Redes Locais: Conceitos e Aplicações

Redes Locais
Edição nº1 - 2007

EDUARDO DA SILVA
MARCO ANDRÉ LOPES MENDES

Apoio Gestão e Execução Conteúdo e Tecnologia

Redes Locais 2

Apresentação

Este é o livro-texto da disciplina de Redes Locais. Estudaremos, com este
material, os conceitos de redes de computadores, com ênfase nas redes locais. Fare-
mos primeiramente um estudo do surgimento das redes locais de computadores e da
tecnologia de redes locais mais utilizada atualmente: as redes Ethernet.
Na seqüência, trataremos dos principais termos e conceitos relacionados a re-
des de computadores, de modo que você possa entender melhor as tecnologias que
serão estudadas nas aulas seguintes.
Estudaremos então, as duas arquiteturas de redes mais conhecidas: a arquite-
tura do modelo OSI e arquitetura do modelo Internet. Estudaremos também o relacio-
namento entre essas tecnologias e o padrão de redes IEEE 802. Em seguida, nosso
estudo será direcionado para os dispositivos físicos de redes e os meios de transmis-
são de dados, onde estudaremos suas funcionalidades e aplicabilidades.
Na seqüência, estudaremos os dispositivos utilizados nas redes locais, como
hubs, bridges, switches e roteadores, e protocolos de redes locais, principalmente o
Ethernet.
Por fim, estudaremos as tecnologias de rede sem fio e como utilizá-las em nos-
so cotidiano.
Lembre-se de que a sua passagem por esta disciplina será também acompa-
nhada pelo Sistema de Ensino Tupy Virtual. Sempre entre em contato conosco quan-
do surgir alguma dúvida ou dificuldade.
Toda a equipe está à disposição para auxiliá-lo nessa jornada em busca do
conhecimento.
Acredite no seu sucesso e bons momentos de estudo!

Equipe Tupy Virtual

SOCIESC - Sociedade Educacional de Santa Catarina

Redes Locais 3

SUMÁRIO

CARTA DO PROFESSOR ............................................................................................. 4
CRONOGRAMA DE ESTUDOS .................................................................................... 5
PLANO DE ESTUDOS ................................................................................................... 6
AULA 1 – CONCEITOS E APLICAÇÕES DE REDES LOCAIS....................................7
AULA 2 – TERMOS E CONCEITOS...........................................................................11
AULA 3 – ARQUITETURAS DE REDES E MODELOS DE REFERÊNCIA...............23
AULA 4 – DISPOSITIVOS DE REDES.......................................................................39
AULA 5 – PROTOCOLOS DE REDES LOCAIS........................................................50
AULA 6 – REDES SEM FIO.......................................................................................64
REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 74


Redes Locais 4

Carta dos Professorores

Caro aluno(a),
Esse livro-texto foi cuidadosamente escrito para que você possa co-
nhecer sobre “Redes locais”. A disciplina lhe apresentará desde um
histórico até as tendências modernas de redes de computadores lo-
cais. Juntos, estudaremos algumas das mais utilizadas tecnologias para redes locais
de computadores e também os dispositivos e sistemas de comunicação sem fio.
Convidamos você para que, juntos e virtualmente, possamos estudar essa dis-
ciplina, percorrendo mais uma etapa dos seus estudos.
Seja bem-vindo(a)!

Professor Eduardo da Silva
Professor Marco André Lopes Mendes


Redes Locais 5

Cronograma de Estudos

Acompanhe no cronograma abaixo os conteúdos das aulas, e atualize as pos-
síveis datas de realização de aprendizagem e avaliações.

Semanas Carga Horária Aula Data/Avaliação
1 5 Conceitos e aplicações de redes _/_ a _/_
locais
1 15 Termos e conceitos _/_ a _/_
2 20 Arquiteturas de redes e modelos _/_ a _/_
de referência
3 15 Dispositivos de redes _/_ a _/_
3 15 Protocolos de redes locais _/_ a _/_
4 10 Redes sem fio _/_ a _/_


Redes Locais 6

Plano de Estudos

Ementa

Conceitos, termos e aplicações de redes locais. Arquiteturas de redes e mode-
los de referência. Dispositivos de redes. Protocolos de redes locais. Redes locais sem
fio.

Objetivos

• Discutir o surgimento da tecnologia Ethernet e sua importância para o mundo
atual;
• Classificar os tipos de redes pela abrangência geográfica;
• Descrever o modelo de computação cliente/servidor;
• Identificar as diferenças entre serviços orientados à conexão e serviços não
orientados à conexão;
• Identificar as camadas dos modelos de referência OSI, TCP/IP e IEEE 802;
• Identificar os dispositivos de uma rede de computadores;
• Exemplificar funcionamento da difusão;
• Estudar os recursos de empilhamento e cascateamento;
• Diferenciar as tecnologias de redes locais;
• Enumerar as tecnologias para redes locais sem fio.

Carga Horária: 40 horas/aula


Redes Locais 7

Aula 1
CONCEITOS E APLICAÇÕES DE RE-
DES LOCAIS

Caro aluno(a)!
Seja bem-vindo(a) a nossa primeira aula de Redes locais.
Estudaremos um pouco das vantagens das redes e a história do
surgimento delas, além de sua importância para os dias de hoje.
Boa aula!

Objetivos da Aula

Ao final desta aula você deverá ser capaz de:
• Enumerar as razões para a criação das redes;
• Discutir o surgimento da tecnologia Ethernet e sua impor-
tância para o mundo atual.

Conteúdos da Aula

Acompanhe os conteúdos desta aula. Se você preferir, assi-
nale-os à medida em que for estudando.
• Para que servem as redes?
• O surgimento da Ethernet.


Redes Locais 8

1 PARA QUE SERVEM AS REDES?

Uma rede permite a troca de informações (envio e recebimento) entre computa-
dores. Talvez nós nem tenhamos idéia da quantidade de vezes que acessamos infor-
mações em redes de computador. A Internet, certamente, é o maior exemplo de rede
de computadores, com milhões de máquinas conectadas ao redor do mundo, mas as
pequenas redes desempenham um papel importante na busca diária de informações.
Muitas bibliotecas públicas substituíram os cartões em papel por terminais de compu-
tador. Assim, é mais fácil e rápido procurar os livros. Os aeroportos têm inúmeras telas
que exibem informações sobre vôos. Muitas lojas têm computadores especializados
que controlam transações de pontos-de-venda. Em cada um desses casos, as redes
oferecem diferentes dispositivos em diversas localidades que acessam uma informa-
ção compartilhada.
Podemos ainda destacar a importância das redes nos seguintes aspectos:
• Compartilhamento de recursos: Tornar acessíveis a cada computador da
rede os dados e dispositivos que existem dentro da organização. Assim, im-
pressoras, unidades de CD-ROM, discos, conexões e outras redes podem ser
utilizadas por todos os computadores da rede.
• Aumento da confiabilidade: Pode-se, por exemplo, ter multiplicados os ar-
quivos em duas ou mais máquinas para que, em caso de defeito de uma delas,
cópias dos arquivos continuem acessíveis em outras máquinas. Além disso, o
sistema pode continuar operando em caso de pane de um computador, visto
que outra máquina pode assumir a sua tarefa. A continuidade de funcionamen-
to de um sistema é ponto importante para um grande número de aplicações,
por exemplo: aplicações militares, bancárias, controle de tráfego aéreo, etc.
• Redução de custos: Computadores de pequeno porte apresentam menor
relação preço/desempenho que os grandes. Assim, sistemas que utilizariam
apenas uma máquina de grande porte e de custo muito elevado podem ser
concebidos à base da utilização de um grande número de microcomputadores
(ou estações de trabalho) manipulando dados presentes num ou mais servido-
res de arquivos. Além disso, os computadores pessoais, na sua maioria, são


Redes Locais 9

são de arquitetura aberta, possibilitando a escolha de diversos fornecedores de
hardware, software, treinamento e suporte técnico.
• Redução da redundância de dados: Por haver compartilhamento de recur-
sos, evita-se ter a mesma informação replicada em vários computadores.

2 O SURGIMENTO DA ETHERNET

Em 1973, o pesquisador Bob Metcalfe, do Xerox Corporation’s Palo Alto Re-
search Center (mais conhecido como PARC), criou e testou a primeira rede Ethernet.
Metcalfe tentava conectar o computador “Alto” da Xerox a uma impressora e acabou
desenvolvendo um método físico de cabeamento que conectava os dispositivos na
Ethernet. Ele também criou os padrões de comunicação em cabos. Desde então, a
Ethernet se tornou a tecnologia de redes mais popular do mundo. Muitos dos proble-
mas da Ethernet são parecidos com os problemas das outras tecnologias de rede.
Compreender o funcionamento da Ethernet, lhe dará embasamento para entender as
redes em geral.
Com o amadurecimento das redes, o padrão Ethernet cresceu para agregar
novas tecnologias, mas os mecanismos de operação de todas as redes Ethernet atu-
ais se baseiam no sistema original de Metcalfe. O conceito original de Ethernet é:
comunicação compartilhada por um único cabo para todos os dispositivos da rede. O
dispositivo conectado a esse cabo tem a capacidade de se comunicar com qualquer
outro, permitindo que a rede se expanda para acomodar novos dispositivos, sem ter
de modificar os antigos.
A Ethernet é uma tecnologia de rede local que normalmente opera num mesmo
prédio e conecta dispositivos próximos. No início, havia no máximo algumas centenas
de metros de cabos separando dispositivos numa Ethernet, tornando difícil conectar
locais muito distantes geograficamente. Avanços recentes da tecnologia conseguiram
aumentar essas distâncias e as redes Ethernet atuais podem cobrir dezenas de quilô-
metros.


Redes Locais 10

SÍNTESE

Nesta aula estudamos a finalidade das redes de computadores e tivemos uma
noção de como foi o surgimento da Ethernet.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1) Em sua opinião, das razões apresentadas no texto para justificar a importân-
cia das redes, qual você julga a mais importante? Justifique sua opinião.

2) Onde as redes Ethernet podem ser utilizadas?


Redes Locais 11

Aula 2
TERMOS E CONCEITOS

Caro aluno(a):
Seja bem-vindo(a) à nossa segunda aula de redes
locais, para estudar os conceitos e termos principais
relacionados a redes de computadores.
Tenha uma boa aula!

Objetivos da Aula

Ao final desta aula, você deverá ser capaz de:
• Conceituar redes de computadores;
• Classificar os tipos de redes pela abrangência geográfica;
• Descrever o modelo de computação cliente/servidor;
• Identificar as diferenças entre serviços orientados à cone-
xão e serviços não orientados à conexão.

Conteúdos da Aula

• Conceitos de redes de computadores;
• Tipos de redes de computadores;
• O que é a computação cliente/servidor;
• Serviços orientados à conexão;
• Serviços não-orientados à conexão.


Redes Locais 12

1 CONCEITOS DE REDES DE COMPUTADORES

Uma boa definição de redes de computadores é apresentada por (GALLO,
2003): “uma rede de computadores é uma coleção de computadores e outros dispo-
sitivos que usam um protocolo comum para compartilhar recursos uns com os outros
através do meio de rede”.
Alguns componentes são essenciais em uma rede de computadores:
• as entidades conectadas de uma rede são chamadas de computadores,
hospedeiros, sistemas finais ou nós. Dentro desse grupo, vamos encontrar os
equipamentos de borda de rede e os equipamentos de núcleo de rede;
• a ligação pela qual toda a comunicação acontece, conhecida como meio de
rede ou enlace;
• as regras que governam a comunicação e troca de dados entre os membros
da rede, conhecidas como protocolos.
No conjunto dos membros da rede, podemos considerar nó qualquer entidade
conectada à rede, como impressoras, computadores, servidores, repetidores, comu-
tadores, roteadores, telefones IP, entre outros. Quase sempre esses equipamentos
de rede podem ainda ser subdivididos em duas categorias: clientes e servidores (KU-
ROSE, 2003). Os clientes são os dispositivos que solicitam algum tipo de serviço
ou dado de outro dispositivo conectado à rede. Por outro lado, os servidores são os
dispositivos responsáveis por responderem às solicitações feitas pelos clientes.
O meio de rede é o ambiente físico utilizado para realizar a conexão entre os
membros da rede. Os meios de rede são divididos em duas categorias: os meios
guiados e os meios sem fio (wireless). Os principais meios guiados ou com cabos
em uso, atualmente, são: cabo par-trançado, cabo coaxial e fibra ótica. Os meios sem
fio, também chamados não-guiados, incluem ondas de rádio, microondas, satélites e
infravermelho.
O protocolo é a linguagem usada pela rede para que os dispositivos de rede
possam se comunicar. Os protocolos são conjuntos de regras, procedimentos e es-
pecificações que governam a comunicação nas redes de computadores. Dentre os
protocolos, os mais conhecidos são aqueles pertencentes à família de protocolos


Redes Locais 13

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol – Protocolo de Controle de
Transmissão / Protocolo de Internet). Alguns exemplos de protocolos da família TCP/
IP são:
• HTTP: protocolo para transferência de documentos na Web;
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – Protocol de Transferência de Men-
sagens Simples): usado para transferência das mensagens eletrônicas, os e-
mails;
• POP3 (Post Office Protocol – Protocolo de Caixa Postal): usado para acesso
remoto a uma caixa de correio eletrônico.

2 TIPOS DE REDES DE COMPUTADORES

Há diversas formas de se classificar uma rede. Podemos classificá-la pela
abrangência geográfica ou pela topologia da rede, entre outras classificações.
Na classificação por abrangência geográfica, podemos classificá-las em redes
locais, metropolitanas e de longa distância, entre outras.
Estudaremos esses tipos de redes a seguir.

2.1 Rede Local

Uma rede local ou LAN (Local Area Network) possui abrangência geográfica
bem moderada, geralmente com abrangência de um único prédio ou um conjunto de
prédios próximos. Esse tipo de rede pertence a uma única organização e a responsa-
bilidade pela administração dos recursos da rede é inteiramente do proprietário.
As velocidades de dados das LAN geralmente são muito elevadas, podendo,
atualmente, chegar a 1 Gbps (Gigabit por segundo). Elas ainda podem ser classifica-
das em redes locais cabeadas ou redes locais sem fio.
A LAN cabeada mais utilizada atualmente é conhecida como Ethernet e a rede
local sem fio mais difundida é conhecida como WiFi, ou IEEE 802.11.
Há, no entanto, diversas outras tecnologias de redes locais, como ATM (Asyn-
chronous Transfer Mode – Modo de Transferência Assíncrono) e FDDI (Fiber Distribu-
ted Data Interface – Interface de Dados Distribuídos por Fibra).


Redes Locais 14

2.2 Rede de Longa Distância

Uma rede de longa distância, ou WAN (Wide Area Network), abrange grandes
áreas geográficas, desde ligações entre cidades, estados, países e até mesmo conti-
nentes. De forma geral, essas redes são formadas, pelo menos em parte, por circuitos
fornecidos por uma operadora de telefonia (STALLINGS, 2005).
Essas redes possuem velocidades muito inferiores às redes locais, embora
existam enlaces de longa distância que chegam a taxas de gigabits por segundo. No
entanto, de forma geral, essas redes atuam na faixa de velocidade de algumas cente-
nas de kilobits por segundo, chegando a alguns poucos megabits por segundo.
Os dois protocolos mais utilizados, atualmente, nesse tipo de rede são o ATM
e o Frame Relay, porém alguns estudos vêm sendo realizados para o uso de Gigabit
Ethernet (Ethernet a 1 Gbps) nessa configuração de rede.
No caso de interligações sem fio, podemos utilizar as tecnologias de redes ce-
lulares, redes WiMax entre outras.

2.3 Rede Metropolitana

Uma rede metropolitana ou MAN (Metropolitan Area Network), como o próprio
nome sugere, são redes que possuem abrangência intermediária entre as LANs e as
WANs. Um exemplo seria uma organização que possui alguns escritórios distribuídos
em uma cidade. Cada escritório possui uma rede local independente e interconecta-
da, resultando em uma rede metropolitana.
Da mesma forma que as redes locais, as redes metropolitanas podem ser ca-
beadas (guiadas) ou sem fio. A ligação cabeada pode ser realizada com fibras óticas
e a ligação sem fio, com ondas de rádio, por exemplo.
O protocolo que mais se encaixa nos requisitos de uma rede metropolitana,
quanto à eficiência e velocidade é o ATM. Atualmente, porém, diversos estudos para o
uso do protocolo Ethernet, nesse tipo de rede, vêm sendo realizados. Para intercone-
xões sem fio, um protocolo bastante utilizado e difundido com sucesso é o WiMAX.


Redes Locais 15

2.4 Outras classificações de redes quanto à abrangência geográfica

Alguns autores ainda sugerem outras classificações quanto à abrangência ge-
ográfica das redes de computadores. Alguns exemplos são:
• PAN (Personal Area Network – Redes Pessoais): as PANs possuem abran-
gência bem limitada, chegando a alguns poucos metros. São geralmente redes
domésticas e úteis devido ao grande aumento do uso de recursos computa-
cionais em residências. Como exemplo desse tipo de rede, podemos citar as
redes sem fio ad hoc. Nesse tipo de rede, há vários computadores, cada um
equipado com placas de interface de rede sem fio. Cada computador pode co-
municar diretamente com todos os outros equipados com placas de interface.
Podem compartilhar arquivos, impressoras, mas não acessar os recursos de
uma rede fixa.
• CAN (Campus Area Network – Redes Universitárias): são redes locais, po-
rém muito grandes, geralmente pertencentes a uma universidade ou hospital.
• SAN (Storage Area Network – Redes de Armazenamento de Dados): são
redes específicas para a interligação de equipamentos de armazenamento de
dados. São extremamente eficientes e velozes e de custo também muito ele-
vado.

Essas classificações não terminam por aqui. Diversos autores apresentam di-
ferentes outras maneiras de classificar as redes de computadores. Isso ocorre porque
as redes de computadores estão se difundindo cada vez mais e por isso precisam
receber novas classificações.

3 COMPUTAÇÃO CLIENTE/SERVIDOR

A maioria das aplicações atuais baseia-se no modelo cliente/servidor. De forma
resumida, nesse tipo de sistema computacional, dois papéis são bem distintos e com
responsabilidades bem definidas. De um lado se encontram os clientes e do outro os
servidores. A aplicação cliente fornece ao usuário a possibilidade de fazer a requi-
sição de serviços e a aplicação servidora fica responsável por receber e processar


Redes Locais 16

as requisições realizadas pelos usuários, de forma transparente. (LEWANDOWSKI,
1998).
Entre as aplicações cliente/servidor, podemos citar um exemplo típico, quando
o usuário utiliza uma aplicação cliente (por exemplo o navegador Firefox) para aces-
sar um servidor de Web remoto, o endereço http://www.sociesc.org.br, por exemplo,
executando uma outra aplicação (Apache Web Server). Também podemos citar o usu-
ário usando uma ferramenta de edição de textos (BrOffice Writer) e, ao finalizar o do-
cumento, manda imprimi-lo em uma impressora de rede. Apresentamos um exemplo
genérico de um sistema computacional cliente/servidor na Figura 1, em que diversos
clientes distintos fazem requisições a um único servidor, utilizando a mesma interface
e o mesmo meio de comunicação.

Figura 1 - Estrutura genérica do modelo cliente/servidor
Uma aplicação cliente/servidor TCP/IP possui geralmente o seguinte esquema
de funcionamento:
• no lado servidor, é iniciada a aplicação servidor. A aplicação notifica o servidor
de que ele está pronto para aceitar requisições de serviços. Essa aplicação
abre uma porta de comunicação com a rede e, sempre que alguma requisição
chega a essa porta no servidor, envia para a aplicação servidora. O servidor fica
aguardando que requisições cheguem a ele, estado conhecido como espera;
• independente do servidor, no lado cliente, inicia-se uma aplicação, geralmente
pelo usuário. Ao iniciar a aplicação cliente, dispara-se uma requisição de serviços


Redes Locais 17

ao servidor. Ao receber as respostas do servidor, o programa cliente formata os
dados recebidos e apresenta ao usuário final;
• após atender às requisições do cliente, o servidor volta novamente ao estado
de espera, aguardando por novas requisições.
Uma tarefa muito importante dos administradores de redes, baseados no mo-
delo cliente/servidor, é levar aos usuários aplicações clientes mais amigáveis. Embora
as aplicações clientes estejam dispersas, geralmente os servidores de banco de da-
dos e outros recursos estão centralizados, o que necessita de maior atenção por parte
dos administradores, caso um desses servidores venha a parar, todo o funcionamento
dos serviços da rede, relacionados a esse servidor, fica comprometido.
Uma das grandes vantagens do modelo cliente/servidor é a possibilidade de
integração rápida e controlada dos recursos (impressoras, banco de dados, arquivos
departamentais) por todos os usuários da organização, o aumento da disseminação
da informação, entre outros, gerando um ganho de produtividade e redução de custos
para as organizações (BAKER, 1997).
Os clientes e servidores podem executar diferentes sistemas operacionais em
diferentes plataformas, desde que ambos estejam “falando a mesma língua”, ou seja,
estejam utilizando os mesmos protocolos de comunicação e estejam utilizando as
mesmas aplicações (STALLINGS, 2005). A Figura 2 apresenta uma arquitetura clien-
te/servidor genérica, mostrando as camadas necessárias no lado cliente e também no
lado servidor.

Figura 2 - Arquitetura cliente/servidor genérica
Fonte: Baseado em (STALLINGS, 2005)


Redes Locais 18

4 SERVIÇOS ORIENTADOS E NÃO ORIENTADOS À CONEXÃO

No processo de troca de mensagens entre a duas aplicações, a rede pode ofe-
recer tanto serviços orientados à conexão quanto serviços não-orientados à conexão.
Esse nível de serviços pode ser oferecido em qualquer camada dos modelos que es-
tudaremos a seguir, cada uma com sua característica.
O conhecimento do funcionamento desses tipos de serviços é muito importante
no processo de desenvolvimento de aplicações para rede. Estudaremos mais adiante
alguns protocolos. Quando um desenvolvedor programa uma aplicação de rede, o
máximo que ele pode escolher é utilizar como protocolo de transporte um que ofereça
serviço orientado à conexão ou serviço não-orientado à conexão.

4.1 Serviço orientado à conexão

Quando se utiliza um serviço orientado à conexão, há, entre o emissor e o
receptor, um processo de troca de mensagens de controle, antes da troca de pacotes
contendo dados reais, como mensagens de e-mail. Essa troca de mensagens de con-
trole é chamada de procedimento de apresentação (ou estabelecimento da conexão).
Logo após a apresentação, cliente e servidor estarão preparados para o envio e rece-
bimentos de pacotes “reais”, ou seja, do dado propriamente dito.
Realizado o processo de apresentação, está estabelecida uma conexão en-
tre o emissor e o receptor, de que, na realidade, somente o emissor e o receptor estão
cientes. O restante da rede não está sabendo dessa conexão, nem mesmo os rotea-
dores pelos quais os pacotes irão trafegar ao longo do percurso.
Quando se utiliza um serviço orientado à conexão, geralmente está se usu-
fruindo de outros recursos disponibilizados, entre eles:
• transferência confiável de dados;
• controle de fluxo;
• controle de congestionamento.
Ter uma transferência confiável de dados significa ter a confiança de que os
dados serão entregues ao receptor sem erros e na ordem correta de apresentação.


Redes Locais 19

Isso, de forma geral, é obtido pelo envio de reconhecimento de pacotes recebidos por
parte do receptor e da retransmissão de pacotes com erros e de pacotes perdidos, ou
seja, que não foram reconhecidos.
O controle de fluxo, por sua vez, garante que nenhum dos lados de uma cone-
xão sobrecarregue o outro, enviando pacotes mais rapidamente do que o outro possa
processar. Se um dos lados da comunicação possui alto poder de processamento e
alta velocidade de transmissão de dados, esse lado pode ter a capacidade de envio
de informações muito superior ao outro lado da rede. Assim, se o pacote chegar ao
outro lado, sem que haja capacidade de processá-lo, será perdido. Por esse motivo,
o controle de fluxo é importante na rede. Geralmente as partes comunicantes pos-
suem buffers (memórias temporárias) de envio e recebimento, onde são alocados os
dados antes de serem processados ou enviados à rede. Nas mensagens de controle
trocadas entre o emissor e o receptor, por exemplo, para confirmação da chegada dos
pacotes, são informados os tamanhos dos buffers de cada um dos lados, para que
não ocorra sobrecarga em um deles.
Por fim, o controle de congestionamento serve para evitar que a rede, como
um todo, trave. Os roteadores, durante o percurso entre o emissor e o receptor, pre-
cisam processar os pacotes, mas podem não ter capacidade suficiente de processa-
mento para encaminhar todos os pacotes que passam por ele. Para que os pacotes
não os encontrem muito ocupados e sejam descartados, utiliza-se o controle de con-
gestionamento. Para evitar congestionamentos na rede, sempre que um pacote passa
por um roteador que está congestionando, é colocada uma informação adicional nes-
se pacote, para informar aos demais roteadores que ele está congestionado.
Na Internet, o protocolo que oferece serviço orientado à conexão para as apli-
cações é o TCP (Transmission Control Protocol – Protocolo de controle de transmis-
são). É um protocolo que oferece um serviço confiável, no entanto, por ser tão sofis-
ticado, acaba tendo um desempenho menor que o protocolo que oferece serviço não
orientado à conexão.

4.2 Serviço não-orientado à conexão

O serviço não-orientado à conexão, por sua vez, não oferece os mesmos


Redes Locais 20

recursos do serviço orientado à conexão. Nele, não há o processo de apresentação
entre as partes comunicantes, ou seja, quando alguma parte precisa enviar uma infor-
mação a um destinatário, ela simplesmente envia essa informação (KUROSE, 2003).
Também não há a garantia da entrega dos pacotes, o controle de fluxo e o controle de
congestionamento.
Por outro lado, por não existir muito controle, os dados trafegam mais rapida-
mente pela rede. Na Internet, o protocolo que oferece serviço não-orientado à cone-
xão para as aplicações é o UDP (User Datagram Protocol – Protocolo de datagrama
de usuário).
O serviço não-orientado à conexão é ideal para aplicações multimídia, como te-
lefone IP ou videoconferência, e outras aplicações que exigem baixo retardo da rede.
Por outro lado, se a aplicação exige que não haja perda de pacotes, como na troca
de arquivos e correio eletrônico, o ideal é a utilização de um protocolo que ofereça
serviço orientado à conexão.

SÍNTESE

Nesta aula estudamos os conceitos e os tipos de redes de computadores.
Aprendemos a distinguir aplicação cliente de aplicação servidora e serviços orienta-
dos e não orientados à conexão, no processo de troca de mensagens entre as duas
aplicações.


Redes Locais 21


1) Qual dos itens abaixo não faz parte da lista de componentes essenciais para
uma rede de computadores?
a. Núcleo da rede (ex. roteadores e comutadores);
b. Meios de transmissão;
c. Protocolo de comunicação;
d. Administrador de rede.

2) Não é um exemplo de meio de transmissão guiado:
a. Cabo par-trançado
b. Cabo coaxial
c. Antena
d. Fibra ótica

3) Não é um exemplo de meio de transmissão não-guiado:
a. Fibra ótica
b. Satélites
c. Rádio difusão
d. Microondas

4) Um protocolo de comunicação pode ser definido como:
a. regras que governam a comunicação e troca de dados entres os membros da
rede;
b. conjunto de regras para troca de informações somente entre o usuário e as aplica-
ções;
c. interface de regras entre a placa de rede e o meio físico;
d. nenhuma das alternativas acima.

5) O protocolo de enlace de rede local mais difundido e utilizado é:
a. ATM


Redes Locais 22

b. Ethernet (IEEE 802.3)
c. WiFi (IEEE 802.11)
d. TCP/IP

6) Não é um exemplo de protocolo de enlace de rede de longa distância:
a. Ethernet (IEEE 802.3)
b. ATM
c. Frame Relay
d. PPP

7) Em uma comunicação cliente/servidor é correto afirmar:
a. O lado que solicita a informação é o servidor e o lado que atende à requi-sição é o
cliente;
b. Em uma rede cliente/servidor todas as partes comunicantes são cliente e servidor,
simultaneamente;
c. O lado que solicita a informação é o cliente e o lado que atende a requisi-ção é o
servidor.
d. Nenhuma das alternativas acima.

8) Em um serviço orientado à conexão é incorreto afirmar:
a. Possui controle de fluxo dos dados na rede;
b. A entrega dos dados não é garantida;
c. Possui controle de congestionamento dos dados na rede;
d. Há uma apresentação entre as partes comunicantes antes da troca das mensa-
gens.

9) Em um serviço não-orientado à conexão é correto afirmar:
a. Possui controle de fluxo dos dados na rede;
b. A entrega dos dados não é garantida;
c. Possui controle de congestionamento dos dados na rede;
d. Há uma apresentação entre as partes comunicantes antes da troca das mensa-
gens.


Redes Locais 23

Aula 3
ARQUITETURAS DE REDES E MODE-
LOS DE REFERÊNCIA

Caro aluno(a):
Seja bem-vindo(a) à nossa quarta aula de Redes locais,
para estudar as arquiteturas de redes e os modelos de referência
utilizados para o processo de implementação de redes de compu-
tadores.
Tenha uma boa aula!

Objetivos da Aula

• Enumerar as instituições de padronização das redes;
• Descrever a estrutura de um modelo em camadas;
• Identificar as camadas do modelo de referência OSI;
• Listar as camadas do modelo TCP/IP;
• Definir o padrão IEEE 802 para redes locais.

Conteúdos da Aula

• Padrões para rede
• Modelo de referência OSI da ISO
• Modelo de referência TCP/IP ou Internet
• O padrão IEEE 802


Redes Locais 24

1 PADRÕES PARA REDE

Desde o surgimento das redes de computadores, uma grande quantidade de
padrões de redes vem sendo desenvolvida. Atualmente, há diversas organizações
de padronização no mundo inteiro, que podem ser classificadas por sua abrangência
geográfica e técnica. Um exemplo de organização de padronização nacional no Brasil
é a ABNT (Associação Brasileira de Normas e Técnicas).
Na área de redes de computadores, as mais importantes organizações são:

• ISO (International Organization for Standardization – Organização Interna-
cional para Padronização): o nome vem do grego “isos” que significa “igual”. É
uma organização internacional que atua em 148 países, atuando nos campos
técnicos, exceto de eletrônica e eletricidade. No Brasil é representada pela
ABNT.
• ITU (International Telecommunications Union – União de Telecomunicações
Internacional): organização criada para padronizar e regular as telecomunica-
ções e rádios internacionais. É uma das agências especializadas das Nações
Unidas, e fica localizada em Genebra, na Suíça.
• EIA (Eletronic Industries Alliance – Aliança das Indústrias de Eletrônica): orga-
nização privada para as indústrias do setor eletrônico dos Estados Unidos.
• TIA (Telecommunications Industries Association – Associação das Indústrias
de Telecomunicações): atua similarmente à EIA, porém com o foco nas indús-
trias do setor de telecomunicações. Também é ligada a ANSI (American Natio-
nal Standards Insitute – Instituto de Padronização Nacional Americano).
• IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers – Instituto dos Enge-
nheiros Elétricos e Eletrônicos): a maior organização profissional do mundo,
com a meta de promover o conhecimento no campo da engenharia elétrica,
eletrônica e de computação (Dica: lê-se “i-três-é”).
• IETF (Internet Engeneering Task Force – Força Tarefa para Engenharia da
Internet): comunidade internacional aberta, preocupada com a padronização e
bom funcionamento dos protocolos e padrões da Internet.


Redes Locais 25

Um dos principais órgãos para a padronização das redes locais é o IEEE por
meio do comitê 802, que regulamenta e padroniza as redes locais.
Os padrões, de forma geral, podem ser classificados em (GALLO, 2003):

• padrões de jure: ou padrões de direito, são os aprovados por uma organiza-
ção de padronização formal e credenciada. Pode ser citado como exemplo o
padrão EIA/TIA 568 para cabeamento estruturado de redes, desenvolvido pela
EIA em conjunto com a TIA.
• padrões de facto: ou padrões de fato, são os que surgiram sem o planeja-
mento de uma organização formal e suas informações são de domínio públi-
co. Como exemplo, pode ser citado o sistema de arquivos NFS (Network File
System – Sistema de Arquivos de Rede) desenvolvido pela Sun Microsystem e
atualmente amplamente utilizado nos sistema Unix e Macintosh. Outro exem-
plo é o Java, também desenvolvido pela Sun Microsystem.
• padrões proprietários: são os desenvolvidos especificamente por um fabri-
cante e não são de domínio público, como o protocolo IPX (Internetwork Packet
Exchange – Troca de Pacote Inter-redes) da Novel e o SMB (Server Message
Block – Bloco de Mensagem do Servidor) da Microsoft, por exemplo.
• padrões de consórcios: similares aos padrões de direito, porém nesse caso
um grupo de fabricantes se reúne com o intuito de criar um padrão em comum
e fabricar produtos para o padrão criado. Exemplos de padrões de consórcios
são o Fast Ethernet e o Gigabit Ethernet.

2 MODELO DE REFERÊNCIA OSI DA ISO

O modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection – Interconexão de
Sistemas Abertos), foi criado pela ISO com o objetivo de fornecer uma base comum
para a coordenação de desenvolvimento de padrões para a interconexão de sistemas.
Também tem a proposta de identificar áreas para o desenvolvimento ou melhoria dos
padrões, ou fornecer referência comum para a manutenção da consistência de todos
os padrões relacionados (ISO, 1994).
Não é finalidade do modelo de referência OSI servir como especificação de


Redes Locais 26

implementação, ou ser a base para conformar implementações já existentes, ou for-
necer um nível de detalhamento para a definição precisa dos serviços e protocolos da
arquitetura proposta.
O modelo de referência fornece arquitetura conceitual e funcional que permite
à equipe de especialistas trabalhar com produtividade e independência no desenvolvi-
mento de padrões para cada camada do modelo de referência OSI (ISO, 1994).
É importante salientar que OSI é um modelo de referência e não define a arqui-
tetura de uma rede. Desse modo, não é uma arquitetura que pode ser encontrada em
utilização, pois serve como base para que desenvolvedores projetem seus protocolos
para cada uma das camadas, respeitando as orientações do modelo de referência.
O modelo OSI é composto por sete camadas. Tanenbaum (2003) apresenta um
resumo dos princípios que deram origem ao modelo em sete camadas:
• uma camada deve ser criada onde houver a necessidade de um grau de abs-
tração adicional;
• cada camada deve executar uma função bem definida;
• a função de cada camada deve ser escolhida tendo em vista a definição de
protocolos padronizados internacionalmente;
• os limites de camadas devem ser escolhidos para minimizar o fluxo de infor-
mações pelas interfaces;
• o número de camadas deve ser grande o bastante para que funções distintas
não precisem ser desnecessariamente colocadas na mesma camada e peque-
no o suficiente para que a arquitetura não se torne difícil de controlar.

A Figura 3 apresenta as camadas do modelo de referência OSI. Note que o
modelo OSI é composto de 7 camadas, onde cada camada transfere informações
de e para a camada diretamente superior e inferior a ela. Os dados entram em uma
camada superior, chamada aplicação e, à medida que vão descendo na pilha de pro-
tocolos vão recebendo informações de cabeçalho que, somado aos dados já existen-
tes, tornam-se os dados para as camadas inferiores. No destino acontece o processo
contrário; os pacotes chegam a uma camada, retira-se o cabeçalho que é processado
pela camada e, em seguida, os dados são passados às camadas superiores.


Redes Locais 27

Figura 3 - Esquema do modelo de referência OSI

Dessa forma, a camada de aplicação da origem comunica-se, utilizando das
camadas inferiores, diretamente com a camada de aplicação de destino. O mesmo
ocorre com a camada de apresentação e as demais camadas.
Perceba ainda que, ao longo da trajetória da origem ao destino, os pacotes
podem passar por elementos de comutação, como os roteadores e switches que não
possuem e não necessitam de todas as camadas: nesse caso, no elemento de comu-
tação, os pacotes são processados até o nível necessário para que possam saber o
destino a seguir na rede.
Uma característica importante do modelo proposto pela ISO: cada camada de-
veria se comunicar e trocar informações somente com a camada diretamente inferior
e a diretamente superior a ela. Note também que a mais alta mantém comunicação
direta com o sistema operacional e a mais baixa, diretamente com o meio físico que
transmitirá os dados ao destinatário.
Cada camada possui relacionamento direto com a mesma camada relaciona-
da na entidade destino, porém essa comunicação é realizada por meio dos serviços
oferecidos pela camada inferior, que abstrai a comunicação. Dessa forma, a camada
inferior precisa se comunicar com a mesma camada na outra entidade para fornecer
comunicação e depende da camada logo abaixo para fornecer esse serviço. Assim
sucessivamente até que chegue ao nível mais baixo onde há a ligação com o meio de
transmissão.


Redes Locais 28

2.1 Camada Física

A camada física tem por objetivo tratar dos bits enviados nos canais de comu-
nicação da rede ou meios de comunicação. Essa camada visa garantir que saindo um
bit 1 do lado emissor, chegue um bit com valor 1 no lado receptor.
São tratadas nessa camada questões como voltagem para representação de
um bit, sentido da transmissão (bidirecional ou unidirecional), estabelecimento de uma
conexão (assíncrona ou síncrona) e término da conexão, entre outros. Também é
tratado nessa camada o formato das interfaces com o meio físico e os meios de trans-
missão de dados. Ainda fornece as características mecânicas, elétricas, funcionais e
procedurais para os meios de comunicação.

2.2 Camada de Enlace de Dados

A função principal da camada de enlace de dados é realizar a transferência
confiável dos dados utilizando o meio bruto de comunicação e fazer com que essa
linha pareça livre de erros para a camada superior, a camada de rede.
Para uma comunicação não-orientada a conexão, a camada de enlace de da-
dos fornece os mecanismos procedurais e funcionais para essa tarefa; por outro lado,
para uma comunicação orientada a conexão, fornece o estabelecimento, manutenção
e liberação da conexão (ISO, 1994). A camada de enlace de dados ainda detecta e
possibilita a correção dos erros que possam ocorrer na camada física.

2.3 Camada de Redes

A principal função da camada de rede é fornecer os meios e regras para que os
pacotes sejam roteados da origem até o destino. Um conceito muito importante dentro
da camada de rede é o de sub-rede.
Uma sub-rede é uma coleção de equipamentos e meios que, juntos, formam
uma rede autônoma, com características e regras próprias, por exemplo, uma rede
local, mas que faz parte de outra grande rede. No exemplo citado, poderíamos possuir
um conjunto de diversas redes locais que, por meio de uma ligação de rede privada


Redes Locais 29

virtual, formam uma grande rede corporativa. Cada uma dessas redes locais é consi-
derada uma sub-rede da grande rede corporativa. Esse conceito é importante, pois a
camada de sub-rede controla a operação da sub-rede e sua comunicação com outras
sub-redes (TANENBAUM, 2003).
A camada de rede fornece os meios para estabelecer, manter e finalizar cone-
xão entre as entidades comunicantes de uma rede.
Em uma rede de difusão, ou broadcast, como as redes locais Ethernet, o pro-
blema de roteamento é simples, as funções da camada de rede são bem pequenas,
praticamente voltadas para o endereçamento lógico da rede, que será estudado na
Aula 5.

2.4 Camada de Transporte

A principal função da camada de rede é fornecer transferência de dados trans-
parente e confiável entre as entidades comunicantes (ISO, 1994).
Todos os protocolos desenvolvidos para a camada de transporte possuem uma
característica fim-a-fim, ou seja, os dados encapsulados nesse momento somente
serão lidos e aproveitados pelo destino final. Isso não acontece nas camadas anterio-
res: na camada de rede, a comunicação ocorre entre as sub-redes até chegar à sub-
rede destino; e na camada de enlace de dados entre os enlaces de comunicação, por
exemplo, entre os switches ou roteadores.
Também a camada de transporte visa fornecer às camadas superiores uma
transparência principalmente de mudanças no meio físico, de modo que mudanças no
hardware não deveriam ser sentidas pelas aplicações.
Em alguns casos, dependendo do nível de serviço fornecido às camadas supe-
riores, também é função da camada de transporte fornecer controle de fluxo, controle
de congestionamento e garantia de entrega dos pacotes na ordem em que os pacotes
saíram da origem.

2.5 Camada de Sessão

A função da camada de sessão é organizar e sincronizar o diálogo entre as


Redes Locais 30

aplicações comunicantes e também gerenciar a troca de informações entre elas. Outra
função dessa camada é fornecer um gerenciamento de token para que as aplicações
comunicantes não tentem realizar a mesma operação crítica simultaneamente.
Para garantir isso, a camada de sessão estabelece uma sessão entre as en-
tidades, para dar suporte à troca de dados ordeiramente e para liberar a conexão de
maneira também organizada.

2.6 Camada de Apresentação

É preocupação da camada de apresentação a sintaxe e a semântica das infor-
mações trafegadas na rede. Fornece uma representação comum dos dados entre as
entidades comunicantes (ISO, 1994).

2.7 Camada de Aplicação

A camada de aplicação possui os protocolos necessários que serão utiliza-
dos pelos usuários, por exemplo, protocolos para troca de mensagens eletrônicas e
transferência de arquivos. Essa camada fornece regras para a comunicação entre as
aplicações, geralmente aplicações clientes e aplicações servidoras de tipos similares,
por exemplo, servidor de mensagens eletrônicas e clientes de envio e leitura de men-
sagens eletrônicas.

3 MODELO DE REFERÊNCIA TCP/IP OU INTERNET

A ARPANET foi concebida sob uma arquitetura voltada para redes distribuídas
e descentralizadas. Essa arquitetura passou a ser conhecida como modelo de refe-
rência TCP/IP, ou arquitetura TCP/IP. A arquitetura TCP/IP é mais antiga que o modelo
de referência OSI.
O modelo, desenvolvido primeiramente por Cerf e Kahn, em 1974, não é tão
completo quanto o modelo OSI (Figura 4). Possui menos camadas e não se preocupa
com a ligação dos protocolos superiores com o meio físico de comunicação. Sim-
plesmente indica que é necessário um relacionamento com o meio físico, porém não


Redes Locais 31

não discute detalhes desses protocolos. Com isso, os protocolos de enlace e físicos
podem variar de dispositivo para dispositivo ou de rede para rede.

Figura 4 - Relacionamento entre os modelos OSI e Internet

Diferentemente do modelo OSI, é um modelo em prática na maioria das redes
de computadores atuais. Portanto, estudaremos como as camadas são descritas no
modelo de referência TCP/IP e, em seguida, estudaremos também os padrões de
IEEE 802, que tratam das ligações com o meio físico e de detalhes da camada de
enlace.

3.1 Camada de inter-redes

A camada de inter-redes na arquitetura Internet tem funções similares à cama-
da de rede do modelo OSI. A arquitetura TCP/IP, ou Internet, trabalha com comutação
de pacotes. Assim, uma mensagem é dividida em vários pacotes menores que trafe-
gam pela rede, cada um podendo seguir caminhos diferentes, porém chegando ao
mesmo destino.
Outra técnica, a de comutação por circuito, é utilizada em linhas telefônicas.


Redes Locais 32

Antes de iniciar a transmissão dos dados, um circuito é estabelecido e toda a comuni-
cação segue pela mesma rota, dedicada, até o término da conversação.
Assim, a função principal da camada de inter-redes é garantir que os pacotes
trafeguem livremente pela rede em busca de seu destino, por meio de técnicas de
roteamento. Como cada pacote pode seguir caminhos diferentes e chegar ao destino
na ordem incorreta. São necessários os protocolos de nível superior para ordená-los
(TANENBAUM, 2003).
O principal protocolo definido pela camada de inter-redes é o IP (Internet Pro-
tocol – Protocol da Internet), definido pela RFC 791. É um protocolo projetado para
interconectar sistemas de redes de computadores comutados por pacotes. A principal
função do IP é fornecer mecanismos necessários para a entrega dos pacotes, da
origem ao destino. Não é sua função fornecer mecanismos para aumentar a confiabi-
lidade dos dados fim-a-fim ou controlar o fluxo dos dados (RFC791:1981).

3.2 Camada de transporte

Assim como a camada de inter-redes é muito parecida com a camada de redes
do modelo OSI, também a de transporte do modelo Internet é muito parecida com a
de transporte do modelo OSI. Sua função é permitir que as entidades pares dos com-
putadores de origem e de destino mantenham conversação.
Há dois principais protocolos para essa camada, o TCP e o UDP, definidos res-
pectivamente pela RFC 793 e pela RFC 768. Outros protocolos foram e estão sendo
desenvolvidos também, porém sempre sendo baseados em um dos dois protocolos,
ou realizando melhorias no desempenho desses.
O objetivo do TCP é ser um protocolo altamente confiável fim-a-fim entre os
hosts de uma rede de computadores por comutação de pacotes. O TCP é um proto-
colo orientado a conexão e confiável. Fornece comunicação interprocessos confiável
entre os processos dos computadores comunicantes. Seu objetivo é garantir que os
pacotes das mensagens que são da aplicação de origem cheguem à aplicação de
destino corretamente, em seqüência e, caso aconteçam perdas, que sejam reenvia-
dos (RFC793:1981).
Tem como função garantir a funcionalidade, mesmo que, abaixo dele, exista


Redes Locais 33

uma rede que não garanta essas características, como o caso do IP e até mesmo um
meio não confiável, como as redes sem fio.
Por outro lado, o UDP é um protocolo não orientado a conexão, fornecendo
o mínimo de recursos às aplicações. É um protocolo que não garante a entrega dos
pacotes e nem a ordem de entrega às aplicações. Essas atividades ficam a cargo das
aplicações usuárias desse protocolo (RFC768:1980).
O protocolo UDP é ideal para as aplicações que não desejam controle de fluxo
ou controle de seqüência dos pacotes enviados. Também é ideal para aplicações mul-
timídia, pois, como não há tanto controle como o TCP, produz maior desempenho.

3.3 Camada de aplicação

O modelo Internet não possui camadas de sessão e apresentação. Não foram
necessárias nesse modelo, mas suas funções foram incorporadas principalmente pela
camada de aplicação. Assim, pode-se dizer que a camada de aplicação do modelo
Internet é similar à do modelo OSI, com algumas características incorporadas das
camadas de sessão e apresentação que contém os protocolos de nível mais alto, em
contato direto com os programas utilizados nas redes e com o sistema operacional.
Essa camada inclui os seguintes protocolos:
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – Protocolo de Transferência de Men-
sagens Simples): utilizado para a transferência de correio eletrônico, e-mail, na
rede;
• HTTP (HyperText Transfer Protocol – Protocolo para Transferência de Hi-
perTexto): utilizado para a transferência de hipertextos, documentos utilizados
pela Web;
• SSH (Secure Shell – Shell Seguro): utilizado para execução criptografada de
terminais virtuais remotos;
• FTP (File Transfer Protocol – Protocolo de Transferência de Arquivos): utiliza-
do para a transferência de arquivos pela rede;
• DNS (Domain Name System – Sistema de Nomes de Domínios): utilizado
para a tradução dos nomes conhecidos em IPs, como exemplo converter o
nome www.sociesc.com.br no IP 200.135.238.9.


Redes Locais 34

Muitos outros protocolos de aplicação estão nessa camada e, a cada dia, novos
protocolos de aplicação vão surgindo e são incorporados às redes de computadores.

4 O PADRÃO IEEE 802

O modelo Internet é o que está atualmente em maior utilização nas redes de
computadores, principalmente em conseqüência do sucesso da grande rede mundial,
a Internet, que utiliza esse modelo em seus serviços. Como não define as camadas
inferiores, somente relaciona a necessidade de uma interligação com o meio físico, a
arquitetura deve ser independente da camada de enlace de dados e da camada física.
Essas camadas, por sua vez, não aparecem no modelo Internet, por isso o IEEE resol-
veu criar um comitê para o desenvolvimento dos padrões físicos e de encapsulamento
dos dados para redes de computadores. Eles criaram o comitê 802, responsável pela
elaboração de padrões para as redes locais.
Outros institutos também trabalham na padronização das redes, em assuntos
relacionados à camada de enlace de dados e à camada física. Podemos citar dois
exemplos de organizações que trabalham nesse sentido:

• ITU: criou o protocolo X.25;
• ANSI: criou o protocolo FDDI e ainda outros como, por exemplo, toda a arqui-
tetura de protocolos ATM.

O IEEE dividiu a camada de enlace de dados em duas camadas chamadas de
LLC (Logical Link Control – Controle de Enlace Lógico) e MAC (Medium Access Con-
trol – Controle de Acesso ao Meio) e manteve a camada física inalterada.
Desenvolveu o padrão IEEE 802.2, protocolo responsável pelo controle lógico
do enlace de dados. É a camada que se relaciona diretamente com os protocolos su-
periores, a exemplo do IP.
Além disso, o IEEE criou diversas equipes de pesquisa, cada uma delas res-
ponsável pelo estudo de protocolos de acesso ao meio e também meios físicos de
conexão à rede. Assim nasceram os protocolos:


Redes Locais 35

• IEEE 802.3, define as redes em barra, que evoluíram para as usadas atu-
almente. Utiliza acesso aleatório ao meio com detecção de uso do meio de
transmissão e também detecção de colisão de pacotes;
• IEEE 802.5, define as redes em anéis utilizando passagem de permissão para
acesso ao meio;
• IEEE 802.11, define os padrões para redes locais sem fio;

A Figura 4 mostra como relacionar os protocolos criados pelo comitê IEEE 802
com as camadas inferiores do modelo de referência OSI.

Figura 4 - Relacionamento entre o modelo OSI e o padrão IEEE 802

SÍNTESE

Nesta aula estudamos:

• Padrões para rede;
• Modelo de referência OSI da ISO;
• Modelo de referência TCP/IP ou Internet;
• O padrão IEEE 802.


Redes Locais 36


1) Assinale a alternativa correta na definição do modelo de referência OSI:
a. Modelo criado pela ISO com o objetivo de criar um padrão para a interconexão de
sistemas de redes.
b. Modelo criado pela ISO para integrar redes UNIX e Microsoft.
c. Modelo criado para ARPA para padronizar as redes de computadores.

2) O modelo de referência TCP/IP ou Internet foi criado:
a. Para substituir o modelo de referência OSI.
b. Um modelo criado pela Microsoft para utilização da Internet.
c. Um modelo criado pelo DARPA para utilização na ARPAnet.
d. Um modelo criado pela ISO para regulamentação da Internet.

3) No modelo de referência TCP/IP não existem as camadas de apresentação e
sessão, existentes no modelo OSI. Quanto a esse assunto, assinale a alternativa
correta:
a. Não eram totalmente necessárias e suas funções foram incorporadas pela camada
de aplicação.
b. Essas camadas existem no modelo TCP/IP também.
c. Essas camadas deixam a estrutura complexas e foram esquecidas.
d. Foram distribuídas na camada de transporte e inter-redes.

4) Não é um exemplo de protocolo de camada de aplicação do modelo TCP/IP:
a. TCP
b. HTTP
c. FTP
d. SMTP


Redes Locais 37

5) São exemplos de protocolos de camada de rede e transporte do modelo TCP/
IP, respectivamente:
a. IP e PPP
b. TCP e HTTP
c. IP e UDP
d. ICMP e SMTP

6) Quanto às tarefas de cada camada no modelo de referência OSI, relacione as
colunas:

a. Camada de Aplicação ( ) sintaxe e semântica das informações
trafegadas na rede;

b. Camada de Apresentação ( ) cria conexões entre máquina fonte e
destino, independente do número de nós
intermediários;

c. Camada de Sessão ( ) fornece ao usuário interface que per-
mite acesso a diversos serviços;

d. Camada de Transporte ( ) transmite uma seqüência de bits atra-
vés de um canal de comunicação;

e. Camada de Rede ( ) realiza a transferência confiável dos
dados utilizando meio bruto de comuni-
cação e faz com que essa linha pareça
livre de erros para a camada superior;

f. Camada de Enlace de dados ( ) organiza e sincroniza o diálogo entre
as aplicações comunicantes e também
gerencia a troca de informações entre
elas;

g. Camada Física ( ) roteamento de pacotes entre fonte e
destino, mesmo que para isso tenha que
passar por diversos nós intermediários
no caminho.

7) Quanto ao padrão 802 é correto afirmar:
a. Padrão criado pela ISO para definição dos meios de transmissão para redes de
longa distância.


Redes Locais 38

b. Padrão criado pelo IEEE para padronização, principalmente para as regras de aces-
so ao meio, e padronização da camada física para as redes locais.
c. Padrão criado pelo IEEE para definição dos meios de transmissão.

8) A camada de enlace de dados do modelo de referência OSI, é dividida em
duas camadas no modelo IEEE 802. Esses modelos são:
a. MAC e IP
b. LLC e TCP
c. LLC e MAC
d. MAC Address e ARP


Redes Locais 39

Aula 4
DISPOSITIVOS DE REDES

Caro aluno(a),
Seja bem-vindo(a) a nossa quarta-aula de redes locais
para estudar os dispositivos de rede.
Tenha um bom estudo!

Objetivos da Aula

• Identificar os dispositivos de uma rede de computadores;
• Diferenciar entre os dispositivos de redes;
• Exemplificar funcionamento da difusão;
• Estudar os recursos de empilhamento e cascateamento.

Conteúdos da Aula

• Hubs e repetidores
• Pontes
• Switches
• Roteadores


Redes Locais 40

1 HUBS E REPETIDORAS

A principal função dos hubs e repetidoras é regenerar e propagar um sinal elé-
trico. São conhecidos como concentradores e geralmente utilizados em redes locais
para aumentar o diâmetro da rede local. O conceito de diâmetro será estudado na
Aula 5 – Protocolos de Redes locais. O que precisamos saber nesse momento é que
o tamanho de um segmento de rede geralmente é limitado, pois, ao longo da rede, o
sinal elétrico se perde. Utilizando cabos par-trançados em redes locais, geralmente a
distância máxima entre dois pontos pode chegar a 90 metros. Caso a distância entre
os dois pontos seja maior, as repetidoras são necessárias.
O termo hub pode gerar um pouco de confusão no meio de redes de compu-
tadores, pois pode ser utilizado para designar hub de repetidora, de ponte ou de cha-
veamento (ou switch). De modo geral, as literaturas apontam para a utilização desse
termo para hub de repetidora. Vamos também utilizar em nossas aulas, o termo hub
para designar hub de repetidora.
As repetidoras são dispositivos de rede que atuam na camada física, reenvian-
do para todas as portas somente os sinais que chegam a uma de suas interfaces. As-
sim, caso um pacote chegue com defeito a uma das portas da repetidora, não detec-
tará o erro e retransmitirá os pacotes para os demais componentes da rede. A Figura
5 mostra com uma repetidora pode ser utilizada em uma rede local para interligar os
equipamentos.

Figura 5 - Utilização de uma repetidora


Redes Locais 41

2 EMPILHAMENTO E CASCATEAMENTO

Dois termos muito comuns em redes locais que utilizam repetidoras, bem como
switches, são: empilhamento e cascateamento.
Cascateamento é a interligação de dois ou mais hubs, usando um meio de
transmissão guiado, par-trançado, coaxial ou fibra ótica. Caso estejam sendo cascate-
ados hubs de repetidoras, maior será o domínio de colisão de uma rede. Assim, essa
quantidade de equipamentos cascateados precisa ser limitada. A quantidade de repe-
tidoras que podem ser cascateadas será estudada na Aula 5 – Protocolos de Redes
locais.
O empilhamento é semelhante ao cascateamento, porém é utilizada uma in-
terface de comunicação proprietária do fabricante e também cabos proprietários para
realizarem a interligação. O empilhamento somente pode ser realizado por equipa-
mentos do mesmo fabricante e, muitas vezes, do mesmo modelo. A vantagem do em-
pilhamento é que se consegue alta taxa de transmissão de dados entre os dispositivos
empilhados. A desvantagem é o custo, se comparado ao cascateamento, e também
as distâncias que devem ser muito curtas, geralmente alguns poucos metros.

3 PONTES

A função de uma ponte, também conhecida como bridge, é interconectar dois
ou mais segmentos de redes locais. As pontes atuam na camada 2 do modelo de re-
ferência OSI, ou seja, na camada de enlace dos dados.
Uma das características importantes de uma ponte é interconectar arquiteturas
de redes iguais ou diferentes. Por exemplo, pode interconectar dois segmentos de
redes locais Ethernet ou ainda um segmento de rede Ethernet com uma rede Token
Ring (GALLO, 2003).
Assim, duas redes, que utilizam protocolos distintos de enlaces de dados, po-
dem se comunicar por meio de uma ponte e serem reconhecidas como uma única
rede lógica.
Outra característica importante das pontes são os dispositivos que usam a


Redes Locais 42

técnica store-and-forward (armazenar-e-reenviar). Isso significa que, quando chegam
bits em uma de suas interfaces, aguardam chegar o quadro inteiro para montá-lo,
fazer a verificação de erros de CRC (Cyclic Redundant Check – Checagem de Re-
dundância Cíclica) e, caso necessário, enviar para o outro segmento de rede. Assim,
a ponte realiza um filtro dos pacotes que precisam ser reenviados para a outra rede e
também descarta os pacotes defeituosos.
A Figura 6 mostra um exemplo de interligação de segmentos de redes locais
utilizando uma ponte.

Figura 6 - Interligação de segmentos de redes locais usando pontes

Uma das características das pontes é que elas não fazem bloqueio dos paco-
tes de broadcast. Assim, se uma mensagem de broadcast for endereçada à rede, ela
retransmitirá essa mensagem para o outro segmento conectado.

3.1 Endereços de Broadcast e tempestades de broadcast

Um conceito muito importante no estudo de redes de computadores é o bro-
adcast (difusão), ou seja, o ato de enviar uma mensagem a todos os equipamentos
de uma rede. Podemos realizar um broadcast de enlace de dados, como também de
rede.
Quando realizamos um broadcast de enlace de dados, um quadro é destinado
a todos os equipamentos conectados a uma mesma rede física. As redes locais se
comunicam por um tipo de endereço chamado endereço físico ou endereço MAC, cujo
nome se deve à subcamada MAC, estudada na Aula 3. O MAC é um endereço de 48
bits, único para cada placa de rede existente no mundo. Quando enviamos um pa-
cote pela rede, destina-se a um MAC específico. Para destinar um pacote a todos os


Redes Locais 43

computadores da rede, ou seja, um broadcast, esse endereço de MAC é informado
como FF:FF:FF:FF:FF:FF.
No broadcast de rede, o processo é semelhante, no entanto esses pacotes
são enviados para todos os computadores pertencentes à mesma rede lógica ou rede
IP. Apesar de não ser comum, dentro de uma mesma rede física pode existir uma ou
mais redes IP diferentes. Os endereços de IP são números de 32 bits divididos em 4
octetos representados com números decimais, que podem ir de 0 até 255. Assim, para
identificar todos os computadores de uma rede IP, utiliza-se o endereço de broadcast
definido como 255.255.255.255.

4 SWITCHES

Os swiches, também conhecidos como chaveadores ou comutadores, têm
como principal função fazer o chaveamento dos pacotes de origem ao destino. Os
switches são dispositivos que atuam na camada 2 do modelo OSI, ou seja, na camada
de enlace de dados.
Essa confusão de nomenclatura se dá pelo fato de que tanto os switches como
os roteadores, realizam o processo de chaveamento, porém o primeiro, baseado nos
endereços de camada de enlace de dados, os endereços MAC; e o segundo, baseado
nos de camada 3, os endereços IP.
Os switches também são dispositivos que podem ser encontrados em diversos
ambientes de redes, como nas redes Ethernet, ATM, FDDI, Frame Relay e, outros.
Nós nos limitaremos a analisar os switches Ethernet, pois é o tipo de rede local predo-
minante atualmente.
Os switches de rede Ethernet filtram o tráfego em cada uma de suas portas e
somente enviam os dados ao computador para o qual estão destinados. Assim, se um
quadro é enviado pelo computador A, com destino ao computador D, o switch reco-
nhecerá o endereço MAC de destino e enviará o quadro somente para a porta em que
o computador D está conectado, conforme mostra a Figura 7.


Redes Locais 44

Figura 7 - Troca de pacotes em redes usando switches

A diferença entre as repetidoras, pontes e chaves, é que as chaves trabalham
com associação direta entre porta e MAC, fazendo com possam acontecer diversas
comunicações simultâneas na rede, sem colisões de pacotes. Outra diferença é que
os switches geralmente atuam em modo full-duplex, ou seja, pode acontecer comuni-
cação simultânea nos dois sentidos: do computador para o switch e do switch para o
computador, sem colisões.
Vamos recordar: quanto menor os índices de colisões na rede, menor serão
as retransmissões de pacotes e, conseqüentemente, maior será o desempenho da
rede.
Atualmente, os switches estão bem difundidos nas redes locais, e é muito difícil
encontrar repetidoras e pontes para venda no mercado. Ainda são muito encontrados
nas redes, porém como herança de redes instaladas na década de 90.
Os switches usam a técnica store-and-forward, da mesma forma que as pon-
tes. Também verificam a integridade dos pacotes recebidos, por meio de uma soma de
CRC, e então transmitem todo o pacote para a porta de destino. Os switches atuam
em grandes taxas de transferência, geralmente em velocidades iguais ou superiores
a 10 Mbps por porta do switch, diferente das repetidoras, que possuem velocidade
compartilhada entre os computadores conectados na repetidora.
Outra vantagem é a baixa latência desses dispositivos. Vale ressaltar que as
repetidoras praticamente não possuem latência, uma vez que não precisam processar
os quadros que chegam; somente retransmitem os bits que chegam em suas portas
para todas as demais portas do dispositivo. As pontes possuem latência em torno de
400 microssegundos, os roteadores em torno de 1,5 milissegundos e os switches,
cerca de 100 microssegundos (GALLO, 2003).


Redes Locais 45

5 ROTEADORES

Os roteadores são dispositivos que atuam na camada 3 do modelo OSI, a
camada de redes. Sua principal função é realizar a interconexão entre duas ou mais
redes lógicas diferentes. Assim, se pacotes localizados na rede IP A são destinados
para a rede IP B, um roteador reconhece os equipamentos das duas redes e realiza
o roteamento dos pacotes. Veja o exemplo mostrado Figura 8, onde os pacotes que
saem da rede IP A, com destino a computadores localizados na rede IP B, passam
pelo roteador e são enviados para a rede IP B.

Figura 8 - Interligação de rede IP usando roteadores

Uma característica importante dos roteadores é que eles tratam somente os
pacotes que lhes são destinados. Assim, caso você queira manter comunicação com
outra rede, é necessário informar o endereço IP do roteador antes de realizar a comu-
nicação. Essa tarefa geralmente é realizada por meio das configurações de endereça-
mento IP do sistema operacional.
O roteador, diferentemente dos demais dispositivos estudados, não retransmite
mensagens de broadcast, somente realiza o roteamento dos pacotes que possuem
um destino específico. Mesmo que não saiba o caminho até a rede destino, usa al-
goritmos de roteamento para definir as melhores rotas até o destino e qual deve ser o
próximo roteador que o pacote deve utilizar para chegar ao destino.
O comando traceroute no Linux, ou tracert no Windows, mostra todos os rote-
adores utilizados para que um pacote saia do seu computador e chegue até o destino
específico. Use-o e verifique!


Redes Locais 46

6 O TRACEROUTE

O traceroute é uma ferramenta desenvolvida para execução em ambientes
Linux. Uma ferramenta similar pode ser encontrada no ambiente Windows, chamada
tracert. Essa ferramenta serve para traçar a rota, ou seja, listar todos os roteadores
utilizados entre uma origem e um destino.
O traceroute trabalha incrementando o valor do TTL (time-to-live) de cada con-
junto de pacotes enviados:
• os primeiros 3 pacotes têm um TTL igual a 1. Os próximos 3 têm um TTL igual
a 2 e assim sucessivamente.
• quando o pacote passa por um roteador, é decrementado em 1 o valor do
TTL, e então o pacote é encaminhado ao próximo host.
• quando um pacote tem um TTL com valor 1, o host descarta-o e envia para a
origem um pacote ICMP tipo 11 (ICMP time exceeded).
• o traceroute usa esses retornos para gerar uma lista de hosts que os pacotes
passaram da origem ao destino, juntamente com seus tempos.

A rede IP não garante que todos os pacotes seguirão pelo mesmo caminho.
Assim é possível que um pacote chegue até o roteador A, faça-lhe análise e, para che-
gar ao roteador B passe por outra rota, não utilizando o roteador A. Assim, os valores
podem ser diferentes em cada uma das análises realizadas.
Utilizando o traceroute, é possível encontrar e solucionar problemas ligados à
falha no roteamento até problemas de bloqueio de firewall, pois há variações que per-
mitem a execução desse utilitário, utilizando no lugar do protocolo ICMP, o protocolo
TCP ou UDP.
A seguir, apresentamos a execução da ferramenta traceroute em ambiente
Windows:


Redes Locais 47

> tracert www.terra.com.br

Rastreando a rota para www.terra.com.br [200.176.3.142]
com no máximo 30 saltos:

1 <1 ms <1 ms <1 ms 10.0.255.254
2 <1 ms <1 ms <1 ms 10.0.255.252
3 1 ms <1 ms <1 ms 200.135.238.254
4 5 ms 4 ms 8 ms rct2gw-Sociesc.bb.rct-sc.br [200.135.61.29]
5 8 ms 7 ms 6 ms rct7200-rct7500.rct-sc.br [200.135.12.30]
6 123 ms * 6 ms 200.180.17.89
7 25 ms 19 ms 21 ms 200.180.143.234
8 21 ms 22 ms 20 ms terra-v-102-dsw2-poa.tc.terra.com.br
[200.176.0.129]
9 20 ms 21 ms 22 ms www.terra.com.br [200.176.3.142]

Rastreamento concluído.

Nesse exemplo de execução no Windows, foi realizado um traceroute direta-
mente para o servidor www.terra.com.br. Podemos perceber que foram percorridos
8 roteadores da origem ao destino. O nono é o próprio servidor do Terra.
No sexto roteador, o 200.180.17.89, aconteceu uma perda de pacotes. Pode-
mos perceber que aconteceu um pico no atraso dos pacotes, 123 ms de atraso. Nas
demais execuções o atraso foi normal.
Também podemos perceber que, de forma geral, do sexto para o sétimo rotea-
dor aconteceu um salto no tempo de atraso. Saiu de cerca de 6 ms para algo em torno
de 20 ms.
Caso estivéssemos fazendo uma verificação de rotas para o outro continente,
iríamos perceber claramente um aumento no atraso dos pacotes na ligação entre os
roteadores intercontinentais.
Os roteadores também usam a técnica store-and-forward para transmitirem os
dados e realizam verificação de integridade dos pacotes, além de escolher a melhor
rota a seguir.

CONCLUSÃO

Pudemos perceber nesta aula que cada um dos dispositivos estudados pos-
sui importância e uso nas redes de computadores. Dificilmente teremos que fazer a
escolha entre qual dispositivo utilizar. Somente no caso das repetidoras e switches é
que podem existir dúvidas de quais dispositivos utilizar, porém atualmente os switches


Redes Locais 48

estão a preços bem acessíveis e certamente será a sua escolha de uso.

SÍNTESE

Nesta aula estudamos:

• HUBs e repetidores
• Pontes
• Switches
• Traceroute
• Roteadores


1) As repetidoras podem ser definidas como:
a. Equipamento com a função de regenerar e propagar um sinal elétrico;
b. Equipamento que conhece os endereços MAC de todos os equipamentos a ele
conectados;
c. Equipamentos para roteamento dos pacotes na rede;

2) Não é uma vantagem do switch, em substituição da repetidora:
a. Envio dos pacotes com destino único à porta em que o computador destino está
conectado;
b. Eliminação do tráfego de broadcast;
c. Detecção de erros no quadro;
d. Todas as alternativas acima são vantagens dos switches, se comparados a uma
repetidora.


Redes Locais 49

3) Assinale a alternativa incorreta quanto à função de um roteador:
a. Não propagação do tráfego de broadcast para suas outras interfaces;
b. Possui duas ou mais interfaces de comunicação, para interligar duas redes;
c. Não permite o tráfego de dados, caso não estejam criptografados;
d. Realiza o roteamento dos pacotes.

4) A diferença entre uma ponte e uma repetidora é:
a. A repetidora propaga o sinal a todos os computadores a ela conectados. A ponte
por sua vez, serve para a interligação de redes no nível de rede, distinguindo princi-
palmente os endereços IP;
b. A repetidora somente propaga o sinal, a ponte segmenta duas redes, propagando
somente os quadros que são destinados a algum computador do outro segmento;
c. A ponte somente propaga o sinal, a repetidora segmenta duas redes, propagando
somente os quadros que são destinados a algum computador do outro segmento;
d. Não há diferença.


Redes Locais 50

Aula 5
PROTOCOLOS DE REDES LOCAIS

Caro aluno(a)!
Seja bem-vindo(a) à nossa quinta aula de redes locais,
para estudar os protocolos de redes locais de computadores.
Tenha uma boa aula!

Objetivos da Aula

• Estudar os fundamentos de uma rede local;
• Estudar o principal protocolo para redes locais: Ethernet;
• Comparar o protocolo Ethernet e suas variantes;
• Enumerar outras tecnologias de redes locais;
• Estudar o impacto da segmentação das redes locais.

Conteúdos da Aula

• Fundamentos das redes locais;
• O protocolo Ethernet;
• Cabeamento de redes locais;
• Diâmetro de rede e domínio de colisão;
• A regra 5-4-3;
• Segmentação da rede e o uso de switches;
• Redes FDDI e Fibre Channel;
• Fast Ethernet;
• Gigabit Ethernet;
• 10-Gigabit Ethernet.


Redes Locais 51

1 FUNDAMENTOS DAS REDES LOCAIS

À medida que os custos dos computadores pessoais se tornam mais baratos,
maior é o uso desses computadores nas organizações, desde as pequenas organi-
zações até grandes multinacionais, pois se torna cada vez maior a necessidade de
interligação desses recursos.
Por mais capacidade de processamento que um computador pessoal possa
ter, há aplicações que eles não suportam. Um exemplo é o banco de dados para o
sistema corporativo da organização, conhecido como ERP (Enterprise Resource Plan-
ning – Planejamento dos Recursos Empresariais), que precisam ser centralizados e
disponibilizados para todos os computadores da empresa.
Também podem ser citados nesse exemplo, arquivos de interesse comum en-
tre diversos funcionários da empresa e, por esse motivo, devem ser arquivados em
um local central, com recursos para controle de acesso e até mesmo recursos para a
realização de cópias de segurança (backups).
Ainda podemos citar o compartilhamento de grandes recursos com uma gran-
de impressora laser. Ter uma impressora desse tipo para cada computador de uma
empresa elevaria muito os custos da empresa, além de gerar ociosidade para os
recursos materiais. Ter os recursos compartilhados, além de produtividade, permite à
empresa redução nos custos.
Assim, uma das principais características para as redes locais são as altas
velocidades de transmissão de dados e também o baixo custo para a interligação de
computadores a essa rede, geralmente chegando a algumas dezenas de reais ou
poucas centenas para o caso dos servidores ou equipamentos de backbone da rede.
Podemos considerar os equipamentos de backbone da rede como os responsáveis
pela interligação principal de uma grande rede local, conectando andares de um pré-
dio ou até mesmo um conjunto de prédios.
Também é muito importante que as redes locais possuam confiabilidade e alta
capacidade, ou seja, que não fiquem saturadas quando cresce a quantidade de com-
putadores na rede.


Redes Locais 52

2 O PROTOCOLO ETHERNET

Como já estudamos anteriormente, as camadas do modelo de referência OSI,
que necessitam de preocupação com a transmissão dos dados em redes locais, são
as duas camadas inferiores. A partir da camada 3 do modelo não há mais preocupa-
ção com a arquitetura de rede utilizada.
Estudamos também que, para a padronização das redes locais, o IEEE criou o
comitê 802, conhecido como IEEE 802. Diversos estudos foram realizados por esse
comitê e um deles ficou responsável pela padronização de um protocolo desenvolvido
pela Xerox, Intel e DEC (Digital Equipment Corporation): o protocolo Ethernet. Essa
padronização de rede é conhecida como IEEE 802.3, porém os usuários continuam
utilizando o termo Ethernet.
O protocolo Ethernet foi desenvolvido por Robert M. Metcalf, em 1974, para ser
utilizado em redes de escritório. Em 1982, o mesmo consórcio desenvolveu a versão
Ethernet 2.0.
Os dois padrões, Ethernet 2.0 e IEEE 802.3, são semelhantes, pois o comitê
do IEEE usou todos os detalhes tecnológicos da Ethernet 2.0. Há, porém algumas di-
ferenças, principalmente nas especificações de cabos, função dos transceptores (ele-
mento que permite ao nó a comunicação com o cabo de rede) e algumas alterações
no formato dos quadros (GALLO, 2003).
Apesar de sempre ouvir-se referência às redes Ethernet, na realidade estamos
utilizando mesmo sempre as especificações do padrão IEEE 802.3, devido à maior
recepção a aprovação por parte dos fornecedores.

2.1 Funcionamento da Ethernet

Originalmente, o meio de transmissão das redes Ethernet eram os cabos co-
axiais grossos com até 2,5 km, com repetidores de sinal a cada 500 metros. A rede
suportava até 256 equipamentos conectados utilizando transceptores para a conexão
ao cabo coaxial (Figura 9). A taxa de transferência da rede era de 2,94 Mbps (TANEN-
BAUM, 2003).


Redes Locais 53

Uma característica importante e pioneira das redes Ethernet é que o computa-
dor, antes de transmitir, verificava se acontecia ou não outra transmissão de dados no
cabo. Caso uma transmissão já estivesse em andamento, o computador aguardava
um período aleatório e verificava o meio novamente, até que estivesse livre para a
utilização. Esse processo é conhecido como CSMA (Carrier Sense Multiple Access
– Acesso Múltiplo com Verificação da Portadora). O nome é devido a muitos nós po-
derem concorrer pela utilização do meio simultaneamente e também por terem a ca-
pacidade de verificar se o meio está livre para a utilização ou não.

Figura 9 - Configuração original da Ethernet, com topologia em barra

Ainda, originalmente, a tecnologia de redes locais Ethernet era baseada numa
topologia em barra, ou seja, todos os computadores eram conectados a um único
meio, geralmente um cabo coaxial, como mostra a Figura 9. Com o passar do tempo,
foram desenvolvidos comutadores para redes do tipo Ethernet. Isso possibilitou a con-
figuração da rede em topologias do tipo estrela, ou seja, todos os computadores da
rede conectados a um nó central, chamado comutador da rede (os switches ou hubs),
e esses podendo ser conectados entre si.
Outra evolução das redes Ethernet está relacionada à taxa de transmissão da
rede. Inicialmente, a taxa de transmissão das redes IEEE 802.3, ou Ethernet, eram
de apenas 10 Mbps. Surgiram então os dispositivos para funcionamento em 100
Mbps, depois em 1 Gbps e, atualmente, há dispositivos com taxa de transmissão a 10
Gbps.


Redes Locais 54

3 Cabeamento de redes locais

Originalmente, as redes locais Ethernet/802.3 foram projetadas para utilizarem
cabos coaxiais como meio de transmissão. Mais tarde, foram surgindo também outras
tecnologias para transmissão de dados, como o par-trançado não-blindado (UTP –
Unshilded Twisted-Pair) e as fibras óticas.
Atualmente, praticamente não se encontram mais redes locais utilizando cabos
coaxiais. O meio de transmissão de dados mais utilizado é o par-trançado e, quando
há necessidade de interligação de prédios ou até mesmo andares de prédios, utilizam-
se fibras óticas.
Devido à dificuldade de inserção de novos elementos na rede, principalmente,
bem como pela dificuldade de localização de locais de rompimentos de cabos, surgiu
a necessidade da criação de um tipo de ligação em rede, onde cada nó é conectado
diretamente a um elemento central, chamado hub. Os computadores são conectados
diretamente ao hub, geralmente utilizando cabos de par-trançado, conforme apresen-
ta a Figura 10.

Figura 10 - Estrutura de redes locais, utilizando cabo par-trançado e hub

Esse esquema é originalmente chamado de 10BASE-T. A seguir, uma explica-
ção dessa nomenclatura:

• “10” significa que a rede tem uma capacidade de transmissão de dados equi-
valente a 10 Mbps por segundo;


Redes Locais 55

• “BASE” significa que a banda da rede é tipo base, ou seja, quando um ele-
mento está transmitindo na rede, ocupa todo o meio. Outro tipo é a banda lar-
ga, onde o meio de comunicação pode ser fragmentado em freqüências;
• “T” significa que o cabeamento utilizado é o par-trançado.
Esse esquema de nomenclatura das redes locais é amplamente utilizado.

4 Diâmetro de rede e domínio de colisão

Há sempre confusão nos termos de redes locais, principalmente referente a
esses dois termos: diâmetro da rede e domínio de colisão da rede.
O primeiro termo, diâmetro da rede, é utilizado para designar o comprimento
total entre os dois nós mais distantes da rede. Veja um exemplo na Figura 11.

Figura 11 - Diâmetro de uma rede local

Também deve-se levar em consideração que, muitas vezes, para se conseguir
certa distância entre os dispositivos de rede, faz-se necessário o uso de repetidores
(hubs ou switches). Por exemplo, o comprimento máximo que um cabo par-trançado
pode ter entre dois dispositivos é de 90 metros aproximadamente. Assim, caso se te-
nha um dispositivo ligado a um hub por meio de um cabo de 90 metros e um segundo
dispositivo também conectado a esse mesmo hub, por meio de um cabo de 90 metros,
o diâmetro máximo dessa rede é de 180 metros.
Caso sejam utilizados dois repetidores, essa distância pode aumentar. Veja-
mos o seguinte exemplo: um dispositivo conectado a um hub por meio de um cabo


Redes Locais 56

de 60 metros; um segundo dispositivo conectado a um segundo hub por meio de um
cabo de 70 metros; esses dois hubs conectados um ao outro, por meio de um cabo
de 80 metros. Nesse caso, o diâmetro da rede é 210 metros, conforme apresentamos
na Figura 12.

Figura 12 - Diâmetro da rede utilizando dois hubs

Há regras para essa interconexão entre hubs, conhecida como regra 5-4-3, que
estudaremos a seguir.
O segundo termo, domínio de colisão, serve para representar um segmento
de rede onde dois nós podem provocar uma colisão. Estudamos que em uma rede do
tipo CSMA, nesse caso as redes Ethernet/802.3, dois nós podem escutar, no mesmo
instante, a rede e acharem que está livre para transmissão. Assim, ambas as estações
se comunicam com a rede, causando colisão.
Quando se possui uma rede conectada a um hub, todos os computadores
conectados formam o domínio de colisão dessa rede. Caso sejam conectados mais
dois hubs a essa rede, o domínio de colisão aumenta, agrupando também os demais
computadores que estão conectados aos hubs.
Para que a rede não fique muito congestionada e não aconteçam muitas
colisões e, por conseqüência, reenvio de pacotes e perda de desempenho da rede, é
necessária a aplicação da regra 5-4-3, estudada a seguir.

5 A REGRA 5-4-3

Dispositivos de rede como repetidoras, pontes, chaveadores e roteador geram
atrasos na rede, principalmente porque precisam processar os dados dos pacotes e trans-
miti-los novamente pela rede, gerando atrasos de processamento, fila e transmissão.


Redes Locais 57

Como os atrasos gerados pelos hubs ou repetidoras variam entre os fabricantes,
há uma regra de boas práticas na colocação desses dispositivos na rede, conhecida
como regra 5-4-3.
A regra 5-4-3 dispõe que:
• não existam mais do que 5 segmentos de rede de no máximo 500 metros
cada segmento;
• não existam mais que 4 repetidoras conectadas à rede;
• não tenham mais de 3 segmentos contendo computadores conectados.

Quando essa regra não é seguida e são colocados mais de 4 repetidoras na
rede, geralmente problemas relacionados com colisão de pacotes e retransmissões
geram degradação no desempenho da rede.
Algumas alternativas para a colocação de hubs, respeitando a regra 5-4-3
são:
• aumentar a quantidade de portas dos hubs: utilizando hubs colocados em
chassis. Em hubs conectados em chassi, todas as placas ou módulos de por-
tas Ethernet são conectas à mesma unidade de processamento do chassi e se
comportam como se fossem somente um hub repetidor;
• utilizar hubs empilháveis: são dispositivos de hubs conectados um sobre o
outro que, em vez de se conectarem a um chassi, utilizam uma interface pro-
prietária para interligarem-se entre si. Quando interconectados, formam uma
única unidade lógica, ou seja, um hub único.

Os hubs empilháveis são mais baratos, se comparados aos hubs em chassis,
porém possuem uma limitação de quantidade que podem ser empilhados. Esse limite
varia entre os fornecedores, de 3 até 12 hubs empilhados.
A Figura 13 mostra 4 hubs empilhados e a Figura 14 apresenta os dispositivos
ligados em chassis.


Redes Locais 58

Figura 13 - Hubs empilháveis 3COM

Figura 14 - Dispositivos ligados em chassis CISCO

6 SEGMENTAÇÃO DA REDE E O USO DE SWITCHES

Outra técnica utilizada para resolver o problema de um grande domínio de co-
lisão é a segmentação da rede, também chamada de Ethernet comutada. Para que
a rede não fique sobrecarregada, enviando todo e qualquer pacote para todos, são
utilizados switches para fazer a segmentação da rede. Além de possuir uma velocida-
de de processamento de quadros muito rápida, o switch tem a capacidade de filtrar
os quadros e enviar somente para a estação de destino, ou para outro switch a ele
conectado, como estudamos na Aula 4.
Como cada porta é tratada independentemente pelo switch, isso reduz o do-
mínio de colisão somente àquela porta. Assim, uma colisão somente pode ocorrer
entre uma porta do switch e o computador a ela conectado. Se essa conexão entre
o computador e a porta do switch for realizada por meio de um canal de transmissão
full-duplex, elimina-se a possibilidade de colisão de pacotes nesse ponto.


Redes Locais 59

7 REDES FDDI E REDES FIBRE CHANNEL

As redes Ethernet foram projetadas para atuarem a uma taxa de transmissão
de dados de 10 Mbps. No início da utilização das redes locais, parecia bom, mas com
o passar dos anos, com o aumento do uso das redes locais e também com o aumento
das aplicações distribuídas na rede, essa velocidade passou a ser um limitante para
as operações.
Foram propostas duas outras redes locais óticas baseadas em anel. Uma cha-
mada de FDDI (Fiber Distributed Data Interface – Interface de Dados Distribuída por
Fibra) e outra Fibre Channel, ou Fiber Channel. Não vamos nos deter a essas redes,
pois ambas não tiveram sucesso. Chegaram a ser utilizadas nos backbones das re-
des, interligando os switches e servidores, porém o custo de operação e gerencia-
mento das estações era muito elevado.
Podem ser encontradas redes Fibre Channel, principalmente em ligações de
storage, que são equipamentos de armazenamento de dados baseados em discos.

8 FAST ETHERNET

Outras tecnologias de redes Ethernet existem nas redes de computadores, a
principal diferença entre elas é a velocidade de transmissão, bem como alguns deta-
lhes em seu cabeçalho. Como as redes FDDI e FibreChannel não obtiveram sucesso,
o comitê IEEE 802.3 se reuniu com o objetivo de padronizar redes mais rápidas e
compatíveis com a rede predominante, a IEEE 802.3 ou Ethernet.
Depois de algumas pesquisas, surgiu um adendo ao padrão IEEE 802.3, co-
nhecido como IEEE 802.3u, chamado por todos de Fast Ethernet. A idéia principal do
Fast Ethernet era manter todos os formatos de quadros, interfaces e regras como as
redes Ethernet. Devido às grandes vantagens do cabeamento utilizando cabos par-
trançados, esse padrão foi baseado somente na utilização de hubs e switches com
cabos par-trançados ou fibras óticas. Não é permitido o uso de cabos coaxiais.
Para não desperdiçar todo o cabeamento já realizado utilizando cabos do tipo
par-trançado categoria 3, o comitê resolveu limitar a velocidade de transmissão do


Redes Locais: Conceitos e Aplicações

Redes Locais: Conceitos e Aplicações

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (20)

Semelhante a Redes Locais: Conceitos e Aplicações

Semelhante a Redes Locais: Conceitos e Aplicações (20)

Mais de fernandao777

Mais de fernandao777 (20)

Redes Locais: Conceitos e Aplicações