Tema 1 - Redes de Computadores - Conceitos Básicos

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AULA 1 
ARQUITETURA E PRÁTICAS 
TCP/IP I E II 
Profª Cassiana Fagundes da Silva 
 
 
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TEMA 1 – REDES DE COMPUTADORES: CONCEITOS BÁSICOS 
Uma rede de computadores pode ser definida como sendo um conjunto de 
computadores ou dispositivos interconectados com o intuito de trocar informações 
e compartilhar recursos. 
Tanenbaum (2011) define as redes de computadores como um “conjunto 
de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia”. 
Enquanto que, para Kurose e Ross (2006), “é uma rede de computadores mundial, 
isto é, uma rede que interconecta milhões de equipamentos de computação em 
todo o mundo”. 
Considerando as definições de Tanenbaum e Kurose, nota-se que uma 
rede de computadores está diretamente ligada à conexão de dois ou mais 
computadores ou tecnologias para o compartilhamento de informações. 
Figura 1 – Redes de Computadores 
 
Crédito: Thyago Macson, 2018. 
As redes de computadores tiveram seu início na década de 1960, para 
realizar a troca de informações entre dois computadores. Inicialmente, a troca era 
feita por meio dos dados armazenados em um cartão perfurado, e então 
transferidos a outro computador. 
Posteriormente, com a criação da Arpanet (Agência de Pesquisas em 
Projetos Avançados – Arpa dos EUA), as redes de computadores passaram a ter 
interligações entre universidades, instituições militares e organizações. 
 
 
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Ainda na década de 1970, com a criação da Arpanet, outras iniciativas 
surgiram, com o intuito de melhorar a comunicação entre as máquinas. Para isso, 
o primeiro protocolo, denominado de NCP (do inglês, Network Control Protocol), 
foi criado para a comunicação entre dois hosts, permitindo que as primeiras 
aplicações começassem a ser desenvolvidas. 
Já nos anos 1980, com a evolução de computadores e estações de 
trabalho, as redes de computadores, através de redes locais, iniciaram a aplicação 
do protocolo Ethernet. O protocolo TCP/IP foi introduzido nessa época e 
distribuído para diversas universidades. Assim como o DNS (do inglês, Domain 
Name System), que foi criado para aprimorar o gerenciamento de nomes e 
endereços da rede. 
No ano de 1984, a ISO (do inglês, International Organization 
Standardization) desenvolveu uma recomendação para a conexão de sistemas 
heterogêneos, denominada de Modelo de Referência para a Interconexão de 
Sistemas Abertos, também chamada de Modelo OSI. 
Na década de 1990, a maioria dos fabricantes de computadores e sistemas 
operacionais já oferecia em seus serviços o protocolo de rede TCP/IP. Nessa 
época, redes locais com tecnologia Ethernet tornaram-se dominantes e 
eliminaram todas as iniciativas de outras tecnologias, como Token Ring. Na 
década de 2000, o protocolo Ethernet continuo evoluindo para atender às 
demandas das organizações, pois o acesso à Internet para usuários domésticos 
e pequenas empresas limitava-se a conexões de discagem de baixa velocidade. 
Porém, com o passar dos anos, essa conexão foi aprimorada, e atualmente pode 
ser utilizada por fibras ópticas, banda larga, satélite (em algumas localidades), 
celular, entre outras formas. 
Nota-se que a evolução das redes de computadores foi motivada por dois 
princípios básicos: a necessidade de compartilhamento de informações de forma 
rápida e a um baixo custo, e a necessidade de compartilhamento de hardware e 
softwares, como impressoras, espaço em disco e conexões a outras redes, 
economizando recursos e diminuindo os custos de equipamentos. 
TEMA 2 – REDES DE COMPUTADORES E SUA ABRANGÊNCIA 
As redes de computadores são definidas e classificadas conforme a 
abrangência, também conhecida por distância física, entre os dispositivos 
conectados à rede. Nesse contexto, as redes são divididas conforme sua 
 
 
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disposição geográfica, sendo definidas como redes pessoais, redes locais, redes 
metropolitanas e redes distribuídas, conforme ilustrado na Figura 2. 
Figura 2 – Abrangência das redes de computadores 
 
Fonte: Maia, 2009, p. 7. 
2.1 Redes pessoais 
 As redes pessoais, também denominadas PANs (Personal Area Networks), 
permitem que dispositivos se comuniquem pelo alcance de uma pessoa. Por 
exemplo, tem-se uma rede comum que conecta periféricos através de uma rede 
sem fio. Isso é, geralmente todos os computadores são compostos por monitores, 
teclados, mouse e impressora conectados. A conexão pode ser realizada por 
tecnologia sem fio ou então por uma tecnologia de cabos, o que de fato 
normalmente acontece quando compramos e instalamos um computador de uso 
doméstico. 
 No entanto, com o intuito de auxiliar os usuários que não entendem de 
tecnologia e que apresentam dificuldades na ligação dos cabos dos periféricos do 
computador, empresas têm projetado vários dispositivos com tecnologia sem fio 
de curta distância, conhecida por Bluetooth. Essa tecnologia permite que os 
dispositivos sejam conectados sem a utilização de fios. 
 A rede Bluetooth adota o paradigma mestre-escravo, apresentado na 
Figura 3 – onde o computador normalmente é o mestre e faz a comunicação com 
o mouse, teclado e demais periféricos como escravos. 
 
 
 
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Figura 3 – Configuração de uma rede PAN 
 
Crédito: Thyago Macson, 2018. 
Assim, o mestre informa aos escravos quais endereços usar, quando eles 
podem transmitir, por quanto tempo, quais frequências eles podem usar e assim 
por diante. 
2.2 Redes locais 
 As redes locais, também denominadas de redes LAN (do inglês, Local Area 
Network), são redes particulares que operam dentro e próximo de um único prédio, 
como residência, escritório ou fábrica. As LANs geralmente são utilizadas na 
conexão de computadores pessoais a aparelhos eletrônicos de modo a permitirem 
o compartilhamento de recursos como impressoras, e trocas de informações entre 
máquinas. 
 Em uma rede LAN, os dispositivos estão próximos fisicamente, cobrindo 
pequenas distâncias, como por exemplo, estações em uma mesma sala e andares 
de um prédio. Entende-se que, como as distâncias são pequenas, as LANs 
oferecem taxas de transmissão elevadas e baixas taxas de erro. 
 Para Maia (2009), as redes locais podem ser caracterizadas como redes 
locais sem fio e redes locais com fio. Nas LANs sem fio, muito populares 
atualmente, são padronizadas internacionalmente pelo IEEE 802.11, também 
conhecido por Wifi, e o melhor padrão adotado é o Ethernet. Essas redes se 
caracterizam por oferecer grande escalabilidade, baixo custo, e podem alcançar 
taxas de transmissão de até 10Gbps. 
 
 
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 A Figura 4 apresenta uma rede local, em que quase sempre os 
computadores falam com um dispositivo no teto; esse dispositivo é denominado 
ponto de acesso (AP – Acess Point), roteador sem fio ou estação base, de modo 
a repassar os pacotes entre os computadores sem fio e também entre eles e a 
Internet. 
Figura 4 – LANs sem fios e cabeadas 
 
Crédito: Thyago Macson, 2018. 
 Já as LANs com fios adotam uma série de tecnologias de transmissões 
diferentes, como cobre, fibra óptica, entre outras, porém são restritivas em 
tamanho, o que significa que o tempo de transmissão, no pior dos casos, é limitado 
e conhecido com antecedência. 
 A Figura 5 ilustra uma topologia de Ethernet comutada, em que cada 
computador troca informações usando o protocolo Ethernet e se conecta a um 
dispositivo de rede chamado switch, com um enlace ponto a ponto. 
Figura 5 – Ethernet comutada 
 
Crédito: Thyago Macson, 2018. 
 
 
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Observa-se que, independentemente das redes locais adotadas, houve a 
necessidade de interligar redes locais dentro de uma mesma cidade. Para que 
isso fosse possível, surgiram as redes metropolitanas, conforme descrito na 
sequência. 
2.3 Redes metropolitanas 
As redes metropolitanas, também conhecidas por MANs (do inglês, 
Metropolitan Area Network), oferecem altas taxas de transmissão e baixas taxas 
de erros; além disso, os canais de comunicação, normalmente, pertencem a uma 
empresa de telecomunicaçõesque aluga o serviço ao mercado. O exemplo mais 
fácil para o entendimento de uma rede MANs é a rede de televisão à cabo, pois 
encontra-se disponível em várias cidades (Figura 6). 
Figura 6 – Rede metropolitana baseada na TV a cabo 
 
Crédito: Thyago Macson, 2018. 
A Figura 5 ilustra os sinais de televisão e de Internet sendo transmitidos à 
central a cabo, centralizada para a distribuição subsequente às casas das 
pessoas. No entanto, vale destacar que a TV a cabo não é a única MAN 
existentes; com o avanço da internet de alta velocidade sem fio, tornou-se possível 
a padronização de outras MANs, como o IEEE 802.16, conhecida como WiMAX 
(do inglês, Worldwide Interoperability for Microwave Acc). 
 O uso de WiMax em redes ou áreas metropolitanas propicia conectividade 
sem fio em banda larga interoperável a diversos tipos de usuários (fixo, nômade 
 
 
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e portátil), oferecendo uma interface de serviço de aproximadamente 50 
quilômetros, permitindo que os usuários se conectem em banda larga oferecendo 
taxas de transferência de dados de até 75 Mbit/s 
2.4 Redes distribuídas 
 As redes distribuídas, ou WAN (do inglês, Wide Area Network), possibilitam 
interligar dispositivos geograficamente distantes, isso é, sistemas localizados em 
diferentes cidades, estados ou países. 
 A Figura 7 demonstra uma rede que conecta escritórios em Perth, 
Melbourne e Brisbane. Cada um desses escritórios apresenta computadores que 
executam vários programas de usuários. Pode-se chamar cada uma dessas 
máquinas de hosts, e o restante da rede que conecta esses hosts de sub-rede de 
comunicação. A sub-rede tem como tarefa principal transportar mensagem de um 
host para o outro, exatamente como o sistema de telefonia transposta às palavras 
do falante ao ouvinte (Tanenbaum, 2011). 
Figura 7 – Rede WAN para conexão em três escritórios de filiais na Austrália 
 
Crédito: Thyago Macson, 2018. 
 
 
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As redes WANs são compostas de dois componentes: as linhas de 
transmissão e os elementos de comutação. As linhas de transmissão têm como 
objetivo transportar bits entre as máquinas, enquanto que os elementos de 
comutação são computadores especializados que conectam três ou mais linhas 
de transmissão. 
2.5 Redes interligadas (internets) 
 Conforme já descrito, várias são as redes disponíveis no mundo. Para cada 
uma, diversos são os hardwares e softwares apresentados. Normalmente, existe 
uma incompatibilidade de redes, pois cada pessoa, ao se conectar a uma rede, 
utiliza-se de um padrão ou topologia específica. A troca de informações entre as 
pessoas e suas redes distintas pode se tornar difícil, devido a incompatibilidades. 
Como alternativa a esse problema, surgiram as redes interligadas, ou Internet, ou 
seja, um conjunto de redes interligadas. 
 No entanto, quando se refere a redes interligadas, ou Internet, percebe-se 
que o i é maiúsculo, de modo a diferenciar esta rede da internet mundial. A Internet 
usa redes ISP para conectar redes empresarias, domésticas, e as demais redes 
existentes. 
TEMA 3 – TOPOLOGIAS DE REDES DE COMPUTADORES 
Para Maia (2009) as várias formas de conexão física entre os dispositivos 
de uma rede são chamadas de topologias. Ou então, pode-se dizer que a 
topologia de uma rede é o seu layout lógico. A escolha da topologia adequada 
para determinada aplicação depende de fatores como velocidade, confiabilidade 
e custos. Normalmente, este último é o mais importante em um projeto de rede, 
ainda que a distância entre o nó e o tamanho da rede devam ser levados em 
consideração. 
Essas topologias podem ser classificadas como: ponto a ponta, anel, 
estrela, malha, árvore, híbrida e daisy chain. 
As redes de computadores que se caracterizam como ponto-a-ponto 
apresentam uma conexão dedicada ligando dois dispositivos, isso é, não há 
compartilhamento físico do canal de comunicação. As aplicações que adotam 
esse tipo de rede são, geralmente, as redes distribuídas, porém as redes locais 
também fazem uso desse tipo de conexão (Figura 8). 
 
 
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Figura 8 – Exemplos de topologias de conexão ponto-a-ponto 
 
Fonte: Maia, 2009, p. 9. 
Já as redes com topologia anel se caracterizam por conter estações de 
trabalho conectadas por meio de um circuito fechado, em série. Em outras 
palavras, diz-se que uma topologia em anel é formada por vários computadores, 
interligados por linhas ponto-a-ponto; cada nó deve passar adiante as mensagens 
endereçadas aos demais. Um nó, também chamado de nodo, representa cada 
ponto de interconexão com uma estrutura ou Topologia de Rede de interconexão 
com uma estrutura ou rede, independentemente da função do equipamento 
representado por ele. 
Na topologia estrela, toda informação deve passar obrigatoriamente por 
uma estação central inteligente, que deve conectar cada estação da rede e 
distribuir o tráfego para que uma estação não receba, indevidamente, dados 
destinados a outras, conforme a Figura 9. 
Outra topologia de rede é a malha; nestas, são adotadas ligações ponto-a-
ponto para interconectar os nós. Essa topologia é mais utilizada para interconectar 
roteadores ou gateways, e para atribuir redundância a links de internet ou de 
serviços como VPNs (do inglês, Virtual Private Network). 
 
 
 
 
 
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Figura 9 – Topologia de rede Estrela 
 
Crédito: Tamankung/Shutterstock. 
A topologia em barramento é quando os computadores são ligados no 
mesmo barramento físico de dados. Normalmente, essa topologia é adotada na 
interligação de computadores, que usam cabos coaxiais. Ou seja, para cada 
barramento existe um único cabo que vai de uma ponta a outra. A comunicação 
na topologia em barramento é feita por broadcast, pois os dados são enviados 
para o barramento e todos os computadores visualizam esses dados; no entanto, 
eles só serão recebidos pelo respectivo destinatário (Figura 10). 
Figura 10 – Topologia de rede de computadores em barramento 
 
Crédito: Bakhtiar Zein/Shutterstock. 
 
 
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Na topologia em árvore, a caracterização física de um objeto (ou seus 
componentes) se assemelha a uma árvore, no sentido de que as suas 
ramificações tendem a convergir para uma raiz. A topologia de árvore apresenta 
similaridade com a topologia estrela, pois utiliza-se de comutadores para interligar 
os dispositivos; o que as diferencia é que na árvore a interligação é realizada pela 
raiz para os demais nós. As estações ou equipamentos terminais são conhecidos 
como “folhas” se um pacote é enviado para mais de uma subárvore; quando este 
chega ao nó filho, precisa ser duplicado, sendo que um deles será transferido mais 
lentamente. 
Por sua vez, na topologia híbrida, o desenho final da rede resulta da 
combinação de duas ou mais topologias de rede. A topologia hibrida é mais 
utilizada para grandes redes, pois se adéqua à topologia de rede em função do 
ambiente, diminuindo custos, expansibilidade, flexibilidade e funcionalidade de 
cada segmento de rede. 
Já a topologia daisy chain, ou encadeamento, é a forma mais fácil de 
adicionar mais computadores em uma rede, pois permite que os novos 
computadores sejam ligados em série com os próximos. 
TEMA 4 – SERVIÇOS OFERECIDOS PELAS REDES DE COMPUTADORES 
Conforme já descrito anteriormente, as redes de computadores surgiram 
com o objetivo de compartilhar recursos e trocar informações entre hardware e 
software das máquinas. 
Sendo assim, as redes de computadores permitem a realização de vários 
serviços, como por exemplo serviços web, correio eletrônico, transferência de 
arquivos, terminal remoto, gerência remota, serviços de áudio e videoconferência, 
serviços de nomes, serviços de arquivos e impressão, entre outros. 
O serviço de web trata de um conjunto de documentos ou páginas que 
contêm imagens, textos, vídeos e áudio inter-relacionados. As páginas são 
interligadas por meio de links que fazem com que o usuário navegue entre os 
diversos documentos através de browsers. 
O principalprotocolo responsável pelo serviço web é o HTTP, que tem 
como funcionalidade transportar uma página armazenada em um servidor web até 
o browser. 
Já os serviços de correio eletrônico são semelhantes a uma carta enviada 
pelo correio: uma mensagem de correio eletrônico deve conter, basicamente, o 
 
 
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endereço do destinatário, o endereço do remetente e a mensagem a ser 
encaminhada. 
Quando se utiliza a internet, vários são os protocolos relacionados ao envio 
e recebimento de e-mail, como SMTP, POP, MINE e IMAPI. Independentemente 
do protocolo, o serviço utiliza um software cliente, que possibilita escrita, envio, 
recebimento e leitura de e-mails, em um servidor que permite armazenar e 
encaminhar as mensagens dos usuários. 
A cópia de um ou mais arquivos pela rede é dada através da transferência 
de arquivos. Inicialmente, o usuário poderia apenas transferir arquivos textos e 
executáveis, porém, com os avanços tecnológicos, arquivos de vídeo, áudio, entre 
outros, também podem ser transferidos. 
 Na internet, o protocolo responsável pela transferência de arquivos é o 
FTP. Todos os sistemas operacionais que suportam o TCP/IP apresentam um 
utilitário chamado de FTP, que funciona como cliente, e permite a utilização do 
serviço. 
 Para Maia (2009), outro serviço que pode ser realizado pelas redes de 
computadores é o terminal remoto, que permite que um usuário conectado a um 
sistema tenha acesso a outro sistema utilizando a rede. O terminal remoto serve 
para que o usuário remoto possa submeter comandos e receber respostas como 
se estivesse conectado localmente ao sistema. No modelo de internet, o protocolo 
responsável pelo serviço de terminal remoto é o Telnet. 
 Já nos serviços de gerência remota, os administradores da rede podem 
consultar informações de um dispositivo de rede, alterar sua configuração 
remotamente e corrigir possíveis problemas. Além da correção de erros, a 
gerência remota possibilita analisar o desempenho da rede a partir dos dados 
coletados. 
 Os serviços de áudio e vídeo são utilizados em aplicações como telefonia, 
conferência, TV, educação a distância, entre outras, desde que utilizem rede para 
a transmissão de áudio e/ou vídeo. 
 Os serviços de nomes são utilizados porque cada dispositivo em uma rede 
tem um nome e um número que o identifica unicamente. Por sua vez, os serviços 
de arquivos permitem que um usuário tenha acesso a arquivos e diretórios que 
estão fisicamente armazenados em computadores conectados à rede. Embora 
seja similar ao serviço de transferência de arquivos, apresenta um grau de 
transparência maior ao usuário. 
 
 
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Já os serviços de arquivos e impressão possibilitam aos usuários o acesso 
a documentos e diretórios que se encontram fisicamente armazenados em 
computadores conectados à rede. A Figura 11 ilustra um serviço de impressão 
que permite ao usuário a utilização de impressoras remotas, isso é, conectadas a 
outros computadores ou conectadas diretamente à rede. 
Figura 11 – Exemplo de um serviço de impressão 
 
Crédito: Thyago Macson, 2018. 
Os serviços de impressão são encontrados em todos os sistemas 
operacionais dos computadores e são muito implementados em redes locais, para 
o melhor compartilhamento dos recursos e para a diminuição do custo com os 
referidos dispositivos. 
TEMA 5 – PARÂMETROS DE AVALIAÇÃO DE REDES DE COMPUTADORES 
Vários são os tipos de redes de computadores existentes, cada uma com 
vantagens e desvantagens. Para que se possa, dentre os modelos existentes, 
escolher a melhor abrangência ou topologia a ser adotada, faz-se necessário 
comparar critérios de avaliação, como: custo, desempenho, escalabilidade, 
disponibilidade, segurança e padronização (Kurose; Ross, 2006). 
O custo, para Maia (2009), é um dos parâmetros mais importantes a serem 
analisados na elaboração de uma rede de computadores. Afinal, envolve projeto, 
aquisição de equipamentos, instalação, operação e também manutenção. 
 
 
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No caso da manutenção de uma rede, os custos devem abranger, além dos 
equipamentos da rede, os canais de comunicação e da equipe de suporte. 
Lembramos aqui que uma rede é composta não apenas de hardware, mas 
também de softwares de monitoração, gerenciamento e segurança, por exemplo. 
Já o critério de desempenho pode ser medido de várias formas, com 
diferentes métricas. A taxa de transmissão é considerada o critério mais simples 
para se mensurar o desempenho de uma rede de computadores, pois especifica 
o número de bits por segundo (bps) ou o número de bytes por segundo (Bps) 
transmitidos pelo canal de comunicação. 
Cabe ressaltar que as unidades de medidas adotadas na medição da taxa 
de transmissão não são as mesmas utilizadas para medir a capacidade de 
armazenamento de arquivos e a memória, apesar de serem semelhantes. Com a 
taxa de transmissão, é possível calcular o tempo necessário para a transferência 
de um arquivo para a rede (Maia, 2009). 
A forma mais precisa para medir o desempenho de uma rede de 
computadores é através da adoção de parâmetros que permitam controlar a 
qualidade do serviço, ou seja, o QoS (do inglês, Quality of Service). Através desse 
parâmetro, é possível averiguar e garantir ao usuário a qualidade dos serviços 
prestados pela rede. 
A escalabilidade tem como objetivo verificar a capacidade de novos 
dispositivos a serem adicionados à rede, sem causar qualquer impacto – ou que 
este seja o menor possível. Como exemplo de escalabilidade, tem-se a Internet, 
que inicialmente era formada por uma quantidade pequena de hosts, mas que 
hoje apresenta milhões de usuários conectados. 
No caso da disponibilidade, destina-se ao tempo em que uma rede 
permanece em funcionamento de forma ininterrupta, incluindo possíveis falhas de 
hardware ou software e manutenções preventivas e corretivas (Maia, 2009, p. 6). 
Os sistemas de trafego aéreo e o comércio eletrônico na internet são exemplos 
de redes que operam com larga disponibilidade. Os custos de tais redes estão 
relacionados à disponibilidade de que os sistemas necessitam; isto é, quanto 
maior a disponibilidade exigida, maior o custo da rede. 
Em relação à segurança, visa preservar autenticidade, controle de acesso, 
integridade e disponibilidade de informações. Atualmente, os níveis de segurança 
de uma rede são mensurados em relação ao valor dos bens e informações que 
 
 
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circulam nela; ou seja, quanto maior o valor das informações trafegadas, maior 
será o nível de segurança aplicado – e, automaticamente, maior o custo. 
Por fim, porém não menos importante, tem-se o critério de padronização, 
que estabelece um padrão de produto considerando a variedade de tecnologias 
disponíveis. Um exemplo de padronização é o protocolo TCP/IP, utilizado por 
todos no modelo da Internet e também no mercado de trabalho. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
KUROSE, J.; ROSS, K. Redes de computadores e internet. São Paulo: 
Pearson, 2006. 
MAIA, L. P. Arquitetura de redes de computadores. Rio de Janeiro: LTC, 2009. 
TANENBAUM, A. Redes de computadores. São Paulo: Pearson, 2011.