeiro de 2010 (GMT)