SINAIS E DADOS_v1

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01/10/2022 Engº AdGarcia 2
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• PADRÕES DA CAMADA FÍSICA
• COMPONENTES FÍSICOS
• CODIFICAÇÃO
• SINALIZAÇÃO
• BANDWIDTH
• TERMINOLOGIA DE BANDWIDTH
• Latência
• Taxa de transferência
• Goodput
Fig.1 -Modelo OSI
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Fig.2 -Modelo OSI
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Fig.3 -Estrutura de Comunicação
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Fig.4 -Padrões de Comunicação
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• Caracter ís t icas da 
camada física
• O s p a d r õ e s d a 
c a m a d a f í s i c a 
abordam três áreas 
funcionais:
• Componentes Físicos
• Codificação
• Sinalização
Fig.5 -Modelo OSI - Camada Física
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COMPONENTES FÍSICOS
• Os componentes f ís icos são os 
dispositivos eletrônicos de hardware, 
mídia e outros conectores que 
t r a n s m i t e m o s s i n a i s q u e 
representam os bits. 
• Os componentes de hardware, como 
NICs, inter faces e conectores, 
materiais e designs de cabos, são 
todos especificados em padrões 
associados à camada f ís ica. As 
várias portas e interfaces em um 
roteador Cisco 1941 também são 
exemplos de componentes físicos 
c o m c o n e c t o r e s e p i n a g e n s 
específicos resultantes de padrões.
Fig.6 -Meios de Comunicação
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• Codificação ou codificação de linha é um método de 
conversão de um fluxo de bits de dados em um 
“código” predefinido. Os códigos são agrupamentos 
de bits usados ​​para fornecer um padrão previsível 
que pode ser reconhecido tanto pelo emissor quanto 
pelo receptor. Em outras palavras, a codificação é o 
método ou padrão usado para representar a 
informação digital. Isso é semelhante a como o 
código Morse codifica uma mensagem usando uma 
série de pontos e traços.
• A codificação de linha é um tipo de código usado na 
transmissão de dados de qualquer sinal digital específico 
em uma linha ou caminho de transmissão específico”. 
• O principal objectivo deste tipo de codificação é evitar 
sobreposição e distorções de quaisquer sinais (Ex- 
interferência entre símbolos).
Fig.7 -Codificação de Linha
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Por exemplo, a codificação Manchester 
representa um bit 0 por uma transição de 
alta para baixa voltagem e um bit 1 é 
representado como uma transição de 
baixa para alta voltagem. Um exemplo de 
codificação Manchester é ilustrado na 
figura. A transição ocorre no meio de cada 
período de bit. Este tipo de codificação é 
usado em Ethernet de 10 Mbps. Taxas de 
dados mais rápidas requerem codificação 
mais complexa. A codificação Manchester 
é usada em padrões Ethernet mais 
ant igos , como 10BASE-T. E thernet 
100BASE-TX usa codificação 4B / 5B e 
1000BASE-T usa codificação 8B / 10B.
Fig.8/9 -Codificação 
Manchester
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O que é codificação de linha?
• “A codificação de linha é um tipo de código 
usado na transmissão de dados de qualquer 
sinal digital específ ico em uma l inha ou 
caminho de transmissão específico”.
• O principal objectivo deste tipo de codificação 
é ev i ta r sobrepos ição e d i s to rções de 
quaisquer sinais (Ex- interferência entre 
símbolos).
• Na codificação de linha, os níveis lógicos 
padrão também são convertidos em uma 
forma mais adequada para a transmissão de 
linha.
Quais são as propriedades da codificação de linha?
• A auto-sincronização, ou seja, o tempo ou o sinal 
do relógio, geralmente podem ser extraídos do 
código.
• Baixa probabilidade de erro de bit
• Deve ter um espectro adequado para o canal
• A largura de banda de transmissão deve ser a 
menor possível
• Os códigos de linha devem ter capacidade de 
detecção de erros
• O código deve ser transparente
Fig.10 -
Codificação de 
Linha
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• A camada física deve gerar os sinais elétricos, 
ópticos ou sem fio que representam o “1” e o “0” 
n a m í d i a . A m a n e i r a c o m o o s b i t s s ã o 
rep resen tados é chamada de método de 
sinalização. Os padrões da camada física devem 
definir que tipo de sinal representa “1” e que tipo 
de sinal representa “0”. Isso pode ser tão simples 
quanto uma mudança no nível de um sinal elétrico 
ou pulso óptico. Por exemplo, um pulso longo pode 
representar 1, enquanto um pulso curto pode 
representar 0.
Isso é semelhante ao método de sinalização 
usado no código Morse, que pode usar uma 
série de tons liga-desliga, luzes ou cliques para 
enviar texto por fios telefônicos ou entre 
navios no mar.
Cabo de 
Cobre
Cabo de 
Fibra Óptica
Mídia 
sem Fio
Fig.11 -Diferentes Tipos de SinalizaçãI
01/10/2022 Engº AdGarcia 13Fig.12 -Largura de Banda
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• Uma combinação de fatores 
de te rm ina a l a rgu ra de 
banda prática de uma rede:
• As propriedades da mídia 
física
• As tecnologias escolhidas 
para sinal izar e detectar 
sinais de rede
• As propriedades da mídia 
física, as tecnologias atuais e 
a s l e i s d a f í s i c a 
desempenham um papel na 
determinação da largura de 
banda disponível.
Unidade de largura de 
banda
Abreviação Equivalência
Bits por segundo bps 1 bps = unidade fundamental de largura de banda
Quilobits por segundo Kbps 1 Kbps = 1,000 bps = 103 bps
Megabits por segundo Mbps 1 Mbps = 1,000,000 bps = 106 bps
Gigabits por segundo Gbps 1 Gbps = 1,000,000,000 bps = 109 bps
Terabits por segundo Tbps 1 Tbps = 1,000,000,000,000 bps = 1012 bps
Fig.13 - Tabela-Largura de Banda
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TERMINOLOGIA DE BANDWIDTH
Os termos usados para medir a qualidade da largura de banda incluem:
• Latência
• Taxa de transferência
• Goodput
• Latência refere-se à quantidade de tempo, incluindo atrasos, para os 
dados viajarem de um ponto a outro.
• Em uma internetwork ou em uma rede com vários segmentos, a taxa 
de transferência não pode ser mais rápida do que o link mais lento no 
caminho da origem ao destino. Mesmo se todos, ou a maioria dos 
segmentos tiverem alta largura de banda, será necessário apenas um 
segmento no caminho com baixa taxa de transferência para criar um 
gargalo na taxa de transferência de toda a rede.
Fig.14 -Teste de Internet
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• A taxa de transferência é a medida da transferência de bits pela mídia em 
um determinado período de tempo.
• Devido a vários fatores, a taxa de transferência geralmente não corresponde 
à largura de banda especificada em implementações da camada física. A 
taxa de transferência é geralmente menor do que a largura de banda. 
Existem muitos fatores que influenciam o rendimento:
A quantidade de tráfego
O tipo de tráfego
A latência criada pelo número de dispositivos de rede encontrados entre a 
origem e o destino
• Existem muitos testes de velocidade online que podem revelar a taxa de 
transferência de uma conexão de Internet. A figura fornece resultados de 
amostra de um teste de velocidade.
Taxa de transferência
Fig.15 - Zonas e 
Sinalização
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Goodput
Fig.16 -Teste de Internet
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Tanto os dados como os sinais que os representam podem ser analógicos ou então 
digitais em sua forma.
• Os dados podem ser analógicos ou digitais. O termo dados analógicos refere-se a 
informaçõesque são contínuas; dados digitais correspondem a informações que 
possuem estados discretos.
• Por exemplo, um relógio analógico com ponteiros de horas, minutos e segundos 
fornece informações em uma forma contínua; o movimento dos ponteiros é contínuo. 
Por outro lado, um relógio digital que informa as horas e os minutos mudará 
repentinamente de 8h05 para 8h06.
• Dados analógicos, como os sons produzidos pela voz humana, assumem valores 
contínuos.
• Quando alguém fala, cria-se uma onda analógica no ar. Essa pode ser capturada por 
um microfone e convertida em um sinal analógico ou então ser feita uma amostragem 
e convertida para um sinal digital.
SINAL ANALÓGICO E DIGITAL
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Dados digitais assumem valores discretos. Por exemplo, os dados são armazenadosna memória do 
computador na forma de e e podem ser convertidos em um sinal digital ou modulados em um 
sinal analógico para transmissão através de um meio físico.
Fig.17 -Sinal Analógico Fig.18 -Sinal Digital
SINAL ANALÓGICO E DIGITAL
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SINAL ANALÓGICO E DIGITAL
Sinais Periódicos e Não Periódicos
Tanto os sinais analógicos como os digitais podem assumir uma de duas formas: 
periódicos ou nãoperiódicos (algumas vezes chamados aperiódicos, pois o prefixo a em 
grego, significa “não”).
Um sinal periódico completa um padrão dentro de um período mensurável, denominado 
período, e esse padrão se repete, de forma idêntica, ao longo dos períodos seguintes. O 
término de um padrão completo é chamado ciclo. Um sinal não periódico muda sem 
exibir um padrão ou ciclo que se repita ao longo do tempo.
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
SINAIS ANALÓGICOS PERIÓDICOS
Os sinais analógicos periódicos podem ser classificados como simples ou compostos. Um sinal 
analógico periódico simples, uma onda senoidal, não pode ser decomposta em sinais mais 
simples. Um sinal analógico periódico é composto por ondas senoidais múltiplas.
Onda Senoidal
A onda senoidal é a forma mais fundamental de um sinal analógico periódico. Quando a 
visualizamos como uma curva oscilante simples, sua mudança ao longo do curso de um ciclo é 
suavee consistente, um fluxo oscilante e contínuo. A Figura 19 mostra uma onda senoidal. Cada 
cicloconsiste em um arco único acima do eixo de tempo seguido por um arco único abaixo dele.
Fig.19 - Onda Senoidal
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
SINAIS ANALÓGICOS PERIÓDICOS
Uma onda senoidal pode ser representada por três parâmetros: amplitude máxima, freqüência e 
fase. Esses três parâmetros descrevem totalmente uma onda senoidal.
Onda Senoidal
Amplitude Máxima
A amplitude máxima de um sinal é o valor absoluto da 
máxima intensidade, proporcional à energia que ela 
transporta. Para sinais elétricos, a amplitude máxima é 
normalmente medida em volts. A Figura 20 mostra dois 
sinais e suas amplitudes máximas.
Fig.20 a. - Amplitudes 
máximas Elevada
Fig.20 b. Amplitudes máximas 
Baixa
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
SINAIS ANALÓGICOS PERIÓDICOS
A eletricidade em sua casa pode ser representada por uma onda senoidal com uma amplitude 
máxima de 155 a 170 V. Entretanto, é de domínio público que a voltagem da eletricidade em 
nossas residênciasé de 110 a 127 V.
Essa discrepância se deve ao fato de esses sinais serem valores RMS (valor médio eficaz). O sinal 
é ele-vado ao quadrado e então é calculada a amplitude média. O valor de pico é igual a 2 1/2 × 
valor RMS.
Fig.21.a - Um sinal com 
amplitude máxima baixa
Amplitude Máxima -Cont.
Onda Senoidal
Fig.21.b - Um sinal com 
amplitude máxima elevada
Dois sinais com a mesma fase e freqüência, mas com amplitudes diferentes
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Período se refere à quantidade de tempo, em segundos, que um sinal precisa para 
completar 1 ciclo. Freqüência corresponde ao número de períodos em 1 s. Note que período e 
freqüência são apenas uma característica definida de duas formas diferentes. Período é o inverso 
da freqüência e vice-versa, como mostram as fórmulas a seguir:
Período e Freqüência
Fig.22-Freqüência e período 
são inversos entre si
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Fig.23.a.b-Freqüência e 
período são inversos entre si
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
SINAIS ANALÓGICOS PERIÓDICOS
O período é expresso formalmente em segundos. A freqüência é expressa geralmente em Hertz
(Hz), que são ciclos por segundo. Unidades de período e freqüência são indicadas na Tabela-25
F i g . 2 5 - 
U n i d a d e s d e 
p e r í o d o e 
freqüência
A energia elétrica que usamos em casa tem freqüência de 60 Hz (50 Hz na Europa). O período dessa onda senoidal pode ser 
determinado como segue:
Isso significa que o período da energia elétrica para nossas lâmpadas, em casa, é 0,0116 s, ou seja, 16,6 ms. Nossa visão 
não é suficientemente sensível para distinguir essas rápidas mudanças de amplitude.
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Exemplo 1
Expressar um período de 100 ms em microssegundos.
Solução
Da Tabela 25, encontramos os equivalentes de 1 ms (1 ms equivale a 10 – 3 s) e 1 s (1 s equivale 
a 10 6 μs).
Fazemos as seguintes substituições:
100 ms = 100 × 10 –3 s = 100 × 10 –3 × 10 6 μs = 10 2 × 10 –3 × 10 6 μs = 10 5 μs
Exemplo 1.1
O período é de um sinal é 100 ms. Qual é sua freqüência em quilohertz?
Solução
Primeiro transformamos 100 ms em segundos e, em seguida, calculamos a freqüência do período 
(1 H= 10 –3 kHz).
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Se o valor de um sinal mudar ao longo de um espaço de tempo muito curto, sua freqüência 
será alta. Se mudar ao longo de um espaço de tempo prolongado, sua freqüência será baixa.
O que acontece se um sinal, na realidade, não muda? O que acontece se ele mantiver um 
nível de voltagem constante por todo o tempo em que ele se encontrar ativo? Em tal caso, sua 
freqüência será zero. Em termos conceituais, essa idéia é simples. Se um sinal efetivamente 
não muda, ele jamais completará um ciclo e, portanto, sua freqüência será 0 Hz. Mas o que 
acontece se um sinal mudar instantaneamente? O que acontece se ele pular de um nível para 
outro repentinamente? Nesse caso, sua freqüência será infinita. Em outras palavras, quando 
um sinal muda instantaneamente, seu período será zero; já que a freqüência é o inverso do 
período, nesse caso a freqüência é 1/0, ou seja, infinita (ilimitada).
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Comprimento de onda é outra característica de um sinal que trafega por um meio de transmissão. 
O comprimento de onda associa o período ou freqüência de uma onda senoidal simples à 
velocidade de propagação do meio(ver Figura 26).
Comprimento de Onda
Fig.26 -Comprimento 
de onda e período
Enquanto a freqüência de um sinal é independente do meio, o comprimento de onda depende 
tanto da freqüência quanto do meio. Comprimento de onda é uma propriedade de qualquer 
tipo de sinal. Em comunicação de dados, muitas vezes, usamos o comprimento de onda para 
descrever a transmissão de luz em uma fibra óptica. O comprimento de onda é a distância 
queum sinal simples pode percorrer em um período.
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
O comprimento de onda pode ser calculado caso seja dada a velocidade de propagação (a 
velocidade da luz) e o período do sinal. Entretanto, já que período e freqüência se relacionam entre 
si, se representarmos o comprimento de onda por λ, a velocidade de propagação por c (velocidade 
da luz) e a freqüência por f, obtemos
Comprimento de Onda
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Comprimento de Onda
A velocidade de propagação de sinais eletromagnéticos depende do meio e da freqüência do sinal. 
Por exemplo, no vácuo, a luz se propaga com velocidade de 3 × 10 8 m/s. Essa velocidade é menor 
no ar e menor ainda em um cabo. O comprimento de onda é medido normalmente em micrômetros 
(mícrons) em vez de metros. Por exemplo, o comprimento de onda da luz vermelha (freqüência = 4 
× 10 14 ) no ar é entretanto, em um cabo coaxial ou de fibra óptica o comprimento de onda é mais 
curto (0,5 μm),pois a velocidade de propagação no cabo é menor.
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Até o momento, nos concentramos em ondas senoidais simples. Elas têm diversas aplicações no 
cotidiano. Podemos enviar uma onda senoidal simples para transportar energia elétrica de um 
lugar a outro. Por exemplo, a companhia distribuidora de energia envia uma onda senoidal simples 
com freqüência de 60 Hz para distribuir energia elétrica para as residências e empresas. Outro 
exemplo seria utilizá-la para enviar um sinal de alarme a uma central de segurança quando umladrão abrisse uma porta ou janela em uma casa. No primeiro caso, a onda senoidal está 
transportando energia; no segundo é um sinal de perigo.
Sinais Compostos
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
O intervalo de freqüências contido em um sinal composto é sua largura de banda. A largura de 
banda é, normalmente, a diferença entre dois números. Por exemplo, se um sinal composto 
contiver freqüências entre 1.000 e 5.000, sua largura de banda será 5.000 – 1.000, ou seja, 4.000.
Largura de Banda
Fig.27 -A largura de 
banda
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Além de representadas por um sinal analógico, as informações também podem ser representadas 
por um sinal digital. Por exemplo, o nível lógico 1 pode ser codificado como uma voltagem positiva
e o nível lógico zero (0) como uma voltagem zero. Um sinal digital pode ter mais de dois 
níveis.Nesse caso, podemos enviar mais de 1 bit por nível. A Figura 28 mostra dois sinais, um com
dois níveis e outro com quatro
SINAIS DIGITAIS
Fig .28 -Do i s s i n a i s 
digitais: um com dois 
n í ve i s e ou t ro com 
quatro níveis de sinal
Enviamos 1 bit por nível no item (a) da figura e 2 bits por nível no item (b) da figura. Em geral, 
se um sinal tiver L níveis, cada nível precisa log 2 L bits.
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
A maioria dos sinais digitais é não periódica e, conseqüentemente, freqüência e período não são 
características adequadas. Outro termo taxa de transferência (em vez de freqüência) é usado para 
descrever sinais digitais. A taxa de transferência é o número de bits enviados em 1s, expresso em 
bits por segundo (bps). A Figura 26 indica a taxa de transferência para dois sinais.
Taxa de Transferência
Exemplo 4 Suponha que precisemos baixar documentos de texto a uma taxa de 100 páginas por 
minuto. Qual seriaa taxa de transferência do canal?
Solução Uma página tem, em média, 24 linhas com 80 caracteres por linha. Se supusermos que 
um caractere precise de 8 bits, a taxa de transferência seria
100 × 24 × 80 × 8 = 1.636.000 bps = 1,636 MbpsExemplo 5
Um canal de voz digitalizada, é obtido digitalizando-se um sinal de voz analógico que 
possui a largura de banda de 4 kHz. Precisamos amostrar o sinal com o dobro da 
freqüência mais alta (duas amostragens por hertz). Vamos supor que cada amostragem 
precise de 8 bits. Qual é a taxa de transferência necessária?
Solução A taxa de transferência pode ser calculada como segue
2 × 4.000 × 8 = 64.000 bps = 64 kbps
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Transmissão banda-base significa enviar um sinal digital por um canal sem mudá-la em um sinal
analógico. A Figura 27 ilustra a transmissão banda-base
Transmissão Banda-Base
Fig.27 -transmissão 
banda-base
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
PERDA NA TRANSMISSÃO
Os sinais trafegam por meios de transmissão, que não são perfeitos. A imperfeição provoca perda 
de sinal. Isso significa que o sinal no início do meio de transmissão não é o mesmo no seu final. O 
que é enviado não é aquilo que é recebido. Três causas para essas perdas são a atenuação, 
distorção e ruído (ver Figura 28)
Fig.28- Causas da perda
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Atenuação
Atenuação significa perda de energia. Quando um sinal, seja ele simples ou composto, trafega por 
um meio de transmissão, ele perde parte de sua energia para superar a resistência do meio. É por 
esse motivo que um fio transportando sinais elétricos se aquece, ou até mesmo fica bem quente, 
pouco tempo depois. Parte da energia elétrica no sinal é convertida em calor. Para compensar 
essa perda, são usados amplificadores para o sinal. A Figura 29 mostra o efeito da atenuação e da 
amplificação.
Fig.29- Atenuiaço
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Distorção
Distorção significa que o sinal muda sua forma ou formato. A distorção pode ocorrer em um sinal 
composto formado por diversas freqüências. Cada componente do sinal tem sua própria 
velocidade de propagação (ver a seção a seguir) por um meio e, portanto, seu próprio retardo em
atingir o destino final. Diferenças em retardo podem criar uma diferença na fase, caso o retardo 
não seja exatamente o mesmo que a duração do período. Em outras palavras, os componentes do 
sinal no receptor possuem fases diferentes daqueles que tinham no emissor. Portanto, o formato 
do sinal composto não é mais o mesmo. A Figura 30 mostra o efeito da distorção em um sinal 
composto.
Fig.30- Distorção
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
Ruído
Outra causa de perda é o ruído. Vários tipos de ruídos, como ruídos térmicos, induzidos, linha 
cruzada e de impulso, podem causar danos ao sinal. O ruído térmico é a movimentação aleatória 
de elétrons em um fio que cria um sinal extra que não foi originalmente enviado pelo transmissor. 
O ruído induzido provém de fontes como motores e aparelhos elétricos. Esses dispositivos atuam 
como uma antena transmissora e o meio de transmissão como antena receptora. Linha cruzada é 
o efeito de um fio sobre o outro. Um fio atua como uma antena transmissora e o outro, como uma 
antena receptora. O ruído por impulso é um pico (um sinal com grande energia em um curtíssimo 
espaço de tempo) proveniente de cabos de força, relâmpagos e assim por diante. A Figura 31 
mostra o efeito de ruído sobre um sinal.
Fig.30- Ruido
01/10/2022 Engº AdGarcia 41
SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
DESEMPENHO
Uma característica que mede o desempenho das redes é a largura de banda. Entretanto, o termo
pode ser empregado em dois contextos diferentes com duas medidas diversas: largura de banda
em Hertz e largura de banda em bits por segundo.
Uma questão importante em redes é o desempenho da rede qual a sua qualidade?
Largura de Banda
Já discutimos esse conceito. Largura de banda em Hertz é o intervalo de freqüências contido em 
um sinal composto ou o intervalo de freqüências que um canal deixa passar. Podemos, por 
exemplo, dizer que a largura de banda de uma linha telefônica é 4 kHz.
Largura de Banda em Hertz
O termo largura de banda também pode se referir ao número de bits por segundo que um canal,
um enlace ou até mesmo uma rede é capaz de transmitir. Por exemplo, pode-se dizer que a lar-
gura de banda de uma rede Ethernet (ou os enlaces nessa rede) é de no máximo 100 Mbps. Isso
significa que essa rede pode enviar 100 Mbps.
Largura de Banda em Bits por Segundo
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
DESEMPENHO
Existe uma relação explícita entre largura de banda em Hertz e largura de banda em bits por 
segundo. Basicamente, um aumento na primeira significa um aumento na segunda. A relação 
depende se temos transmissão banda-base ou transmissão com modulação.
Uma questão importante em redes é o desempenho da rede qual a sua qualidade?
Relação
01/10/2022 Engº AdGarcia 43
SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
DESEMPENHO
A largura de banda de uma linha telefônica por assinatura é de 4 kHz para voz ou dados. A 
largura de banda para essa linha para transmissão de dados pode ser de até 56.000 bps usando 
um modem para transformar o sinal digital em analógico.
Uma questão importante em redes é o desempenho da rede qual a sua qualidade?
Exemplo 5
Se a companhia telefônica melhorar a qualidade da linha e aumentar a largura de banda para 8 
kHz, poderemos enviar 112.000 bps usando a mesma tecnologia conforme mencionado no 
Exemplo 5.
Exemplo 6
01/10/2022 Engº AdGarcia 44
SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
DESEMPENHO
 é uma medida da rapidez pela qual podemos realmente enviar dados pela rede. 
Embora à primeira vista a largura de banda em bits por segundo e throughput pareçam a mesma 
coisa, eles são diferentes. Um enlace pode ter uma largura de banda de B bps, mas podemos 
enviar apenas T bps por esse enlace, em que T é sempre menor que B. Em outras palavras, a 
largura de banda é uma medida possível de um enlace; o throughput é uma medida real darapidez pela qual podemos enviar dados. Poderíamos ter, por exemplo, um enlace com largura de 
banda de 1 Mbps, mas os dispositivos conectados na extremidade do enlace seriam capazes de 
lidar com apenas 200 kbps. Isso significa que não podemos enviar mais de 200 kbps por esse 
enlace.
Uma questão importante em redes é o desempenho da rede qual a sua qualidade?
Throughput
Imagine uma rodovia projetada para trafegar 1.000 carros por minuto de um ponto a outro. Se, 
porém, houver um congestionamento, talvez esse número se reduza a 100 carros por minuto. A 
largura de banda é de 1.000 carros por minuto; o throughput é igual a 100 carros por minuto.
01/10/2022 Engº AdGarcia 45
SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
DESEMPENHO
Uma rede com largura de banda de 10 Mbps é capaz de deixar passar apenas uma média de 
12.000 pacotes por minuto, em que cada pacote transporte uma média de 10.000 bits. Qual é o 
 desta rede?
Uma questão importante em redes é o desempenho da rede qual a sua qualidade?
Exemplo 7
Solução
Podemos calcular o throughput como segue
O throughput é, nesse caso, cerca de um quinto da largura de banda.
01/10/2022 Engº AdGarcia 46
SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
DESEMPENHO
A latência ou retardo define quanto tempo leva para uma mensagem inteira chegar de forma 
completa no seu destino, desde o momento em que o primeiro bit é enviado da origem. Podemos 
dizer que a latência é formada por quatro componentes: tempo de propagação, tempo de 
transmissão, tempo de fila e retardo de processamento.
Uma questão importante em redes é o desempenho da rede qual a sua qualidade?
Latência (Retardo)
O tempo de propagação mede o tempo necessário para um bit trafegar da origem ao seu destino. 
Ele é calculado dividindo-se a distância pela velocidade de propagação.
Tempo de Propagação
A velocidade de propagação de sinais eletromagnéticos depende do meio e da freqüência do
sinal. Por exemplo, no vácuo a luz se propaga a uma velocidade de 3 × 10 8 m/s. Essa 
velocidade é menor no ar e muito menor em um cabo.
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
DESEMPENHO
Qual é o tempo de propagação, se a distância entre dois pontos for de 12.000 km? Suponha que a 
velocidade de propagação no cabo seja 2,4 × 10 8 m/s.
Uma questão importante em redes é o desempenho da rede qual a sua qualidade?
Exemplo 8
Solução Podemos calcular o tempo de propagação como segue
Tempo de Transmissão
Em comunicações de dados, não podemos simplesmente enviar apenas 1 bit; enviamos uma 
mensagem. O primeiro bit pode levar um período igual ao tempo de propagação para chegar ao seu 
destino; o último bit também poderia levar o mesmo período. Entretanto, existe um tempo entre a 
saída do primeiro bit do emissor e a chegada do último bit no receptor. O primeiro bit sai primeiro e 
chega antes; o último bit sai depois e chega mais tarde ao seu destino. O tempo necessário para 
transmissão de uma mensagem depende do tamanho da mensagem e da largura de banda do canal.
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SINAL - ANALÓGICO E DIGITAL
DESEMPENHO
Uma questão importante em redes é o desempenho da rede qual a sua qualidade?
Tempo de Transmissão
Qual é o tempo de propagação e qual é o tempo de transmissão de uma mensagem de 2,5 kbytes 
(um e-mail), se a largura de banda da rede for de 1 Gbps? Suponha que a distância entre o emissor 
e o receptor seja de 12.000 km e que a luz trafegue a 2,4 × 10 8 m/s.
Exemplo
Solução
Podemos calcular o tempo de propagação e o tempo de transmissão como segue
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Endereçamento Lógico
A camada de rede é responsável pela entrega de um pacote desde sua origem até o seu destino, 
provavelmente através de várias redes (links). Embora a camada de enlace coordene a entrega do 
pacote entre dois sistemas na mesma rede (links), a camada de rede garante que cada pacote seja 
transmitido de seu ponto de origem até seu destino final.
Se dois sistemas estiverem conectados ao mesmo link, em geral não há a necessidade de uma 
camada de rede. Entretanto, se dois sistemas estiverem conectados a redes (links) diferentes por 
meio de dispositivos intermediários de conexão entre as redes (links), normalmente, há a 
necessidade da camada de rede para realizar a entrega da origem até o destino
Fig.31- Camada de rede
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Endereçamento Lógico
Outras responsabilidades da camada de rede são as seguintes:
• Endereçamento lógico. O endereçamento físico implementado na camada de enlace de dados 
trata do problema de endereçamento localmente. Se um pacote ultrapassar os limites da rede, 
precisaremos de um outro sistema de endereçamento para ajudar a distinguir os sistemas de 
origem e destino. 
• A camada de rede adiciona um cabeçalho ao pacote proveniente da camada superior que, entre 
outras coisas, inclui os endereços lógicos do emissor e do receptor. 
• Roteamento, Quando redes ou links independentes estiverem conectados para criar 
internetworks (rede de redes) ou uma grande rede, os dispositivos de conexão (chamados 
roteadores ou comutadores) encaminham ou comutam os pacotes para seus destinos finais. 
Uma das funções da camada de rede é fornecer esse mecanismo. 
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Endereçamento Lógico
Fig.32- Entrega desde a origem até o destino
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Endereçamento Lógico
Os endereços Internet têm 32 bits de comprimento; isso permite um máximo de 232 endereços. 
São conhecidos como endereços IPv4 (IP versão 4).
A necessidade de mais endereços, além de outras preocupações em relação à camada IP, motivou 
um novo projeto da camada IP chamado nova geração do IP ou IPv6 (IP versão 6). Nessa versão, a 
Internet usa endereços de 128 bits que dão muito mais flexibilidade na alocação de endereços. São 
conhecidos como endereços IPv6 (IP versão 6). 
Um endereço IPv4 é um endereço de 32 bits que define de forma única e universal a conexão de 
um dispositivo (por exemplo, um computador ou um roteador) à Internet. Os endereços IPv4 são 
exclusivos no sentido de que cada endereço define uma, e somente uma, conexão com a 
Internet. Dois dispositivos na Internet jamais podem ter o mesmo endereço ao mesmo tempo. 
Veremos posteriormente que pelo uso de algumas estratégias, um endereço pode ser designado 
a um dispositivo por um determinado período e, em seguida, retirado e atribuído a um outro 
dispositivo. 
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Endereçamento Lógico
Por outro lado, se um dispositivo que opera na camada de rede tiver m conexões com a Internet, 
ele precisa ter m endereços. Veremos, posteriormente, que um roteador é um dispositivo destes. 
Os endereços IPv4 são universais no sentido que o sistema de endereçamento tem de ser aceito 
por qualquer host que queira se conectar à Internet.
Um protocolo como o IPv4, que define endereços, tem um espaço de endereços. Um espaço de 
endereços é o número total de endereços usados pelo protocolo. Se um protocolo usar N bits para 
definir um endereço, o espaço de endereços é 2N, pois cada bit pode ter dois valores diferentes (0 
ou 1) e N bits podem ter 2N valores. 
O IPv4 usa endereços de 32 bits, o que significa que o espaço de endereços é 232, ou seja, 
4.294.967.296 (mais de 4 bilhões). Isso significa que, teoricamente, se não existisse nenhuma 
restrição, mais de 4 bilhões de dispositivos poderiam ser conectados à Internet. Veremos, em 
breve, que o número real é muito menor por causa das restrições impostas aos endereços. 
Espaço de Endereços
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Endereçamento Lógico
Existem duas notações predominantes para indicar um endereço IPv4: notação binária e notação 
decimal pontuada.
Na notação binária, o endereço IPv4 é exibido como 32 bits. Cada octeto é geralmente conhecido 
como um byte. Portanto, é comum ouvirmos um endereço IPv4 referido como um endereço de 32 
bits ou um endereço de 4 bytes. A seguir, temos um exemplo de um endereço IPv4 em notação 
binária: 
Notações
Notação Binária
01110101 10010101 00011101 00000010
Notação Decimal PontuadaPara tornar o endereço IPv4 mais compacto e mais fácil de ser lido, os endereços Internet 
normalmente são escritos na forma decimal com um ponto decimal (dot) separando os bytes. A 
seguir, apresentamos a notação decimal pontuada do endereço anterior: 
117.149.29.2
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Endereçamento Lógico
A Figura 32 ilustra um endereço IPv4 tanto na notação binária como na notação decimal pontuada. 
Observe que, pelo fato de cada byte (octeto) ser composto por 8 bits, cada número na notação 
decimal pontuada compreende um valor que vai de 0 a 255. 
Fig.33- Notação decimal pontuada e notação 
binária para um endereço IPv4
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Endereçamento Lógico
Endereçamento com Classes 
O endereçamento IPv4, em seu início, usava o conceito de classes. Essa arquitetura é chamada 
endereçamento com classes. Embora esse método esteja se tornando obsoleto, falaremos 
rapidamente sobre ele aqui para mostrar o conceito por trás do endereçamento sem classes. No 
endereçamento com classes, o espaço de endereços é dividido em cinco classes: A, B, C, D e E. 
Cada classe ocupa alguma parte do espaço de endereços. 
Podemos encontrar a classe de um endereço quando for dado o endereço, na notação binária 
ou na notação decimal pontuada. Se o endereço for dado em notação binária, alguns poucos 
bits, logo de início, podem nos informar imediatamente a classe do endereço analisado. Se o 
endereço for dado em notação decimal pontuada, o primeiro byte define a classe. Ambos os 
métodos são ilustrados na Figura 33.
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Endereçamento Lógico
Endereçamento com Classes 
 Figura 33.Encontrando as classes nas notações 
binária e decimal pontuada
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Endereçamento Lógico
Classes e Blocos
Um problema com o endereçamento com classes é que cada classe é dividida em um número 
fixo de blocos, cada bloco tendo um tamanho fixo, conforme mostrado na Tabela 34.
 Figura 34.Número de blocos e tamanho dos 
blocos no endereçamento IPv4 com classes
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Endereçamento Lógico
Netid e Hostid 
No endereçamento com classes, um endereço IP na classe A, B ou C é dividido em e 
. Essas partes são de comprimentos variáveis, dependendo da classe do endereço. A 
 mostra alguns bytes netid e hostid. O netid está indicado em cores; o hostid, em 
branco. Observe que o conceito não se aplica às classes D e E. 
Na classe A, um byte define o netid e três bytes definem o hostid. Na classe B, dois bytes 
definem o netid e dois bytes definem o hostid. Na classe C, três bytes definem o netid e um 
byte define o hostid. 
 Figura 35.Máscaras-padrão para 
endereçamento com classes
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Endereçamento Lógico
Máscara 
Embora o comprimento do netid e hostid (em bits) seja predeterminado no endereçamento com 
classes, também podemos usar uma máscara (chamada máscara-padrão), um número de 32 
bits composto de 1s contíguos seguidos por 0s contíguos. As máscaras para as classes A, B e C 
são mostradas na Tabela 19.2. O conceito não se aplica às classes D e E. 
A máscara pode nos ajudar a encontrar o netid e o hostid. Por exemplo, a máscara para o 
endereço de classe A tem oito números 1, que significa que os 8 primeiros bits de qualquer 
endereço na classe A definem o netid; os 24 bits seguintes definem o hostid. 
A última coluna da mostra a máscara na forma /n, em que n pode ser 8, 16 ou 24 no 
endereçamento com classes. Essa notação também é chamada notação barra ou notação CIDR 
(Classless Interdomain Routing, em inglês, roteamento interdomínios sem classes). A notação é 
usada no endereçamento sem classes, que discutiremos mais tarde. Introduzimos esse conceito 
aqui porque ele também pode ser aplicado ao endereçamento com classes. Mostraremos 
adiante como o endereçamento com classes é um caso especial do endereçamento sem classes. 
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Endereçamento Lógico
Uso de Sub-redes 
Durante a era do endereçamento com classes, 
foram introduzidas as sub-redes. Se uma 
organização recebesse um grande bloco de 
endereços de classe A ou B, poderia dividir os 
endereços em vários grupos contíguos e atribuir 
cada grupo para redes menores (chamadas sub-
redes) ou, em casos raros, compartilhar parte 
dos endereços com os vizinhos. O uso de sub-
redes aumenta a quantidade de bits 1 na 
máscara, como veremos posteriormente ao 
falarmos sobre endereçamento sem classes. 
 Figura 40.Sub-redes
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Endereçamento Lógico
Chegou um momento em que os endereços de classe A e classe B se esgotaram; contudo, 
ainda havia imensa demanda por blocos de tamanho médio. O tamanho de um bloco de 
classe C com um número máximo de 256 endereços não satisfaz as necessidades da maioria 
das organizações. Mesmo uma organização de tamanho médio precisava de mais endereços. 
Uma solução era o uso de super-redes. Nelas, uma organização pode combinar vários blocos 
classe C para criar um espaço de endereços maior. Em outras palavras, várias redes são 
combinadas para criar uma super-rede. Uma organização pode se candidatar a um conjunto 
de blocos de classe C em vez de apenas um. Por exemplo, uma organização que precise de 
1.000 endereços pode receber quatro blocos contíguos de classe C. A organização pode 
então usar esses endereços para criar uma super-rede. O uso de super-redes diminui de 1 na 
máscara. Por exemplo, se uma organização for agraciada com quatro endereços classe C, a 
máscara muda de /24 para /22. Veremos que o endereçamento sem classes eliminou a 
necessidade do uso de super-redes. 
Uso de Super-redes
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Endereçamento Lógico
Chegou um momento em que os endereços de classe A e classe B se esgotaram; contudo, ainda 
havia imensa demanda por blocos de tamanho médio. O tamanho de um bloco de classe C com um 
número máximo de 256 endereços não satisfaz as necessidades da maioria das organizações. 
Mesmo uma organização de tamanho médio precisava de mais endereços. Uma solução era o uso 
de super-redes. Nelas, uma organização pode combinar vários blocos classe C para criar um 
espaço de endereços maior. Em outras palavras, várias redes são combinadas para criar uma 
super-rede. Uma organização pode se candidatar a um conjunto de blocos de classe C em vez de 
apenas um. Por exemplo, uma organização que precise de 1.000 endereços pode receber quatro 
blocos contíguos de classe C. A organização pode então usar esses endereços para criar uma 
super-rede. O uso de super-redes diminui de 1 na máscara. Por exemplo, se uma organização 
foragraciada com quatro endereços classe C, a máscara muda de /24 para /22. Veremos que o 
endereçamento sem classes eliminou a necessidade do uso de super-redes. 
Uso de Super-redes
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Endereçamento Lógico
As falhas no método de endereçamento com classes combinada com o imenso crescimento da 
Internet levaram ao rápido esgotamento dos endereços disponíveis, embora o número de 
dispositivos na Internet seja muito menor que os 232 espaços de endereços. Ficamos sem 
endereços de classe A e B, e um bloco de classe C é muito pequeno para a maioria das 
organizações de porte médio. Uma solução que reduziu o problema é a idéia de endereçamento 
sem classes. 
Esgotamento de Endereços
Endereçamento sem Classes
Para suplantar o esgotamento de endereços e oferecer acesso à Internet a um número maior de 
organizações, o endereçamento sem classes foi desenvolvido e implementado. Nesse método, não 
existem classes, mas os endereços ainda são concedidos em blocos. 
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Endereçamento Lógico
No endereçamento sem classes, quando uma entidade, pequena ou grande, precisa ser conectada 
à Internet, lhe é concedido um bloco (intervalo) de endereços. O tamanho do bloco (o número de 
endereços) varia tomando como base a natureza e o tamanho da entidade. Por exemplo, um 
eletrodoméstico pode receber apenas dois endereços; uma grande organização, milhares de 
endereços. Um ISP (InternetService Provider), ou provedor de acesso à Internet, pode receber 
milhares ou centenas de milhares de endereços com base no número de clientes que pretende 
atender. 
Esgotamento de Endereços
 1. Os endereços em um bloco devem ser contíguos, um após o outro.
 2. O número de endereços em um bloco deve ser uma potência de 2 (1, 2, 4, 8, ...).
 3. O primeiro endereço tem de ser igualmente divisível pelo número de endereços. 
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Endereçamento Lógico
Esgotamento de Endereços
 Figura 41.Um bloco de 16 endereços 
concedido a uma pequena empresa
Podemos observar que as restrições se 
aplicam a esse bloco. Os endereços são 
contíguos. O número de endereços é uma 
potência de 2 (16 = 24), e o pr imeiro 
endereço é divisível por 16. O primeiro 
endereço, quando convertido em um número 
decimal , é 3.440.387.360 que, ao ser 
dividido por 16, resulta em 215.024.210. No 
Apêndice B, mostramos como encontrar o 
valor decimal de um endereço IP. 
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Endereçamento Lógico
Uma maneira melhor para definir um bloco de endereços é selecionar qualquer endereço no bloco 
e a máscara. Como discutido anteriormente, máscara é um número de 32 bits no qual os n bits 
mais à esquerda são bits 1 e os 32 – n bits mais à direita são bits 0. Entretanto, no endereçamento 
sem classes, a máscara para um bloco pode ter qualquer valor entre 0 e 32. É muito conveniente 
atribuir apenas o valor de n precedido por uma barra (notação CIDR).
Máscara
O endereço e a notação /n definem completamente o bloco inteiro (o primeiro e o último 
endereços e o número de endereços). Primeiro Endereço O primeiro endereço no bloco pode 
ser encontrado configurando-se em 0 os 32 – n bits mais à direita na notação binária do 
endereço. 
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Endereçamento Lógico
Um bloco de endereços é concedido a uma pequena empresa. Sabemos que um dos endereços é 
205.16.37.39/28. Qual é o primeiro endereço no bloco?
Exemplo 
Solução 
A representação binária do endereço dado é 11001101 00010000 00100101 00100111. Se 
configurarmos em 0 os 32 – 28 bits mais à direita, obtemos:
11001101 0001000 00100101 0010000 ou 205.16.37.32. 
Este é, na verdade, o bloco mostrado na Figura 19.3.
Último Endereço -O último endereço no bloco pode ser encontrado configurando-se em 1 os 32 – 
n bits mais à direita na notação binária do endereço. 
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Endereçamento Lógico
Um conceito muito importante no endereçamento IP é o endereço de rede. Quando um bloco de 
endereços é concedido a uma organização, esta é livre para alocar os endereços aos dispositivos 
que precisarem ser conectados à Internet. O primeiro endereço na classe, porém, normalmente 
(mas nem sempre) é tratado com um endereço especial. É chamado endereço da rede e define a 
rede da organização. Ele estabelece a organização em si para o restante do mundo. Em um 
capítulo posterior, veremos que o primeiro endereço é aquele usado pelos roteadores para enca-
minhar à organização uma mensagem enviada de fora. 
Endereços de Rede
 Figura 42.Uma 
configuração de rede 
para o bloco 
205.16.37.32/28
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