LIVRO UNICO - REDES E SISTEMAS DISTRIBUIDOS

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REDES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS    
Renato Cividini Matthiesen
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CONHECENDO A DISCIPLINA  
Caro aluno, o conhecimento em redes e sistemas distribuídos pode ser
considerado vital para um profissional de Tecnologia da Informação (TI). O que
se caracterizava por uma disciplina da área computacional no passado acabou
por se tornar uma área essencial para, praticamente, todas as atividades
profissionais e sociais. A interligação de sistemas em redes forjou o modelo de
sistemas globalmente distribuídos da atualidade e que vêm se expandindo com o
conceito de Internet of Things (IoT) ou Internet das Coisas, que amplia, ainda
mais, a área de redes e sistemas distribuídos.
Atualmente, o cenário social faz uso intenso de redes de computadores e
aplicações distribuídas, o que leva o profissional especializado em redes a atuar
em diversos segmentos. Seja na configuração de sistemas para redes locais em
uma empresa, seja em uma residência, na atuação em infraestrutura de redes
metropolitanas ou desenvolvendo projetos e sistemas de maior abrangência
dentro de instâncias da rede mundial de computadores, as redes oportunizam
atividades técnicas em uma escala ampla.
Para o profissional de TI, as aplicações do conhecimento da disciplina são
diversas e abarcam estudos e planejamentos de infraestrutura física,
implantação de sistemas de redes, configuração de servidores e serviços, assim
como a programação de aplicações distribuídas.
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Neste livro, serão trabalhadas competências essenciais para entendimento e
reflexões a respeito das tecnologias em rede. As competências transitam entre
reconhecer conceitos, analisar cenários, planejar, implantar e programar
soluções computacionais distribuídas.
Na unidade 1, Redes de computadores e seus protocolos, você reconhecerá
conceitos e tecnologias de redes, arquiteturas de operação, topologias, hardware
e infraestrutura de rede. Você, ainda, verá modelos de referência e protocolos de
comunicação em redes caracterizados por suas funções e exemplificados com
práticas operacionais em redes.
Na unidade 2, Arquitetura e tecnologia de redes, serão abordados a avaliação e o
planejamento de redes e sub-redes com definição de endereçamento IP (Internet
Protocol), sistemas de nomes de domínios e padrões de transmissão de dados
pela tecnologia Ethernet. A gerência do desempenho de redes, a configuração e a
contabilização também serão abordadas. Esse é um capítulo técnico e com
aplicações práticas que o ajudarão a se preparar para a gestão de redes.
Na unidade 3, Sistemas distribuídos, será apresentado o conceito de sistemas
distribuídos, a sua classificação e alguns exemplos. Você conhecerá a
funcionalidade de processos e threads, processos cliente-servidor, comunicação
entre processos e sockets, bem como verá aspectos de projetos de sistemas
distribuídos com escalabilidade, heterogeneidade, segurança e tolerância a
falhas. 
Na unidade 4, Virtualização e Conteinerização, serão vistos conceitos e práticas
de virtualização e conteinerização em sistemas distribuídos, simulando sistemas
com a ferramenta Docker para monitoramento e aplicações distribuídas.
A disciplina de Redes e Sistemas Distribuídos traz um conteúdo altamente
importante e de aplicações imediatas em praticamente todas as disciplinas de
cursos de tecnologia, bem como deverá servir de suporte para o desenvolvimento
de atividades profissionais, independentemente da área de especialização
escolhida por você.
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Seja muito bem-vindo ao mundo das redes e dos sistemas distribuídos.
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NÃO PODE FALTAR
INTRODUÇÃO A REDES DE COMPUTADORES 
Renato Cividini Matthiesen
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CONVITE AO ESTUDO 
Caro aluno, seja muito bem-vindo à primeira unidade da disciplina de redes e
sistemas distribuídos: Redes de computadores e seus protocolos. Esta é uma
unidade de ensino que tem por objetivo posicionar o aluno junto aos conceitos de
redes, modelos de referência e protocolos de redes de computadores. O adequado
REDES DE COMPUTADORES E INTERNET 
Para a entender a grande importância dos sistemas conectados via redes de computadores
para o nosso cotidiano, é necessário conhecer os conceitos histórios e as tecnologias utilizadas
para implantação e configuração de uma rede de computadores. 
Fonte: Shutterstock.
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estudo desta unidade fará com que a construção do conhecimento em redes siga
para abordagens técnicas e práticas embasadas em tecnologias de comunicação
de dados e estruturas de redes de computadores, bem como levará o profissional
de redes à construção de soluções computacionais distribuídas.
A primeira seção, Introdução às redes de computadores, abordará uma
introdução às redes, apresentando seus conceitos históricos, sua importância
dentro do momento tecnológico e social fortemente suportado pelas redes de
computadores e a arquitetura cliente-servidor como estrutura-chave para gestão
de sistemas de redes.  
Em seguida, a segunda seção, O modelo de referência OSI e TCP/IP, apresentará o
modelo de referência ISO/OSI (International Organization for Standardization /
Open System Interconnection) e TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet
Protocol) como modelos de referência que classificam e organizam os protocolos
de rede em camadas virtuais que regem toda a comunicação em redes e
garantem a interoperabilidade de sistemas computacionais distribuídos. 
Para finalizar, a terceira seção, Protocolos de redes, trará à baila a organização
dos diversos protocolos de rede em suas respectivas camadas de aplicação,
transporte, inter-rede e host de rede ou física dentro do modelo TPC/IP com
exemplos e aplicações práticas.
Com os conhecimentos assimilados desta unidade, você será capaz de se
posicionar quanto à origem e ao histórico das redes de computadores, conhecer o
padrão de organização das tecnologias de redes abarcadas pela operação dos
protocolos de redes, que são responsáveis pela comunicação e pela padronização
dos serviços de redes em diferentes estruturas computacionais. 
Desejo a você um ótimo estudo. 
PRATICAR PARA APRENDER 
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Caro aluno, esta seção traz, para você, conceitos históricos sobre redes de
computadores e internet, informações de comunicação de dados, classificação e
topologia de redes, além de dispositivos de hardware e de infraestrutura de rede.
Assim, você irá conhecer as tecnologias da informação utilizadas para
implantação e configuração de uma rede local de computadores, seja para
utilização em ambiente doméstico ou profissional. 
Você já parou, em algum momento, para refletir a respeito do seu dia a dia e das
tecnologias em rede? Pois bem. Aqui, tentaremos instigá-lo a entender a grande
importância dos sistemas conectados via redes de computadores para o nosso
cotidiano. 
Você, provavelmente, utiliza seu smartphone com um aplicativo de despertar que
está interligado a um aplicativo de agenda, que coleta informações pessoais e
profissionais e lhe posiciona em relação as suas atividades diárias. Depois do café
da manhã, os exercícios são acompanhados por sistemas de monitoramento da
saúde corporal; já a ida ao trabalho tem como trilha sonora as notícias de portais
de informação, que lhe posicionam sobre acontecimentos do mundo todo. No
trabalho, o e-mail, os sistemas integrados de gestão e os aplicativos de mensagens
instantâneas lhe oferecem suporte para as atividades profissionais, no entanto,
esses são apenas alguns exemplos que evidenciam o uso de redes e de sistemas
distribuídos em nosso cotidiano. Não dá para imaginar como seria a nossa vida
contemporânea sem dispositivos e aplicações conectadas em rede, não é? 
Vivemos em uma sociedade em rede altamente dinâmica e conectada, que faz uso de
tecnologias de comunicação em, praticamente,todas as atividades do dia a dia, mesmo
em situações mais isoladas e primárias de produção. As tecnologias e as redes suportam
os negócios e as atividades pessoais de uma era pós-conhecimento, da qual ainda não
identificamos o nome, mas que deverá ter a conectividade e a computação ubíqua como
referências.
Uma empresa de CoWorking está procurando uma consultoria de Tecnologia da
Informação (TI) para implantação de novos espaços de trabalho. Esta empresa
deverá operar com locação de espaços de trabalho para diferentes objetivos,
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oferecendo um ambiente com mesas e computadores do tipo desktop ligados ao
cabeamento físico, em pontos de rede cabeada nas mesas, e rede wireless,
disponível em espaços de reuniões e convivência. O ambiente deverá oferecer
serviços de conectividade para comunicação via rede de computadores com
cabeamento estruturado para troca de mensagens de texto, de voz e de vídeos,
em conformidade com as necessidades dos clientes e das empresas que prestam
serviços.
A empresa terá estações de trabalho distribuídas em seus espaços (planta baixa),
formando uma LAN (Local Area Network) interconectada à servidores de acesso
e dados e equipamentos de distribuição e controle dos dados na rede. A LAN
também será interconectada a um sistema terceirizado de conexão com a
internet. O layout apresentado a seguir, na Figura 1.1, mostra-nos a distribuição
dos locais de trabalho, de convivência e de reuniões para guiar o profissional de
TI a fazer uma primeira análise a respeito da disposição dos hosts de rede de
computadores e sua topologia necessária. 
Figura 1.1 | Exemplo de layout (planta baixa) para instalação de infraestrutura de rede
Fonte: Flickr.
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Para completar os requisitos da rede, adicionado ao layout apresentado pela
planta baixa, temos o descritivo do local dos dispositivos conforme segue:
Sala 1: deverá haver estrutura para comportar notebooks por meio de um
ponto de rede cabeada para ligação de um roteador wireless.
Sala 2: deverá haver um switch para comportar a ligação de 4 estações de
trabalho via cabos.
Sala 3 e Sala 4: deverá haver um switch servindo as 6 estações de trabalho e 2
impressoras por meio de ligações por cabo.
Sala 5: deverá haver um switch para a ligação do servidor de rede,
impressora e 7 estações de trabalho.
Ambiente compartilhado 6: deverá haver ligações via cabeamento para 6
estações de trabalho por meio de um hub ou switch e mais um roteador
wireless para conexão sem fio de notebooks e smartphones.
Sua equipe de consultoria foi contratada para fazer uma proposta inicial da
topologia de rede e do levantamento de hardware de rede, necessários para
implantação desse sistema, considerando a estrutura da rede de computadores
cabeada para os desktops e notebooks, que se encontram nas mesas de trabalho e
dispositivos de Access Points (switches e roteadores wireless). Para isso, a
consultoria deverá apresentar as seguintes propostas: um estudo da topologia da
rede, utilizando-se um software simulador de rede, e uma planilha com os
equipamentos e cabeamento estruturado da rede de computadores, a fim de
descrever o hardware necessário para implantar o projeto.
DICAS  
Para elaborar o estudo da infraestrutura de rede lógica, utilize o
Packet Tracer. Esse software permite simular a estrutura de rede e sua
topologia com os dispositivos: desktop; notebooks; servidores e nós de
redes, também conhecido como nodos de rede (hubs, switches,
routers); e serviços de rede.
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Para elaborar a planilha de hardware, utilize uma planilha eletrônica. 
Deverá ser gerado um relatório como documento final sobre a
consultoria realizada, o Relatório do Projeto de redes: topologia e
hardware de rede.
Neste cenário tecnológico atual, saber utilizar, analisar, projetar, programar e
manter sistemas distribuídos em rede é essencial e abre um conjunto de
oportunidades profissionais. Frente a isso, vamos, juntos, descobrir e construir
um conhecimento fantástico sobre redes de computadores. 
CONCEITO-CHAVE 
As redes de computadores tornaram-se uma estrutura fundamental para as
atividades de pesquisa nas universidades, para as atividades profissionais,
dentro e fora das empresas, e para o ser humano, em suas atividades sociais de
forma geral.
Para Tanenbaum (2011), o modelo de trabalho realizado por um grande
número de computadores separados e interconectados é chamado de
redes de computadores.
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O conceito de ligar dois ou mais computadores é originário da década de 1960,
quando já havia um sistema de telefonia disponível e o desenvolvimento dos
computadores tomava força com a construção de computadores de menor porte,
chamados, na época, de minicomputadores. Conforme relata Forouzan (2010), a
Advanced Research Projects Agency (Arpa), do Departamento de Defesa dos
Estados Unidos (DoD), tinha interesse em descobrir uma maneira de conectar
computadores para que pesquisadores pudessem compartilhar suas descobertas.
Nesse cenário, pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT)
iniciaram estudos de interligação de computadores em uma rede, o que deu
origem a Advanced Research Project Agency Network (ARPAnet), que, mais tarde,
tornou-se a internet. A ARPAnet entrou em operação em 1969, quando foram
ligados os primeiros 4 IMPs (Interface Message Processors), nome dado aos
computadores ligados em rede, hoje, chamados de host ou de nós de rede.
Essa rede foi instalada na universidade da Califórnia, mas, em 1970, outras redes
começaram a ser interligadas devido às vantagens de se fazer pesquisas
mediante a um sistema computacional interconectado. Houve um intenso
investimento do governo americano, por meio do DoD, no desenvolvimento
dessa rede, pois havia interesse em se criar uma infraestrutura de rede que
trouxesse independência aos sistemas de rede mediante a um cenário de Guerra
Fria.
Rapidamente, em menos de 10 anos, havia, dentro de um novo modelo de
comunicação por computadores, diversas interconexões de rede entre
universidades americanas e agências governamentais do mesmo país e com
acessos na Europa. Em 1980, havia mais de 100.000 computadores interligados
em rede, conforme relata Siqueira (2007).
As pesquisas sobre redes seguiram com grande interesse de universidades,
principalmente nos EUA, que utilizam as recém-criadas estruturas em rede para
compartilhar informações e ampliar os estudos do próprio conceito de rede,
levando à sua rápida evolução.
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Conforme Laudon e Laudon (2014), a utilização de múltiplos
computadores conectados por uma rede de comunicações para
processamento é denominada processamento distribuído.
Esse novo modelo de processamento de dados foi ampliado, no final dos anos
1980, com o uso da internet dentro das universidades e dos centros de pesquisas
no Brasil. Já na segunda metade da década de 1990, os provedores de serviços de
conexão oportunizaram o acesso à internet para empresas e residências, o que
revolucionou a história da humanidade.
Na atualidade, as redes convergentes representam um importante conceito, pois
elas envolvem a interconexão e a convivência dos sistemas e dos protocolos das
redes locais com as redes de telecomunicações, unindo aplicações, como VoIP
(Voice over Internet Protocol ou voz sobre IP), sistemas de mensagens e
comunicação instantânea, como o WhatsApp, e transmissão de streaming, como
a Netflix — todos interconectados pelas redes de computadores e internet. A
seguir, veremos uma linha do tempo de eventos importantes relacionados às
redes de computadores e à internet.
O início do novo milênio foi marcado pelo uso intenso das redes de
computadores, potencializadas pela internet como base para a criação do e-
business, que promoveram uma nova revolução nos modelosde negócio das
empresas. Kurose e Ross (2013, p. 1) concebem a internet como “o maior sistema
de engenharia já criado pela humanidade”. Elevando ainda mais a importância
das redes e da internet, Siqueira (2007) a apresenta como a grande locomotiva
tecnológica para o século XIX.
ARQUITETURA CLIENTE-SERVIDOR 
Fonte: adaptada do autor.
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Considerando a visão de Forouzan (2010) de que uma rede é um conjunto de
dispositivos (normalmente conhecido como nós) conectados por links de
comunicação, um host pode ser um computador, uma impressora ou outro
dispositivo de envio e/ou recepção de dados que estejam conectados a outros
hosts das redes de computadores, que podem ser implementadas de diferentes
formas, com arquiteturas que variam, e definidas conforme a natureza da
aplicação que se deseja desenvolver. 
Laudon e Laudon (2014) sustentam que as redes de computadores e a internet
baseiam-se em três tecnologias principais: 
A computação na arquitetura cliente-servidor.
A comutação de pacotes, como modelo de transmissão de dados.
E os protocolos de rede, como padrões de comunicação.
Na arquitetura cliente/servidor, existe um modelo de comunicação distribuída
baseado em redes de computadores com servidores provendo acessos e controle
aos sistemas e clientes, chamados de estações de trabalho ou workstations, que se
conectam aos servidores para acessos aos recursos de rede e dados. Conforme
relatam Loper, Silva e Lopes (2019) o papel bem definido do servidor é manter a
aplicação com seus dados e aplicações à disposição dos clientes. Nessa
arquitetura, podemos trazer, como exemplo, um usuário jogando um game em
rede pelo seu computador, por meio de uma conexão com o servidor de jogos.
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COMUNICAÇÃO DE DADOS (TIPOS E MEIOS DE TRANSMISSÃO,
SINAIS, CÓDIGOS, MODO DE OPERAÇÃO) 
A comunicação de dados é realizada por meio da transmissão de sinais
analógicos e/ou digitais. Segundo Tanenbaum (2011), os sinais analógicos são
ondas eletromagnéticas que assumem valores contínuos ao longo do tempo e são
representados por uma onda senoidal com quantificação de amplitude, que
representa a intensidade (altura) dos sinais elétricos (medida em volts), de
frequência, que define o número de vezes que o sinal completa um ciclo dentro
de um determinado período (medida em hertz), e de fase, que define o formato
da onda senoidal (medida em graus ou radianos). A Figura 1.2 a seguir ilustra
uma representação do sinal analógico.
Figura 1.2 | Exemplos de representação de sinal analógico na forma de onda senoidal
Fonte: Stallings (2016, p. 76).
O sinal senoidal pode ser digitalizado e representado por uma sequência de
dígitos binários (1s e 0s). Sua representação é dada ao longo do tempo e pela
amplitude do sinal. Os sinais digitais possuem maior imunidade à degradação
por interferência ou ruídos quando comparados aos sinais analógicos (Roberts,
2009). Além disso, os sinais digitais podem transmitir maior quantidade de
informações. A Figura 1.3 nos traz a representação de um sinal digital
representado em dois dígitos, 0s e 1s, em uma sequência de 8 bits.
Figura 1.3 | Exemplos de representação de sinal digital
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Fonte: Comer (2016, p. 90).
Os sinais são transmitidos em um sistema de comunicação por meio de dois
meios: guiados e não guiados.
Guiados: transportam sinais elétricos através de cabos metálicos (coaxial ou
de par trançado) ou luminosos através de cabos ópticos (fibra óptica).
Não guiados: transportam sinais via espectro eletromagnético sem fios, por
meio de sistemas de rádio, micro-ondas e satélites, e sistemas de ondas no
infravermelho.
Quanto aos modos de transmissão de sinais, Kurose e Ross (2011) definem que a
transmissão pode ocorrer de três maneiras distintas:
Simplex: a comunicação é realizada por meio de um único sentido, sendo um
canal utilizado para emitir a mensagem e outro para receber a mensagem.
Um exemplo de comunicação simplex ocorre na transmissão de sinais de TV
ou rádio.
Half-duplex: a comunicação é realizada em um único canal, porém apenas
em um sentido da comunicação por vez (hora transmite, hora recebe). Um
exemplo de comunicação half-duplex ocorre em um hub de rede.
Full-duplex: a comunicação dá-se por meio de um único canal com
capacidade de transmitir e receber as mensagens de forma simultânea, por
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meio de técnicas de multiplexação de sinais. Um exemplo de comunicação
full-duplex ocorre em um switch de rede.
A seguir, na Figura 1.4, veremos uma representação da transmissão com sinais
em simplex, half-duplex e full-duplex.
Figura 1.4 | Tipos de transmissão de sinais
Fonte: elaborada pelo autor.
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CLASSIFICAÇÃO E TOPOLOGIA DE REDES  
As redes de computadores podem ser classificadas por diferentes abordagens:
pela tecnologia de transmissão, pela escala (abrangência geográfica), pela forma
de compartilhamento dos dados, pela topologia e também pela forma de acesso
ao conteúdo. Vamos conhecer algumas características dessas classificações?
TECNOLOGIA DE TRANSMISSÃO OU TIPO DE CONEXÃO 
Considerando a tecnologia de transmissão ou tipo de conexão, conforme definido
por Forouzan (2010), a referência é a forma como a informação é distribuída e
pode ser classificada em:
Broadcasting: ou links de difusão ou, ainda, multiponto. Uma conexão existe
entre mais de dois hosts que compartilham um único link, compartilhando,
assim, o canal de comunicação. Trata-se de um tipo de transmissão realizado
por rádio ou TV. Em uma rede, um Access Point ou roteador que controla uma
rede sem fio utilizará essa técnica para distribuição de sinal digital no meio
eletromagnético, mas de forma controlada.
Peert-to-peer: ou links ponto a ponto fornece um link dedicado entre dois
dispositivos, e toda a capacidade do link é exclusiva para a comunicação. Um
exemplo dessa transmissão ocorre na utilização de um sistema de torrent
para compartilhamento direto de arquivo de música ou vídeo.
ESCALA  
Considerando a escala, as redes podem ser classificadas pelo tamanho, ou seja,
pela abrangência geográfica de hosts. O Quadro 1.1 apresenta, de forma sintética,
informações sobre a classificação de redes de computadores por escala,
conforme Tanenbaum (2011).
Quadro 1.1 | Classificação de redes de computadores por escala
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DISTÂNCIA  
(PROCESSADOR) 
LOCAL EXEMPLO
DISTÂNCIA  
(PROCESSADOR) 
LOCAL EXEMPLO
0,1 m Circuitos Máquina de fluxo de dados
1 m Sistema Multicomputador
10 m, 100 m a 1
Km
Sala, prédio,
campus
Rede Local (LAN)
10 Km Cidade Rede Metropolitana (MAN)
100 Km a 1.000
Km
País a continente Rede Geograficamente Distribuída
(WAN)
10.000 Km Planeta Internet (WAN ou GAN)
Fonte: adaptado de Tanenbaum (2011).
Na classificação por escala, as redes de computadores podem ser:
PAN (Personal Area Network) ou redes pessoais. São redes de pequena
abrangência geográfica que permitem que dispositivos se comuniquem
dentro de um raio de 10 metros. Um exemplo comum é uma rede sem fio que
conecta um computador com seus periféricos (impressora, fone de ouvido,
mouse) por meio do padrão IEEE 802.15 ou Bluetooth.
LAN (Local Area Network) ou redes locais. É uma rede particular que opera
dentro de um espaço físico limitado, como uma residência, um escritório ou
uma empresa conhecida, também, como SOHO (Small Office Home Office). As
LANs são muito usadas para conectar computadores pessoais e aparelhos
eletrônicos, a fim de permitir que compartilhem recursos (como impressoras)
e troquem informações. Exemplos de padrões para esse tipo de rede são IEEE
802.3 ou Ethernet e IEEE 802.11 ou Wi-fi.
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MAN(Metropolitan Area Network) ou redes metropolitanas. São redes de
comunicação que abrangem uma área maior, como uma cidade. O exemplo
mais conhecido de MAN é a rede de televisão a cabo disponível em muitas
cidades. Esses sistemas cresceram a partir de antigos sistemas de antenas
comunitárias usadas em áreas com fraca recepção do sinal de televisão. Essas
redes podem utilizar links dedicados com fio ou sem fio ou, ainda, sistemas de
telefonia com padrões Long Term Evolution (LTE) para 4G (Quarta Geração)
ou o IEEE 802.16.
WAN (Wide Area Network) ou redes grade abrangência, continentais ou
global. Essa rede abrange uma grande área geográfica; com frequência, um
país ou continente. A WAN é semelhante a uma grande LAN cabeada, mas
existem algumas diferenças importantes que vão além dos extensos cabos de
interconexão. A GAN (Global Area Network) é uma classificação de WAN a
nível global feita e aceita por parte dos autores de literaturas da área de redes
de computadores. Essas redes utilizam padrões LTE (4G) para comunicação
externa e outros.
SAN (Storage Área network) ou redes de armazenamento. São redes criadas
mais recentemente e formadas por dispositivos computacionais para
armazenamento de grandes volumes de dados, utilizadas em cloud
computing, por exemplo.
A Figura 1.5 nos mostra a estrutura de uma Local Area Network (LAN) ou rede
local com seus dispositivos e interconexões.
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Figura 1.5 | Exemplo de uma rede local
Fonte: Shutterstock.
COMPARTILHAMENTO DE INFORMAÇÕES 
Considerando o compartilhamento de informações, a referência é a forma como
os dados são distribuídos pela rede, que pode ser classificada como:
Cliente/servidor: onde existem servidores provendo acessos, controle e dados
a sistemas e clientes (estações de trabalho), que fazem uso de informações
oferecidas pelos servidores.
Ponto a ponto: onde existe o compartilhamento direto entre dois hosts.
Além disso, há formas híbridas de compartilhamento de dados em uma rede,
onde parte da comunicação é realizada ponto a ponto, porém controlada por
servidores.
ACESSO 
Considerando a classificação por acesso a sistemas, as redes podem assumir
abrangência interna, externa e global.
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Intranet: é uma rede privada e interna em uma organização, com acessos
restritos à usuários e dispositivos homologados.
Extranet: é uma rede que abrange sites corporativos com informações
internas e acessos geograficamente externos. A internet como rede global de
computadores é uma estrutura de extranet com acesso abrangente.
TOPOLOGIA  
Considerando a topologia, a classificação das redes refere-se à forma física em
que os hosts de rede são interconectados, e a informação pode fluir de acordo
com essa estrutura topológica, podendo ser: barramento, malha, estrela, anel,
árvore e híbrida. A arquitetura híbrida faz a mescla de diferentes formas de
topologias padrão.
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1. Topologia em malha: apresenta uma ligação com links redundantes, em
que cada host possui um link dedicado com os outros hosts. Trata-se de uma
rede interessante, pois oferece melhores performances e segurança, mas
quanto à implementação, é muito complexa e pouco utilizada. Nessa
topologia, a vantagem é ter um link direto entre cada host, já a sua principal
desvantagem é a complexidade das conexões. Exemplos podem ser vistos em
interligações entre switches de rede, que são menos utilizadas na atualidade.
A Figura 1.6 apresenta um modelo ilustrativo de topologia de rede em malha
Figura 1.6 | Topologia de rede em malha
Fonte: elaborada pelo autor.
2.  Topologia em barramento: trata-se de um modelo de ligação física de
hosts em uma rede de computadores cujos dispositivos são ligados em um
sistema multiponto, por meio de um cabo de rede que atua como link
principal, chamado de backbone. Nessa topologia para redes locais, a
vantagem econômica é a utilização de um único cabo para ligação dos hosts,
porém essa ligação também é vista como desvantagem, uma vez que a
interrupção desse cabo único representa a paralização total da rede. Esse
modelo de conexão foi comum nos primeiros sistemas de redes de
computadores, porém deixou de ser utilizado para redes locais. Um exemplo
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em uso atual é a ligação de acesso para internet cabeada em residências,
oferecida pela operadora de serviços de internet. A figura 1.7 apresenta um
modelo ilustrativo de topologia de rede em barramento.
Figura 1.7 | Topologia de rede em barramento
Fonte: elaborada pelo autor.
3.  Topologia em anel: é um modelo em que cada dispositivo tem uma
conexão direta e dedicada (ponto a ponto) com outros dois hosts, de forma
que o conjunto de hosts forme um anel físico de hosts interconectados por
enlaces de comunicação. Quando um host recebe um sinal destinado a outro,
seu repetidor regenera os dados e encaminha-os para o destino.  
Essa topologia foi implantada em redes conhecidas como Token Ring. Sua
principal vantagem é a facilidade de instalação, já a desvantagem é que os dados
são transmitidos em uma única direção. A Figura 1.8 apresenta um modelo
ilustrativo de topologia de rede em anel.
Figura 1.8 | Topologia de rede em anel
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Fonte: elaborada pelo autor.
4.  Topologia em árvore: é uma topologia em hierarquia em que hosts estão
organizados abaixo de dispositivos de rede, conforme ramificações de
elementos, e utilizada, por exemplo, para ligação de dispositivos
repetidores/gerenciadores de rede. A vantagem desse tipo de topologia é a
organização da estrutura de dispositivos, o controle de hosts e o
gerenciamento da rede. Como desvantagem, existe a necessidade de se
prover sistemas redundantes para que a rede não seja prejudicada quanto a
falhas em dispositivos. A Figura 1.9 apresenta um modelo ilustrativo de
topologia de rede em árvore. 
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Figura 1.9 | Topologia de rede em árvore
Fonte: elaborada pelo autor.
5.  Topologia em estrela: é uma topologia em que cada host tem um link
direto (ponto a ponto) dedicado apenas com o concentrador/controlador de
rede, que pode ser um hub, switch ou roteador. Os hosts são controlados
pelos dispositivos concentradores, o que representa um modelo mais seguro
de conexão e gestão de dados em rede. Essa topologia é amplamente
utilizada em redes locais e sua vantagem principal é a centralização de
conexões em um dispositivo de controle, que pode gerenciar todas as
conexões. A desvantagem é dada quando há problema no dispositivo central,
o que é tratado com redundância, juntamente a outros dispositivos, para que
a rede não seja paralisada. A Figura 1.10 apresenta um modelo ilustrativo de
topologia de rede em estrela.  
Figura 1.10 | Topologia de rede em estrela
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Fonte: elaborada pelo autor.
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HARDWARE E INFRAESTRUTURA DE REDE 
As redes de computadores são formadas por hardwares e softwares específicos
que operacionalizam a transmissão e o controle das informações transmitidas
em uma rede. Entre os principais dispositivos, podemos citar as placas de rede ou
NIC (Network Interface Card), os cabos, switches, roteadores,patch panels, racks,
servidores e estações de trabalho. A seguir, apresentamos alguns desses
dispositivos de hardware com mais detalhes.
PLACA DE REDE 
Nomeada como NIC (Network Interface Card), representa o elemento de
comunicação de entrada e saída de dados para um dispositivo computacional,
que o caracterizará como host, conforme define Tanenbaum (2011). 
A Figura 1.11 apresenta três tipos de interfaces de rede; a primeira para rede
cabeada e as duas seguintes para redes wireless.
Figura 1.11 | Exemplos de placas de redes
Fonte: elaborada pelo autor.
ASSIMILE  
NIC ou Network Interface Card é o nome dado à placa de rede ou interface
de rede responsável pela interface de entrada e saída de dados de rede em
um dispositivo computacional. Ela acomoda um endereço físico de rede
chamado MAC (Media Access Control), atribuído de forma única pelo seu
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fabricante com um conjunto de seis números hexadecimais
(00:3B:47:12:8A:C7), e será configurada com um endereço de rede IP
(Internet Protocol).
CABEAMENTO ESTRUTURADO 
Conjunto de equipamentos e cabos para suporte e interligação de dispositivos de
rede de computadores. Nesse contexto, estão associados os racks de servidores e
de passagem de cabos, os dispositivos de concentração e gestão de comunicação
como repetidores, hubs, switches, roteadores e dispositivos complementares,
como caixas de passagens, condutores, patch panels, conectores e cabos em geral.
A seguir, apresentaremos alguns dos principais cabos para redes de
computadores.
Cabo coaxial: cabo com condutor interno (mina) circundado por um condutor
externo (malha). Possui maior largura de banda, utilizado para backbone,
CATV, link em serviços de telecomunicações e internet; apresenta melhor
imunidade a ruído que o par trançado sem blindagem; é mais barato que o
par trançado blindado e mais caro que o par trançado sem blindagem. Para
redes locais, utiliza-se um cabo de 50 , já para CATV, um cabo de 75 .
Cabo de par trançado: cabo com dois ou quatro pares de fios enrolados em
espiral dois a dois, de forma a reduzir o ruído e manter as propriedades
elétricas do meio ao longo de todo o seu comprimento. Ele possui certa
imunidade a ruídos devido a uma técnica chamada Cancelamento
(informação duplicada no segundo fio do par com a polaridade invertida: um
par realiza a transmissão (TD) e outro a recepção (RD). Os cabos Shielded
Twisted Pair (STP) possuem uma blindagem para proteção contra ruídos,
enquanto cabos Unshielded Twisted Pair (UTP) não possuem isolamento
completo. Além disso, há um limite de dois dispositivos por cabo e tamanho
de 100 metros por segmento, bem como padrões estabelecidos, como o Fast
Ethernet em redes de 100 Mbps, Gigabit Ethernet em redes 1000BaseT, 10
Gigabit Ethernet em redes de 10gBaseT, entre outros.
Ω Ω
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A Figura 1.12 traz exemplos de cabos UTP e STP para verificação de material de
isolamento.
Figura 1.12 | Exemplo de cabo de rede de par trançado nas categorias Cabo UTP (à esquerda) e cabo
STP (à direita)
Fonte: elaborada pelo autor.
Cabo óptico: chamado de fibra óptica, realiza a transmissão por sinal de luz
codificado, na frequência do infravermelho, em um filamento de sílica ou
plástico 24. Esse tipo de cabo possui total imunidade a ruído eletromagnético
e menor taxa de atenuação. Utiliza-se duas fibras: uma para transmissão e
outra para recepção. Esses cabos são classificados como monomodos ou
multimodos e dimensionados em distância, em conformidade com um
conjunto de requisitos técnicos. A Figura 1.13 apresenta exemplos de cabos de
rede.
Figura 1.13 | Exemplos de cabos de rede (coaxial, par-trançado e óptico)
Fonte: elaborada pelo autor.
SERVIDOR DE REDE 
Computadores categorizados como minicomputadores ou mainframes ou, ainda,
microcomputadores com maior poder de processamento e armazenamento de
dados, que suportam um sistema operacional de rede para controle e gestão do
sistema de redes.
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IOT (INTERNET OF THINGS) 
Dispositivos diversos que possuem conexão com a rede de computadores e com a
internet. Considere que um host é considerado um dispositivo de hardware com
interface e endereço de rede. Dessa forma, qualquer tipo de equipamento
eletrônico na atualidade pode ter algum tipo de conexão com uma rede de
computadores.
SAIBA MAIS  
IoT (Internet of Things) ou, em português, Internet das Coisas é um
conceito em ascensão que considera que dispositivos diversos podem
fazer parte de um sistema computacional interconectado por uma rede de
computadores. No contexto de redes de computadores, empresas de
conectividade já oferecem soluções completas para gestão desses
dispositivos que já fazem parte das redes e deverão, ainda, ter incremento
significativo nos próximos anos. É importante um profissional de redes e
de sistemas distribuídos entender que sistemas domésticos, industriais e
de gerenciamento podem receber um volume muito grande de dados de
sensores instalados em máquinas e equipamentos industriais, carros e
eletrodomésticos espalhados pelos departamentos da empresa e mesmo
no corpo humano.
REFLITA 
O volume de hosts, como elemento de uma rede de computadores, deverá
ser imensamente acrescido nos próximos anos devido à tendência de
conectar qualquer dispositivo em ambientes computacionais em rede,
como sustenta a IoT (Internet of Things) ou Internet das Coisas. Conforme
previsão de Diamandis e Kotler (2018) para o ano de 2020, haverá mais de
50 bilhões de dispositivos ou coisas conectadas à internet e mais de 10
trilhões de sensores em 2030, o que dá origem a um novo conceito: a
computação infinita.
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SWITCH 
Dispositivo concentrador que opera nas camadas de Enlace e Rede do modelo de
referência Open System Interconnection (OSI), responsável pela concentração e
segmentação de dados da rede com base em endereços MAC (Media Access
Controle) de cada NIC. Além disso, é utilizado para conectar equipamentos que
compõem uma LAN a uma topologia física em estrela, enviar os quadros de
dados somente para a porta de destino do quadro, garantir velocidade por porta
e, ainda, criar VLANs (Virtual LANs e segmentação entre as portas do switch).
Vale destacar que roteadores e switches que operam na camada de rede fazem
segmentação de broadcast. A Figura 1.14 apresenta um exemplo de switch de
rede.
Figura 1.14 | Switch de rede
Fonte: Shutterstock.
ROUTER OU ROTEADOR 
É um dispositivo concentrador ou ponte que opera na camada de Rede do modelo
de referência OSI. Ele tem a capacidade de interligar com duas ou mais redes
diferentes, analisar datagramas produzidos pelos protocolos de alto nível
(TCP/IP), trabalhar com o endereço lógico do host, ou seja, com o endereço IP e
oferecer ferramentas de roteamento, gerenciamento de rede e segurança de
dados com sistemas de mapeamento e configuração de portas lógicas,
criptografia e filtragem de pacotes. A Figura 1.15 apresenta dois modelos de
roteadores de rede, sendo um para redes cabeadas (à esquerda) e outro para
redes wireless (à direita).
Figura 1.15 | Exemplos de roteadores de rede (roteador de rede cabeada e roteador wireless )
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Fonte: Shutterstock.
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EXEMPLIFICANDO  
Conhecendo a ferramenta Cisco PaketTracer
O Packet Tracer é um software muito interessante que nos permite
planejar, testar e ajustar as redes de computadores conforme as
necessidades e a disponibilidade de equipamentos e tecnologias. Para
entender a potencialidade desse software, suas características e o
funcionamento dos equipamentos de redes de computadores, observe um
exemplo na Figura 1.16 e crie um primeiro projeto, simples, para um
departamento administrativo de uma pequena empresa. Escolha os
dispositivos de rede, arraste-os para a área de trabalho do software, em
seguida, clique duas vezes no dispositivo e explore as características de
cada dispositivo de rede. Por fim, você verá como o sistema é interessante
ao trazer as características reais de cada equipamento e as possibilidades
de simulação da rede.
Figura 1.16 | Exemplo de topologia no Packet Tracer
Fonte: elaborada pelo autor.
Nesse exemplo, foram utilizados os seguintes dispositivos para compor
uma rede de computadores simples de um pequeno escritório
administrativo: um servidor de rede, um switch 24 portas, uma
impressora, três estações de trabalho desktops, um roteador wireless e
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três smartphones. Naturalmente, o volume de estações de trabalho e
smartphones pode ser acrescido na topologia conforme as necessidades e
capacidades dos switches e roteadores disponíveis no Packet Tracer.
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Nesta seção, foram apresentadas informações para identificação da tecnologia de
redes de computadores por meio de um breve histórico de redes e da internet,
que, juntas, suportam, praticamente, todas as aplicações da atualidade,
considerando sua natureza distribuída. Além disso, tivemos contato com a
arquitetura cliente-servidor como modelo de implementação e gestão da maior
parte das estruturas de redes de computadores, vimos os três tipos de
comunicação de sinais e, em seguida, observamos as diferentes classificações das
redes. Analisamos, também, as topologias de redes e pudemos observar que há
uma diversidade de possibilidades de arquiteturas de conexões e que o padrão
de topologia em estrela é o principal modelo para reses locais. Para finalizar a
unidade, fizemos uma análise dos principais hardwares de rede.
PESQUISE MAIS  
Um livro de referência de redes é Redes de computadores e a internet, de
James Kurose e Keith Ross.
KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de computadores e a internet: uma
abordagem top-down. 6. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013.
(Disponível em: Biblioteca Virtual 3.0 Universitária.)
As redes sem fio representam um importante assunto no contexto de
redes de computadores e podem ser estudadas na seguinte obra de
Alexandre Moraes: 
MORAES, A. F. Redes sem Fio – instalação, configuração e segurança. São
Paul: Érica. 2010. (Disponível na Biblioteca Virtual em Minha Biblioteca.)
TELECO. Teleco: inteligência em telecomunicações. 2020. 
No site oficial da Cisco, empresa de referência em soluções de rede, é
possível conhecer dispositivos como roteadores e switches disponíveis no
mercado e que podem ser utilizados em projetos de rede. Essas
informações estão disponíveis em: 
CISCO. Roteadores. [s.d.].
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CISCO. Switches. [s.d.]. 
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FAÇA A VALER A PENA 
Questão 1
Redes de computadores representam um recurso presente e necessário para a
operação e gestão de atividades pessoais e profissionais, com presença quase que
ubíqua nos ambientes tecnológicos da atualidade. São estruturas que podem ser
diferenciadas e classificadas conforme tamanho, ou seja, abrangência geográfica
e, assim, caracterizadas com serviços e protocolos específicos para sua operação.
Assinale a alternativa que apresenta o acrônimo de uma classificação de rede de
computadores que abrange uma grande área geográfica, com frequência, um
país ou continente. Podem ser conectadas por fios, como no caso de uma empresa
com filiais em diferentes cidades.
a.  PAN. 
b.  LAN.
c.  MAN. 
d.  WAN.
e.  GAN
Questão 2
A topologia de uma rede de computadores refere-se à forma física em que os
enlaces de comunicação são organizados, bem como apresenta a arquitetura da
rede, assim como os caminhos físicos que a transmissão terá como base para ser
operacionalizada.
A seguir, assinale a alternativa correta, que apresenta a topologia de rede de
computadores em que um host de rede é conectado com um cabo ou por meio de
um enlace wireless a um dispositivo central de controle, que pode ser um switch
ou um roteador, e que também tem a possibilidade de segmentação da rede para
que a comunicação ocorra diretamente entre o host de origem e o host de
destino.
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a.  Malha.
b.  Barramento.
c.  Anel.
d.  Árvore.
e.  Estrela. 
Questão 3
As redes de computadores, originárias da década de 1960, rapidamente se
desenvolveram e criaram uma nova estrutura juntamente aos computadores
pessoais. É possível considerar que os modelos de negócio da empresa, na
atualidade, dependem das redes de computadores para provisão de
infraestrutura do atual e-business, que a Internet das Coisas está levando para
qualquer dispositivo ou lugar. Dessa forma, a computação e a conectividade
passaram a ter uma característica de ubíquas ou onipresentes, principalmente
nas empresas, e apenas sua ausência passa a ser percebida.
Com relação à computação e às redes, bem como sua presença em todos os
ambientes profissionais, são feitas as seguintes afirmações:
A computação pessoal e a computação móvel representada pelos
smartphones e pelas redes de computadores fazem parte da estrutura das
empresas e da vida da maioria das pessoas, bem como suportam a maioria de
suas atividades profissionais.
A computação móvel suportada pelas redes de telecomunicações e pelas
redes de computadores associadas ao termo de redes convergentes
incrementa o conceito de computação ubíqua, pois as tecnologias de
computação sem fio auxiliam nessa mobilidade.
A computação pervasiva define que os meios de computação estarão
distribuídos em todos os lugares de forma imperceptível.
Com o computador conectado em todos os ambientes, uma questão que
deixará de ser preocupante é a segurança. Os novos sistemas não deverão
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permitir que ocorram invasões ou ataques em busca de coleta e alteração de
dados digitalizados e distribuídos nos dispositivos em rede.
É correto o que se afirma:
a. I, II e III, apenas.
b. I, II e IV, apenas.
c. I e II, apenas.
d. II e III, apenas.
e. I, II, III e IV.  
REFERÊNCIAS 
COMER, D. E. Redes de computadores e internet. Porto Alegre: Bookman, 2016.
Disponível em: https://bit.ly/2KcQwCt. Acesso em: 11 nov. 2020.
DEITEL, H. M.; DEITEL, P. J.; CHOFFNES, D. R. Sistemas operacionais. 3. ed. São
Paulo: Pearson Prantice Hall, 2005.
DIAMANDIS, P. H.; KOTLER, S. Bold: oportunidades exponenciais: um manual
prático para transformar os maiores problemas do mundo nas maiores
oportunidades de negócio. Rio de Janeiro: Alta Books, 2018.
FOROUZAN, B. A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. ed. Porto
Alegre: AMGH, 2010.
KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de computadores e a internet: uma abordagem
top-down. 6. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013.
LAUDON, K. Sistemas de informações gerenciais. 11. ed. São Paulo: Pearson
Prentice Hall, 2014.
LOPER, A. A.; SILVA, N. S.; LOPES, G. M. B. Projeto de redes e sistemas
distribuídos. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2019. 
MEDEIROS, J. C. O. Princípios de telecomunicações: teoria e prática. 5. ed. São
É
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https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788582603734/
Paulo: Érica, 2015. 
ROBERTS, M. J. Fundamentos de sinais e Sistemas. Porto Alegre: AMGH Editora,
2009.
STALLINGS, W. Redes e sistemas de comunicação de dados. Rio de Janeiro:
Elsevier, 2016.Disponível em: https://bit.ly/2JJTGhf. Acesso em: 11 nov. 2020
TANENBAUM, A. S. Redes de computadores. 5. ed. São Paulo : Pearson Prentice
Hall, 2011. 
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https://integrada.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788595156708/
FOCO NO MERCADO DE TRABALHO
INTRODUÇÃO A REDES DE COMPUTADORES
Renato Cividini Matthiesen
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SEM MEDO DE ERRAR 
RELATÓRIO DO PROJETO DE REDES: TOPOLOGIA E HARDWARE DE
REDE 
REDES DE COMPUTADORES E INTERNET 
Para a entender a grande importância dos sistemas conectados via redes de computadores
para o nosso cotidiano, é necessário conhecer os conceitos históricos e as tecnologias
utilizadas para implantação e configuração de uma rede de computadores. 
Fonte: Shutterstock.
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Conforme solicitação, foi analisado o layout de CoWorking da empresa solicitante
do trabalho de consultoria. Diante disso, foi proposto o desenvolvimento de um
estudo da topologia, que pode variar conforme necessidades e ajustes, para se
construir a solução de conectividade via rede de computadores.
O Packet Tracer, software livre oferecido pela Cisco, foi utilizado para a
ilustração básica da topologia em formato de estrela, necessário para a
estruturação do sistema de redes de computadores via cabeamento estruturado.
Conforme solicitado pelo cliente, nessa primeira parte do projeto, foi estruturado
o cabeamento estruturado para a rede somado a pontos de acesso para os
dispositivos de comunicação wireless, que serão instalados em outro momento.
Foram considerados pontos de acesso para estações de trabalho desktops e
notebooks e mais pontos para Access Point para o sistema wireless. De forma
sintética, os cabos serão lançados abaixo de piso elevado, de forma a enviarem os
lances de cabos para uma Consolidation Point, que abrigará os Patch panels e
switches, a fim de que possam servir, de forma centralizada, de ponto de
consolidação, bem como abrigar switches gerenciáveis, monitorados e
controlados via servidor. Considerando a distância dos equipamentos, os enlaces
podem ser instalados com cabeamento metálico, utilizando-se cabos de par
trançado do tipo Cat6. 
Um estudo sobre a topologia da rede segue conforme desenho abaixo,
apresentado para ser avaliado. Lembre-se de que os testes e as simulações de
tipos de equipamentos, modelos e estrutura podem variar, e o que se apresenta é
uma das soluções possíveis para a topologia da rede. Recomenda-se que a equipe
faça simulações diversas com a ferramenta Packet Tracer para verificar os
melhores equipamentos e as disposições da topologia em rede.
Figura 1.17 | Simulação de topologia de rede
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Fonte: elaborada pelo autor.
A seguir, segue uma breve descrição dos dispositivos que farão parte da rede,
reservando-se espaços para que os modelos e as marcas sejam adequadamente
pesquisados e escolhidos pela equipe de consultoria para posterior apresentação
ao cliente. A consultoria pode, também, apresentar mais de uma opção de
equipamentos e valores para que o cliente tenha oportunidade de analisar
orçamentos e as características de cada equipamento para a solução solicitada.
Quadro 1.2 | Dispositivos de rede
Equipamento Tipo Modelo Qtd Finalidade 
Servidor de
rede
Servidor Modelo
X,
empresa
X
2 Servidor de dados e de acesso.
Estações de
trabalho
Desktop Modelo
X,
empresa
X
40 Estação de trabalho fixa.
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Equipamento Tipo Modelo Qtd Finalidade 
Cabo de rede CAT 6 Modelo
X,
empresa
X
2000 interligação dos desktops e
roteadores wireless.
Conector
RJ45
Modelo
X,
empresa
X
140 Instalação em cabos.
Tomadas
outlet RJ45
Modelo
X,
empresa
X
50 Instalação de terminais nas
estações de trabalho e ambiente.
Switch 24
portas
Modelo
X,
empresa
X
5 Interligação dos desktops e
roteador wireless com o servidor
de dados.
Patch Panel 24
portas
Modelo
X,
empresa
X
2 Organização de cabos de rede para
ligação com os pontos
estruturados da rede e o switch.
Roteador
Wireless
IEEE
802.11
ac
Modelo
X,
empresa
X
2 Distribuir o sinal wireless.
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Equipamento Tipo Modelo Qtd Finalidade 
Impressora Laser Modelo
X,
empresa
X
3 Impressão de documentos.
Fonte: elaborado pelo autor.
AVANÇANDO NA PRÁTICA 
REDES SEM FIO (WIRELESS) DENTRO DE AMBIENTES
CORPORATIVOS 
As redes LANs (Local Area Networks) ou sem fio (wireless) tornaram-se um
recurso importante dentro das organizações. Além de oferecer mobilidade para
com os dispositivos físicos de rede, como notebooks e smartphones, as pessoas,
em geral, acabam por ter maior produtividade profissional, pois conseguem
acessar sistemas e informações necessárias para a execução do seu trabalho, o
que, normalmente, aumenta a produtividade.
Para oferecer um ambiente com disponibilidade de sinal de rede wireless, é
solicitado que o profissional responsável pela gestão de TI de uma organização
desenvolva um relatório com informações técnicas a respeito de dispositivos Wi-
fi, como as tecnologias de redes sem fio que podem ser utilizadas em uma LAN.
Nesse momento, o objetivo não é descrever as características dos protocolos de
redes sem fio e sim apresentar um exemplo de topologia descrita pelo Packet
Tracer de uma WLAN (Wireless LAN). O relatório será chamado de Relatório do
Projeto de redes: análise de hardware wireless e deverá estar acompanhado de
um desenho simples da topologia da WLAN, utilizando-se a ferramenta Packet
Tracer.
RESOLUÇÃO
As redes wireless são um recurso importante para melhorar a mobilidade e a
produtividade dentro de ambientes corporativos. A implantação de sistemas
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que ofereçam acesso wireless em redes locais pode contar com investimentos
relativamente pequenos mediante a ganhos de produtividade. Implantar
Access Points dentro de uma rede local é tarefa que aumenta a capacidade da
rede e a mobilidade de profissionais. A instalação de um ou mais Access
Points ou roteadores sem fio precisa levar em consideração a velocidade
oferecida, o número de pontos de acesso (estações de trabalho), assim como
questões de configuração de segurança dentro dos próprios Access Points. A
seguir, na Figura 1.18, veremos um breve descritivo de topologia de rede
planejada via software Packet Tracer que pode ser instalada em um ambiente
corporativo.
Figura 1.18 | Simulação (parcial) de topologia de rede wireless
Fonte: elaborada pelo autor.
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NÃO PODE FALTAR
O MODELO DE REFERÊNCIA OSI E TCP/IP 
Renato Cividini Matthiesen
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PRATICAR PARA APRENDER 
Caro aluno, esta seção trará a você informações importantes a respeito da
organização dos protocolos e serviços de comunicação em redes de
computadores dentro de uma estrutura em camadas chamada de modelo de
referência.
O MODELO DE REFERÊNCIA E OS PROTOCOLOS DE REDES DE COMPUTADORES 
Apresentação do modelo de referência ISO/OSI e TCP/IP como modelos de referência que
classificam e organizam os protocolos de rede em camadas virtuais que regem toda a
comunicação em redes e garantem a interoperabilidade de sistemas computacionais
distribuídos. 
Fonte: Shutterstock.
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Você será apresentado ao modelo de referência International Organization for
Standardization/Open Systems Interconnection (ISO/OSI), que está estruturado
em um conjunto de sete camadas hierárquicas que alocam os protocolos de
comunicação conforme sua operação na rede. Em seguida, você conhecerá uma
arquitetura que traz um conjunto de protocolos utilizados na estrutura de redes e
da internet chamado deTransmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP),
que, apesar do nome, não representa apenas dois protocolos e sim um conjunto
de quatro camadas que, a exemplo do modelo OSI, também alocam os protocolos
de rede de computadores pertinentes a cada nível de referência aos serviços de
rede.
Com essas informações, você será capaz de organizar o conhecimento sobre os
protocolos de rede e serviços de rede de forma a serem independentes, ou seja,
que promovam a interoperabilidade entre diferentes sistemas de hardware e
software dentro do cenário das redes de computadores.
Você poderá compreender que o conceito de encapsulamento é utilizado em um
sistema de redes de computadores de forma que um computador, com um
hardware específico, com seu sistema operacional também específico, possa se
comunicar com outro hardware e sistema operacional diferentes em um sistema
de rede, pois os dados que trafegam entre as diferentes camadas de rede
recebem cabeçalhos com dados adicionais que os preparam para adequada
interpretação nos níveis superiores ou inferiores e, assim, podem ser
transmitidos dentro de um ambiente tecnologicamente heterogêneo.
Você foi contratado como consultor para avaliar um cenário de tecnologia de
redes de computadores, propor uma breve explicação sobre a organização e a
utilização de protocolos de rede para uma empresa e conduzir os seus principais
gestores de tecnologia a buscarem investimentos na área tecnológica para
absorção de Internet of Things (IoT) ou Internet das Coisas em seus sistemas
industriais.
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A empresa que contratou sua consultoria desenvolve projetos de automação
industrial em diversas áreas de produção e controle de suas linhas de produção e
está buscando soluções de conectividade de sensoriamento de atividades de
produção mediante emergente conceito de IoT, que permite que sensores
diversos sejam instalados em dispositivos também diversos.
Seu trabalho consiste em gerar um relatório chamado Relatório do projeto de
redes: análise de protocolos para elucidar e conduzir investimentos em
tecnologias emergentes que contribuam com a automação de processos e o
enriquecimento de sistemas de Business Intelligence (BI) com informações mais
detalhadas e precisas sobre as linhas de produção da indústria em questão. Esse
relatório deve trazer a descrição das camadas do modelo de referência TCP/IP
com as suas devidas funções, que serão operacionalizadas pelos protocolos de
rede.
O estudo de modelos de referência em camadas levará o profissional a compreender e
vivenciar o conceito de independência de tecnologias de hardware e software dentro de
sistemas de redes de computadores. Sua correta compreensão, facilitará uma
organização didática e prática dos diversos protocolos de comunicação de sistemas em
redes.
CONCEITO-CHAVE 
Caro aluno, vamos iniciar nossos estudos sobre o modelo de referência e os
protocolos de redes de computadores. Tais estudos são fundamentais para o
entendimento de como os diversos dispositivos e sistemas se comunicam em uma
rede de computadores, como se dá essa troca de informações e como os serviços
e as aplicações são oferecidos em uma rede de computadores.
Padrões de comunicação são de extrema importância quanto à transmissão de
dados entre computadores e sistemas em uma rede de computadores,
principalmente quando vemos a quantidade e a diversidade de dispositivos e
sistemas conectados à internet hoje. Antes da criação de um modelo de
referência, quando uma empresa desejava desenvolver uma solução de
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computação em rede, ela precisava construir um sistema de informação baseado
no conjunto de hardware, software, redes, dados e serviços, e todos baseados em
tecnologias homogêneas, ou seja, era preciso que os computadores, os sistemas
operacionais, os cabos e as aplicações, por exemplo, utilizassem tecnologias
padronizadas entre os diferentes hosts (computadores) conectados a uma rede.
Com a evolução da tecnologia e o aumento de dispositivos de um sistema de
informação, houve a necessidade de se desenvolver um modelo que
possibilitasse que diferentes tecnologias interoperassem dentro de uma rede de
computadores, o que exigiu que as tecnologias de rede fossem divididas em
camadas ou níveis e organizadas em um modelo de referência. Nesse cenário, a
ISO normatizou um modelo de camadas de protocolos chamado OSI, que se
tornou o modelo de referência ISO/OSI para os sistemas de redes de
computadores, sobretudo para organização e interoperação dos protocolos de
rede. Esse modelo foi originalmente organizado em sete camadas (aplicação,
apresentação, sessão, transporte, rede, enlace e física) com funções bem
definidas, conforme sua nomenclatura. Conforme afirmam Kurose e Ross (2013,
p. 36-37), cada protocolo de rede pertence a uma das camadas do modelo, e uma
camada de protocolo pode ser executada em softwares, hardware ou em uma
combinação de ambos. A Figura 1.19 apresentada a seguir nos mostra a estrutura
de camadas do modelo OSI.
Figura 1.19 | Modelo OSI
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Fonte: elaborada pelo autor.
De acordo com Tanenbaum (2011), as funções das camadas são as seguintes:
Camada de aplicação: camada mais próxima do usuário em que ocorre a
comunicação; responsável por operacionalizar os sistemas de
informação/aplicativos, definindo como ocorre a comunicação entre esses
sistemas e os usuários e como as informações devem ser transmitidas e
recebidas via protocolos existentes. Um exemplo de protocolo dessa camada é
o Hyper Text Transfer Protocol (HTTP), utilizado para sistemas baseados em
hipertexto no universo da World Wide Web (WWW) e acessado via
navegadores (browsers).
 Camada de apresentação: responsável por definir a apresentação e a
formatação dos dados. Essa camada tem por objetivo a compreensão dos
dados, considerando a sintaxe e a semântica das informações transmitidas
pela rede, direcionando os dados para aplicações finais na camada de
aplicação. 
Camada de sessão: essa camada permite que os usuários, em diferentes hosts
ou em uma instância de navegador, como software de aplicação, estabeleçam
sessões de comunicação entre as aplicações.
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 Camada de transporte: essa camada tem como função básica aceitar dados da
camada acima, dividi-los em unidades menores e determinar o tipo de serviço
a ser executado com um protocolo orientado à conexão ou com um protocolo
não orientado à conexão. O Transmission Control Protocol (TCP) e o User
Datagram Protocol (UDP) são exemplos de protocolos dessa camada.
 Camada de rede: essa camada tem como objetivo controlar as operações da
sub-rede, identificando e gerenciando a maneira como os pacotes de dados
são roteados do host de origem até o host de destino e realizando, também, o
endereçamento lógico dos hosts de rede. Um exemplo de protocolo dessa
camada é o Internet Protocol (IP).
Camada de enlace: essa camada tem como tarefa principal transformar um
canal de comunicação em uma linha de dados livre de erros. Alguns exemplos
de protocolos dessa camada são o IEEE 802.3 para redes cabeadas e o IEEE
802.11 para redes wireless, Asynchronous Transfer Mode (ATM) e Frame
Relay.
Camada física: camada que trata a transmissão de sinais, o meio físico e onde
está situada toda a parte de hardware da rede, como placas, switches,
conectores, cabos, entre outros.
Conforme afirma Tanenbaum (2011), o modelo OSI segue os seguintes princípios:
uma camada deve ser criada onde houver necessidade de outro grau de
abstração; cada camada deve executar uma função bem definida; a função de
cada camada deve ser escolhida tendo-se em visa a definição de protocolos; e os
limites de cada camada devem ser escolhidos para minimizar o fluxo de
informações.
Os dados transmitidos em um sistema de redes são chamados de “cargaútil” ou
payload, conforme Kurose e Ross (2013). Para cada camada, os dados (ou carga
útil) adicionados de informações de cada camada recebem nomes diferentes.
Considerando-se o modelo OSI, os dados da camada física são chamados de bits,
os dados na camada de enlace são chamados de quadros (frame), os dados na
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camada de rede são chamados de datagramas (pacotes), os dados na camada de
transporte são chamados de segmentos ou, tecnicamente, de Transport Protocol
Data Unit (TPDU), os dados na camada de sessão são chamados de Section
Protocol Data Unit (SPDU), na camada de apresentação de Presentation Protocol
Data Unit (PPDU) e, por fim, na camada de aplicação de mensagem ou
Application Protocol Data Unit (APDU).
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Figura 1.20 | Terminologia de dados nas camadas do modelo OSI
Fonte: elaborada pelo autor.
ENCAPSULAMENTO  
No conceito de arquitetura em camadas dos modelos de referência, a operação de
transportar dados entre as diferentes camadas de forma controlada,
independente e com dados adicionais de controle é chamada de encapsulamento.
De forma geral, essa técnica adiciona um cabeçalho com informações adicionais
quando um dado é encaminhado a outro nível, ou seja, para outra camada do
modelo de referência ou para outros protocolos de rede. Os diferentes nomes
para os dados que trafegam nas camadas de rede são dados aos que chamamos
de dados + cabeçalho. Pense em uma analogia para encapsulamento
considerando que uma carta enviada por você chega até uma agência de correios
da cidade com um conteúdo e os devidos dados, porém, como a carta é
direcionada a outro estado, é colocada dentro de outro pacote com mais
informações que, por ser destinado a outro país e com outros modelos de gestão
das informações e de distribuição das cartas, é colocado novamente em outro
envelope com mais informações detalhadas. A Figura 1.21 ilustra o caminho que
um dado percorre, como é formado e seus respectivos nomes.
Figura 1.21 | Conceito de encapsulamento de dados representado nas camadas de referência
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Fonte: Kurose; Ross (2013, p. 40).
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Nunes (2017) apresenta o trajeto de um dado conduzido pelos protocolos em rede
e pelas camadas conforme a técnica de encapsulamento. A sequência inicia com
os dados inseridos em um browser na camada de aplicação que realiza uma
solicitação ao site destino e encaminha os dados à camada de sessão para
gerenciamento da conexão. Em seguida, os dados são encapsulados na camada
de transporte com o nome de segmento utilizando-se o protocolo orientado à
conexão (TCP) ou o protocolo não orientado à conexão (UDP), que o envia os
dados para a camada de rede com os seus endereços de host de origem e destino
adicionados e já com o nome Pacote (datagrama). Na camada de enlace, os dados
são divididos em quadros que seguem para a camada física para serem
transmitidos em formato de bits e adequados ao hardware, que realizará,
fisicamente, o transporte dos dados até o seu destino.
CARACTERÍSTICAS E ARQUITETURA TRANSMISSION CONTROL
PROTOCOL/INTERNET PROTOCOL (TCP/IP) 
O modelo TCP/IP foi uma evolução dos primeiros protocolos desenvolvidos para a
ARPANet e reúne um conjunto de protocolos padronizados para a utilização de
sistemas de rede juntamente à internet. Assim, o modelo TCP/IP foi incorporado
nas organizações para padronização dos sistemas de rede. Nesse modelo, existe a
classificação dos protocolos em quatro camadas: aplicação, transporte, inter-rede
e host de Rede ou camada física. A Figura 1.22 apresenta um esquema dos
protocolos TCP/IP e as atribuições em camadas a exemplo do modelo OSI.
ATENÇÃO  
De acordo com Kurose e Ross (2013), o TCP/IP foi uma evolução dos
primeiros protocolos desenvolvidos para a ARPANet e abrange diversos
outros protocolos. Tanenbaum direciona o TCP/IP como um modelo, de
fato; já Kurose e Ross (2013) fazem referência ao TCP/IP como arquitetura
em camadas e Forouzan (2010) como conjunto de protocolos.
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A arquitetura TCP/IP representa uma arquitetura de um conjunto de
protocolos de rede que não se limita apenas aos protocolos de transporte
TCP e de rede IP. Outros protocolos fazem parte desse conjunto de
protocolos e compõem o conjunto de protocolos utilizados, na atualidade,
nos sistemas de redes de computadores. O TCP é considerado o principal
protocolo de camada de transporte por ser orientado à conexão e garantir
a entrega dos pacotes; já o IP é considerado o principal protocolo de
endereçamento e roteamento de camada de Rede e possui duas versões
atuais, o IPv4 e o IPv6.
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Figura 1.22 | Modelo TCP/IP
Fonte: elaborada pelo autor.
A arquitetura ou conjunto de protocolos TCP/IP é, na realidade, um nome dado a
um conjunto de protocolos de rede organizados em uma estrutura dividida em
quatro camadas. As suas quatro camadas e suas funcionalidades serão descritas
a seguir:
Camada de aplicação: ou application layer é uma camada composta por
protocolos de rede de nível de aplicação que são responsáveis pela
operacionalização de sistemas e aplicações finais para o usuário. Nessa
camada, são definidos como os programas vão se comunicar com as
aplicações de rede e como se dará o gerenciamento da interface e o que o
usuário vai utilizar para executar a aplicação. Normalmente, mas não
exclusivamente, as aplicações são executadas em um browser (navegador) de
internet. Alguns dos principais protocolos de camada de aplicação são: HTTP,
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Domain Name System (DNS), Simple
Mail Transfer Protocol (SNMP) e File Transfer Protocol (FTP).
Camada de transporte: ou Transport Layer é uma camada composta por
protocolos de transporte de dados em rede que fornecem, à camada de
aplicação, serviços de empacotamento e comunicação de duas formas, sendo
uma delas via serviços orientados à conexão e a outra via serviços não
orientados à conexão. Ela tem como função realizar e gerenciar conexões
ponto a ponto para garantir a integridade dos dados por meio de
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sequenciamento de pacotes segmentados no envio e recebimento de
mensagens. Seus dois principais protocolos são o TCP e o UDP.
Camada de inter-rede: ou Internet Layer ou, ainda, camada de Rede é
responsável pela definição do endereçamento de um host de rede por meio
do endereço de rede e também de roteamento dos pacotes de dados pelos
dispositivos de rede. O principal protocolo dessa camada é o IP, responsável
pelos endereçamentos de hosts na rede. Outros protocolos de camada de
Inter-rede são: Internet Control Message Protocol (ICMP), Address Resolution
Protocol (ARP) e Reverse Address Resolution Protocol (RARP).
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EXEMPLIFICANDO  
A arquitetura TCP/IP, como conjunto de protocolos de rede, apresenta, em
sua camada de Inter-rede, protocolos que são utilizados na prática para a
configuração de hosts de rede. O Protocolo IP (Internet Protocol) deve ser
atribuído de forma única em cada host de rede, ou seja, em cada
dispositivo que venha a fazer parte de uma rede. Por exemplo, para que
um notebook seja ativo dentro da rede local de uma empresa, ele precisa
receber um endereço IP válido, como 192.168.0.15 ou 172.16.0.18 ou,
ainda, 10.0.0.125, em conformidade com a política de endereçamento da
empresa. O mesmo ocorre para qualquer outro dispositivo de rede, como
impressoras e smartphones, por exemplo. Se for um endereço para um
host em rede pública, uma organização de atribuição de endereços na
internet, comoa IANA (Internet Assigned Number Authority) e seus
representantes locais, deverá atribuir o endereço.
Camada host de rede: ou network access layer, como no modelo OSI, é a
camada em que se localizam os dispositivos físicos da rede e as funções de
enlace para acesso aos dispositivos físicos da rede. Entre suas atribuições,
estão o monitoramento de tráfego de rede e o endereçamento em nível físico
de dispositivos de rede para se realizar a transmissão de dados. São exemplos
de protocolos de camada de host de rede: IEEE 802.3, IEEE 802.11 e IEEE
802.16, em que IEEE representa uma instituição internacional que organiza,
regulamenta e padroniza sistemas de comunicação de rede em nível de
hardware.
Com o objetivo de organizar alguns dos principais protocolos de comunicação de
rede de computadores com as camadas do modelo TCP/IP, a Figura 1.23 ilustra
exemplos de protocolos.
Figura 1.23 | Exemplos de protocolos das camadas do modelo TCP/IP
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Fonte: elaborada pelo autor.
ARQUITETURA E SERVIÇOS DE REDES TCP/IP 
Quando se aborda serviços oferecidos pelos protocolos de redes, uma análise de
protocolos pode ser vista como essencial. Em redes de computadores, são
oferecidos serviços orientados à conexão e serviços não orientados à conexão.
Serviços orientados à conexão são aqueles que necessitam de garantia de entrega
dos dados. O protocolo de nível de transporte que realiza esse tipo de serviço é o
TCP, e os protocolos de nível de aplicação que utilizam esse tipo de serviço são o
HTTP, FTP, Telnet e SMTP. Esses protocolos são utilizados por aplicações que
transmitem dados como arquivos, imagens, textos e que precisam ter garantia de
entrega para completar a transmissão.
Um exemplo de serviço orientado à conexão é o Internet Banking, em que, para
se finalizar uma transação bancária, é necessário que a entrega da totalidade dos
dados seja concluída.
Outro tipo de serviço em redes de computadores é o não orientado à conexão, em
que a rapidez para transmissão de dados é mais relevante do que a entrega na
totalidade dos dados. Esse serviço, por sua vez, transporta dados sem a
confiabilidade entre os hosts da rede. O protocolo de camada de transporte que
realiza esse tipo de comunicação é o User Datagram Protocol (UDP), e alguns
exemplos de protocolos de nível de aplicação que utilizam esse serviço são:
Dynamic Host Control Protocol (DHCP), Domain Name System (DNS), Simple
Network Management Protocol (SNMP) e Network File System (NFS). Esse tipo de
serviço é utilizado em aplicações de streamings de áudio e vídeo, em que a perda
de um ou mais dados não interfere com grande impacto na comunicação. Esse
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tipo de serviço é comum em sistemas de transmissão de streaming de áudio e
vídeo ou, ainda, em uma ligação pelo WhatsApp, por exemplo, em que ocorre a
degradação do serviço, mas os pacotes não são retransmitidos.
Para melhor entendimento, apresentaremos, a seguir, uma comparação entre as
estruturas do modelo de referência ISO/OSI e TCP/IP. A partir dela, podemos
observar que existe apenas uma reorganização conceitual dos níveis de
protocolos e nomenclatura, que se referem, na prática, ao mesmo contexto.
Figura 1.24 | Modelos ISO/OSI e TCP/IP
Fonte: Lorem ipsum dolor sit amet.
ASSIMILE 
O modelo de referência ISO/OSI e a arquitetura (conjunto de protocolos)
TCP/IP são referenciais que buscam organizar os protocolos que executam
os serviços de transmissão e interpretação de dados em um sistema
distribuído em redes de computadores. O modelo ISO/OSI é considerado
um modelo referencial desenvolvido no início das tecnologias de rede; já
a arquitetura de protocolos TCP/IP é considerada um conjunto de
protocolos que representa, na prática, a distribuição dos protocolos
utilizados, na atualidade, em redes de computadores e na internet.
Chegamos ao final da seção, que nos apresentou como é estruturado o modelo de
referência OSI e a arquitetura TCP/IP, estruturas que visam garantir a
interoperabilidade de uma rede e possibilitam oferecer serviços padronizados
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para transferência de dados em redes com independência de tecnologias de
hardware e software.
FAÇA VALER A PENA 
Questão 1
O modelo de referência ISO/OSI e a arquitetura ou o conjunto de protocolos
TCP/IP são estruturas que organizam os protocolos de redes de computadores em
camadas. Além de organizar os protocolos de redes de computadores, eles
garantem a interoperabilidade de um sistema computacional quando um bit
inicia sua trajetória dentro do sistema pela camada de host de rede, passando
pelas diferentes camadas, até ser apresentado como mensagem na camada de
apresentação. Esses bits ganham cabeçalhos e informações de controle conforme
passam de uma camada mais básica (em níveis menores) para as mais
superiores. O caminho inverso também faz uso da interpretação dos bits para o
transporte dos dados do outro lado da comunicação. 
Assinale a alternativa que apresenta a técnica que adiciona informações aos
dados de camadas inferiores para as camadas superiores em um sistema de
redes de computadores. 
a.  Serviço.
b.  Protocolo.
c.  Encapsulamento.
d.  Endereçamento.
e.  Cabeamento.
Questão 2
O modelo de referência OSI e a arquitetura (ou conjunto de protocolos) foram
criados para organizar os protocolos de comunicação em redes de computadores
de forma didática, a fim de que os dados possam ser tratados de forma
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interoperável entre hosts, passando pelas diferentes tecnologias de hardware,
software e algoritmos nos diversos sistemas computacionais distribuídos mundo
afora.
Considerando o modelo de referência TCP/IP, analise as afirmativas a seguir:
O conjunto de protocolos TCP/IP é um modelo de organização de protocolos
de redes de computadores dividido em quatro camadas: aplicação,
transporte, inter-redes e host de rede.
A camada de aplicação da arquitetura (conjunto de protocolos) TCP/IP é
composta por protocolos responsáveis pela operacionalização de sistemas e
aplicações finais para o usuário. São exemplos desses protocolos o: HTTP,
SMTP e o SNMP.
O modelo de referência TCP/IP é um modelo conceitual, sem aplicabilidade na
prática e que não apresenta o conjunto total de protocolos de uma rede de
computadores.
O conjunto de protocolos TCP/IP é uma estrutura de organização de
protocolos de redes de computadores formado por dois protocolos: o TPC, que
rege a comunicação na camada de transporte, e o IP, que rege a comunicação
na camada de inter-redes.
Considerando o contexto apresentado, é correto o que se afirma em:
a.  I e II, apenas.
b.  II e III, apenas. 
c.  I, II e IV, apenas. 
d.  I e IV, apenas. 
e.  I, II e III, apenas.  
Questão 3
Os serviços oferecidos pelos protocolos de redes para um sistema computacional
distribuído utilizam duas abordagens, sendo a primeira serviços orientados à
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conexão e a segunda serviços não orientados à conexão.
Assinale alternativa correta que apresenta dois protocolos de nível de aplicação
que fazem uso de serviços de natureza orientada à conexão.
a.  HTTP e DNS.
b.  FTP e SNMP.
c.  DHCP e DNS.
d.  SNMP e NFS.
e.  FTP e SMTP.
REFERÊNCIAS 
COMER, D. E. Redes de computadores e internet, 6. ed. Porto Alegre: Bookman,
2016.
FOTORUZAN, B. A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. ed. Porto
Alegre: AMGH, 2010.
KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de computadores e a internet: uma abordagem
top-down. 6. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013.
NUNES, S. E. Redes de computadores. Londrina: Editora e Distribuidora
Educacional S. A. 2017.
TANENBAUM, A. S. Redes de computadores. 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice