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O que é uma rede de computadores?

Uma rede de computadores consiste de 2 ou mais computadores e outros dispositivos conectados entre si de modo a poderem compartilhar seus serviços, que podem ser: dados, impressoras, mensagens (e-mails), etc.

Para que serve uma rede de computadores?
Uma rede de computadores serve para os computadores trabalharem entre si.

O que é necessário para uma rede de computadores funcionar:
Software
Sistema Operacional de Rede
Hardware
Repetidores (Repeaters)
Modem
Roteadores (routers)
Hub
Servidor
Computador

Vantagens e desvantagens de utilizar uma rede de computares:
Vantagens do uso das redes
Partilha de recursos físicos da rede ou seja, hardware;
Partilha de software;
Economia de recursos;
Partilha de dados/informação;
Comunicação;
Gestão de cópias de segurança.
Desvantagens do uso das redes
Rede pode ficar extremamente lenta em situações de tráfego pesado;
Problemas são difíceis de isolar;
Falha no cabo paralisa a rede inteira.

Conceito de LAN
LAN é a sigla inglesa da expressão Local Area Network e designa uma rede local de computadores. É geralmente utilizada nas empresas para interligação local dos seus computadores.

Conceito de WAN
Essas sub-redes têm a função de transportar os dados entre os computadores ou dispositivos de rede. As WAN tornaram-se necessárias devido ao crescimento das empresas, onde as LAN não eram mais suficientes para atender a demanda de informações, pois era necessária uma forma de passar informação de uma empresa para outra de forma rápida e eficiente. Surgiramas WAN que conectam redes dentro de uma vasta área geográfica,
permitindo comunicação de longa distância.

Conceito de Cliente-Servidor
É um modelo computacional que separa clientes e servidores, sendo interligados entre si geralmente utilizando-se uma rede de computadores. Cada instância de um cliente pode enviar requisições de dado para algum dos servidores conectados e esperar pela resposta. Por sua vez, algum dos servidores disponíveis pode aceitar tais requisições, processá-las e retornar o resultado para o cliente. Apesar do conceito ser aplicado em diversos usos e aplicações, a arquitectura é praticamente a mesma.
Muitas vezes os clientes e servidores se comunicam através de uma rede de computador com hardwares separados, mas o cliente e servidor podem residir no mesmo sistema. A máquina servidora é um host que está executando um ou mais programas de servidor que partilham os seus recursos com os clientes.
Um cliente não compartilha de seus recursos, mas solicita o conteúdo de um servidor ou função de serviço. Os clientes, portanto, iniciam sessões de comunicação com os servidores que esperam as solicitações de entrada.

Conceito de Peer-to-Peer
Mesmo dispondo de plataformas de comunicação Peer-to-Peer, como o Pastry e o JXTA, os desenvolvedores ainda precisam projetar suas aplicações considerando requisitos não-funcionais, tais como validação do usuário, operações de manutenção da rede Peer-to-Peer (criar grupo, localizar grupo, ingresso em grupo, localizar peer, localizar recursos), desenvolvimento baseado em componentes (locais ou remotos), interface gráfica com o usuário, entre outros. Portanto, tais funcionalidades precisam estar disponíveis, sobre a plataforma de rede Peer-to-Peer, de maneira reutilizável e adaptável. Este modelo de desenvolvimento é conhecido como framework de aplicações.

No entanto, para sistemas Peer-to-Peer, ainda não existe um modelo de desenvolvimento elaborado e consolidado, análogo aos frameworks para sistemas Cliente/Servidor. O J2EE, baseado em Java, é um bom exemplo. Seu modelo é tão elaborado que ultrapassa os domínios da computação distribuída, abrangendo também frameworks MVC, componentes de interface gráfica com o usuário, manipulação de documentos XML, mecanismos de persistência de objectos, entre outros.

Multiplexagem
Consiste na operação de transmitir várias comunicações diferentes ao mesmo tempo através de um único canal físico.
O dispositivo que efectua este tipo de operação chama-se multiplexador.
Existem diferentes modos de multiplexagem, os principais são:
• Multiplexagem por divisão de frequência
• Multiplexagem por divisão de tempo

Pacotes de dados
Uma transmissão de dados entre computadores consiste no envio e recepção de sinais eléctricos ou outros (ópticos), os quais codificam bits. Normalmente, os bits são agrupados em conjunto ou sequências, que podem ir desde um simples byte (codificando um carácter) até um pacote de milhares de bits ou bytes.

Interferência e distorção
Interferência_ as interferências podem ser devidas, por exemplo, a acção de campos electromagnéticos sobre os cabos por onde circulam os sinais que transportam a informação.
Distorção_ quando os sinais em que os dados são transmitidos estão sujeitos a uma perda de intensidade ou deformação, a este fenómeno chama-se distorção.

Características físicas da transmissão de dados

Modulação e Desmodulação:
Modulação

Nos modems a cabo que utilizam o sistema de cabo para fazerem o US, um modulador é utilizado para converter os dados digitais da rede de computador em sinais de radiofrequência para transmissão. Este componente é chamado algumas vezes de "modulador de rajadas" - burst modulator - por causa da irregularidade do volume da maior parte do tráfego entre um usuário e a internet. Ele consiste de três partes: uma secção para inserir informação usada para correcção de erros; um modulador QAM - vale lembrar que muitos fabricantes estão utilizando a modulação QPSK ou similar na direcção do US, uma vez que essa modulação é mais robusta em ambientes de ruído (lembre-se que o canal de US está mais sujeito a ruídos): essa é uma recomendação da norma IEEE 802.14; um conversor digital-analógico (D/A).

Desmodulação

Os desmoduladores mais comuns têm quatro funções. Um desmodulador QAM (quadrature amplitude modulation) recebe um sinal de rádio frequência que teve a informação codificada a partir da variação da fase e da amplitude e o transforma em um sinal simples que pode ser processado por um conversor analógico-digital (A/D). Esse conversor recebendo o sinal, que varia em tensão e transforma em uma série de bits. Um módulo de correcção de erros então checa a informação recebida a partir de um padrão conhecido, de modo que problemas na transmissão possam ser detectados e corrigidos. Em muitos casos, os quadros da rede estão no formato MPEG, de modo que um sincronizador MPEG é utilizado para assegurar que os grupos de dados estão em ordem

Taxas de Transmissão

A taxa de transmissão de um canal ou meio físico é a quantidade de bis que a esse meio consegue transmitir por segundo. Esta taxa pode ser expressa em bits por segundo - bps (bits per second) - ou Kilobytes, Megabits ou Gigabits por segundo. As taxas de transmissão entre dois computadores dependem de vários factores, tais como:
- as características dos cabos utilizados;
- a quantidade de tráfego de mensagens provenientes dos vários nós da rede;
- a utilização de largura de banda para transmissão de um só ou vários fluxos de mensagens ao mesmo tempo (multiplexação);
- as taxas máximas de transmissão dos modems ou outros dispositivos de comunicação; etc.

Largura de banda

Largura de banda é a medida da faixa de frequência, em hertz, de um sistema ou sinal. A largura de banda é um conceito central em diversos campos de conhecimento, incluindo teoria da informação, rádio, processamento de sinais, electrónica e espectroscopia. Em rádio comunicação ela corresponde à faixa de frequência ocupada pelo sinal modulado. Em electrónica normalmente corresponde à faixa de frequência na qual um sistema tem uma resposta em frequência aproximadamente plana (com variação inferior a 3 dB).

Sinal analógico
O sinal analógico corresponde a um valor físico que varia continuamente no tempo e/ou no espaço. O fenómeno físico que estimula os sentidos humanos pode ser medido por instrumentos, designados por sensores, que transformam a variável física que é capturada numa outra variável física medida, geralmente uma tensão ou uma corrente eléctrica, igualmente dependente do tempo ou espaço, que é designada por sinal. Se este sinal for contínuo, diz-se que é análogo à variável física medida, isto é, diz-se que é um sinal analógico. O sinal analógico é produzido por um sensor, por exemplo um microfone, que detecta o fenómeno físico, por exemplo a variação da pressão do ar, e que, em seguida, o transforma numa medida. Normalmente, esta medida toma a forma de uma corrente eléctrica ou de tensão eléctrica.

Sinais digitais
O sinal digital é uma sequência de valores codificados em formato binário, dependentes do tempo ou do espaço, que resulta da transformação de um sinal analógico. No entanto, ao contrário dos sinais analógicos, os sinais digitais são discretos em amplitude e discretos no espaço. Isto significa que um sinal digital só é definido para determinados instantes de tempo, e o conjunto de valores que podem assumir é finito.

Tipos de Cabos

Cabos Eléctricos

Um fio é um segmento fino, cilíndrico, flexível e alongado de um certo material de acordo com sua função. Na electrónica são usados fios distintos para tanto transportar energia eléctrica quanto informação.

Cabos Ópticos

Cabos ópticos são equipamentos que transmitem dados através de luz. Eles podem ser feitos com emaranhados de fibras de vidro ou plástico, o que lhes confere algumas vantagens e desvantagens em relação ao cabo coaxial (muito utilizado em antenas e serviços de TV a cabo).
A construção dele é feita a partir das fibras ópticas, que são revestidas primeiramente por uma camada de resina, coberta por outra de plástico. A ideia é proteger as fibras e a condução da luz, sem deixá-la escapar ou se misturar, o que garante a boa qualidade da transmissão de dados.

Cabos Pares Entrançados

Os cabos de pares entrançados consiste em um ou vários pares de fios de cobre; os dois fios de cada par são entrançados, ou seja, enrolados em torno um do outro, com o objectivo de criar à sua volta um campo electromagnético que reduz a possibilidade de interferências de sinais externos.

Cabos Pares Entrançados STP

O cabo brindado STP é muito pouco utilizado sendo basicamente necessários em ambientes com grande nível de interferência electromagnética. Deve-se dar preferência a sistemas com cabos de fibra óptica quando se deseja grandes distâncias ou velocidades de transmissão, podem ser encontrados com blindagem simples ou com blindagem par a par.

Cabos Pares Entrançados UTP

Este é sem duvida o cabo mais utilizado neste tipo de rede, o cabo UTP é de fácil manuseio, instalação e permite taxas de transmissão em até 100 Mbps com a utilização do cabo CAT 5 são usados normalmente tanto nas redes domesticas como nas grandes redes industriais e para distancias maiores que 150 metros hoje em dia é utilizados os cabos de fibra óptica que vem barateando os seus custos.

Categorias

Tipo Uso
Categoria 1 Voz (Cabo Telefónico) São utilizados por equipamentos de telecomunicação e não devem ser usados para uma rede local
Categoria 2 Dados a 4 Mbps (LocalTalk)
Categoria 3 Transmissão de até 16 MHz. Dados a 10 Mbps (Ethernet)
Categoria 4 Transmissão de até 20 MHz. Dados a 20 Mbps (16 Mbps Token Ring)
Categoria 5 Transmissão de até 100 MHz. Dados a 100 Mbps (Fast Ethernet)

Cabos coaxiais

O cabo coaxial é um tipo de cabo condutor usado para transmitir sinais. Este tipo de cabo é constituído por diversas camadas concêntricas de condutores e isolantes, daí o nome coaxial.
O cabo coaxial é constituído por um fio de cobre condutor revestido por um material isolante e rodeado duma blindagem. Este meio permite transmissões até frequências muito elevadas e isto para longas distâncias.

Vantagens

O cabo coaxial possui vantagens em relação aos outros condutores utilizados tradicionalmente em linhas de transmissão por causa de sua blindagem adicional, que o protege contra o fenômeno da indução, causado por interferências elétricas ou magnéticas externas.
Essa blindagem constitui-se de uma malha metálica (condutor externo) que envolve um condutor interno isolado.

Cabos ópticos

-O cabo óptico é uma estrutura destinada a proteger e facilitar o manuseio das fibras ópticas. Existem 3 tipos de aplicações para os cabos ópticos:

Internas: aplicados em Backbones, Campus Backbone ou em Redes Horizontais;
Externas: em dutos, diretamente enterrados ou em instalações aéreas.

Vantagens

A principal vantagem do cabo é que a maneira de transmissão do sinal é livre das interferências que outros aparelhos podem causar, o que acontece frequentemente em cabos coaxiais ou nos modelos de cabos mais finos com conectores RCA (os famosos plugues de três pontas nas cores vermelho, amarelo e branco).
Outro ponto positivo é que em Home Theaters nos enviamos apenas um cabo de entrada no aparelho, sem ter que conectar diversos deles, como ocorre nos outros sistemas.

Transmissoes Wireless

Vantagens:
• Flexibilidade e Mobilidade;
• Simplicidade de Instalação;
• Redução de Custos (ciclo de vida maior);
• Escalonabilidade (diferentes topologias);

Desvantagens:
• Velocidade de transmissão.

Cabos Rádio

-Ondas de rádio são radiações eletromagnéticas com comprimento de onda maior e frequência menor do que a radiação infravermelha. São usadas para a comunicação em rádios amadores, radiodifusão (rádio e televisão), telefonia móvel.

Ondas micro-ondas

As micro-ondas são ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda maiores que os dos raios infravermelhos, mas menores que o comprimento de onda das ondas de rádio variando o comprimento de onda, consoante os autores, de 1 m (0,3 GHz de frequência) até 1,0 mm (300 GHz de frequência) - intervalo equivalente às faixas UHF, SHF e EHF.

Ondas satélite

Os satélites utilizados para telecomunicações ou transmissão de dados sob a forma digital encontram-se situados em órbitas geostacionárias, em torno do equador, a cerca de 30-40 Km da superfície terrestre. A comunicação com esses satélites implica antenas parabólicas, ou seja, dispositivos de transmissão e recepção capazes de efectuar: - os uplinks: as emissões da Terra para o satélite; - os downlinks: as recepções do satélite para a Terra. As ondas de satélite são utilizadas em comunicações intercontinentaisou abrangendo grandes distâncias geográficas e, normalmente, suportam uma largura de banda elevada (da ordem dos 500 MHz), embora estejam sujeitas a atrasos devido às grandes distâncias percorridas.

Placas de rede :

O que são e para que servem
Uma placa de rede (também chamada adaptador de rede ou NIC) é um dispositivo de hardware responsável pela comunicação entre os computadores em uma rede.
A placa de rede é o hardware que permite aos computadores conversarem entre si através da rede. Sua função é controlar todo o envio e recebimento de dados através da rede. Cada arquitetura de rede exige um tipo específico de placa de rede; sendo as arquiteturas mais comuns a rede em anel Token Ring e a tipo Ethernet.

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Modem :
O que é e para que serve/ Como funcionam

É um dispositivo eletrônico que modula um sinal digital em uma onda analógica, pronta a ser transmitida pela linha telefônica, e que demodula o sinal analógico e o reconverte para o formato digital original.[2] Utilizado para conexão à Internet, BBS, ou a outro computador.
O processo de conversão de sinais binários para analógicos é chamado de modulação/conversão digital-analógico. Quando o sinal é recebido, um outro modem reverte o processo (chamado demodulação). Ambos os modems devem estar trabalhando de acordo com os mesmos padrões, que especificam, entre outras coisas, a velocidade de transmissão (bps, baud, nível e algoritmo de compressão de dados, protocolo, etc).

O prefixo Fax se deve ao fato de que o dispositivo pode ser utilizado para receber e enviar fac-símile.
Os primeiro modens analógicos eram externos. Conectados através das interfaces paralelas, onde a velocidade de transmissão eram de 300 bps (bits por segundo) e operavam em dois sinais diferentes, um tom alto que representava bit 1, enquanto o tom baixo representava o bit 0.[2]

Repetidores :
Em informática, repetidor é um equipamento utilizado para interligação de redes idênticas, pois eles amplificam e regeneram eletricamente os sinais transmitidos no meio físico.
Um repetidor atua na camada física (Modelo OSI). Ele recebe todos os pacotes de cada uma das redes que interliga e os repete nas demais redes sem realizar qualquer tipo de tratamento sobre os mesmos. Não se podem usar muitos deste dispositivos em uma rede local, pois degeneram o sinal no domínio digital e causam problemas de sincronismo entre as interfaces de rede.
Repetidores são utilizados para estender a transmissão de ondas de rádio, por exemplo, redes wireless, wimax e telefonia celular. ele tem como sua principal função aumentar uma conexão de rede.

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Hub
Hub (do Inglês, "transmitir") ou Radiodifusão é o processo pelo qual se transmite ou difunde determinada informação, tendo como principal característica que a mesma informação está sendo enviada para muitos receptores ao mesmo tempo. Este termo é utilizado em rádio, telecomunicações e em informática.
Existem dois tipos de hubs : o hub activo e o hub passivo .

Hub passivo
É um dispositivo simples adequado a instalações onde a distribuição física das estações é tal que a degradação do sinal , quando emitido entre quaisquer estações adjacentes , está dentro do limite aceitável. Esse tipo de concentrador, que funciona como um centro de fiação , ao manter os TCUs próximos uns dos outros, diminui o problema causado pelo aumento da distância entre estações consecutivas no anel , quando uma delas sai do anel, passando para o estado bypassed .

Hub activo
Possui repetidores embutidos nas portas onde são conectados os cabos que ligam o concentrador às estações . Esse tipo de concentrador restaura a amplitude , a forma e o sincronismo do sinal quando ele passa por suas duas portas. A distância máxima permitida entre um concentrador ativo e uma estação é o dobro da que é permitida quando um concentrador passivo é utilizado .
Existem dois tipos de hubs : o hub ativo e o hub passivo .

1ª Geraçao –
Utilizados como
repetidores; regeneram o sinal protegendo
contra atenuação e melhorando sua
qualidade; dispositivos que conectam vários
segmentos de uma rede local,
estações de trabalho ou servidores ao
mesmo meio físico;

Hubs da 2ª Geração
Gerenciamento local e remoto de
seus segmentos de redes,
interligação de arquitecturas
diferentes;

Hubs da 3ªGeração
inteligentes” apresentam:
funções de pontes (bridges), e
gerenciáveis por SNMP (Simple
Network Management Protocol);

Hubs da 4ª Geração
“switchhubs”: conhecidos por switchs.

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Topologias de rede

Malha
A topologia de rede descreve como é o layout de uma rede de computadores através da qual há o tráfego de informações, e também como os dispositivos estão conectados a ela.
Há várias formas nas quais se pode organizar a interligação entre cada um dos nós (computadores) da rede. Topologias podem ser descritas fisicamente e logicamente. A topologia física é a verdadeira aparência ou layout da rede, enquanto que a lógica descreve o fluxo dos dados através da rede.

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Anel

Na topologia em anel os dispositivos são conectados em série, formando um circuito fechado (anel).Os dados são transmitidos unidirecionalmente de nó em nó até atingir o seu destino. Uma mensagem enviada por uma estação passa por outras estações, através das retransmissões, até ser retirada pela estação destino ou pela estação fonte. Os sinais sofrem menos distorção e atenuação no enlace entre as estações, pois há um repetidor em cada estação. Há um atraso de um ou mais bits em cada estação para processamento de dados. Há uma queda na confiabilidade para um grande número de estações. A cada estação inserida, há um aumento de retardo na rede. É possível usar anéis múltiplos para aumentar a confiabilidade e o desempenho. ciinel.

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Bus ou Barramento

Rede em barramento é uma topologia de rede em que todos os computadores são ligados em um mesmo barramento físico de dados. Apesar de os dados não passarem por dentro de cada um dos nós, apenas uma máquina pode “escrever” no barramento num dado momento. Todas as outras “escutam” e recolhem para si os dados destinados a elas. Quando um computador estiver a transmitir um sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a transmissão.
Essa topologia utiliza cabos coaxiais. Para cada barramento existe um único cabo, que vai de uma ponta a outra. O cabo é seccionado em cada local onde um computador será inserido na rede. Com o seccionamento do cabo formam-se duas pontas e cada uma delas recebe um conector BNC. No computador é colocado um "T" conectado à placa que junta as duas pontas. Embora ainda existam algumas instalações de rede que utilizam esse modelo, é uma tecnologia obsoleta.
Embora esta topologia descrita fisicamente ter caído em desuso, logicamente ela é amplamente usada. Redes ethernet utilizam este tipo lógico de topologia.

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Estrela

A mais comum atualmente, a topologia em estrela utiliza cabos de par trançado e um concentrador como ponto central da rede. O concentrador se encarrega de retransmitir todos os dados para todas as estações, mas com a vantagem de tornar mais fácil a localização dos problemas, já que se um dos cabos, uma das portas do concentrador ou uma das placas de rede estiver com problemas, apenas o nó ligado ao componente defeituoso ficará fora da rede. Esta topologia se aplica apenas a pequenas redes, já que os concentradores costumam ter apenas oito ou dezesseis portas. Em redes maiores é utilizada a topologia de árvore, onde temos vários concentradores interligados entre si por comutadores ou roteadores.

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Estrela Hierarquica

Esta topologia é baseada em hubs ou dispositivos de ligações, os quais permitem uma estruturação hierárquica de varias redes ou sub-redes.
Este tipo de rede é muito utilizada visto que permite, com grande facilidade e flexibilidade, a expansão de das redes ou de interligações de novas redes e ainda assegura o bom funcionamento e gestão do conjunto de redes assim interligadas.

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Espinha Dorsal

Esta topologia é caracterizada por um cabos que é chamado backbone ou espinha dorsal.
Este cabo tem um elevado desempenho que cobre uma determinada área, mais ou menos extensa, e ao qual se ligam diversas redes ou sub-redes, atravez de dispositivos de ligação ( por exemplo: transceivers, brigds, routers, etc.).

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Origem da internet

A Internet surgiu nos Estados Unidos da América, no clima da guerra fria. O objectivo era desenvolver um sistema de troca de informações entre computadores de forma a que fosse sempre possível receber a informação, mesmo que um dos computadores da rede fosse desligado ou destruído, ou que uma das ligações entre computadores fosse interrompida. Os objectivos eram unicamente militares na época e durante um período de tempo esta forma de ligação entre computadores era exclusiva das forças militares americana. Assim, em 1969, a ARPA (Advanced Research Projects Agency) desenvolveu a ARPANET. Através deste sistema de troca de informações era possível fazer chegar à localização prevista as informações pretendidas num curto espaço de tempo e sem o risco desta troca de informações ser interrompida. Foi desenvolvido o estudo e desenvolvimento desta rede em que era feita a comutação de pacotes, ou seja, a informação é dividida em “pequenos pacotes” e enviada pela melhor via disponíveis, sendo reunida a informação no local de recepção, já que cada pacote contém informação que o permite fazer. Outro problema a resolver era que fosse possível visualizar a informação mesmo usando computadores diferentes, sistemas operativos, etc.

Para além da ligação entre computadores militares, foi criada uma rede entre quatro universidades americanas. A ARPANET permitia a ligação entre as redes das universidades e permitia a troca de informações entre estas universidades. Com isto foi possível desenvolver a Internet tal como a conhecemos hoje. Apesar disto o controlo desta rede manteve-se nas mãos do militares e à qual havia um acesso restrito.

No final dos anos 70 começaram a ser desenvolvidos protocolos que permitisse a comunicação entre computadores e redes independentemente do equipamento ou software utilizado. Em 1983 a ARPANET foi dividida em duas redes: MILNET e ARPANET. A primeira era exclusivamente de uso militar, ao passo que a segunda era dedicada à pesquisa e desenvolvimento. Isto permitiu um desenvolvimento cada vez maior da Internet, já que o seu acesso passou a ser mais fácil e a uma maior comunidade de utilizadores. Para além disto foram adoptados os protocolos TCP (Transmission Control Protocol) e IP (Internet Protocol), que também contribuíram em grande medida para este desenvolvimento. O IP permite a comunicação entre computadores e o TCP garante uma maior segurança na transmissão de dados, entre outras funcionalidades.

A partir desta altura a Internet não deixou de crescer em termos de utilizadores. Se bem que inicialmente a Internet era apenas destinada a fins académicos e educacionais, actualmente é uma forma cada vez mais utilizada para a comunicação entre utilizadores.

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