Em ciência da computação, engenharia de computação e telecomunicações, uma rede é um grupo de computadores e periféricos que se comunicam, conhecidos como hosts (hospedeiros), que comunicam dados a outros hosts por meio de protocolos de comunicação, facilitados por hardware de rede.
Dentro de uma rede de computadores, os hosts são identificados por endereços de rede, que permitem ao hardware de rede localizar e identificar os hosts. Os hosts também podem ter nomes de host, que são etiquetas memoráveis para os nós de hosts, as quais podem ser mapeadas para um endereço de rede usando um arquivo de hosts ou um servidor de nomes como o Domain Name Service (DNS). O meio físico que suporta a troca de informações inclui meios cabeados, como cabos de cobre, fibras ópticas e meios sem fio por radiofrequência. A disposição dos hosts e do hardware dentro de uma arquitetura de rede é conhecida como topologia de rede.
A primeira rede de computadores foi criada em 1940, quando George Stibitz conectou um terminal em Dartmouth à sua Calculadora de Números Complexos nos Bell Labs em Nova York. Hoje, quase todos os computadores estão conectados a uma rede de computadores, como a Internet global ou redes embarcadas (como as encontradas em muitos dispositivos eletrônicos modernos). Muitos aplicativos têm funcionalidade limitada, a menos que estejam conectados a uma rede. As redes dão suporte a aplicativos e serviços, como o acesso à World Wide Web, vídeo digital e áudio digital, servidores de aplicativos e de armazenamento, impressoras, além de aplicativos de e-mail e mensagens instantâneas.
História Primeiras origens (1940 – década de 1960) Em 1940, George Stibitz dos Bell Labs conectou um teletipo em Dartmouth a um computador dos Bell Labs que executava sua Calculadora de Números Complexos para demonstrar o uso de computadores à longa distância. Este foi o primeiro uso remoto e em tempo real de uma máquina de computação.
No final da década de 1950, uma rede de computadores foi construída para o sistema de radar militar dos EUA Semi-Automatic Ground Environment (SAGE) utilizando o modem Bell 101. Esse foi o primeiro modem comercial para computadores, lançado pela AT&T Corporation em 1958. O modem permitia que dados digitais fossem transmitidos por linhas telefônicas comuns não condicionadas a uma velocidade de 110 bits por segundo (bit/s).
Em 1959, Christopher Strachey entrou com um pedido de patente para tempo compartilhado (time-sharing) no Reino Unido, e John McCarthy iniciou o primeiro projeto para implementar o tempo compartilhado de programas de usuários no MIT. Strachey transmitiu o conceito para J. C. R. Licklider na Conferência Inaugural de Processamento de Informação da UNESCO em Paris naquele ano. McCarthy foi fundamental na criação de três dos primeiros sistemas de tempo compartilhado (o Compatible Time-Sharing System em 1961, o BBN Time-Sharing System em 1962 e o Dartmouth Time-Sharing System em 1963).
Em 1959, Anatoly Kitov propôs ao Comitê Central do Partido Comunista da União Soviética um plano detalhado para a reorganização do controle das forças armadas e da economia soviética com base em uma rede de centros de computação. A proposta de Kitov foi rejeitada, assim como ocorreu posteriormente com o projeto da rede de gestão econômica OGAS em 1962.
Durante a década de 1960, Paul Baran e Donald Davies inventaram de forma independente o conceito de comutação de pacotes para a comunicação de dados entre computadores em uma rede. O trabalho de Baran abordava o roteamento adaptativo de blocos de mensagens em uma rede distribuída, mas não incluía roteadores com comutadores de software, nem a ideia de que os usuários, e não a própria rede, garantiriam a confiabilidade.
O projeto de rede hierárquica de Davies incluía roteadores de alta velocidade, protocolos de comunicação e a essência do princípio fim-a-fim. "all users of the network will provide themselves with some kind of error control" A rede NPL, uma rede de área local (LAN) no Laboratório Nacional de Física, foi pioneira na implementação do conceito entre 1968 e 1969 usando links de 768 kbit/s. Tanto as invenções de Baran quanto as de Davies foram contribuições seminais que influenciaram o desenvolvimento das redes de computadores. Prominently cites Baran and Davies as sources of inspiration.
ARPANET (1969 – 1974) Em 1962 e 1963, J. C. R. Licklider enviou uma série de memorandos a colegas de escritório discutindo o conceito da "Rede de Computadores Intergaláctica", uma rede de computadores destinada a permitir comunicações gerais entre usuários de computadores. Isso acabou se tornando a base para a ARPANET, criada em 1969. Naquele ano, os quatro primeiros nós da ARPANET foram conectados usando circuitos de 50 kbit/s entre a Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), o Stanford Research Institute (SRI), a Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (UCSB) e a Universidade de Utah. Projetada principalmente por Bob Kahn, o roteamento, controle de fluxo, design de software e controle de rede da infraestrutura foram desenvolvidos pela equipe do IMP que trabalhava para a Bolt Beranek & Newman (BBN).
No início da década de 1970, Leonard Kleinrock realizou trabalhos matemáticos para modelar o desempenho de redes de comutação de pacotes, o que deu sustentação ao desenvolvimento da ARPANET. "Many of the theoretical studies of the performance and design of the ARPA Network were developments of earlier work by Kleinrock ... Although these works concerned message switching networks, they were the basis for a lot of the ARPA network investigations ... The intention of the work of Kleinrock [in 1961] was to analyse the performance of store and forward networks, using as the primary performance measure the average message delay. ... Kleinrock [in 1970] extended the theoretical approaches of [his 1961 work] to the early ARPA network." Seu trabalho teórico sobre roteamento hierárquico no final da década de 1970 com o estudante Farouk Kamoun continua sendo crítico para a operação da Internet hoje.
Em 1973, Peter Kirstein colocou a interconexão de redes (internetworking) em prática no University College London (UCL), conectando a ARPANET a redes acadêmicas britânicas, formando a primeira rede internacional de computadores heterogênea. No mesmo ano, Robert Metcalfe escreveu um memorando formal na Xerox PARC descrevendo a Ethernet, um sistema de redes de área local que ele criou em parceria com David Boggs. Ele foi inspirado pela rede de rádio de pacotes ALOHAnet, iniciada por Norman Abramson e Franklin Kuo na Universidade do Havaí no final dos anos 1960. Metcalfe e Boggs, juntamente com John Shoch e Edward Taft, também desenvolveram o PARC Universal Packet para interconexão de redes. Naquele ano, a rede francesa CYCLADES, dirigida por Louis Pouzin, foi a primeira a atribuir aos próprios hosts a responsabilidade pela entrega confiável de dados, em vez de deixar isso como um serviço centralizado da própria rede.
A Internet (1974 – presente) Em 1974, Vint Cerf e Bob Kahn publicaram seu artigo seminal de 1974 sobre interconexão de redes, A Protocol for Packet Network Intercommunication. No final daquele ano, Cerf, Yogen Dalal e Carl Sunshine escreveram a primeira especificação do Transmission Control Protocol (TCP), RFC 675, cunhando o termo Internet como uma abreviação para "internetworking" (interconexão de redes). Em julho de 1976, Metcalfe e Boggs publicaram seu artigo "Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks" e, em dezembro de 1977, juntamente com Butler Lampson e Charles P. Thacker, receberam a patente por sua invenção.
Em 1976, John Murphy da Datapoint Corporation criou a ARCNET, uma rede de passagem de token usada pela primeira vez para compartilhar dispositivos de armazenamento. Em 1979, Robert Metcalfe buscou tornar a Ethernet um padrão aberto. Em 1980, a Ethernet foi atualizada do protocolo original de para o protocolo de 10 Mbit/s, desenvolvido por Ron Crane, Bob Garner, Roy Ogus, Hal Murray, Dave Redell e Yogen Dalal. Em 1986, a National Science Foundation (NSF) lançou a National Science Foundation Network (NSFNET) como uma rede de pesquisa de propósito geral, conectando vários locais financiados pela NSF entre si e a redes regionais de pesquisa e educação.
Em 1995, a capacidade de velocidade de transmissão da Ethernet aumentou de 10 Mbit/s para 100 Mbit/s. Em 1998, a Ethernet já suportava velocidades de transmissão de 1 Gbit/s. Posteriormente, foram adicionadas velocidades mais altas, de até 800 Gbit/s (). A escalabilidade da Ethernet tem sido um fator contribuinte para seu uso contínuo. Nas décadas de 1980 e 1990, à medida que os sistemas embarcados tornavam-se cada vez mais importantes em fábricas, carros e aviões, protocolos de rede foram desenvolvidos para permitir a comunicação entre computadores embarcados. No final dos anos 1990 e nos anos 2000, a computação ubíqua e a Internet das Coisas tornaram-se populares.
Uso comercial Em 1960, o sistema comercial de reservas de passagens aéreas semi-automatic business research environment (SABRE) entrou em operação com dois mainframes conectados. Em 1965, a Western Electric introduziu o primeiro comutador telefônico amplamente utilizado que implementava controle por computador na estrutura de comutação. Em 1972, serviços comerciais foram implantados pela primeira vez em redes de dados públicas experimentais na Europa. As redes de dados públicas na Europa, América do Norte e Japão começaram a usar X.25 no final da década de 1970 e se interconectaram com X.75. Essa infraestrutura subjacente foi usada para expandir as redes TCP/IP na década de 1980. Em 1977, a primeira rede de fibra de longa distância foi implantada pela GTE em Long Beach, Califórnia.
Hardware
Links de rede
Os meios de transmissão usados para interligar dispositivos e formar uma rede de computadores incluem cabo elétrico, fibra óptica e comunicação óptica em espaço livre. No modelo OSI, o software para lidar com os meios é definido nas camadas 1 e 2 — a camada física e a camada de enlace de dados. Exemplos comuns de tecnologias de rede incluem:
Ethernet é uma família amplamente adotada de tecnologias de rede que usam meios de cobre e fibra em redes locais (LAN). Os padrões de meios e protocolos que permitem a comunicação entre dispositivos em rede via Ethernet são definidos pelo IEEE 802.3. Padrões de LAN sem fio (WLAN), que utilizam ondas de rádio. Alguns padrões usam sinais infravermelhos como meio de transmissão. Power line communication (PLC) utiliza a fiação elétrica de um edifício para transmitir dados.
Cabeado
As seguintes classes de tecnologias cabeadas são usadas em redes de computadores. Cabo coaxial é amplamente utilizado para sistemas de TV a cabo, edifícios de escritórios e outros locais de trabalho para redes locais. A velocidade de transmissão varia de 200 milhões de bits por segundo a mais de 500 milhões de bits por segundo. A tecnologia ITU-T G.hn utiliza a fiação doméstica existente (cabo coaxial, linhas telefônicas e linhas de energia) para criar uma rede local de alta velocidade. O cabeamento de Par trançado é usado para Ethernet cabeada e outros padrões. Geralmente consiste em 4 pares de cabos de cobre que podem ser utilizados tanto para transmissão de voz quanto de dados. O uso de dois fios trançados ajuda a reduzir a diafonia (crosstalk) e a indução eletromagnética. A velocidade de transmissão varia de 2 Mbit/s a 10 Gbit/s. O cabeamento de par trançado vem em duas formas: par trançado sem blindagem (UTP) e par trançado blindado (STP). Cada forma possui várias classificações de categoria, projetadas para uso em diversos cenários.