Manual redes conceitos

REDES DE
COMPUTADORES
- TEORIA -

CLASSIFICAÇÕES
O universo das redes é composto por inúmeros acrônimos. Os acrônimos mais comuns usados para
definir o tamanho de uma rede são:
LAN (Local Area Network): Rede Local.
MAN (Metropolitan Area Network): Redes Metropolitanas.
WAN (Wide Area Network): Redes geograficamente distribuídas.
Outros termos existentes:
Internet: Rede mundial de computadores.

REDES DE COMPUTADORES – Conceitos básicos

Intranet: Rede local que usa a mesma estrutura da Internet para o acesso de dados na rede.
Extranet: Uma intranet que permite acesso remoto, isto é, que pessoas tenham acesso a elas
através de um modem.

COMPONENTES DE UMA REDE
Até agora nos parece óbvio que uma rede local é um circuito para a conexão de computadores e
envolve, pelo menos, computadores e cabos. No desenho abaixo temos a apresentação de uma rede
simples, com apenas três micros, mas que apresenta os componentes básicos que todas as redes
possuem. Esses componentes são:
Servidor: É um micro ou dispositivo capaz de oferecer um recurso para a rede. Em redes
ponto-a-ponto não há a figura do servidor; nesse tipo de rede os micros ora funcionam como
servidores, ora como clientes.
Cliente: É um micro ou dispositivo que acessa os recursos oferecidos pela rede.
Recurso: Qualquer coisa que possa ser oferecida e usada pelos clientes da rede, como
impressoras, arquivos, unidades de disco, acesso a Internet, etc;
Protocolo: Para que todos os dispositivos de uma rede possam se entender, independente do
programa ou do fabricante dos componentes, eles precisam conversar usando uma mesma
linguagem. Essa linguagem é genericamente chamada protocolo. Dessa forma, os dados de
uma rede são trocados de acordo com um protocolo, como, por exemplo, o famoso TCP/IP.
Cabeamento: Os cabos da rede transmitem os dados que serão trocados entre os diversos
dispositivos que compõem uma rede.
Placa de rede: A placa de rede, também chamada NIC (Network Interface Card), permite que
PCs consigam ser conectados em rede, já que internamente os PCs usam um sistema de
comunicação totalmente diferente do utilizado em redes. A comunicação na placa mãe de
um PC é feita no formato paralelo (onde todos os bits contendo informações são transmitidos
de uma só vez), enquanto que a comunicação em uma rede é feita no formato serial (é
transmitido um bit por vez, apenas).
Hardware de rede: Eventualmente poderá ser necessário o uso de periféricos para efetuar ou
melhorar a comunicação da rede.

TRANSMISSÃO DE DADOS
Para que possamos nos aprofundar no universo das redes locais, precisamos entender um pouco
melhor como as redes funcionam. Como as redes foram criadas basicamente com um único
propósito – a transmissão de dados - vamos ver um pouco mais sobre este assunto.
MODOS
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Eletronicamente falando, existem três tipos de transmissão de dados:
Simplex: Nesse tipo de transmissão de dados, um dispositivo é o transmissor (também
chamado Tx) e outro dispositivo é o receptor (também chamado Rx), sendo que esse papel
não se inverte, isto é, o dispositivo A é sempre o transmissor e o B é sempre o receptor. A
transmissão de dados simplex é, portanto, unidirecional. Exemplo de transmissão simplex:
comunicação entre duas pessoas com uma lanterna usando o Código Morse, supondo que o
receptor não tenha como responder à mensagem enviada.
Half-duplex: Esse tipo de transmissão de dados é bidirecional mas, por compartilharem um
mesmo canal de comunicação, não é possível transmitir e receber dados ao mesmo tempo.
Exemplo de transmissão half-duplex: comunicação usando um walkie-talkie (as duas
pessoas podem conversar, mas só uma de cada vez). Tradicionalmente a comunicação em
redes é do tipo half-duplex.
Full-duplex: É a verdadeira comunicação bidirecional. A e B podem transmitir e receber
dados ao mesmo tempo. Exemplo de transmissão full-duplex: o aparelho telefônico.
Tradicionalmente em redes a comunicação full-duplex não é tão usual, sendo recomendada
para dispositivos que necessitem de alto desempenho, como servidores de arquivo. Como as
placas de rede que permitem esse tipo de comunicação estão ficando cada vez mais baratas,
está cada vez mais comum encontrarmos hoje em dia redes que só usam esse tipo de
comunicação, aumentando o desempenho da rede.

INFORMAÇÃO ANALÓGICA VS. DIGITAL
No mundo real, as informações são analógicas, isto é, podem assumir qualquer valor ao longo do
tempo. O som e a luz são bons exemplos de sinais analógicos. Ao entrar em um quarto, você sabe
se ele está mais claro ou escuro do que o aposento onde você se encontrava anteriormente, e pode
até mesmo dizer o quanto. O mesmo ocorre com o som, você é capaz de saber se um som é mais
alto ou mais baixo do que outro e quantificar essa diferença, nem que seja de uma maneira simples.
No desenho abaixo mostramos o exemplo de uma informação analógica.
A grande vantagem da informação analógica - que é poder representar qualquer valor - é também
a sua grande desvantagem. Como o receptor é também analógico e o sinal analógico pode assumir
qualquer valor ao longo do tempo, o receptor não tem como verificar se o sinal recebido está correto
ou não. Com isso, se houver qualquer ruído no caminho - como uma interferência eletromagnética
no cabo, por exemplo - e a informação for alterada, o receptor é obrigado a aceitar a informação
corrompida como sendo correta, pois ele não tem como verificar se a informação está ou não
correta.
Como existem inúmeras fontes de interferência eletromagnética - incluindo aí outros fios que
estejam ao lado do fio que esteja transmitindo a informação -, o uso de informações analógicas é
inviável em sistemas de computadores.
Os computadores usam um sistema de informações digital, onde somente são possíveis dois
valores: O e 1. Apesar de só poder representar dois valores - ao contrário do sistema analógico, que
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pode representar infinitos valores -, o receptor pode simplesmente descartar qualquer valor
diferente de 0 e de 1 que receba. Assim, caso o dado seja corrompido no meio do caminho por
causa de um ruído qualquer, o receptor tem como recusar o seu recebimento caso ele seja um valor
diferente de 0 ou de 1. Fisicamente falando o 0 e o 1 são tensões elétricas, tradicionalmente de 0
volt e 5 volts, respectivamente.
Por exemplo, quando você está mandando um e-mail, apesar de a mensagem conter caracteres e até
mesmo fotos, essas informações são transmitidas pelos cabos da rede em forma de números: uma
seqüência de 0s e 1s. O computador receptor trata de pegar esses números e transformá-los
novamente em dados compreensíveis por nós (essa conversão é feita pelo protocolo da rede).
Como os dados transmitidos são na realidade números, o dispositivo receptor pode usar
mecanismos de correção de erro para verificar se o dado está correto ou não.

MODULAÇÃO
Esses números digitais, por sua vez, são transmitidos em forma de impulsos elétricos, ópticos ou
ondas de rádio, dependendo do meio usado na conexão dos computadores (cabos elétricos, fibras
ópticas, transmissão via rádio, etc). Eventualmente os sinais digitais manipulados pelo computador
necessitam ser transformados em sinais analógicos para serem transmitidos pelo meio de
transmissão, como mostra a o desenho abaixo. Esse método é conhecido como modulação de dados.
Ao contrário de uma transmissão analógica "pura", essa transmissão analógica estará enviando,
através de sinais analógicos, dados que originalmente são digitais. Com isso, o receptor, após os
dados terem sido demodulados, poderá verificar se os dados que acabou de receber estão ou não
corrompidos, pedindo uma retransmissão caso eles tenham sido corrompidos no caminho.
A maioria dos usuários usa esse tipo de transmissão em seu computador através de um dispositivo
chamado modem, que justamente significa MOdulador/DEModulador, responsável pela
transmissão de dados digitais através da linha telefônica (que é um canal analógico, originalmente
projetado para transmitir voz).

NÚMEROS BINÁRIOS
Como vimos, as informações digitais só podem assumir dois valores: 0 e 1. Esse tipo de número é
também chamado número binário e cada algarismo binário é chamado bit (contração de Binary
digIT).
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Como os números binários só possuem dois algarismos (0 e 1), sua representação é feita na base 2
(os números que nós normalmente usamos são chamados decimais e são representados na base
10).
As palavras binárias recebem um nome especial conforme a sua quantidade de bits. Por exemplo,
um número de 8 bits é também chamado byte. Assim, quando falamos "transmissão de um byte"
equivale a dizer 'transmissão de oito bits", isto é, a transmissão de uma seqüência de oito zeros e
uns.

TRANSMISSÃO EM SÉRIE VS. TRANSMISSÃO PARALELA
Dentro do computador, o tipo de transmissão mais usual é chamada paralela. Neste tipo de
transmissão, o transmissor envia todos os bits de dados que ele é capaz de transmitir de uma só vez
para o receptor. Tanto o transmissor como o receptor têm de ser capazes de "falar" a uma mesma
quantidade de bits para que a transmissão possa ser feita. Neste exemplo, o transmissor e o receptor
trabalham a oito bits por vez (comunicação paralela de oito bits) e o transmissor está enviando o
dado 10101110 ao receptor.
Fisicamente falando, é necessário um fio para transmitir cada bit de dados. Assim, na transmissão
paralela, são necessários oito fios ligando o circuito transmissor ao circuito receptor para que esse
esquema funcione. Urna transmissão paralela de 32 bits necessitará de 32 fios, por exemplo.
Por conta disso, fora do computador a transmissão paralela é usada somente por dispositivos com
cabo curto - ela é usada na porta paralela, que liga o micro à impressora e outros dispositivos que
podem ser conectados a essa porta. Os dispositivos externos ao micro que necessitem de cabos
longos - como o teclado, o mouse, a porta USB e, principalmente, as redes - usam um outro tipo de
comunicação chamada em série. Na comunicação em série, é necessário somente um fio para
transmitir os dados. Os bits são transmitidos um a um.
A transmissão em série é mais lenta do que a transmissão em paralela. Você perceberá que a
transmissão em série será oito vezes mais lenta que a comunicação em paralela (valor válido
somente para o exemplo dado). Na transmissão paralela, o transmissor enviou para o receptor os
oito bits de dados de uma só vez, enquanto na transmissão em série, ele precisou enviar um bit de
cada vez.
Apesar de lenta, a comunicação em série tem como vantagem o limite de comprimento do cabo ser
maior e também a grande vantagem de somente usar um canal de transmissão (um fio). Imagine
uma comunicação em paralelo de oito bits ligando duas cidades: seriam necessários, pelo menos,
oito fios.
Dessa forma, é por esse motivo que as redes locais usam comunicação do tipo em série.
A unidade de medida de velocidade de comunicações em série é o bps (bits por segundo), que é o
número de bits por segundo que o transmissor consegue enviar para o receptor.

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CABO PAR TRANÇADO – FUNDAMENTOS
O par trançado é o tipo de cabo de rede mais usado atualmente. Existem basicamente dois tipos de
cabo par trançado: sem blindagem, também chamado UTP (Unshielded Twisted Pair), e com
blindagem, também chamado STP (Shielded Twisted Pair). A diferença entre eles é justamente a
existência, no par trançado com blindagem, de uma malha em volta do cabo protegendo-o contra
interferências eletromagnéticas.
O par trançado mais popular é o par trançado sem blindagem. Esse tipo de cabo utiliza um conector
chamado RJ-45. A maioria das redes hoje em dia utiliza esse sistema de cabeamento.
Na realidade, o par trançado sem blindagem possui uma ótima proteção contra ruídos, só que
usando uma técnica chamada cancelamento e não através de uma blindagem. Através dessa técnica,
as informações circulam repetidas em dois fios, sendo que no segundo fio a informação possui a
sua polaridade invertida.
Todo fio produz um campo eletromagnético ao seu redor quando um dado é transmitido. Se esse
campo for forte o suficiente, ele irá corromper os dados que estejam circulando no fio ao lado (isto
é, gera ruído). Em inglês esse problema é conhecido como cross-talk.
A direção desse campo eletromagnético depende do sentido da corrente que está circulando no fio,
isto é, se é positiva ou então negativa. No esquema usado pelo par trançado, como cada par
transmite a mesma informação só que com a polaridade invertida, cada fio gera um campo
eletromagnético de mesma intensidade mas em sentido contrário. Com isso, o campo
eletromagnético gerado por um dos fios é anulado pelo campo eletromagnético gerado pelo outro
fio. Além disso, como a informação é transmitida duplicada.
Esses dois fios são enrolados um no outro, o que aumenta a força dessa proteção eletromagnética.
Por isso esse tipo de cabo é chamado par trançado. Os fios são agrupados de dois em dois e
enrolados.
O par trançado tradicional utiliza dois pares, um para a transmissão de dados (TD) e outro para
a recepção de dados (RD). Como utilizam canais separados para a transmissão e para a recepção, é
possível utilizar a comunicação full-duplex com esse tipo de cabo. No cabo par trançado tradicional
existem quatro pares de fio. Dois deles não são utilizados.
A principal vantagem do par trançado, além do seu preço, é a sua flexibilidade de instalação.
Juntamente com o par trançado surgiu o conceito de cabeamento estruturado, que nada mais é que
um sistema de organização do cabeamento da rede utilizado em redes que possuam muitos micros.
O cabeamento estruturado inclui tomadas de rede, racks e armários.
Sua principal desvantagem é o limite do comprimento do cabo (100 metros por trecho) e da baixa
imunidade contra interferências eletromagnéticas. Mas na maioria dos casos do dia-a-dia esses dois
fatores não são tão importantes. Em um escritório ou mesmo em um prédio comercial raramente a
distância entre um micro e o concentrador (também chamado hub) é maior que 100 metros. E a
interferência eletromagnética realmente só será preocupante em ambientes industriais, onde
existam muitos motores, geradores, etc. (neste caso a fibra óptica é recomendada).
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A taxa de transferência máxima padrão do par trançado é de 10 Mbps, a mesma velocidade
máxima do cabo coaxial. Esse tipo de cabo é chamado 10BaseT (10 Mbps, transmissão uni-canal,
par trançado). Atualmente o par trançado opera a 100 Mbps e é chamado 100BaseT. Existe ainda
o par trançado operando a 1.000 Mbps, chamado 1000BaseT ou Gigabit Ethernet.
O par trançado possui um limite de dois dispositivos por cabo.

CABO PAR TRANÇADO – TOPOLOGIA
Redes usando o par trançado são fisicamente instaladas utilizando uma topologia chamada
estrela. Nesta topologia, existe um dispositivo concentrador, chamado hub, fazendo a conexão entre
os computadores. Isso resolve o limite de dois dispositivos por cabo do par trançado.
A grande vantagem dessa topologia é que, caso um cabo se parta, somente o micro conectado
àquele cabo perde comunicação com a rede: o restante da rede continua funcionando. O cabo
coaxial utiliza uma topologia chamada linear, onde todos os micros compartilham um mesmo cabo
e, com isso, caso o cabo se parta, todos os micros perdem a conexão com a rede.
Apesar de fisicamente a topologia utilizada pelo par trançado ser em estrela, logicamente ela
continua sendo uma topologia linear. Isto é, quando um dado é enviado para a rede, todas as
máquinas recebem aquele dado. Enquanto um micro estiver se comunicando nenhum outro pode
utilizar a rede, pois o cabeamento estará ocupado.
A vantagem de se utilizar um hub, isto é, urna rede com topologia em estrela, está na flexibilidade
dessa instalação. A adição de novas máquinas na rede não pára a rede como ocorre com o cabo
coaxial e caso haja problemas com o cabo, somente a máquina conectada ao cabo problemático
perde a conexão com a rede, facilitando, inclusive, a identificação do cabo defeituoso. Outra
vantagem dessa topologia é o uso do cabeamento estruturado.

PAR TRANÇADO SEM BLINDAGEM (UTP)
O par trançado sem blindagem é o tipo de cabo mais usado por redes atualmente. Ele também é
chamado UTP, Unshielded Twisted Pair. A EIA/TIA (Electronic Industries
Alliance/Telecommunications Industry Association), órgão norte-americano responsável pela
padronização de sistemas de telecomunicações, padronizou os cabos do tipo par trançado em uma
norma chamada 568. Nessa norma, os cabos são classificados em categorias, de 1 a 5.
Os cabos de categoria 1 e 2 são usados por sistemas de telefonia, enquanto os cabos de categoria 3,
4 e 5 são usados por redes locais:
Categoria 3: Permite comunicações até 16 Mbps. É utilizado por redes 10BaseT, isto é, por redes
utilizando par trançado operando a 10 Mbps. É também utilizado em redes Token Ring.
Categoria 4: Permite comunicações até 20 Mbps.
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Categoria 5: Permite comunicações, até 100 Mbps. É o tipo de cabo par trançado mais usado
hoje em dia. Possui uma impedância de 100 Ω e é utilizado por redes 100BaseT. Também é
utilizado em redes 1000BaseT.
Dessa forma, atualmente quando dizemos 'par trançado' está implícito o uso de cabo categoria
5, que é o tipo de cabo mais usado atualmente.

PINAGEM
O par trançado padrão utiliza apenas dois pares de fio, um para a transmissão de dados e outro para
a recepção de dados. Acontece que o cabo par trançado possui quatro pares de fios. Portanto, dois
não são utilizados. O par trançado sem blindagem utiliza em suas extremidades um conector
chamado RJ-45, que possui oito contatos (já que o cabo par trançado possui oito fios).
Para a correta identificação dos pares dentro do cabo, os pares são coloridos: verde, laranja,
marrom e azul. Um dos fios dos pares é totalmente colorido e o outro é branco com uma faixa
colorida. Por exemplo, no par verde, um dos fios é totalmente verde e o outro é branco com
pequenas faixas verdes.
O par trançado possui um limite de dois dispositivos por cabo; ele é sempre usado com dois
plugues RJ-45, cada um conectado em uma das pontas do cabo. Os cabos par trançado normalmente
utilizam um esquema de ligação chamado pino-a-pino. Neste esquema, o pino 1 do primeiro plugue
é ligado ao pino 1 do segundo plugue, o pino 2 é ligado ao pino 2 e assim sucessivamente até o
oitavo pino.
Tudo seria muito simples se não houvesse diversas maneiras de se colocar os fios em ordem no
conector RJ-45. Em princípio, basta ligar, o pino 1 do primeiro conector ao pino 1 do segundo
conector, o pino 2 do primeiro conector ao pino 2 do segundo e assim por diante para montar um
cabo par trançado.
O problema todo é a falta de padronização. Por exemplo, você poderia usar o fio laranja para
conectar o primeiro pino, outro técnico poderia utilizar o fio verde, enfim, cada técnico ao redor do
mundo iria utilizar o seu próprio padrão de fiação. Na hora de fazer a manutenção de uma rede,
ficaria difícil adivinhar qual foi a ordem dos fios que o técnico usou na montagem do cabo.
O sistema de cabeamento 10BaseT original utiliza o seguinte padrão:

Pino

Cor

Função

1

Branco com verde

+TD

2

Verde

-TD

3

Branco com laranja

+RD
8


4

Azul

Não usado

5

Branco com azul

Não usado

6

Laranja

-RD

7

Branco com marrom

Não usado

8

Marrom

Não usado

Esse esquema de fiação é derivado do padrão T568A do TIA/EIA, que é o padrão preferido na
ligação dos fios do cabo par trançado no plugue RJ-45.

MONTANDO CABOS PAR TRANÇADO SEM BLINDAGEM
A montagem do cabo par trançado sem blindagem é relativamente simples. Além do cabo, você
precisará de um conector RJ-45 de pressão para cada extremidade do cabo e de um alicate de
pressão para conectores RJ-45 (também chamado de alicate de crimp).
1- Assim como ocorre com o cabo coaxial, fica muito difícil passar o cabo por conduítes e por
estruturas usadas para ocultar o cabo (por cima do rebaixamento do teto ou por baixo de um piso
elevado, por exemplo) depois que os plugues RJ-45 estão instalados. Por isso, passe o cabo
primeiro antes de instalar os plugues. O cabo par trançado é vendido em rolos de centenas de
metros, por isso corte o cabo no comprimento desejado. Lembre-se de deixar uma folga de alguns
centímetros, já que o usuário poderá mover ou alterar a posição do micro que será conectado na
rede. Além disso, você poderá errar na hora de instalar o plugue RJ-45, fazendo com que você
precise cortar alguns poucos centímetros do cabo para instalar novamente o plugue.
2- Desencape aproximadamente 2,5 cm do cabo. Remova somente a proteção externa do cabo (que
normalmente é azul), não desencape os fios. Isso pode ser feito cuidadosamente com uma
pequena tesoura (ou com um desencapador de cabo par trançado). Alguns cabos possuem um
filme plástico envolvendo os fios. Essa proteção deve também ser removida.
3- Desenrole os fios que ficaram para fora do cabo, ou seja, deixe-os “ retos” e não trançados.
4- Coloque os fios na ordem em que eles serão instalados no conector RJ-45. Os pinos do conector
RJ-45 são contados da esquerda para a direita, com os contatos virados para você e com a parte
onde o cabo entra apontado para baixo.
5- Corte os fios a 1,5 cm do invólucro do cabo utilizando um alicate de corte.

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6- Observe, no conector RJ-45, que para cada pino existe um pequeno “ tubo” onde o fio deve ser
inserido. Insira cada fio em seu “ tubo”, até que atinja o final do conector. Não é necessário
desencapar os fios.
7- Ao terminar de inserir os fios no conector RJ-45, basta inserir o conector no alicate de pressão e
pressionar o alicate. Antes disso, verifique atentamente se todos os fios realmente atingiram o
final do conector. Os pinos do conector são pequenas lâminas que desencapam os fios e, ao
mesmo tempo, fazem o contato externo. Por isso não é necessário desencapar os fios (os próprios
pinos, ao serem pressionados com o alicate, efetuam essa tarefa por você).
8- Após pressionar o alicate, remova o conector do alicate e verifique se o cabo ficou bom. Para
isso, puxe o cabo para ver se não há nenhum fio que ficou solto ou frouxo.
9- Repita o processo para a outra ponta do cabo.

CABEAMENTO ESTRUTURADO
As redes mais populares utilizam a arquitetura Ethernet usando par trançado sem blindagem
(UTP). Nessa arquitetura, há a necessidade de um dispositivo concentrador, tipicamente um hub,
para fazer a conexão entre os micros, já que o par trançado só pode ser usado para ligar dois
dispositivos.
Em redes pequenas, o cabeamento não é um ponto que atrapalhe o dia-a-dia da empresa, já que
apenas um ou dois hubs são necessários para interligar todos os micros.
Entretanto, em redes médias e grandes a quantidade de cabos e o gerenciamento dessas conexões
pode atrapalhar o dia-a-dia da empresa. A simples conexão de um novo micro na rede pode
significar horas e horas de trabalho (passando cabos e tentando achar uma porta livre em um hub).
Se a idéia for substituir equipamentos, adicionar um novo hub ou ainda alterar a disposição física
da rede, perde-se horas ou mesmo dias, e a rede sairá do ar constantemente durante esse processo.
É aí que entra o cabeamento estruturado. A idéia básica do cabeamento estruturado é fornecer
ao ambiente de trabalho um sistema de cabeamento que facilite a instalação e remoção de
equipamentos, sem muita perda de tempo, igual ao que ocorre com o sistema elétrico do prédio:
para instalar um novo equipamento elétrico, basta ter uma tomada de força disponível.
Dessa forma, o sistema mais simples de cabeamento estruturado é aquele que provê tomadas RJ45 para os micros da rede em vez de conectarern o hub diretamente aos micros. Em um escritório,
por exemplo, poderia haver vários pontos de rede já preparados para receber novas máquinas.
Assim, ao trocar um micro de lugar ou na instalação de um novo micro, não haveria a necessidade
de se fazer cabeamento do micro até o hub; este cabeamento já estaria feito, agilizando o dia-a-dia
da empresa.
Muitos prédios modernos já são construídos com dutos próprios para a instalação do cabeamento
de redes, inclusive com esse tipo de cabeamento estruturado já montado.

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Só que a idéia do cabeamento estruturado vai muito além disso. Além do uso de tomadas, o
sistema de cabeamento estruturado utiliza um concentrador de cabos chamado patch panel (painel
de conexões). Em vez dos cabos que vêm das tomadas conectarem-se diretamente ao hub, eles são
conectados ao patch panel. Dessa forma, o patch panel funciona como um grande concentrador de
tomadas.

CROSS-OVER
Os cabos par trançado fazem uma ligação pino-a-pino entre os dispositivos que estejam
interligando, por exemplo, a ligação de um micro a um hub. Um par de fios é usado para a
transmissão e outro par é usado para a recepção. O que acontece dentro do hub é que esse
dispositivo conecta os sinais que estão saindo das máquinas (TD) às entradas de dados das demais
máquinas (RD) e vice- versa, para que a comunicação possa ser estabelecia. Esse esquema é
chamado cross-over (cruzamento). Sem o cross-over dentro do hub a comunicação não seria
possível, já que os micros tentariam transmitir dados para a saída de dados dos demais micros, e
não para a entrada de dados, como é o correto.
Em algumas situações pode ser que tenhamos de interligar equipamentos que não façam o crossover internamente. Por exemplo, se você quiser montar uma rede com apenas dois micros usando
par trançado sem usar um hub (isto é, ligando os micros diretamente) o cabo pino-a-pino não
funcionará, pois com ele você ligará a saída de dados do primeiro micro à saída de dados do segundo
micro (e não à entrada de dados, como seria o correto). Nesse tipo de situação, você precisa utilizar
um cabo cross-over, que faz o cruzamento externamente, no cabo.
Outro uso bastante comum do cabo cross-over é na ligação de dois hubs. Se você ligar dois hubs
usando portas convencionais, que já façam o cross-over, um cabo pino-a-pino irá anular o
cruzamento, e os sinais de transmissão do primeiro hub serão ligados aos sinais de transmissão do
segundo hub, e não às entradas de recepção, como é o correto.
A seguir vemos a correta ligação de dois hubs usando portas com cross-over interno, utilizando,
para isso, um cabo cross-over.
O cabo cross-over, ao contrário do cabo pino-a-pino, interliga a saída de dados do primeiro micro
à entrada de dados do segundo e vice-versa. A pinagem desse tipo de cabo para redes 10BaseT é
mostrada na tabela a seguir.

REPETIDORES
O repetidor é um dispositivo responsável por ampliar o tamanho máximo do cabeamento da rede.
Ele funciona como um amplificador de sinais, regenerando os sinais recebidos e transmitindo esses
sinais para outro segmento da rede.
Abaixo temos dois segmentos de rede Ethernet em topologia linear usando cabo coaxial fino.
Cada segmento pode ter até 185 metros de extensão (limite do cabo coaxial fino). Com o uso do
repetidor, podemos interligar vários segmentos em uma única rede, ampliando o comprimento
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máximo possível da rede. Na ligação entre dois repetidores, pode ou não haver máquinas instaladas.
O comprimento máximo da rede foi ampliado para 555 metros, caso estejamos também utilizando
o cabo coaxial fino na ligação entre os dois repetidores.
Como o nome sugere, ele repete as informações recebidas em sua porta de entrada na sua porta de
saída. Isso significa que, no segmento 1 da rede apresentada acima, quando a máquina A envia
dados para a máquina B, não só todo o segmento 1 recebe esses dados ao mesmo tempo, mas
também o segmento 3.
O repetidor é um elemento que não analisa os quadros de dados para verificar para qual segmento
o quadro é destinado. Assim, ele realmente funciona como um "extensor" do cabeamento da rede.
É como se todos os dois segmentos de rede apresentados estivessem fisicamente instalados no
mesmo segmento.
Apesar de aumentar o comprimento do cabo da rede, o repetidor traz como desvantagem diminuir
o desempenho da rede. Isso ocorre porque, como existirão mais máquinas na rede, as chances de o
cabeamento estar livre para o envio de um dado serão menores. E quando o cabeamento está livre,
as chances de uma colisão serão maiores, já que teremos mais máquinas na rede.

HUBS
Os hubs são dispositivos concentradores, responsáveis por centralizar a distribuição dos quadros
de dados em redes fisicamente ligadas em estrela.
Todo hub é um repetidor. Ele é responsável por replicar em todas as suas portas as informações
recebidas pelas máquinas da rede.
O hub não possui a capacidade de aumentar o desempenho da rede.
Facilidade de se identificar um cabo defeituoso.

PONTES
A ponte é um repetidor inteligente. Ela tem a capacidade de ler e analisar os quadros de dados
que estão circulando na rede. Sendo assim, ela consegue ler os campos de endereçamento MAC do
quadro de dados. Com isso, a ponte não replica para outros segmentos dados que tenham como
destino o mesmo segmento da origem.
Se o computador A transfere dados para B, todos os micros do segmento 1 recebem os dados
(mas só o micro B os captura). A ponte, por verificar que o endereço MAC de destino está presente
no segmento 1, não replica o quadro para o segmento 2.
No caso do micro A estar transferindo dados para o micro F , a ponte verifica que o endereço MAC
de destino encontra-se no segmento 2, passando, então, a funcionar como um repetidor tradicional,
replicando o quadro gerado no segmento 1 no segmento 2.
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SWITCHES
Os switches são pontes contendo várias portas. Ele envia os quadros de dados somente para a
porta de destino do quadro, ao contrário do hub, onde os quadros são transmitidos simultaneamente
para todas as portas. Com isso, esse dispositivo consegue aumentar o desempenho da rede, já que
manterá o cabeamento da rede livre.
Outra vantagem é que mais de uma comunicação pode ser estabelecida simultaneamente, desde
que as comunicações não envolvam portas de origem ou destino que já estejam sendo usadas em
outra comunicação.
Os switches conseguem enviar quadros diretamente para as portas de destino porque eles são
dispositivos que aprendem. Quando uma máquina envia um quadro para a rede através do switch,
o switch lê o campo de endereço MAC de origem do quadro e anota em uma tabela interna o
endereço MAC da placa de rede do micro que está conectado àquela porta.
No entanto, se o endereço MAC do quadro for desconhecido pelo switch, isto é, ele não sabe
qual porta deve entregar o quadro, ele gera um processo conhecido como inundação (flooding): ele
envia o quadro para todas as suas portas (menos para a porta de origem do quadro). Nesse momento
o switch opera igual a um hub.
O switch também “desaprende” um endereço MAC. Após um determinado período de tempo
sem receber qualquer quadro de um determinado endereço MAC (por exemplo, cinco minutos), o
switch elimina esse endereço de sua tabela. Isso permite que a estrutura física da rede seja alterada
e o switch mantenha a sua capacidade de aprendizado, mantendo a rede funcionando.

ROTEADORES
Roteadores são pontes que operam na camada de Rede do modelo OSI (camada 3). Essa camada
é produzida não pelos componentes físicos da rede, mas sim pelos protocolos de alto nível.
Tomando como base o protocolo mais utilizado hoje em dia, o TCP/IP, o protocolo IP é o
responsável por criar o conteúdo dessa camada.
O papel fundamental do roteador é poder escolher um caminho para o datagrama chegar até o
seu destino. Em redes grandes pode haver mais de um caminho, e o roteador é o elemento
responsável por tomar a decisão de qual caminho percorrer. Em outras palavras, o roteador é um
dispositivo responsável por interligar redes diferentes.
Abaixo temos um exemplo de uso de roteadores. Há dois caminhos para conectar um micro da
rede 1 com um micro da rede 5: através do roteador 2 ou através do roteador 4.

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Os roteadores podem decidir qual caminho tomar através de dois critérios, que: o caminho mais
curto (que, nesse exemplo, é o caminho do roteador 4) ou o caminho mais descongestionado (que
não podemos determinar nesse exemplo; se o caminho do roteador 4 estiver congestionado, o
caminho do roteador 2, apesar de mais longo, pode acabar sendo mais rápido).
A grande diferença entre uma ponte e um roteador é que o endereçamento que a ponte utiliza é
o endereçamento usado na camada de Link de Dados do modelo OSI, ou seja, o endereçamento
MAC das placas de rede, que é um endereçamento físico. O roteador, por operar na camada de
Rede, usa o sistema de endereçamento dessa camada, que é um endereçamento lógico. No caso do
TCP/IP, esse endereçamento é o endereço IP.
Em redes grandes - e a Internet é o melhor exemplo - é praticamente impossível para uma ponte
saber os endereços MAC de todas as placas de rede existentes na rede. Quando uma ponte não sabe
um endereço MAC, ela usa a técnica de inundação, isto é, ela envia o pacote de dados para todas
as suas portas. Imagine se na Internet cada roteador enviasse para todas as suas portas uma
inundação toda vez que ele não soubesse um endereço MAC! A Internet simplesmente não
funcionaria, por causa do excesso de inundações!
A vantagem do uso de endereços lógicos em redes grandes é que eles são mais fáceis de serem
organizados hierarquicamente, isto é, de uma forma padronizada. Mesmo que um roteador não
saiba onde está fisicamente localizada uma máquina que possua um determinado endereço, ele
envia o pacote de dados para um outro roteador que tenha probabilidade de saber onde esse pacote
deve ser entregue (roteador hierarquicamente superior). Esse processo continua até o pacote atingir
a rede de destino, onde o pacote atingirá a máquina de destino.
Outra vantagem é que no caso da troca do endereço físico de uma máquina na rede - por exemplo,
a troca de uma placa de rede defeituosa - isso não faz com que o endereço lógico dessa máquina
seja alterado.
Outro ponto importante é que os roteadores, por operarem na camada de Rede do modelo OSI,
são capazes de fragmentar os datagramas recebidos. Com isso, esse dispositivo é capaz de interligar
duas redes que possuam arquiteturas diferentes (por exemplo, conectar uma rede Token Ring a uma
rede Ethernet, uma rede Ethernet a uma rede X.25, etc.).
É importante notar que o papel do roteador é interligar redes diferentes (redes
independentes), enquanto o papel de repetidores, hubs, pontes e switches é de interligar
segmentos pertencentes a uma mesma rede.

PROTOCOLOS
Um dos assuntos mais importantes em relação a redes locais é protocolos. São os protocolos que
definem como a rede irá funcionar de verdade, pois são eles que definem como os dados enviados
por programas serão transferidos pela rede. Portanto, para entendermos como as redes locais
funcionam, devemos dominar com clareza esse assunto.

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CONCEITOS BÁSICOS
Protocolo é a "linguagem" usada pelos dispositivos de uma rede de modo que eles consigam se
entender, isto é, trocar informações entre si. Para que todos os dispositivos de uma rede consigam
conversar entre si, todos eles deverão estar usando uma mesma linguagem, isto é, um mesmo
protocolo.
Uma rede pode usar diversos protocolos, como o TCP/IP, o NetBEUI e o SPX/IPX, entre outros.
Embora cada um desses protocolos funcione de uma forma particular, eles têm algumas
similaridades. Essas similaridades existem porque, na verdade, os protocolos surgiram com um
mesmo objetivo: transmitir dados através de uma rede.
Para entendermos melhor como os protocolos funcionam, considere as seguintes premissas:
1. A maioria das transmissões de dados em redes locais é do tipo half-duplex.
2. Tradicionalmente os computadores de uma rede compartilham um mesmo cabo e, com isso,
todos os computadores recebem uma mesma informação ao mesmo tempo. Mesmo em redes
que utilizem hubs, onde cada micro é conectado à rede usando um cabo individual, esse
componente na verdade funciona apenas como um repetidor, enviando para todas as máquinas
as informações que ele recebe, ao mesmo tempo. Se o computador A quiser enviar um dado
para o computador B, este dado também chegará ao computador C.
3. Se uma transmissão está sendo feita entre dois dispositivos, nenhuma outra transmissão poderá
ser feita ao mesmo tempo, mesmo que seja entre dois dispositivos que não estejam participando
da transmissão em curso, já que o cabo já estará sendo usado. O computador C não poderá
enviar dados para nenhum outro micro da rede enquanto o cabo estiver sendo usado, mesmo
que seja um micro que não esteja participando da comunicação atualmente em curso (por
exemplo, para um hipotético computador D).
4. Se um arquivo grande tiver de ser transmitido, os demais dispositivos da rede terão de esperar
muito tempo para começarem a transmitir (pois o arquivo é grande e demora algum tempo para
ser transmitido), já que o cabo já estará sendo usado.
5. Poderão ocorrer interferências de algum tipo no meio do caminho e o dado pode não chegar
corretamente ao seu destino.
Os protocolos são justamente uma solução para todos esses problemas. Primeiro, o protocolo pega
os dados que devem ser transmitidos na rede e divide ele em pequenos pedaços de tamanho fixo
chamados pacotes ou quadros. Isso significa que um arquivo não é transmitido na rede de uma só
vez. Por exemplo, se um arquivo a ser transmitido possui 100 KB e o protocolo usado divide os
dados em pacotes de 1 KB, então esse arquivo será transmitido em 100 pacotes de 1 KB cada.
Dentro de cada pacote há uma informação de endereçamento que informa a origem e o destino do
pacote. Se o computador A está enviando um arquivo para o computador B e todos os computadores
da rede recebem essa informação ao mesmo tempo, como o computador B sabe que o dado é para
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ele? Como os demais computadores da rede sabem que o dado não é para eles? Justamente
observando essa informação, de endereçamento.
As placas de rede dos computadores possuem um endereço fixo, que é gravado em hardware. Dessa
forma, o computador de destino sabe que o pacote atualmente transitando no cabo da rede é para
ele, porque há o endereço de sua placa de rede no cabeçalho de destino do pacote. Da mesma forma,
os demais computadores sabem que aquele pacote não é para eles, já que não há o endereço de
nenhuma das placas de rede dos outros computadores no pacote.
O uso de pacotes de dados otimiza enormemente o uso da rede, já que, em vez de uma única
transmissão de um dado grande (um arquivo grande, por exemplo), existirão várias transmissões
de dados menores. Com isso, estatisticamente haverá uma maior probabilidade de um outro
dispositivo que queira transmitir um dado encontrar o cabo da rede livre, podendo iniciar uma nova
transmissão.
Dessa forma, é possível que vários dispositivos se comuniquem "ao mesmo tempo" em uma rede.
Fisicamente, essas transmissões não são efetuadas simultaneamente, mas intercalando os vários
pacotes de dados. Ao longo do tempo, serão intercalados no cabo pacotes vindos do computador
A e do computador C. O computador receptor se encarregará de "montar” os pacotes à medida em
que eles, vão chegando, o que é fácil, já que em cada pacote há a informação do computador de
origem.
Portanto, a velocidade da transmissão de dados em uma rede é altamente dependente do número de
transmissões "simultâneas" que estão sendo efetuadas. Quanto mais transmissões estiverem em
curso ao mesmo tempo, mais lenta será a rede.
Suponha o seguinte: se somente há urna transmissão de dados entre o computador A e o computador
B, essa transmissão pode ser feita na velocidade máxima do meio de transmissão, por exemplo, 10
Mbps. Para fazer duas transmissões simultâneas o meio teria de aumentar a sua velocidade para 20
Mbps (para conseguir dados a 10 Mbps). No caso de três comunicações simultâneas, a velocidade
teria de passar para 30 Mbps e assim por diante.
Acontece que o meio - isto é, o cabeamento da rede - possui um limite que é justamente a sua
velocidade máxima de transmissão. Dessa forma, um cabo que transmite dados a 10 Mbps não
consegue transmitir dados a uma velocidade maior que esta. Com isso, para conseguir transmitir
dois dados a 10 Mbps, obrigatoriamente a velocidade desses dois dados tenderá a cair pela metade
- 5 Mbps. No caso de três dados, a velocidade individual de cada dado passa para 3,33 Mbps e
assim por diante. Isso ocorre porque somente um dispositivo pode usar o cabo por vez e, portanto,
as transmissões na verdade não serão simultâneas, mas sim intercaladas.
Dessa forma, há uma relação direta entre o número de máquinas instaladas e o seu desempenho.
Teoricamente, quanto mais máquinas colocarmos na rede, mais lenta ela será, pois maior será a
probabilidade de mais de uma transmissão ser requerida por vez.
A placa de rede, ao colocar um pacote de dados no cabo da rede, faz uma conta chamada checksum
ou CRC (Cyclical Redundancy Check). Essa conta consiste em somar todos os bytes presentes no
pacote de dados e enviar o resultado dentro do próprio pacote. A placa de rede do dispositivo
receptor irá refazer essa conta e verificar se o resultado calculado corresponde ao valor enviado
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pelo dispositivo transmissor. Se os valores forem iguais, significa que o pacote chegou íntegro ao
seu destino. Caso contrário, significa que houve algo de errado na transmissão (uma interferência
no cabo, por exemplo) e os dados recebidos são diferentes dos originalmente enviados, ou seja, os
dados chegaram corrompidos ao destino. Nesse caso, o dispositivo receptor pede ao transmissor
uma retransmissão do pacote defeituoso.
Essa é outra vantagem de se trabalhar com pequenos pacotes em vez de transmitir diretamente o
arquivo. Imagine ter de esperar receber o arquivo todo para só então verificar se ele chegou em
perfeito estado! Com o uso de pacotes, a verificação de erros é feita a cada pacote recebido.

O MODELO OSI
Quando as redes de computadores surgiram, as soluções eram, na maioria das vezes, proprietárias,
isto é, uma determinada tecnologia só era suportada por seu fabricante. Não havia a possibilidade
de se misturar soluções de fabricantes diferentes. Dessa forma, um mesmo fabricante era
responsável por construir praticamente tudo na rede.
Para facilitar a interconexão de sistemas de computadores, a IS0 (International Standards
Organization) desenvolveu um modelo de referência chamado 0SI (Open Systems
Interconnection), para que os fabricantes pudessem criar protocolos a partir desse modelo.
Interessante notar que a maioria dos protocolos existentes - como o TCP/IP, o IPX/SPX e o
NetBEUI - não segue esse modelo de referência ao pé da letra. Porém, através dele há como
entender como deveria ser um "protocolo ideal", bem como facilita enormemente a comparação do
funcionamento de protocolos criados por diferentes fabricantes.
O modelo de protocolos OSI é um modelo de sete camadas.
Na transmissão de um dado, cada camada pega as informações passadas pela camada superior,
acrescenta informações pelas quais ela seja responsável e passa os dados para a camada
imediatamente inferior. Esse processo é conhecido como encapsulamento. Na camada 4,
Transporte, o dado enviado pelo aplicativo é dividido em pacotes. Na camada 2, Link de Dados, o
pacote é dividido em vários quadros. Na recepção de um dado, o processo é o inverso.
Um usuário que pede para o seu programa de e-mail baixar os seus e-mails, na verdade está fazendo
com que o seu programa de e-mail inicie uma transmissão de dados com a camada 7 - Aplicação do protocolo usado, pedindo para baixar os e-mails do servidor de e-mails. Essa camada processa
esse pedido, acrescenta informações de sua competência, e passa os dados para a camada
imediatamente inferior, a camada 6 (Apresentação). Esse processo continua até a camada 1 (Física)
enviar o quadro de dados para o cabeamento da rede, quando, então, atingirá o dispositivo receptor,
que fará o processo inverso, até a sua aplicação - no nosso exemplo, um programa servidor de email.
A maioria dos protocolos comerciais também trabalha com o conceito de camadas, porém essas
camadas não necessariamente possuem o mesmo nome e função das apresentadas no modelo 0SI.
Muitas vezes, para cada uma dessas camadas há um protocolo envolvido. Dessa forma, muitos
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protocolos são, na verdade, um conjunto de protocolos, cada um com papel específico em sua
estrutura de camadas.
As camadas do modelo OSI podem ser divididas em três grupos: aplicação, transporte e rede. As
camadas de rede se preocupam com a transmissão e recepção dos dados através da rede e, portanto,
são camadas de baixo nível. A camada de transporte é responsável por pegar os dados recebidos
pela rede e repassá-los para as camadas de aplicação de uma forma compreensível, isto é, ela pega
os pacotes de dados e transforma-os em dados quase prontos para serem usados pela aplicação. As
camadas de aplicação, que são camadas de alto nível, colocam o dado recebido em um padrão que
seja compreensível pelo programa (aplicação) que fará uso desse dado.
Até então estávamos usando os termos pacotes e quadros como sinônimos, mas estes termos se
referem a duas coisas distintas. Um quadro é um conjunto de dados enviado através da rede, de
forma mais "bruta" ou, melhor dizendo, de mais baixo nível. Dentro de um quadro encontramos
informações de endereçamento físico, como, por exemplo, o endereço real de uma placa de rede.
Logo, um quadro está associado às camadas mais baixas (1 e 2) do modelo OSI.
Um pacote de dados se refere a um conjunto de dados manipulados nas camadas 3 e 4 do modelo
OSI. No pacote há informações de endereçamento virtual. Por exemplo, a camada 4 cria um pacote
de dados para ser enviado pela rede e a camada 2 divide esse pacote em vários quadros que serão
efetivamente enviados através do cabo da rede. Um pacote, portanto, contém a informação
proveniente de vários quadros.
Para dar um exemplo real e elucidar de uma vez essa diferença, em uma rede usando o protocolo
TCP/IP, a camada IP adiciona informações de endereçamento de um pacote (número do endereço
IP da máquina de destino), que é um endereçamento virtual. Já a camada de Controle de Acesso ao
Meio (MAC) - que corresponde à camada 2 do modelo OSI - transformará esse pacote em um ou
mais quadros e esses quadros terão o endereço da placa de rede de destino (endereço real, físico)
que corresponda ao número IP fornecido.
Estudaremos agora cada uma das camadas do modelo OSI e suas funções. Note que as explicações
serão dadas como se estivéssemos transmitindo um dado do computador A para o computador B.
O processo de recepção é o inverso do descrito.
CAMADA 7 - APLICACÃO
A camada de aplicação faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo que pediu
ou receberá a informação através da rede. Por exemplo, se você quiser baixar o seu e-mail com seu
aplicativo de e-mail, ele entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede
efetuando este pedido.
CAMADA 6 - APRESENTAÇÃO
A camada de Apresentação, também chamada camada de Tradução, converte o formato do dado
recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado,
ou seja, um formato entendido pelo protocolo usado. Um exemplo comum é a conversão do padrão
de caracteres (código de página) quando, por exemplo, o dispositivo transmissor usa um padrão
diferente do ASCII, por exemplo. Pode ter outros usos, como compressão de dados e criptografia.
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A compressão de dados pega os dados recebidos da camada sete e os comprime (como se fosse um
compactador comumente encontrado em PCs, como o Zip ou o Arj) e a camada 6 do dispositivo
receptor fica responsável por descompactar esses dados. A transmissão dos dados torna-se mais
rápida, já que haverá menos dados a serem transmitidos: os dados recebidos da camada 7 foram
"encolhidos" e enviados à camada 5.
Para aumentar a segurança, pode-se usar algum esquema de criptografia neste nível, sendo que os
dados só serão decodificados na camada 6 do dispositivo receptor.
CAMADA 5 - SESSÃO
A camada de Sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma
sessão de comunicação. Nesta sessão, essas aplicações definem como será feita a transmissão de
dados e coloca marcações nos dados que estão sendo transmitidos. Se porventura a rede falhar, os
computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo
computador receptor.
Por exemplo, você está baixando e-mails de um servidor de e-mails e a rede falha. Quando a rede
voltar a estar operacional, a sua tarefa continuará do ponto em que parou, não sendo necessário
reiniciá-la.
CAMADA 4 - TRANSPORTE
A camada de Transporte é responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão e dividilos em pacotes que serão transmitidos pela rede, ou, melhor dizendo, repassados para a camada de
Rede. No receptor, a camada de Transporte é responsável por pegar os pacotes recebidos da camada
de Rede e remontar o dado original para enviá-lo à camada de Sessão. Isso inclui controle de fluxo
(colocar os pacotes recebidos em ordem, caso eles tenham chegado fora de ordem) e correção de
erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de reconhecimento (acknowledge),
informando que o pacote foi recebido com sucesso.
A camada de Transporte separa as camadas de nível de aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de
nível físico (camadas de 1 a 3). Como você pode facilmente perceber, as camadas de 1 a 3 estão
preocupadas com a maneira com que os dados serão transmitidos e recebidos pela rede, mais
especificamente com os quadros transmitidos pela rede. Já as camadas de 5 a 7 estão preocupadas
com os dados contidos nos pacotes de dados, para serem enviados ou recebidos para a aplicação
responsável pelos dados. A camada 4, Transporte, faz a ligação entre esses dois grupos.
CAMADA 3 - REDE
A camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo endereços lógicos
em endereços físicos, de forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao destino. Essa
camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em
fatores como condições de tráfego da rede e prioridades.
Como você pode ter percebido, falamos em rota. Essa camada é, portanto, usada quando a rede
possui mais de um segmento e, com isso, há mais de um caminho para um pacote de dados trafegar
da origem até o destino.
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CAMADA 2 -LINKDE DADOS
A camada de Link de Dados (também chamada camada de Enlace) pega os pacotes de dados
recebidos da camada de Rede e os transforma em quadros que serão trafegados pela rede,
adicionando informações como o endereço da placa de rede de origem, o endereço da placa de rede
de destino, dados de controle, os dados em si e o CRC.
O quadro criado pela camada Link de Dados é enviado para a camada Física, que converte esse
quadro em sinais elétricos para serem enviados através do cabo da rede.
Quando o receptor recebe um quadro, a sua camada Link de Dados confere se o dado chegou
íntegro, refazendo o CRC. Se os dados estão o.k., ele envia uma confirmação de recebimento
(chamada acknowledge ou simplesmente ack). Caso essa confirmação não seja recebida, a camada
Link de Dados do transmissor reenvia o quadro, já que ele não chegou até o receptor ou então
chegou com os dados corrompidos.
CAMADA 1 - FÍSICA
A camada Física pega os quadros enviados pela camada de Link de Dados e os transforma em sinais
compatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos. Se o meio for elétrico, essa
camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais elétricos a serem transmitidos pelo cabo. Se o
meio for óptico (uma fibra óptica), essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais luminosos
e assim por diante, dependendo do meio de transmissão de dados.
A camada Física especifica, portanto, a maneira com que os 0s e 1s dos quadros serão enviados
para a rede (ou recebidos da rede, no caso da recepção de dados). Ela não sabe o significado dos 0s
e 1s que está recebendo ou transmitindo. Por exemplo, no caso da recepção de um quadro, a camada
física converte os sinais do cabo em 0s e 1s e envia essas informações para a camada de Link de
Dados, que montará o quadro e verificará se ele foi recebido corretamente.
Como você pode facilmente perceber, o papel dessa camada é efetuado pela placa de rede dos
dispositivos conectados em rede. Note que a camada Física não inclui o meio onde os dados
circulam, isto é, o cabo da rede. O máximo com que essa camada se preocupa é com o tipo de
conector e o tipo de cabo usado para a transmissão e recepção dos dados, de forma que os 0s e 1s
sejam convertidos corretamente no tipo de sinal requerido pelo cabo, mas o cabo em si não é
responsabilidade dessa camada.

PADRÃO IEEE 802
O IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) criou uma série de padrões de protocolos.
O mais importante foi a série 802, que é largamente usada e é um conjunto de protocolos usados
no acesso à rede. Os protocolos IEEE 802 possuem três camadas, que equivalem às camadas 1 e 2
do modelo 0SI. A camada 2 do modelo OSI no modelo IEEE 802 é dividida em duas: Controle do
Link Lógico (LLC, Logic Link Control) e Controle de Acesso ao Meio (MAC, Media Access
Control).

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Como a maioria das redes usa o padrão IEEE 802 para acessar a rede (isto é, o cabeamento. As
camadas 3 a 7 do modelo OSI serão preenchidas de acordo com os protocolos usados pela rede,
que poderão equivaler a uma ou mais dessas camadas.
Existem vários padrões IEEE 802, como IEEE 802.2, IEEE 802.3, etc. O padrão IEEE 802.2
especifica o funcionamento da camada de Controle do Link Lógico (LLC). Os demais padrões
IEEE operam na camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) e na camada física.
Comparando mais uma vez o padrão IEEE 802 com o modelo 0SI, o padrão IEEE 802.2 equivale
a parte da camada 2 (Link de Dados), enquanto que padrões como o 802.3, 802.4 e 802.5 equivalem
a parte da camada 2 (Link de Dados) e à camada 1 (Física).
Entre os padrões 802 existentes, destacam-se:
IEEE 802.3 (Ethernet): Usa o conceito de detecção de colisão, chamado CSMA/CD (Carrier
Sense, Multiple Access with Collision Detection), onde todos os computadores da rede
compartilham um mesmo cabo. Os computadores só podem enviar dados para a rede quando o
cabo está livre. Caso dois computadores tentem enviar um dado ao mesmo tempo na rede, há uma
colisão e as placas de rede esperam um período de tempo aleatório e tentam reenviar o pacote para
o cabo de rede. Esse método é o mais usado na transmissão de dados em redes locais, tanto que as
explicações dadas sobre o funcionamento de redes no início deste capítulo foram baseadas neste
método. Tipicamente as transmissões de dados desse padrão são de 10 Mbps, embora já existam as
revisões para suportar taxas de transmissão mais altas: 100 Mbps e 1 Gbps.
IEEE 802.5 (Token Ring): Usado em redes com topologia em anel. Um pacote especial,
chamado token (ficha) circula no anel passando de micro em micro. Somente o computador que
detenha o token pode enviar dados, gravando o seu pacote de dados dentro do token. A ficha circula
no anel até atingir o destino do dado, quando então será descarregada, ficando livre para receber
um novo dado. Esse padrão de transmissão de dados não é tão comum como o Ethernet.
Existem outros padrões, como o IEEE 802.4 (token passing). Como dissemos, esses padrões IEEE,
além de desempenharem parte do papel da camada 2 do padrão OSI (através da camada de Controle
de Acesso ao Meio), desempenham também o papel da camada 1, a camada física. Como isso, esses
padrões definem outros detalhes como, por exemplo, o tipo de conector que será usado pela placa
de rede. Por motivos didáticos, nós preferimos abordar neste capítulo somente o funcionamento do
protocolo em si. Detalhes sobre conectores, topologias e cabos serão abordados em momentos mais
oportunos, quando eventualmente voltaremos a mencionar os padrões IEEE 802.
Como dissemos, o padrão Ethernet (IEEE 802.3) é o protocolo mais comum para a transmissão de
dados na rede. Em geral, quando usamos o termo protocolo de rede normalmente estamos nos
referindo a protocolos que trabalham nas camadas 3 e 4 do modelo OSI como o TCP/IP, o IPS/SPX
e o NetBEUI. O Ethernet e o Token Ring são protocolos que trabalham nas camadas 1 e 2 e,
portanto, podem coexistir com outros protocolos comerciais.
Em outras palavras, o modelo 0SI apresenta um modelo de sete camadas que, em princípio, poderia
usar até sete protocolos (um para cada camada) para fazer urna rede funcionar. Na prática, para que
computadores consigam trabalhar em rede, urna série de protocolos são usados, em geral cada um
equivalendo a uma ou mais camadas do modelo 0SI. Os protocolos IEEE 802 trabalham nas
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camadas 1 e 2 e podem ser usados em conjunto com outros protocolos comerciais, como o TCP/IP,
o IPX/SPX e o NetBEUI, entre outros.
CAMADA FÍSICA
A camada física pega os quadros enviados pela camada de Controle de Acesso ao Meio e os envia
para o meio físico (cabeamento). A camada física do padrão IEEE 802 define também o tipo de
topologia usado pela rede e o tipo de conector usado pela placa de rede e, conseqüentemente, o tipo
de cabo que será usado. Como dissemos, a camada física do padrão IEEE 802 está presa ao padrão
usado: 802.3, 802.5, etc.
O mais importante a saber sobre a camada física do padrão IEEE 802 é que ela pega os 0s e 1s
enviados pela camada de Controle de Acesso ao Meio e não os envia diretamente para o cabo,
sendo esses dados antes codificados. Para que você entenda melhor como essa codificarão funciona,
vamos estudar o funcionamento de um algoritmo chamado Manchester, que é usado por redes
Ethernet (IEEE 802.3) operando a 10 Mbps.
A codificação Manchester transforma um bit 0 em uma descida de 1 para 0 e um bit 1 em uma
subida de 0 para 1.
O uso desse sistema de codificação é muito interessante, pois obriga o dado transmitido a ter uma
inversão de fase (isto é, passar de 0 para 1 ou de 1 para 0) sempre. Por exemplo, se o dado a ser
transmitido for 00000000, com essa codificarão o dado passará a ter 8 inversões de .fase, enquanto
que originalmente não haveria nenhuma. Ou seja, independentemente do dado que está sendo
transmitido, sempre haverá uma inversão de fase por bit transmitido. Com isso, é criado um sistema
de sincronismo entre o transmissor e o receptor, isto é, um sistema de clock, embora teoricamente
este sinal não exista durante a transmissão.

CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC)
O controle de acesso ao meio define, entre outras coisas, o uso de um endereço MAC em cada placa
de rede. Quando falamos anteriormente que cada placa de rede possui um endereço único gravado
em hardware, na verdade estávamos nos referindo ao seu endereço MAC, já que o padrão IEEE
802 é o mais usado em redes.
Cada placa de rede existente em um dispositivo conectado à rede possui um endereço MAC único,
que é gravado em hardware e teoricamente não há como ser alterado (isto é, placa de rede vem da
fábrica com esse endereço gravado). Esse endereço utiliza seis bytes.
Os endereços MAC são representados por números em hexadecimal. Cada algarismo em
hexadecimal equivale a um número de quatro bits. Dessa forma, um byte é representado por dois
algarismos em hexadecimal e, com isso, o endereço MAC é sempre representado como um conjunto
de 12 algarismos em hexadecimal.
Os três primeiros bytes são o endereço OUI (Organizationally Unique Identifier), que indicam o
fabricante da placa de rede. Os três últimos bytes são controlados pela fabricante da placa de rede,
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e cada placa de rede produzida por cada fabricante recebe um número diferente. Assim, o fabricante
que quiser produzir uma placa de rede deverá se cadastrar no IEEE para ganhar o seu número OUI.
Cada fabricante é responsável por controlar a numeração MAC das placas de rede que produz.
Um mesmo fabricante pode ter mais de um endereço OUI, evitando, assim, o problema de ter
produzido mais placas do que o número de endereços que possui disponível para numerar as suas
placas.
No quadro enviado à rede, a camada de Controle de Acesso ao Meio irá incluir o endereço MAC
de origem e de destino. A placa de rede contendo o endereço de destino irá capturar o quadro,
enquanto as demais placas de rede não entrarão em ação naquele momento.
Outra função da camada de Controle de Acesso ao Meio é justamente controlar o uso do cabo. Ela
verifica se o cabo está ou não ocupado. Se o cabo estiver ocupado, o quadro não é enviado. Caso o
quadro seja enviado ao mesmo tempo em que outra máquina, há uma colisão, que é detectada pelas
camadas de Controle de Acesso ao Meio das máquinas envolvidas com a colisão. Essa camada
espera o cabo ficar livre para tentar uma retransmissão, esperando um período aleatório de tempo,
para que não ocorra uma nova colisão (se os dois micros esperassem uma mesma quantidade de
tempo, obviamente iria haver uma nova colisão e o processo iria ficar se repetindo
indefinidamente).
A camada de Controle de Acesso ao Meio usa um driver para acessar a camada física. Esse driver
é justamente o driver da placa de rede, que ensina a esta camada como lidar com o modelo da placa
de rede atualmente instalada no micro.
CONTROLE DO LINK LÓGICO (LLC)
A camada de Controle do Link Lógico, que é regida pelo padrão IEEE 802.2, permite que mais de
um protocolo seja usado acima dela (protocolos de camada 3, Rede, no modelo 0SI). Para isso, essa
camada define pontos de comunicação entre o transmissor e o receptor chamados SAP (Service
Access Point, Ponto de Acesso a Serviços).
Dessa forma, o papel da camada de Controle do Link Lógico é adicionar, ao dado recebido,
informações de quem enviou esta informação (o protocolo responsável por ter passado essa
informação) para que no receptor, a camada de Controle do Link Lógico consiga entregar a
informação ao protocolo de destino, que conseguirá ler a informação corretamente.
Se essa camada não existisse e os computadores estivessem usando mais de um protocolo de alto
nível, o receptor não entenderia o dado recebido, pois não saberia para qual protocolo (camada 3
no modelo 0SI) ele deveria entregar aquele dado.
Dessa forma, a camada Controle do Link Lógico serve para endereçar o quadro de dados a um
determinado protocolo da camada 3 do modelo OSI no computador de destino, permitindo que
exista mais de um protocolo desta camada nos computadores da rede.
NDIS E ODI

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Criado pela Microsoft e pela 3Com, o NDIS (Network Driver Interface Specification) é um driver
instalado no sistema operacional que permite que uma única placa de rede possa utilizar mais de
um protocolo de rede ao mesmo tempo.
O driver NDIS possui duas partes. A primeira é chamada driver MAC NDIS, que é o driver da
placa de rede (que deve ser escrito usando o padrão NDIS) e que utiliza o padrão IEEE 802.3, se a
rede for Ethernet (o que ocorre na maioria das vezes). A segunda parte é chamada vector. Essa
camada é que faz a "mágica" de permitir que uma mesma placa de rede possa usar mais de um
protocolo, já que o driver da placa de rede (driver MAC NDIS) só permite uma única conexão.
Quando um quadro é recebido pelo driver da placa de rede, ele o passa para a camada vector, que
o envia para o primeiro protocolo, que poderá aceitar ou rejeitar o pacote. Caso o primeiro protocolo
rejeite o quadro, a camada vector entrega o quadro ao segundo protocolo. Esse processo continua
até que um dos protocolos instalados aceite o quadro ou então todos o tenham rejeitado.
Outra finalidade da especificarão NDIS é possibilitar a existência de mais de uma placa de rede em
um mesmo micro. Muitas vezes esse procedimento é necessário para ligar um mesmo computador
a dois segmentos de rede diferentes.
Em princípio, sem o NDIS, se você tivesse duas placas de rede em um micro, você teria de ter duas
pilhas de protocolos completas, uma para cada placa de rede (isto é, se fôssemos seguir o modelo
OSI, teríamos protocolos completos com sete camadas para cada placa de rede instalada).
Com o NDIS, você pode compartilhar uma única pilha de protocolos (isto é, tudo aquilo que estiver
da camada 3 do modelo OSI para cima) com todas as placas de rede instaladas, já que o que houver
acima da camada vector poderá ser compartilhado por todas as placas instaladas.
Isso significa que você não precisa instalar cada um dos protocolos que você deseja usar em sua.
Como a camada vector pode comunicar-se com mais de uma placa de rede, ela permite o
compartilhamento de tudo o que estiver acima dela por todas as placas de rede instaladas.
A camada vector do padrão NDIS possui exatamentea mesma finalidade da camada Controle do
Link Lógico (LLC) do padrão IEEE 802 (IEEE802.2), porém não usando este padrão.
O ODI (Open Datalink Interface) é um driver com o mesmo objetivo que o NDIS, criado pela
Novell e pela Apple para os seus sistemas operacionais, só que com umfuncionamento um pouco
mais complexo (e mais completo). A grande diferença entreo ODI e o NDIS é o uso da camada
Controle do Link Lógico (LLC) do padrão IEEE (IEEF, 802.2), que não é usada no NDIS (no NDIS
há a camadavector, que possui funcionamentosimilar, porém funciona de maneira diferente). No
modelo ODI, essa camada é chamadaCamada de Suporte ao Link (Link Support Layer).
Neste modelo são adicionadas duas interfaces, uma chamada lnterface para MúltiplosProtocolos
(MPI, Multiple Protocoi Interface), que faz a interface entre a Camada deSuporte ao Link e os
protocolos instalados, e outra chamada lnterface para MúltiplosLinks (MLI, Multiple Link
Interface), que faz a interface entre a Camada de SuporteaoLink e os drivers das placas de rede
instaladas. Os drivers da placa de rede compatíveiscom o padrão ODI são chamados MLID ou
Multiple Link Interface Driver.

24


Como utiliza a arquitetura IEEE 802.2, isto é, a camada Controle do Link Lógico, a essênciado
funcionamento do ODI já foi explicado no tópico Controle de Link Lógico (LLC).
A principal diferença entre o NDIS e o ODI é que, como a camada Controle do Link Lógico (ou
Camada de Suporte ao Link, como é chamada no padrão ODI) possui um campo de endereçamento
de protocolos, tanto o transmissor quanto o receptor sabem qual é o protocolo que está sendo usado
no dado que foi encapsulado dentro do quadro.
Com isso, ao receber um quadro, a interface de múltiplos protocolos (MPI) entrega diretamente os
dados para o protocolo responsável. No NDIS, quando um quadro chega, a camada vector tenta
"empurrar" o quadro para cada um dos protocolos instalados, até um deles aceitar (ou todos
rejeitarem), já que não há o campo do endereçamento.
A existência da Interface para Múltiplos Links (MLI) permite a instalação de mais de uma placa de
rede na máquina, tendo as vantagens que já explicamos quando falamos do NDIS, isto é, as duas
placas de rede podem compartilhar os protocolos existentes acima desta camada.

TCP/IP - FUNDAMENTOS
O protocolo TCP/IP atualmente é o protocolo mais usado em redes locais. Isso se deve basicamente
à popularização da Internet, a rede mundial de computadores, já que esse protocolo foi criado para
ser usado na Internet. Mesmo os sistemas operacionais de redes, que no passado só utilizavam o
seu protocolo proprietário (como o Windows NT com o seu NetBEUI e o Netware com o seu
IPX/SPX), hoje suportam o protocolo TCP/IP.
Uma das grandes vantagens do TCP/IP em relação a outros protocolos existentes é que ele é
roteável, Isto é, foi criado pensando em redes grandes e de longa distância onde pode haver vários
caminhos para o dado atingir o computador receptor.
Outro fato que tornou o TCP/IP popular é que ele possui arquitetura aberta e distância, onde pode
haver vários caminhos para o dado atingir o computador receptor. qualquer fabricante pode adotar
a sua própria versão do TCP/IP em seu sistema operacional, sem a necessidade de pagamento de
direitos autorais a ninguém. Com isso, todos os fabricantes de sistemas operacionais acabaram
adotando o TCP/IP, transformando-o em um protocolo universal, possibilitando que todos os
sistemas possam comunicar-se entre si sem dificuldade.
O TCP/IP é, na realidade, um conjunto de protocolos. Os mais conhecidos dão justamente o nome
desse conjunto: TCP (Transmission Control Protocol, Protocolo de Controle da Transmissão) e IP
(Internet Protocol), que operam nas camadas Transporte e Internet, respectivamente. Mas eles não
são os únicos..

25


Todos os protocolos do TCP/IP são documentados nos RFCs (Request for Comments), que são
documentos descritivos do protocolo TCP/IP e que estão disponíveis na Internet.

CAMADAS
CAMADA DE APLICAÇÃO
Esta camada equivale às camadas 5, 6 e 7 do modelo OSI e faz a comunicação entre os aplicativos
e o protocolo de transporte. Existem vários protocolos que operam na camada de aplicação. Os
mais conhecidos são o HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer
Protocol), o FTP (File Transfer Protocol), o SNMP (Simple Network Management Protocol), o
DNS (Domain Name Systern) e o Teinet.
Dessa forma, quando um programa cliente de e-mail quer baixar os e-mails que estão armazenados
no servidor de e-mail, ele irá efetuar esse pedido para a camada de aplicação do TCP/IP, sendo
atendido pelo protocolo SMTP. Quando você entra um endereço www em seu browser para
visualizar uma página na Internet, o seu browser irá comunicar-se com a camada de aplicação do
TCP/IP, sendo atendido pelo protocolo HTTP. E assim por diante.
A camada de aplicação comunica-se com a camada de transporte através de uma porta. As portas
são numeradas e as aplicações padrão usam sempre uma mesma porta. Por exemplo, o protocolo
SMTP utiliza sempre a porta 25, o protocolo HTTP utiliza sempre a porta 80 e o FTP as portas 20
(para a transmissão de dados) e 21 (para transmissão de informações de controle).
O uso de um número de porta permite ao protocolo de transporte (tipicamente o TCP) saber qual é
o tipo de conteúdo do pacote de dados (por exemplo, saber que o dado que ele está transportando é
um e-mail) e, no receptor, saber para qual protocolo de aplicação ele deverá entregar o pacote de
dados, já que, como estamos vendo, existem inúmeros. Assim, ao receber um pacote destinado à
porta 25, o protocolo TCP irá entregá-lo ao protocolo que estiver conectado a esta porta,
tipicamente o SMTP, que por sua vez entregará o dado à aplicação que o solicitou (o programa de
e-mail).
CAMADA DE TRANSPORTE
A camada de transporte do TCP/IP é um equivalente direto da camada de transporte (camada 4) do
modelo 0SI. Esta camada é responsável por pegar os dados enviados pela camada de aplicação e
transformá-los em pacotes, a serem repassados para a camada de Internet.
No modelo TCP/IP a camada de transporte utiliza um esquema de multiplexação, onde é possível
transmitir "simultaneamente" dados das mais diferentes aplicações. Na verdade, ocorre o conceito
de intercalamento de pacotes; vários programas poderão estar comunicando-se com a rede ao
mesmo tempo, mas os pacotes gerados serão enviados à rede de forma intercalada, não sendo
preciso terminar um tipo de aplicação de rede para então começar outra. Isso é possível graças ao
uso do conceito de portas, explicado no tópico passado, já que dentro do pacote há a informação da
porta de origem e de destino do dado. Ou seja, em uma mesma seqüência de pacotes recebidos pelo
26


micro receptor, as informações podem não ser da mesma aplicação. Ao receber três pacotes, por
exemplo, o primeiro pode ser de e-mali, o segundo de www e o terceiro, de FTP.
Nesta camada operam dois protocolos: o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP (User
Datagram Protocol). Ao contrário do TCP, este segundo protocolo não verifica se o dado chegou
ou não ao destino. Por esse motivo, o protocolo mais usado na transmissão de dados é o TCP,
enquanto que o UDP é tipicamente usado na transmissão de informações de controle.
Na recepção de dados, a camada de transporte pega os pacotes passados pela camada Internet e
trata de colocá-los em ordem e verificar se todos chegaram corretamente. Como chegamos a
comentar no capítulo passado, em redes grandes (e especialmente na Internet) os quadros enviados
pelo transmissor podem seguir por diversos caminhos até chegar ao receptor. Com isso, os quadros
podem chegar fora de ordem.
O protocolo IP, que é o protocolo mais conhecido da camada de Internet, não verifica se o pacote
de dados enviado chegou ou não ao destino; é o protocolo de transporte (o TCP) que, ao remontar
a ordem dos pacotes recebidos, verifica se está faltando algum, pedindo, então, uma retransmissão
do pacote que não chegou.
CAMADA DE INTERNET
A camada de Internet do modelo TCP/IP é equivalente à camada 3 (Rede) do modelo 0SI. Assim,
todas as explicações dadas sobre essa camada no capítulo passado são 100% válidas para a Camada
de Internet do TCP/IP.
Há vários protocolos que podem operar nessa camada: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet
Control Message Protocol), ARP (Address Resolution Protocol) e RARP (Re-verse Address
Resolution Protocol).
Na transmissão de um dado de programa, o pacote de dados recebido da camada TCP é dividido
em pacotes chamados datagramas. Os datagramas são enviados para a camada de interface com a
rede, onde são transmitidos pelo cabeamento da rede através de quadros. Esta camada não verifica
se os datagramas chegaram ao destino, isto é feito pelo TCR
Esta camada é responsável pelo roteamento de pacotes, isto é, adiciona ao datagrama informações
sobre o caminho que ele deverá percorrer. Para entendermos mais a fundo o funcionamento desta
camada e dos protocolos envolvidos, devemos estudar primeiramente o esquema de endereçamento
usado pelas redes baseadas no protocolo TCP/IP (endereçamento IP).
CAMADA DE INTERFACE COM A REDE
Esta camada, que é equivalente às camadas 1 e 2 do modelo OSI, é responsável por enviar o
datagrama recebido pela camada de Internet em forma de um quadro através da rede.

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ENDEREÇAMENTO IP
O TCP/IP é roteável, isto é, ele foi criado pensando-se na interligação de diversas redes - onde
podemos ter diversos caminhos interligando o transmissor e o receptor -, culminando na rede
mundial que hoje conhecemos por Internet. Por isso, ele utiliza um esquema de endereçamento
lógico chamado endereçamento IP. Em uma rede TCP/IP cada dispositivo conectado em rede
necessita usar pelo menos um endereço IP. Esse endereço permite identificar o dispositivo e a rede
na qual ele pertence.
As redes são interligadas através de dispositivos chamados roteadores. Quando um computador da
rede 1 quer enviar um dado para um computador da rede 2, ele envia o pacote de dados ao roteador
1, que fica responsável por encaminhar esse pacote ao computador de destino. No caso de um
computador da rede 1 querer enviar um pacote de dados para um computador da rede 3, ele envia
o pacote ao roteador 1, que então repassará esse pacote diretamente ao roteador 2, que então se
encarregará de entregar esse pacote ao computador de destino na rede 3.
Esse esquema de entrega de pacotes é feito facilmente pelo roteador porque os pacotes de dados
possuem o endereço IP do computador de destino. Nesse endereço IP há a informação de qual a
rede onde o pacote deve ser entregue. Por esse motivo, quando o computador da rede 1,quer falar
com o computador da rede 3, o roteador 1 sabe que aquele pacote de dados não é para a rede 2, pois
no endereço IP de destino há a informação de que o pacote deve ser entregue à rede 3. Então o
roteador 1 envia o pacote diretamente ao roteador 2, sem perder tempo tentando entregá-lo a todos
os computadores existentes na rede 2 para então verificar que o pacote ri ão era para aquela rede
(isto é, ficar esperando que todos os computadores recusem o pacote para então tentar entregá-lo
para a próxima rede existente).
E assim que as redes baseadas no protocolo TCP/IP funcionam. Elas têm um ponto de saída da
rede, também chamado gateway, que é para onde vão todos os pacotes de dados recebidos e que
não são para aquela rede. As redes subseqüentes vão, por sua vez, enviando o pacote aos seus
gateway até que o pacote atinja a rede de destino.
O endereço IP é um número de 32 bits, representado em decimal em forma de quatro números de
oito bits separados por um ponto, no formato a.b.c.d. Assim, o menor endereço IP possível é 0.0.0.0
e o maior, 255.255.255.255.
Com isso, teoricamente uma rede TCP/IP pode ter até 4.294.967.296 endereços IP (2564) ou seja,
esse número de dispositivos conectados a ela (alguns endereços são reservados e não podem ser
usados).
É claro que em poucos anos essa quantidade de dispositivos conectados à Internet - que no início
parecia ser algo impossível de se alcançar - terá sido atingida, até mesmo porque há alguns
endereços que não podem ser usados, diminuindo o número máximo de endereços IP disponível.
Por isso, já foi padronizado o endereçamento IP usando 128 bits em vez de 32 bits. Esse
endereçamento, que ainda não está comercialmente em uso, é chamado IPv6, IP Next Generation
(IPng) ou Simple Internet Protocol Plus (SIPP). Com 128 bits é possível endereçarmos
340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.770.000.000 dispositivos diferentes. Um nerd qualquer
calculou que com esse número dá para termos 1.564 endereços IP por metro quadrado da superfície
do planeta Terra.
28


Cada dispositivo de uma rede TCP/IP precisa ter um endereço IP único, para que o pacote de dados
consiga ser entregue corretamente. Por isso, você não pode simplesmente usar em sua rede qualquer
endereço IP que você quiser. Você terá de obrigatoriamente usar endereços que não estejam sendo
usados por nenhum outro computador da rede. Quanto maior a rede, maior a probabilidade de ter
computadores usando endereços IP que você pensou em usar. Imagine então a situação de uma rede
conectada à Internet: nenhum dos endereços IP de sua rede poderão ser endereços que estejam
sendo usados por outras máquinas ao redor do mundo.
Para facilitar a distribuição dos endereços IP, foram especificadas cinco classes de endereços IP.
Há alguns bits fixos no início de cada classe de endereço IP. Isso faz com que cada classe de
endereços IP seja dividida.

Classe

Endereço mais baixo

Endereço mais alto

A

1.0.0.0

126.0.0.0

B

128.1.0.0

191.255.0.0

C

192.0.1.0

223.255.255.0

D

224.0.0.0

239.255.255.255

E

240.0.0.0

255.255.255.254

Em redes usamos somente os endereços IP das classes A, B e C.
·
Classe A: O primeiro número identifica a rede, os demais três números indicam a máquina.
Cada endereço classe A consegue endereçar até 16.777.216 máquinas.
·
Classe B: Os dois primeiros números identificam a rede, os dois demais indicam a máquina.
Esse tipo de endereço consegue endereçar até 65.536 máquinas.
·
Classe C: Os três primeiros números identificam a rede, o último número indica a máquina.
Com isso, consegue endereçar até 256 máquinas.
Endereços de classe C. Nesse tipo de endereço IP, os três primeiros números indicam a rede e o
último número indica a máquina. Se você for usar um endereço IP classe C em sua rede, você
poderá ter, pelo menos teoricamente, até 256 dispositivos conectados em sua rede (de 0 a 255). Na
verdade, você poderá ter até 254 dispositivos, já que os endereços 0 e 255 são reservados, como
veremos adiante. Se você precisar de mais endereços IP, você precisará ter acesso a mais um
endereço classe C, ou mesmo pleitear um endereço classe B, caso sua rede seja realmente muito
grande (com um endereço classe B é possível endereçar até 65.536 máquinas diferentes, sem
descontar os endereços reservados).
Ou seja, a escolha do tipo de classe de endereçamento (A, B ou C) é feita com base no tamanho da
sua rede. As redes locais em sua esmagadora maioria utilizam endereços de classe C.

29


O sistema de redes que forma a estrutura básica da Internet é chamado backbone. Para que a sua
rede esteja conectada à Internet, ela terá de estar conectada ao backbone de alguma forma, seja
diretamente, seja indiretamente, através de uma outra rede que esteja conectada ao backbone. Por
exemplo, no Brasil, um dos backbones existentes é o da Embratel. Dessa forma, se você quiser que
sua rede esteja conectada à Internet, ela deverá estar conectada diretamente à rede da Embratel ou
indiretamente, conectando a sua rede a uma outra rede que possua essa conexão.
A Internet possui uma estrutura hierárquica. O responsável pelo backbone é o responsável pelo
controle e fornecimento de números IPs a seus subordinados; por sua vez os números IPs que o
responsável pelo backbone pode ceder a seus subordinados foi estabelecido pelo backbone
hierarquicamente superior ao backbone em questão.
Em princípio, se a sua rede não for estar conectada na Internet, você pode definir qualquer endereço
IP para os dispositivos que estejam nela conectados. O problema é que mais cedo ou mais tarde
surgirá a necessidade de conectar a sua rede à Internet e o conflito de endereços será inevitável,
caso você tenha montado toda a sua rede baseada em endereços IP já existentes.
Existem alguns endereços que são conhecidos como “endereços mágicos", que são endereços IPs
reservados para redes privadas. Assim, você pode montar a sua rede TCP/IP baseada nesses
endereços que não gerará conflito com os endereços IP da Internet, pois os roteadores da Internet
reconhecem esses endereços como sendo de uma rede particular e não repassam os pedidos de
pacotes que façam referência a esses endereços para o resto da Internet. Mesmo que o roteador de
sua rede esteja configurado de forma errônea e passar o pacote adiante, o pacote acabará atingindo
um roteador que estará configurado corretamente, "barrando" o pedido de seguir para o resto da
Internet, evitando o conflito.
Esses endereços especiais (reservados para redes privadas) são os seguintes:
Classe A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255
Classe B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255
Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255
Ou seja, se você pretende montar uma rede TCP/IP particular, sem estar conectada ao backbone da
Internet, baseada em um endereço classe C, poderá usar o endereço 192.168.0.0.
O endereço 0 indica 'rede'. Assim, o endereço 192.168.0.0 indica a rede que usa endereços que
comecem por 192.168.0. Como esse endereço é classe C, somente o último byte é usado para
endereçar as máquinas presentes na rede, por isso os três primeiros números são fixos e só o último
varia. já o endereço 10.0.0.0, por ser da classe A, indica a rede que usa endereços que comecem
por 10, pois no endereçamento classe A somente o primeiro byte indica a rede, os três bytes
seguintes são usados para o endereçamento das máquinas presentes na rede.
Já o endereço 255 é reservado para broadcast,o ato de enviar um mesmo pacote de dados para mais
de uma máquina ao mesmo tempo. Um pacote de dados de broadcast é recebido por todas as
máquinas da rede.
30


Para fazer a ligação da rede apresentada com a Internet, há duas soluções. A primeira é
simplesmente conseguir um endereço classe C público para a sua rede e re- configurar todas as
máquinas usando endereços IP únicos dentro da Internet. Por exemplo, digamos que você consiga
o endereço 200.123.123.0. A estrutura de endereçamento IP dessa rede. Repare que o roteador
possui duas portas, uma conectada à sua rede e outra conectada à outra rede (rede 2, em nosso
exemplo). A cada uma das portas deverá ser definido um endereço IP válido dentro da rede na qual
a porta está conectada. Repare que definimos o endereço 200.321.321.1 para a porta deste
dispositivo que está conectada à rede 2 (200.321.321.0).
Outra solução é criar uma tabela de tradução no roteador, que pega os pacotes vindos com endereços
IP válidos na Internet e converte esses endereços em endereços privados, aceitos somente na rede
local. Essa tradução pode ser estática ou dinâmica.
Na tradução estática, um determinado endereço privado é sempre convertido em um mesmo
endereço público. Por exemplo, ao receber um pacote destinado ao endereço 200.123.123.1, o
roteador pegaria esse pacote e trocaria o seu endereço para o endereço 192.168.0.1. A tradução
estática é usada com computadores servidores, que necessitam ter sempre o mesmo endereço IP.
Já a tradução dinâmica é usada por clientes, isto é, computadores que não prestam serviços para a
rede. Nesse tipo de tradução, o endereço privado nem sempre usará o mesmo endereço público.
Com isso, é possível que mais de um endereço privado, usado na rede local, acesse a Internet usando
um mesmo endereço IP público. Essa solução é interessante para quando temos mais computadores
do que endereços IPs disponíveis para montarmos, a rede.
No uso da tradução dinâmica é muito comum o uso de um protocolo chamado DHCP (Dynamic
Host Configuration Protocol, Protocolo de Configuração Dinâmica de Máquinas). Um servidor
DHCP distribui para os computadores clientes um IP válido na lntemet assim que um computador
cliente pede. Dessa forma, se um micro da rede interna pedir uma página www da Intemet, o
servidor DHCP fornece um endereço IP público válido para ele poder se conectar à Intemet. Assim
que essa máquina terminar de carregar a pagina www solicitada, o servidor DHCP "toma" esse
endereço IP de volta. Se o usuário desse cliente continuar navegando, o servidor poderá dar o
mesmo endereço IP ou mesmo dar um outro endereço IP.

MÁSCARA DE REDE
Um termo encontrado com facilidade ao configurar redes baseadas no protocolo TCP/IP é máscara
de rede. A máscara é formada por 32 bits no mesmo formato que o endereçamento IP e cada bit 1
da máscara informa a parte do endereço IP que é usada para o endereçamento da rede e cada bit O
informa a parte do endereço IP que é usada para o endereçamento das máquinas. Dessa forma, as
máscaras padrões são:
Classe A: 255.0.0.0
Classe B: 255.255.0.0
Classe C: 255.255.255.0
31


O valor 255 equivale a um grupo de oito bits (byte) com todos os seus bits em 1.
A máscara é usada fora de seus valores padrão quando há a necessidade de segmentação da rede.
No exemplo abaixo, recebemos somente um endereço IP de classe C (200.123.123.0), mas
pretendemos usar esses endereços para distribuí-los em quatro redes: uma rede local e três redes
situadas em outros locais, sendo a nossa necessidade a seguinte:
Rede local: 31 endereços IP (de 200.123.123.1 a 200.123.123.31, máscara 255.255.255.224)
Rede 1: 32 endereços IP (de 200.123.123.32 a 200.123.123.63, máscara 255.255.255.224)
O valor da máscara é a diferença entre 256 e o número de IPs disponíveis na sub-rede em questão.
Nessa conta você deve levar em conta os endereços 0 e 255, apesar de eles não poderem ser usados
para o endereçamento de máquinas. Nesse caso, configuramos os roteadores com uma máscara fora
do padrão, para que ele não precise enviar pacotes desnecessariamente para redes que não a de
destino do pacote.

PROTOCOLOS DE APLICAÇÃO
É o funcionamento dos principais protocolos usados na comunicação das aplicações com a camada
de transporte.
É claro que existem inúmeros protocolos por este motivo, estaremos abordando somente os
protocolos de aplicação mais comuns, a saber:
DNS (Domain Name System): Usado para identificar máquinas através de nomes em vez de
endereços IP
Telnet: Usado para comunicar-se remotamente com uma máquina.
FTP (File Transfer Protocol): Usado na transferência de arquivos.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Usado no envio e recebimento de e-mails.
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol): Usado na transferência de documentos hipermídia
(WWW, World Wide Web).
DNS (DOMAIN NAME SYSTEM)
Todas as máquinas em uma rede TCP/IP possui um endereço IP. Acontece que os endereços IP não
são tão fáceis de ser recordados quanto nomes. Por isso, foi criado o sistema DNS, que permite dar
nome a endereços IP, facilitando a localização de máquinas por nós, humanos.

32


Você já conhece vários endereços de máquinas na Internet. Endereços como www.seusite.com.br
na verdade são uma conversão para a forma nominal de um endereço IP (é muito mais fácil guardar
o endereço nominal www.seusite.com.br do que o endereço IP 200.123.123.7, por exemplo).
Quando você entra esse endereço em um browser Internet, o browser se comunica com um servidor
DNS, que é responsável por descobrir o endereço IP do nome entrado, permitindo que a conexão
seja efetuada.
Dessa forma, os servidores DNS possuem duas funções: converter endereços nominais em
endereços IP e vice-versa.
Sem o uso de servidores DNS, cada máquina conectada à internet teria de ter uma tabela contendo
todos os endereços IP e os nomes das máquinas, o que atualmente é impossível, já que existem
milhões de endereços na Internet. Como a idéia da Internet é ser uma rede gigantesca - e ela foi
criada justamente para isso -, o sistema de nomes foi criado de forma a acomodar o crescimento da
rede. Para isso, o sistema de nomes utilizado possui uma estrutura hierárquica.
Um servidor .com, por exemplo, é responsável por todos os endereços terminados em .com, assim
como um servidor .com.br é responsável por todos os endereços terminados em .com.br.
Cada rede local TCP/IP precisa ter ao menos um servidor DNS. Todos os pedidos por conversão
de nomes em endereços IP ou vice-versa são enviados a este servidor. Caso ele não consiga efetuar
essa conversão (também chamada resolução), ele responde o pedido informando o endereço de um
servidor que seja hierarquicamente superior a ele e, com isso, a maior probabilidade de conhecer o
endereço solicitado.
Se o outro servidor contactado também não conhecer o endereço, ele responderá informando o
endereço de outro servidor hierarquicamente superior e assim sucessivamente, até o endereço ser
localizado (ou não, caso seja um endereço inexistente).
Por exemplo, se você pedir o endereço seusite.org.br e o servidor de DNS de sua rede não conhecer
esse endereço (supondo que o domínio de sua rede seja .com.br), ele passará esse pedido parar o
servidor responsável pelos domínios .com.br, que passará o pedido para o servidor responsável
pelos domínios.br que, por sua vez, passará o pedido para o servidor responsável pelos domínios
.org.br) que, com certeza, conhecerá esse domínio, caso ele exista (caso não exista, este servidor
retomará uma mensagem de erro de domínio inexistente).
Em outras palavras, os endereços Internet são resolvidos da direita para a esquerda. No exemplo
dado, seusite.org.br, primeiro o pedido é enviado para o servidor.br, que enviará o pedido para o
servidor org.br que então verifica se existe o domínio seusite.org.br. No caso de o endereço ser
mais longo, www.seusite.org.br ou nome.seusite.org.br, www e nome são nomes de máquinas
dentro da rede seusite.org.br e serão resolvidos pelo servidor DNS da rede local.
Da maneira que estamos explicando, o sistema DNS criaria um tráfego gigantesco na Internet, por
causa da replicação dos pedidos de resolução de endereços para servidores hierarquicamente
superiores. Para que isso não aconteça, quando o pedido de resolução é atendido, o servidor DNS
da rede local "aprende" aquele novo endereço. Assim, se aquele nomelendereço for pedido
novamente por alguma máquina da rede, o servidor de DNS local poderá dessa vez atender ao
33


pedido, não precisando ter de passar o pedido para outros servidores, diminuindo, assim, o tráfego
da rede. Esse procedimento é conhecido como cache.
É claro que pode ocorrer de as informações presentes no cache do servidor de DNS local estarem
desatualizadas, isto é, o endereço IP de um determinado servidor ter sido alterado, por exemplo.
Por isso, quando um servidor hierarquicamente superior responde a um pedido de DNS, ele inclui
um valor de Tempo de Vida (TFL, Time To Live), que informa ao servidor local durante quanto
tempo ele pode ficar com aquela informação. Quando o tempo de vida for atingido, o endereço IP
e o nome do domínio são removidos do cache do servidor DNS local, fazendo com que novos
pedidos daquele nome/endereço tenham de ser requisitados ao servidor hierarquicamente superior,
atualizando, assim, o cache do servidor local.
Além disso, poderia haver um congestionamento gigantesco nos servidores de DNS principais da
Internet, fazendo com que eles saíssem do ar. Na verdade, um pedido enviado a um servidor de
DNS principal é atendido por várias máquinas, utilizando o conceito de computação distribuída.
Além disso, na maior parte das vezes eles não atendem diretamente a pedidos DNS: eles respondem
ao pedido indicando outros servidores capazes de atendê-lo.
TELNET
O Telnet é um terminal remoto, onde o micro cliente pode fazer um login em um servidor qualquer
que esteja conectado à rede (ou à Internet, se a rede estiver conectada a ela). Com isso, através do
Telnet o usuário pode manipular o servidor como se ele estivesse sentado em frente a ele,
localmente - muito embora o usuário possa estar a milhares de quilômetros de distância. Tudo
aquilo que o usuário fizer no terminal remoto, na verdade ele estará fazendo no servidor, e não em
seu computador local.
O Telnet é extremamente simples. Ele usa o código ASCII puro para a transmissão de dados,
utilizando o protocolo TCP através da porta 23. Assim, quando é pressionada a tecla A no cliente
é imediatamente enviado o valor 65 para o servidor (65 é o valor ASCII da tecla A).
FTP (FILE TRANSFER PROTOCOL)
Como o próprio nome sugere, o FTP é um protocolo usado na transferência de arquivos. Esse
protocolo utiliza duas portas para se comunicar com o TCP: 21, por onde circulam informações de
controle (por exemplo, o nome do arquivo a ser transferido) e 20, por onde circulam os dados.
Os micros clientes necessitam de um programa cliente FTP para terem acesso a um servidor FTP.
Na conexão, é pedido um login e uma senha. O servidor de FTP pode ser configurado para receber
conexões anônimas, sem a necessidade de senha, para arquivos que deseje tornar públicos. Além
disso, cada mensagem FTP é codificada de uma forma numérica (três números, que são processados
pelo cliente FTP) e de uma forma verbal (usada somente para ser mostrada na tela, pois não é
compreendida pelo cliente FTP).
SMTP (SIMPLE MAIL TRANSFER PROTOCOL)
O e-mail é hoje um dos meios mais conhecidos para nós, humanos, trocarmos informações. Ele é
trocado através de um protocolo chamado SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).
34


Ao contrário dos outros métodos de troca de informações que discutimos até agora, a transferência
de e-mails tem de levar em conta a possibilidade de o servidor de destino estar temporariamente
fora do ar, pois o usuário não irá querer ficar manualmente tentando enviar um determinado e-mail
até conseguir que ele consiga chegar ao destino.
A mensagem é enviada pelo usuário para o seu servidor de e-mail, que, por sua vez, trata de entregar
a mensagem até o destino (muitas vezes usando o sistema DNS para descobrir o endereço IP da
máquina para a qual ele deve enviar o e-mail). Caso o destino esteja inalcançável por algum motivo,
o servidor armazena a mensagem e tenta uma nova transmissão mais tarde. Se o servidor ficar
inalcançável por muito tempo (tipicamente por três ou quatro dias), o servidor remove a mensagem
de sua lista de entrega e envia uma mensagem de erro ao remetente.
Além disso, o sistema de e-mail deve levar em conta que os usuários não necessariamente possuem
computadores com conexão 24 horas por dia com a Internet. Mesmo em redes locais conectadas à
Internet, os micros clientes não ficam ligados diretos (eles são desligados quando os funcionários
vão embora para casa, por exemplo).
Com isso, a necessidade não só de um servidor para entregar as mensagens de e-mail pela Internet,
mas também a necessidade de configurá-lo para receber e armazenar mensagens temporariamente,
enquanto o computador do usuário estiver desligado. Quando o usuário se conecta à rede, ele poderá
transferir o e-mail contido no servidor para o seu micro, para poder ler, editar, responder e criar
novas mensagens. Os dois protocolos mais conhecidos para se efetuar essa tarefa são o P0P3 (Post
Office Protocol 3) e o IMAP4 (Internet Message Acess Protocol 4).
A comunicação entre os programas clientes e os servidores de e-mail é extremamente simples. Toda
comunicação é feita em ASCII puro, através de comandos extremamente simples que são
facilmente entendidos por humanos. O conteúdo da mensagem em si também é enviado em ASCII
puro. Atualmente pode-se usar o padrão MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) em lugar
do ASCII. O padrão MIME foi criado para permitir o envio de informações não-ASCII, como
imagens e documentos que não estejam no formato texto puro dentro do e-mail. Em outras palavras,
para permitir o envio de arquivos anexados (em attach) ao e-mail.
HTTP (HYPERTEXT TRANSFER PROTOCOL)
A Internet não seria a mesma sem o WWW (World Wide Web). O "boom" que a Internet sofreu
nos últimos anos foi graças à criação desse recurso. Um site www consiste em uma série de
documentos hipermídia, acessados através de um endereço, também chamado URL (Uniform
Resource Locator), como, por exemplo, www.seusite.com.br.
Quando entramos um endereço como www.seusite.com.br em um browser ele irá consultar o
servidor DNS para conseguir o endereço IP do servidor www e, com isso, iniciar a conexão.
A transferência de documentos hipermídia é feita através do protocolo HTTP. Um servidor www
hospeda o site, enquanto um cliente (um browser Internet) faz a requisição dos documentos lá
contidos. Essa transferência é feita usando a porta 80 do protocolo TCP. Esses documentos são
escritos em diversas linguagens e o browser é o responsável por interpretar tais linguagens. A mais
simples de todas é o texto puro, passando pelo famoso HTML (HyperText Markup Language) e
chegando a outras linguagens mais recentes e suportadas somente pelos browsers mais novos.
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Outro recurso interessante do HTTP chama-se CGI (Common Gateway Interface), que permite que
programas sejam armazenados e executados no próprio servidor www, emitindo uma resposta no
formato HTML para ser transmitida para o browser do micro cliente. Esse recurso permite que
documentos sejam criados dinamicamente.
A comunicação usando o protocolo HTTP é bidirecional e permite dois recursos para a diminuição
do tráfego da rede e para o aumento do desempenho.
Primeiro, o cache, que é a cópia dos últimos arquivos acessados no disco rígido do usuário, permite
que o browser em vez de ir novamente no servidor www buscar os mesmos arquivos já lidos, os
busque do disco rígido local do usuário, aumentando o desempenho (já que é mais rápido ler um
arquivo do disco rígido do que carregá-lo através da Internet) e diminuindo o tráfego da rede (não
será necessária a transferência dos arquivos novamente).
O segundo é chamado proxy, que permite que uma máquina intermediária entre o cliente e o
servidor www funcione como um cache. Por exemplo, você pode configurar um servidor proxy em
sua rede local para ser usado como intermediário no acesso à Internet. Quando uma máquina faz
acesso à Internet, os dados são copiados para o disco rígido do servidor proxy. Com isso, se alguma
máquina pedir um documento que já esteja no proxy, não será necessário ir na Internet buscar os
dados, aumentando o desempenho e diminuindo o tráfego da Internet. O único detalhe é que os
browsers Internet de todas as máquinas deverão estar configurados a acessar o proxy em vez de
fazer um acesso direto à Internet, ou caso contrário não adiantará em nada ter um servidor proxy
na rede.

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