Aulas 1 - 8

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Edson Aguilera-Fernandes 
Protocolos de redes
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
(Jeane Passos de Souza – CRB 8a/6189)
Aguilera-Fernandes, Edson
 Protocolos de redes / Edson Aguilera-Fernandes. – São Paulo : 
Editora Senac São Paulo, 2020. (Série Universitária)
	 Bibliografia.
 e-ISBN 978-65-5536-144-5 (ePub/2020)
 e-ISBN 978-65-5536-145-2 (PDF/2020)
 1. Rede de computadores 2. Arquitetura de redes 3. Protocolo de 
redes : Comunicação I. Título. II. Série.
20-1140t CDD – 004.6
 BISAC COM043040
Índice para catálogo sistemático:
1. Rede de computadores : Protocolos de redes 004.6
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Edson Aguilera-Fernandes
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Capítulo 1
Evolução das redes de 
computadores, 7
1 Redes de computadores, 8
2 Serviços, benefícios e custos das 
redes, 10
3 Modelo cliente-servidor, 15
4 Redes LAN, MAN, WAN, 18
Considerações	finais,	20
Referências, 20
Capítulo 2
Arquitetura de redes, 21
1 Topologia de redes, 22
2 Modelo hierárquico ou de camadas, 
31
3 Pilhas TCP/IP, 33
Considerações	finais,	38
Referências, 38
Capítulo 3
Meios de comunicação, 39
1 Cabos metálicos, 40
2 Cabos ópticos, 44
3 Ondas eletromagnéticas, 47
4 Micro-ondas e satélites, 49
Considerações	finais,	51
Referências, 51
Capítulo 4
Comunicação e protocolos de 
redes, 53
1 Regras de comunicação, 54
2 Padrões e protocolos de redes, 59
3 Transferência de dados na rede, 62
Considerações	finais,	66
Referências, 67
Capítulo 5
Protocolos IPv4 e IPv6, 69
1 Endereços IPv4, 70
2 Endereços IPv6, 75
3 Pilha de protocolos IPv4 × IPv6, 79
Considerações	finais,	82
Referências, 82
Capítulo 6
Protocolos de camada de 
aplicação, 85
1 Protocolos de acesso remoto Telnet 
e SSH, 86
2 Protocolos de e-mail SMTP e 
POP, 89
3 DNS, FTP e HTTP, 91
Considerações	finais,	97
Referências, 97
Capítulo 7
Inovação na arquitetura 
internet, 101
1	Desafios	da	arquitetura	TCP/IP,	102
2 Estratégias de inovação, 105
3 Protocolo Bluetooth, 108
Considerações	finais,	112
Referências, 113
Capítulo 8
Criando uma pequena rede, 115
1 Projeto de rede, 116
2 Segurança de rede, 122
3 Desempenho básico de rede, 124
Considerações	finais,	129
Referências, 130
Sobre o autor, 133
Sumário
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Capítulo 1
Evolução das redes 
de computadores
O tema principal deste capítulo é a grande importância das redes 
de computadores como agentes de materialização das transformações 
digitais da nossa sociedade.
Faremos um breve resumo da evolução das redes até chegar às re-
des atuais de alta velocidade, descrevendo os tipos de serviços existen-
tes e uma análise da relação de custo-benefício.
Depois, apresentaremos dois conceitos básicos que serão importan-
tes para a compreensão dos demais capítulos. O primeiro consiste no 
modelo cliente-servidor historicamente adotado para a implementação 
dos	serviços	de	rede;	o	segundo	é	o	critério	de	classificação	de	redes	
com	base	na	abrangência	geográfica	da	comunicação,	compreendendo	
redes pessoais, locais, metropolitanas e de longa distância.
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1 Redes de computadores
Você estaria disposto a viver a partir de hoje num mundo sem redes 
de computadores? Provavelmente não, porque deixaria de consultar 
qual o melhor trajeto para chegar ao trabalho ou a previsão do clima 
antes de sair de casa, não assistiria mais às suas séries preferidas com 
a facilidade dos serviços de streaming de vídeo, não trocaria mensa-
gens com tantos grupos nas redes sociais ao mesmo tempo e não pa-
garia mais as suas contas via internet banking. Esses e muitos outros 
serviços que utilizamos tão frequentemente no nosso dia a dia só são 
possíveis graças ao desenvolvimento da tecnologia de redes de compu-
tadores, que começou anos atrás.
Foi na década de1960 que quatro universidades americanas criaram 
a primeira rede de computadores para atender a uma demanda de projeto 
militar do governo dos Estados Unidos, denominada Arpanet (LUKASIK, 
2011). Nos anos 1970, ela deu origem a um projeto ambicioso que re-
sultaria, na década seguinte, na implementação dos primórdios da infra-
estrutura do que hoje conhecemos como internet, a rede das redes de 
computadores. 
O mundo mudou muito da década de 1970 até os dias atuais, prin-
cipalmente em relação ao comportamento das pessoas numa socie-
dade	 sob	 forte	 influência	 das	 tecnologias	 digitais,	 como	 a	 internet,	 a	
computação	 em	 nuvem,	 a	 inteligência	 artificial	 e	 a	 computação	 mó-
vel. Passamos a planejar menos e nos tornamos mais imediatistas: 
o lanche ou o almoço de hoje estão apenas a um click de distância, 
guardamos menos informações na memória, na expectativa de que a 
internet sempre atenderá rapidamente à nossa demanda com informa-
ções	corretas	e	nunca	conflitantes	entre	si.	Fotos	e	vídeos	nos	perfis	
de aplicativos de relacionamento contam mais o que queremos que os 
outros pensem de nós e menos sobre como nos vemos de fato.
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Essa transformação digital, que é um movimento em curso e com 
rápida aceleração, tem nas redes de computadores um dos seus prin-
cipais pilares, integrando dispositivos móveis de baixo custo e alta ca-
pacidade de processamento, como celulares e relógios inteligentes, que 
alimentam com grande quantidade de dados os algoritmos de inteligên-
cia	artificial	–	executados	agora	em	nuvens	–	com	capacidade	infinita	
de processamento e armazenamento. 
Enquanto acompanhamos a implantação da tecnologia 5G para ce-
lulares em todo mundo, já podemos perceber o grande impacto que a 
comunicação onipresente e de alta velocidade trará para a sociedade 
em	curto	prazo,	planificando	o	caminho	para	o	desenvolvimento	de	ci-
dades inteligentes, veículos autônomos, robôs autônomos e realidade 
virtual aumentada. Redes FTTH, constelações de satélites LEO e redes 
definidas	 por	 software	 são	 tecnologias	 desenvolvidas	 para	 atender	 a	
essas necessidades.
PARA SABER MAIS 
• Rede de fibra para o lar (FTTH – fiber-to-the-home): é uma tecnolo-
gia de interconexão direta de residências por meio de fibras ópticas, 
possibilitando alta velocidade de comunicação simétrica (mesma 
velocidade de envio e recebimento de dados).
• Satélite de órbita baixa (LEO – low earth orbit): oferece comunica-
ção via satélite com tempos de resposta pequenos (baixa latência) 
e com baixo custo, que viabiliza a ampla cobertura a partir da insta-
lação de dezenas de unidades (constelações).
• Rede definida por software (SDN – software-defined networking): é 
uma tecnologia definida para elevar o nível de desempenho e mo-
nitoração, criando uma camada de virtualização dos elementos de 
rede que desvincula o plano de controle (inteligência da rede) do pla-
no de dados (encaminhamento de pacotes), possibilitando a criação 
de programas que estabelecem as rotas de comunicação com base 
em funções lógicas mais sofisticadas.
 
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2 Serviços, benefícios e custos das redes
Um serviço de rede consiste em uma aplicação executada em cada 
elemento (nó) da rede, trocando informações por intermédio de um 
meio de propagação (comunicação) para gerar um determinado resul-
tado esperado. 
Cada serviço tem seu valor determinado pelas funcionalidades es-
pecíficas	oferecidas	considerando	o	ponto	de	vista	do	usuário	da	rede.	
O sucesso ou o fracasso de um serviço depende dos detalhes de con-
cepção e implementação, como: para que foi criado? Qual a sua utili-
dade prática e qual a relação custo de operação versus benefício da 
utilização?
Todo serviço se desenvolve dentro de um determinado ciclo de vida, 
que	compreende	os	elementos	indicados	na	figura	1.
Figura 1 – Ciclo de vida de um serviço de rede
Percepção da
necessidade
Concepção da
solução dentre
as estratégias
adotadas
Proposição e
aprovação da
melhor alternativa
Implementação
e validação
do serviço
Execução no
ambiente de 
produção
Revisão periódica
para manutenção
ou melhoria
Descontinuação
do serviço
Muitos serviços de rede foram criados e já não são mais utilizados, 
por causa de mudanças tecnológicas, falta de suporte dos fabricantes ou 
aparecimento	de	soluções	mais	eficientes	para	os	problemas	endereça-
dos. É um campo de atividade dinâmico e sujeito a grandes inovações.
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Podemos	classificar	os	serviços	de	rede	em	três	categorias:
• Aplicações: oferecem uma interface direta para intera-
ção	com	o	usuário	final.	
• Operacionais: garantem o funcionamento da rede, iden-
tificando	e	recuperando	falhas	automaticamente,	redire-
cionando	fluxos	de	mensagens	e	alocando	recursos	de	
comunicação	segundo	as	flutuações	de	demanda.
• Administrativos: permitem o monitoramento pelos ad-
ministradores de recursos da rede, de maneira a garantir 
os	níveis	esperados	de	eficácia	e	eficiência	da	comuni-
cação, assim como efetivo tratamento de incidentes e 
uma boa relação de custo-benefício da rede.
Quadro 1 – Exemplos de serviços de rede por categoria
Navegador web.
Navegador de redes sociais.
Execução de processamento distribuído na rede.
APLICAÇÕES
Execução remota de comandos e programas.
Administração de bases de dados distribuídas.
Sistemas de arquivos remotos.
Serviço de presença com base na localização.
Transmissão de streaming de voz e vídeo.
(cont.)
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Roteamento de mensagens entre redes.
Alocação dinâmica de endereços de rede.
Difusão de mensagens para múltiplas redes.
Distribuição de carga de processamento.
Alocação de memória e processamento.
OPERACIONAIS Controle de roteamento em sistemas móveis.
Conversão de nomes em endereços de rede.
Sincronização automática de relógios.
Segurança das mensagens na rede.
Priorização de tráfegos específicos na rede.
Autenticação de nós da rede.
Controle de tráfego de rede.
Registros de eventos/incidentes.
ADMINISTRATIVOS Testes de funcionamento.
Controle de funcionalidades em equipamentos.
Controle de inventário de rede.
A concepção de um serviço de rede deve levar em consideração di-
versos requisitos e restrições que precisam ser atendidos. Demanda 
uma conjunção de diferentes habilidades, desde a proposição técnica 
precisa e a comprovação de resultados experimentais, passando pelas 
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articulações políticas no ambiente acadêmicoe empresarial, até o en-
dereçamento de questões de marketing e propaganda. 
O quadro 2 descreve algumas restrições que afetam os serviços 
de rede. 
Quadro 2 – Restrições que podem afetar os serviços de rede
REQUISITOS/RESTRIÇÕES EXEMPLOS
Físicos Velocidade de propagação, atenuação dos sinais e ruído do meio físico.
Tecnológicos
Capacidade de processamento e memória dos equipamentos, 
sensibilidade da interface com o meio.
Econômicos
Custos de desenvolvimento e implantação, custo de interface com o meio 
e royalties. 
De qualidade
Requisitos de segurança da comunicação, disponibilidade da rede e 
confiabilidade da comunicação.
De mercado
Nível de compatibilidade com outros fornecedores, presença no mercado 
e experiência do usuário.
O tempo também é um fator importante a ser considerado. Muitas 
entidades	sem	fins	lucrativos,	associações	de	fabricantes	e	centros	de	
pesquisa acadêmica congregam o trabalho voluntário de diferentes pro-
fissionais,	não	raro	ao	longo	de	muitos	anos,	para	que	a	concepção	de	
um serviço de rede seja implementada em um chip e chegue aos usu-
ários	finais	com	custo	competitivo.	É	o	caso	do	Bluetooth	Low	Energy	
(Bluetooth 5.0 ou BLE1, como é conhecido) para dispositivos de IoT2, 
1 BLE (Bluetooth low energy), ou Bluetooth de baixa energia em português, é uma tecnologia que reduz o 
gasto	de	energia	da	comunicação	para	até	10%	do	gasto	convencional,	 já	que	o	dispositivo	fica	a	maior	
parte do tempo no modo inativo (sleep), até voltar a se comunicar por um tempo de apenas poucos 
milissegundos. 
2 IoT (internet of things), ou internet das coisas em português, refere-se a um sistema de sensores 
inteligentes conectando o mundo físico à internet.
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que começou a ser desenhado em 2001 e que atingiu um alto nível de 
maturidade apenas em 2016.
A opção por um determinado serviço também envolve uma análise 
criteriosa para escolha da solução de melhor relação custo-benefício.
Analisemos a implantação de uma rede de computadores num es-
critório.	Podemos	escolher	entre	a	implementação	de	uma	rede	com	fio	
(chamada	de	rede	cabeada	ou	wired)	ou	sem	fio	(chamada	de	wireless).	
No quadro 3, apresentamos prós e contras de cada uma das soluções.
Quadro 3 – Comparativo entre redes com fio e sem fio
REDE COM FIO REDE SEM FIO
Maior velocidade de comunicação. Menor custo de implantação.
S Menor atraso de início de comunicação (latência). Maior flexibilidade para crescimento.
P
R
Ó Menor interferência de fontes de ruído Facilidade de conexão com visitantes.
eletromagnético. Flexibilidade para mudanças frequentes de 
Menores riscos de segurança. layout.
Limitação da velocidade de comunicação.
A
S
Maior custo de implantação. Maior atraso de início de comunicação 
N
R Menor flexibilidade para crescimento. (latência). 
C
O
T
Maior dificuldade de conexão com visitantes. Maior interferência de fontes de ruído 
Maior rigidez quanto a mudanças de layout. eletromagnético.
Maiores riscos de segurança.
Para a conexão de computadores de alta capacidade, como estações 
gráficas	de	projeto	ou	servidores	de	rede,	a	solução	com	fio	parece	ser	
a mais adequada, privilegiando o desempenho (velocidade, integridade, 
baixa latência) da rede em detrimento de um custo maior de instalação. 
Em ambientes com alto ruído eletromagnético, como em hospitais ou 
indústrias, as redes cabeadas geralmente são a melhor opção. Redes 
em que trafeguem informações de alta sigilosidade também indicam 
a	 necessidade	 de	 cabeamento,	 dificultando	 invasões	 e	 vazamento	 de	
informações.
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 curso de Educação a Distância da Rede Senac EAD, da disciplina correspondente. Proibida a reprodução e o com
partilham
ento digital, sob as penas da Lei. ©
 Editora Senac São Paulo.
Para um ambiente de escritório com mudanças frequentes de layout 
das posições de trabalho, interligando celulares, notebooks e desktops 
convencionais,	as	redes	sem	fio	são	as	mais	recomendadas,	pois	de-
mandam	um	menor	investimento	e	são	mais	flexíveis.	O	monitoramen-
to do tráfego, a troca frequente de senhas de acesso, a atualização re-
gular de softwares de comunicação e a redução da área de cobertura 
são	medidas	suficientes	para	atender	aos	níveis	de	segurança	mínimos	
de	operação	de	redes	sem	fio	em	escritórios	convencionais.	
PARA SABER MAIS 
As redes de computadores nas empresas utilizam diferentes tecnologias 
e oferecem serviços variados, inclusive com mudanças ao longo do tem-
po de vida da empresa, decorrentes de flutuações de demanda do mer-
cado ou variações no número de colaboradores e terceiros, por exemplo.
 
3 Modelo cliente-servidor
Concebido na década de 1960, o modelo cliente-servidor mostrou-se 
particularmente	simples	e	eficiente	para	a	implementação	de	serviços	
de rede, sendo até hoje largamente adotado para compartilhamento de 
recursos distribuídos (FOROUZAN, 2010). 
Ele é composto por um ou mais clientes que utilizam recursos de 
processamento, memória ou informações compartilhadas por um ser-
vidor. O compartilhamento é feito, em geral, via rede de computadores, 
mas pode haver casos em que o cliente e o servidor estejam situados 
no mesmo equipamento. 
Nesse modelo, os clientes não compartilham nada com o servidor, 
apenas enviam uma solicitação e recebem uma resposta gerada pelo 
servidor. Por sua vez, o servidor que recebe a solicitação de um cliente 
16 Protocolos de redes Ma
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gera o respectivo resultado, utilizando seus próprios recursos, e devolve 
a resposta para o cliente. O cliente é que tem a iniciativa de enviar a soli-
citação.	O	servidor	fica	continuamente	no	modo	de	espera,	aguardando	
a chegada da solicitação. 
Figura 2 – Diagrama esquemático do modelo cliente-servidor
Fonte: adaptado de Parziale (2006).
NA PRÁTICA 
Tomemos como exemplo um serviço de internet banking, em que o na-
vegador web do usuário assume o papel de cliente e o computador do 
banco assume o papel de servidor. Quando o usuário deseja saber o sal-
do, o seu navegador envia, como cliente, uma solicitação para o servidor 
do banco. O servidor recebe a solicitação, identifica o valor do saldo da-
quele usuário no seu banco de dados, utilizando seus próprios recursos 
computacionais, e, por fim, devolve o valor para o navegador do usuário.
 
Como o servidor pode oferecer simultaneamente diferentes serviços 
para os clientes, convencionou-se que cada serviço será alocado em 
TCP/IP TCP/IP
Resposta
Servidor
TCP/IP
Cliente A Cliente B
. . .
Cliente C
Solicitação
Rede de computadores
17Evolução das redes de computadores
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uma	 porta	 lógica	 (port	 em	 inglês),	 identificada	 por	 um	 número	 espe-
cífico	 fixo,	 preestabelecido	 por	 consenso,	 de	 conhecimento	 mútuo	 de	
clientes e servidores. Esse número pode assumir o valor de 1 a 65535. 
Por exemplo, a porta 80 é usada para o serviço de páginas web, en-
quanto a porta 25 está reservada para envio de e-mailse as portas 20 
e 21 são usadas para transferência de arquivos. Na solicitação enviada 
pelo	cliente,	consta	o	número	da	porta,	isto	é,	a	identificação	do	servi-
ço que está sendo requisitado do servidor, juntamente com as demais 
informações complementares necessárias para a geração do resultado 
devolvido ao cliente.
O quadro 4 apresenta vantagens e desvantagens do modelo cliente-
-servidor usado na implementação de serviços de rede.
Quadro 4 – Vantagens e desvantagens do modelo cliente-servidor
VANTAGENS DESVANTAGENS
Recursos computacionais compartilhados do 
servidor absorvem picos de processamento isolados 
dos clientes.
O servidor pode ser instalado em ambiente 
controlado e continuamente monitorado, para rápida 
solução de problemas.
Aumento da capacidade do servidor para 
acompanhar a demanda beneficia a todos os 
clientes. 
Os clientes podem ser computadores de menor 
custo porque o processamento pesado é realizado 
no servidor.
O tráfego na rede física compartilhada pode 
aumentar o tempo de resposta do servidor.
Existe a necessidade de instalar vários servidores 
duplicados para evitar que sejam um ponto crítico 
de falha, afetando a todos os clientes. 
Comunicação entre cliente e servidor cria 
vulnerabilidade de segurança, que pode ser 
explorada por um atacante com acesso aos dados 
trafegados na rede. 
Fonte: adaptado de Comer (2015).
Observe	que	o	servidor	precisa	identificar	quem	é	o	cliente	de	cada	
solicitação recebida para retornar corretamente o resultado. Inclusive, 
precisa assegurar-se que o cliente é realmente quem se declara ser, para, 
dessa forma, evitar fraudes ou erros de processamento e comunicação. 
18 Protocolos de redes Ma
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Alguns serviços procuram agilizar o processamento das requisições 
quando	solicitadas	com	frequência	por	um	cliente	específico	ao	servidor,	
implementando o conceito de sessão. Uma sessão persiste por um de-
terminado período de tempo interligando cliente e servidor, como se fos-
se um canal virtual. Inicialmente, o cliente solicita ao servidor a criação 
da sessão, que, uma vez estabelecida, permite que as solicitações sejam 
enviadas e os respectivos resultados sejam recebidos um a um. Cada 
solicitação	enviada	pelo	cliente	contém	uma	identificação	da	sessão	já	
aberta, o que facilita o direcionamento do servidor para o seu tratamen-
to adequado. Quando não houver mais solicitações, o cliente encerra a 
sessão com o servidor. O servidor também pode decidir encerrar uma 
sessão	caso	fique	inativa	além	de	um	tempo	específico.	
PARA PENSAR 
Quais poderiam ser os problemas de segurança de um serviço de rede 
que utiliza o conceito de sessão? Quais controles poderiam ser imple-
mentados para evitar esses problemas?
 
4 Redes LAN, MAN, WAN
As	 redes	 de	 computadores	 podem	 ser	 classificadas	 segundo	 as	
suas diferentes características, como área de cobertura, topologia, 
tipo de serviços, meio de comunicação ou protocolos de comunicação 
adotados. 
Com relação à sua área de cobertura, compreendem (TANENBAUM, 
2011):
• PAN (personal area network): são redes domésticas de curto 
alcance,	 normalmente	 sem	 fio,	 que	 cobrem	 até	 10	 metros	 de	
19Evolução das redes de computadores
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comprimento, conectando computadores pessoais, celulares e 
dispositivos como impressoras e caixas de som.
• LAN (local area network): são redes locais que utilizam cabos 
como meio de transmissão, geralmente alcançando cerca de 100 
metros de comprimento para atender escritórios ou pequenos 
edifícios. WLAN (wireless local area network) são redes locais 
sem	fio,	com	alcance	também	de	no	máximo	100	metros.
• MAN (metropolitan area network): as redes metropolitanas es-
tendem-se por grandes áreas, como de uma cidade inteira, e ofe-
recem alta taxa de comunicação ponto a ponto e taxas de erro 
baixas,	utilizando	cabos	de	fibra	óptica	ou	de	cobre.	WMAN	(wire­
less metropolitan area network) são redes metropolitanas sem 
fio,	como	as	redes	de	celulares.
• WAN (wide area network): são redes de longo alcance, cobrindo 
centenas de quilômetros e interligando até continentes. Podem 
utilizar	como	meio	de	comunicação	os	cabos	de	fibra	óptica	ou	
os links de micro-ondas entre antenas terrestres ou via satélite, 
quando são chamadas de WWAN (wireless wide area network).
A área de cobertura de uma rede impacta diretamente as caracte-
rísticas estruturais e operacionais das redes. A propagação das men-
sagens na comunicação é limitada por questões físicas do meio, como 
atenuação dos sinais eletromagnéticos, ruído e outras interferências.
Analisando a história de evolução das redes de computadores, 
concluímos	 que,	 mesmo	 com	 todas	 as	 dificuldades,	 os	 projetistas	
sempre encontraram maneiras de contornar os problemas existentes 
e tirar proveito das características físicas e tecnológicas disponíveis 
na sua época.
20 Protocolos de redes Ma
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Considerações finais
Este capítulo abordou a evolução das redes de computadores até 
chegar nos dias atuais, em que a sociedade se tornou dependente dos 
serviços digitais para executar as tarefas mais simples do cotidiano.
Dois conceitos-chave foram abordados e servirão de base para o 
entendimento dos capítulos posteriores: um é o do modelo cliente-ser-
vidor	para	implementação	de	serviços	de	rede,	o	outro	é	o	de	classifica-
ção de redes segundo a extensão da área de cobertura. 
Referências
COMER, Douglas E. Computer networks and internets. 6th ed. Upper Saddle 
River: Pearson, 2015.
FOROUZAN, Behrouz A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. 
ed. Porto Alegre: AMGH, 2010.
LUKASIK, Stephen J. Why the Arpanet was built. IEEE Annals of the History of 
Computing, July/Sept., 2011. Disponível em: http://castig.org/wp-content/uplo-
ads/2018/09/Why-the-Arpanet-was-built-.pdf. Acesso em: 6 nov. 2019.
PARZIALE, Lydia et al. TCP/IP tutorial and technical overview. [S. l.]: IBM 
Redbooks, 2006. Disponível em: https://www.redbooks.ibm.com/pubs/pdfs/
redbooks/gg243376.pdf. Acesso em: 1 dez. 2019.
TANENBAUM, Andrew S.; Wetherall, David J. Redes de computadores. São 
Paulo: Pearson, 2011.
21
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Capítulo 2
Arquitetura 
de redes
Este capítulo apresenta as diferentes topologias de uma rede e des-
creve o padrão hierárquico em camadas usado na implementação fun-
cional em cada nó da rede. Os conceitos de topologia da rede e hierar-
quia funcional em camadas são fundamentais para a compreensão dos 
protocolos de comunicação a serem abordados nos próximos capítulos.
Também será descrito o padrão hierárquico TCP/IP, que até hoje é 
utilizado para implementação de serviços de rede da internet. 
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1 Topologia de redes
Já aprendemos que uma rede de computadores é formada por um 
conjunto de equipamentos digitais (computadores, celulares, impresso-
ras, etc.) que trabalham interconectados, oferecendo serviços de rede para 
seus usuários. Os equipamentos são denominados nós da rede (node em 
inglês), e as conexões são chamadas de links de comunicação.
A topologia de uma rede é definida pela maneira como os nós e os 
links estão organizados. Historicamente, as topologias e as tecnologias 
de transmissão de sinais digitais sempre se influenciaram mutuamente. 
Podemos referir-nos à topologia de uma rede do ponto de vista físi-
co ou lógico. Na topologia física, temos a identificação da localização 
física de dispositivos intermediários e a instalação de cabos (figura 1). 
Ela descreve como os equipamentos, os cabos ou as antenas de tele-
comunicação estão organizados para a troca de mensagens, da qual 
se extrai o layout físico da rede. Há uma ampla gama de equipamentos 
que são conectados em nós físicos, como computadores, roteadores, 
repetidores, modems e firewalls. Para quem trabalha em instalação e 
manutenção de redes, conhecer o layout físico é muito importante. A 
implementação física de uma rede demanda a instalação de equipa-
mentos e cabos, armários e dutos de passagem.
23Arquitetura de redes
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Figura 1 – Topologia física 
Rack 2
Prateleira 1SRV1
S2
R2
R1 R3
SRV2
ISP
S1
PC2
S3
PC1 PC3
Ethernet-S1-PC1
Escritório de vendas (filial remota)
Wiring closet A
Rack 1
Prateleira 3
Servidor da
WEB/TFTP
Ethernet-R2-SRV1
Prédio A 
(escritório principal)
T1-R2-ISP
(alugado)
Nuvem de
frame relay
T1-R2-R1
(alugado)
Rack 1
Prateleira 1
Ethernet-R1-S2Ethernet-R1-S1
Instalação do ISP
Servidor WWB
(colocalizado no ISP)
Ethernet-S2-PC2
Rack 1
Prateleira 3
Rack 1
Prateleira 2
Rm 705Rm 701
Prédio B (engenharia)
Rack 1
Prateleira 1
Ethernet-R3-S3
Ethernet-S3-PC3
Rack 1
Prateleira 2
Sala de conferência
Wiring closet SWiring closet B
Fonte: adaptado de Cisco Network Academy (2018).
Já a topologia lógica identifica os dispositivos, as portas e o esquema 
de endereçamento (figura 2). A visão da organização lógica tem seu foco 
voltado para as funcionalidades, sem se preocupar com os detalhes físi-
cos de implementação. A topologia lógica da rede pode ser alterada por 
software, a partir das interfaces de configuração e operação dos equipa-
mentos. Para um analista que configura e opera redes de computadores, 
a topologia lógica oferece informações suficientes para o diagnóstico da 
causa-raiz de um problema de lentidão do tráfego, por exemplo.
24 Protocolos de redes Ma
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Figura 2 – Topologia lógica
SRV1
S2
R2
R1 R3
SRV2
ISP
S1
PC2
S3
PC1 PC3
Fa0/2
192.168.10.2/24
PC demo
Servidor da
WEB/TFTP
192.168.20.254/24
192.168.20.1/24
G0/0
209.165.200.225/27
S0/1/0
10.2.2.1/30
DLCI 102
S0/0/1
S0/0/1
209.165.200.226/27S0/0/0
10.1.1.2/30
10.1.1.1/30
S0/0/0
G0/1
192.168.11.1/24
G0/0
192.168.10.1/24
Instalação do ISP
Servidor da
WEB/TFTP
209.165.201.30/27
Fa0/2
192.168.11.2/24
Fa0/1Fa0/1
192.168.11.10/24192.168.10.10/24
Admin.
G0/0
192.168.30.1/24Fa0/1
Fa0/2
192.168.30.2/24
192.168.30.10/24
Escritório
de vendas
(Londres)
DLCI 304
10.2.2.2/30
S0/0/1
Prédio B
Admin.
Fonte: adaptado de Cisco Network Academy (2018).
Apresentamos, a seguir, cinco topologias básicas de rede e suas res-
pectivas características (FOROUZAN, 2010).
NA PRÁTICA 
Uma rede de computadores no mundo real, implantada numa residência 
ou num escritório, por exemplo, tem sua topologia formada pela combi-
nação dos diferentes tipos aqui apresentados.
 
25Arquitetura de redes
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1.1 Anel
A principal característica de uma topologia de rede em anel é a de 
que cada nó da rede tem acesso direto ponto a ponto apenas aos seus 
dois nós imediatamente vizinhos, um de cada lado. Para que um nó 
acesse os demais, é preciso que a comunicação passe necessariamen-
te por um dos seus nós vizinhos. 
Figura 3 –Topologia básica de rede em anel
Anel
 
Fonte: adaptado de Forouzan (2010).
Cada nó de um anel monitora as mensagens que chegam até ele, 
processa as informações que tenham o seu endereço específico e as 
retransmite pelo anel. O tempo de propagação de cada mensagem no 
meio físico influencia o comprimento máximo do anel, o tamanho má-
ximo das mensagens e o número máximo de nós. Para facilitar a imple-
mentação, cada nó dispõe de duas interfaces: uma para receber mensa-
gens vindas do nó vizinho anterior e outra para enviar mensagens para o 
nó vizinho posterior. O fluxo de mensagens no anel segue sempre num 
único sentido, facilitando a identificação de ponto de falha de um nó.
Uma vantagem dessa topologia é a de que, para incluir ou eliminar 
um nó do anel, basta alterar duas conexões. Também é possível ga-
rantir o tempo máximo de propagação de uma mensagem limitando o 
26 Protocolos de redes Ma
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número de nós e o tamanho máximo das mensagens. Essa caracterís-
tica é particularmente interessante para sistemas com processamento 
em tempo real ou que transmitam fluxos de vídeo ou áudio, em que atra-
sos podem prejudicar significativamente a qualidade das mensagens.
Uma das limitações da topologia em anel é que, em caso de falha de 
apenas um dos nós, todo anel para de funcionar. Um alarme pode ser 
enviado para o operador da rede para sinalizar a falha no vizinho ante-
rior, caso um nó não receba nenhuma mensagem dentro de um período 
específico. A introdução de uma mensagem de controle de operação do 
anel circulando continuamente por todos os nós também facilita a iden-
tificação de falhas de conexão. Também é possível implementar dois 
anéis com sentido de comunicação opostos, permitindo o isolamento 
da falha de um dos nós e a continuidade de operação.
1.2 Malha e conexão total
A característica principal da conexão em malha, ou mesh em inglês, 
é a de que cada nó tem uma conexão ponto a ponto dedicada com um 
certo número de outros nós da rede. Numa rede com conexão total 
(fully connected em inglês), cada nó da rede está diretamente conecta-
do a todos os demais.
Figura 4 – Topologia básica de rede em malha e de conexão total
Malha Conexão total
Fonte: adaptado de Forouzan (2010).
27Arquitetura de redes
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O tráfego da comunicaçãoentre dois nós não prejudica a comunica-
ção com um terceiro, porque todas as conexões são independentes entre 
si. Também a falha de um nó não prejudica a rede e pode ser facilmente 
identificada pelo operador, aumentando seu grau de robustez operacio-
nal. A segurança e a privacidade são igualmente privilegiadas, uma vez 
que o tráfego entre dois nós não pode ser monitorado por um terceiro. 
A maior desvantagem da topologia em malha é o custo da imple-
mentação das conexões caso seja feita por cabos, tanto pelo fato de 
que a necessidade de passagem de muitos cabos demanda a constru-
ção de dutos, bandejas e armários de distribuição, quanto pelo maior 
número de interfaces de conexão em cada nó. Por essa razão, essa or-
ganização só se justifica para a interconexão de poucos equipamentos, 
como na implementação do núcleo de uma rede de alto desempenho e 
grande confiabilidade.
1.3 Estrela
Em redes com topologia em estrela, um nó específico da rede exerce 
um papel diferenciado, ficando responsável por estabelecer uma cone-
xão central ponto a ponto com todos os demais. Para que dois nós se 
comuniquem, a mensagem precisa necessariamente passar pelo nó 
central para alcançar o seu destino.
Figura 5 – Topologia básica de rede em estrela
Estrela
Fonte: adaptado de Forouzan (2010).
28 Protocolos de redes Ma
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O custo de instalação de uma rede em estrela é menor do que o de 
uma rede em malha, porque cada nó só precisa ter uma conexão física 
com o nó central. A inclusão ou a exclusão de um nó também é simplifi-
cada, e a identificação de uma falha em um nó específico pode ser feita 
rapidamente, sem prejudicar a operação do restante da rede. Pensando 
num serviço de rede implementado no modelo cliente-servidor, em que 
o servidor assume as funções do nó central, a organização em estrela é 
naturalmente indicada.
A maior desvantagem da organização em estrela está na existên-
cia de um ponto único de falha, o nó central. Caso ele deixe de operar, 
toda a rede será prejudicada. Além disso, o nó central precisa ser imple-
mentado com capacidades de processamento e memória suficientes 
para receber todas as conexões e lidar com a demanda de todos os 
demais nós simultaneamente. Outra questão é a de que, caso o nó cen-
tral tenha a sua segurança comprometida, todos os demais nós ficarão 
desprotegidos.
1.4 Árvore
Numa topologia em árvore, os nós são organizados em níveis hie-
rárquicos. Os nós de mais baixo nível interligam-se a um nó superior 
local por meio de suas respectivas conexões ponto a ponto. Esse nó de 
interconexão local, por sua vez, vai se conectar a outros de maior nível 
hierárquico, até que se alcance o nó-raiz, que interconecta todos os nós 
da rede. 
Figura 6 – Topologia básica de rede em árvore
Árvore
Fonte: adaptado de Forouzan (2010).
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Nessa organização, cada nó pode acessar qualquer outro. Caso es-
tejam no mesmo nível hierárquico, a conexão será feita por meio do nó 
superior de interconexão local. Caso estejam em níveis distintos, o nó su-
perior local repassará as mensagens para os níveis superiores, num fluxo 
ascendente, que por sua vez vão redirecioná-las para os níveis inferiores 
de outros ramos da estrutura, agora num fluxo descendente, até que che-
guem ao destino esperado.
Na organização da internet, é predominante uma estrutura em árvo-
re. As redes locais de cada escritório ou residência são interligadas por 
um nó local que se interconecta a outros externos em nível regional, até 
chegar ao nó-raiz global.
Nesse tipo de rede, é importante que cada nó de conexão entre níveis 
conheça quais os nós inferiores a ele conectados, em todos os subní-
veis. Só assim ele poderá redirecionar mensagens que venham de níveis 
superiores para um nó em nível inferior no mesmo ramo. Numa rede 
dinâmica com frequentes alterações, descobrir e manter atualizado 
esse conhecimento de quais são os nós inferiores e superiores exis-
tentes acaba por gerar um tráfego significativo de mensagens só para 
administração dos serviços de rede. Conheceremos em outros capítu-
los como esse endereçamento de nós foi implementado por meio de 
soluções específicas.
1.5 Barramento
A organização dos nós da rede em barramento (bus em inglês) con-
sidera que existe um meio comum de comunicação interligando todos 
os nós da rede. Também é chamada de conexão multiponto, em oposi-
ção a uma conexão ponto a ponto, que envolve apenas dois nós. Assim, 
quando um nó envia uma mensagem para outro, todos os demais cap-
tam a mesma mensagem. 
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Figura 7 – Topologia básica de rede em barramento
Barramento
Fonte: adaptado de Forouzan (2010).
O meio comum de conexão entre todos os nós pode ser um único 
cabo físico, ao qual cada equipamento se conecta com um adaptador fí-
sico. O mesmo cabo interconecta diversos equipamentos numa mesma 
sala. O custo de uma instalação de uma rede em barramento utilizando 
cabos é, portanto, muito menor do que o de uma rede em anel ou em 
malha. A comunicação também pode se dar por meio da propagação 
de ondas de rádio, no caso de uma rede sem fio. Em ambos os casos, é 
grande a facilidade de inclusão ou exclusão de nós na rede.
Uma das desvantagens de uma rede em barramento é o conflito de 
comunicação com a sobreposição de mensagens simultaneamente en-
viadas por nós distintos. Essa situação, denominada colisão, aumenta a 
complexidade de identificação das mensagens corrompidas e pode gerar 
atrasos significativos em redes com elevado tráfego de mensagens. O 
isolamento de falha em um nó na rede também é dificultado. Um erro de 
conexão de um equipamento ao cabo ou interferências eletromagnéti-
cas externas podem acabar inviabilizando o funcionamento da rede. Nós 
mais distantes podem sofrer problemas intermitentes de difícil diagnósti-
co gerados pela atenuação natural de sinais eletromagnéticos durante a 
propagação em meios com ou sem fio.
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Quadro 1 – Resumo de topologias de rede
TOPOLOGIA CARACTERÍSTICA VANTAGEM DESVANTAGEM
Anel
Cada nó possui duas 
conexões, uma com o nó 
vizinho anterior e outra 
com o nó vizinho posterior.
Facilidade de extrair e incluir 
nós, identificar falha de um 
anel e garantir o tempo de 
transmissão máximo.
Falha de um nó prejudica 
toda a rede.
Malha e 
conexão 
total
Cada nó possui uma 
conexão ponto a ponto com 
alguns ou todos os demais 
nós da rede.
Tráfego independente entre 
nós e isolamento de falha de 
um nó sem afetar os demais.
Alto custo de 
implementação quando 
utilizando cabos.
Estrela
Existe um nó central ao 
qual todos os demais têm 
uma ligação ponto a ponto. 
Facilidade de inclusão 
e exclusão de nós e 
identificação de falhas é 
simplificada.
Nó central é ponto único 
de falhae sua capacidade 
limita o desempenho da 
rede.
Árvore
Conexão hierárquica de 
nós locais com outros nós 
em ramos distintos.
Possibilidade de interligação 
de todos os nós, com 
mensagens percorrendo 
diferentes ramos da árvore.
Esforço de atualização 
do mapa de nós em níveis 
inferiores e superiores, 
para tomada de decisão 
sobre encaminhamento de 
mensagens.
Barramento
Meio comum onde uma 
mensagem enviada por 
um nó é simultaneamente 
recebida por todos os 
demais.
Facilidade de inclusão e 
exclusão de nós e baixo 
custo de implementação.
Conflito de mensagens 
enviadas ao mesmo tempo 
por vários nós, dificuldade 
de identificação de falhas.
2 Modelo hierárquico ou de camadas
Nós usamos o modelo de camadas em diversas situações do nos-
so dia a dia. Caso você viaje para participar de uma palestra em outra 
cidade, por exemplo, seu foco inicialmente estará no trânsito local e na 
escolha da melhor estrada para chegar o quanto antes aonde deseja. 
Já na cidade de destino, o deslocamento pelas avenidas e a entrada 
no estacionamento do centro de convenções ganham sua atenção. Até 
que o nome do auditório e o horário da apresentação passem a ser as 
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informações mais relevantes quando o evento estiver próximo de come-
çar. Em cada etapa, seu foco ajusta-se para a execução de uma ativida-
de específica. As etapas estão encadeadas e o sucesso final depende 
do sucesso em todas as etapas intermediárias.
O modelo de camadas foi uma escolha natural para a implementa-
ção da comunicação em cada nó de uma rede (KUROSE; ROSS, 2013). 
Ele facilita a divisão de um problema complexo em etapas distintas 
(camadas) e permite a padronização das atividades desenvolvidas em 
cada uma delas, sem elevar o nível de rigidez do conjunto. A implemen-
tação do processamento das informações em cada camada independe 
das demais (modularização), simplificando testes de validação. É pre-
ciso garantir apenas uma descrição objetiva do tipo e do formato das 
informações na entrada e na saída da camada, assim como quais são 
os objetivos e os resultados esperados, inclusive em casos de falha.
Protocolo de comunicação foi o nome dado a esse conjunto de ca-
madas, regras de processamento e formatos de dados. Cada camada 
também pode ser chamada de protocolo. Assim, um protocolo é forma-
do por uma pilha (diversas camadas) de outros protocolos. Chamamos 
de arquitetura de redes o conjunto de todos os protocolos de comunica-
ção empregados na implementação de uma rede. 
IMPORTANTE 
Modelos definem princípios, estabelecendo padrões, que promovem 
a interoperabilidade de equipamentos desenvolvidos por fabricantes 
distintos.
 
No fluxo contínuo da comunicação, cada camada recebe infor-
mações da camada anterior, processa segundo as regras predefini-
das e repassa o resultado para a camada seguinte. Os detalhes de 
hardware e software, como tipo de processador, tamanho da memória 
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e algoritmos utilizados, estão encapsulados e são de conhecimento 
apenas do fornecedor do protocolo. 
As funcionalidades de cada camada foram estabelecidas de manei-
ra que possam ser reaproveitadas para implementação de protocolos 
distintos. Enquanto uma camada tem seu foco no meio físico de co-
municação da mensagem, com ou sem fio, por exemplo, outra camada 
que responde pela verificação da integridade da mensagem pode ser 
aproveitada em ambas as situações. 
Independência de implementação baseada na padronização e possi-
bilidade de reaproveitamento de camadas são conceitos que se conso-
lidaram ao longo dos anos. Na área comercial, permitiram a criação de 
componentes de sistemas de comunicação, variando desde pequenos 
dispositivos até servidores dedicados, organizados de maneira a prestar 
serviços específicos na rede. Foram decisões acertadas de concepção 
e projeto considerando um mercado de soluções bastante dinâmico, 
com mudanças frequentes decorrentes de rápidos avanços tecnológi-
cos, em que sempre é preciso atender à necessidade de garantia da 
interoperatividade entre equipamentos de fabricantes distintos.
3 Pilhas TCP/IP
A família de protocolos TCP/IP, como ficou conhecida, é um dos 
pilares de todo o desenvolvimento de serviços de rede que hoje co-
nhecemos. Criada em alinhamento com o modelo de camadas, con-
vencionou-se que as camadas mais elevadas estão logicamente mais 
próximas da interface com o usuário e lidam com informações num ní-
vel mais elevado de abstração, enquanto as mais baixas aproximam-se 
mais de pacotes de dados enviados e recebidos pelas interfaces físicas 
dos meios de comunicação.
Foi concebida com dois objetivos principais. O primeiro era de in-
terconexão de diferentes tipos de redes locais para criar um serviço de 
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comunicação global, em que computadores geograficamente distribu-
ídos, operando em redes em área limitada e com tecnologias distintas, 
pudessem trocar mensagens e usufruir de serviços de rede comuns. Foi 
desse esforço que se consolidou a internet, a rede das redes, interligan-
do bilhões de usuários em todo o mundo.
O segundo objetivo foi o de criar uma abstração da rede física para 
liberar o desenvolvimento de aplicações das limitações geradas por de-
talhes de implementação de protocolos, sistemas operacionais e meios 
de comunicação. A ideia era que o desenvolvedor da aplicação tivesse 
um conjunto de funções-padrão de comunicação acessadas via uma in-
terface de software padrão. Essa aplicação, por exemplo, de transferên-
cia de arquivos via rede funcionaria em qualquer rede a que os usuários 
estivessem conectados. 
IMPORTANTE 
Benefícios do TCP/IP:
• Padronização: amplamente implementado por todos os fabrican-
tes.
• Interconectividade: integra distintos sistemas em redes heterogê-
neas.
• Integração: conecta soluções tecnológicas novas e antigas.
• Robustez: suporta aplicações de rede com grande estabilidade.
• Escalabilidade: conecta redes locais à internet em todo o mundo.
 
O TCP/IP é uma pilha de protocolos organizados em 4 camadas 
(TANENBAUM, 2011):
 • Aplicação: essa camada é utilizada pela maioria das aplicações 
para comunicação via rede no seu mais alto nível de abstração. 
Os dados enviados e recebidos por essa camada têm o formato 
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reconhecido apenas pela aplicação, que possui uma interface com 
o usuário pela qual recebe comandos e troca informações que 
orientam a comunicação nesse nível.
 • Transporte: oferece serviços de garantia da confiabilidade da co-
municação e da integridade dos dados, além de distribuir as men-
sagens recebidas para as respectivas aplicações em nível supe-
rior e cuidar do roteamento de mensagens entre redes distintas.
 • Rede: os serviços nessa camadasão de recepção e envio simples 
de dados endereçados a nós da rede.
 • Física: contém uma interface com a rede física que conecta os 
nós localmente. Está conceitualmente muito próxima do hard-
ware de comunicação, relacionada com sinais elétricos, pinagem 
e dimensões físicas dos conectores. 
Figura 8 – Modelo de camadas de protocolos TCP/IP
Aplicação
Transporte
Rede
Físico
SMTP, Telnet, FTP
TCP
IP
Ethernet, SNA, wireless
UDP SCTP
Fonte: adaptado de Parziale (2006).
Os protocolos mais conhecidos na camada de aplicação são os 
seguintes:
 • HTTP/HTTPS: navegação na web.
 • SMTP: comunicação de e-mails.
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 • FTP: transferência de arquivos.
 • Telnet: terminal virtual de comandos de texto.
Na camada de transporte, os principais protocolos são TCP, UDP e 
SCTP.
O TCP (transmission control protocol) oferece um serviço de comu-
nicação com garantia de que a ordem e o conteúdo dos dados recebi-
dos estão corretos. É um serviço orientado à conexão lógica (sessão) 
confiável que se estabelece entre dois nós da rede antes do início da 
transmissão. O protocolo oferece ainda diversas funcionalidades, como:
 • conexão simultânea nos dois sentidos (full-duplex);
 • controle de fluxo e de congestionamento da comunicação;
 • retransmissão de pacotes perdidos ou corrompidos;
 • confirmação de recebimento de dados. 
Já o UDP (user datagram protocol) é usado para envio e recebimento 
de dados isolados pouco sensíveis, sem nenhuma garantia quanto à 
correção da ordem de chegada ou do conteúdo. Os pacotes com dados 
corrompidos são simplesmente descartados. Ele é de mais simples im-
plementação e demanda menor processamento e alocação de memó-
ria para ser executado pelo equipamento conectado à rede, reduzindo o 
tempo de resposta na rede (latência).
O protocolo SCTP (stream control transmission protocol) oferece a 
transferência confiável de pacotes, livre de erros de duplicação e falhas 
no endereçamento, assim como suporte para novas aplicações como 
VoIP (voice over internet protocol). Ele foi concebido de maneira a com-
binar as melhores funcionalidades dos protocolos TCP e UDP.
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Na camada de rede da pilha TCP/IP, o protocolo IP (internet protocol) 
oferece o serviço de endereçamento de dados, sem verificação de erros, 
confirmação de recebimento ou qualquer outra funcionalidade como as 
disponibilizadas pelo protocolo TCP. Apesar da simplicidade, o serviço 
de menor esforço de comunicação de dados do protocolo IP é suficien-
te para atender à demanda dos demais protocolos em níveis superiores, 
a menos que haja uma perda excepcional de pacotes de dados ou atra-
sos muito grandes de transmissão na rede.
Os protocolos ethernet, SNA (system network architecture) e wire­
less fazem parte da camada física do TCP/IP. Diversos serviços de co-
municação são oferecidos nesse nível: tradução de nomes e endereços 
lógicos em endereços físicos, especificação de rotas de dados na rede, 
gerenciamento de tráfego e taxas de comunicação, além de divisão/
reunião de pacotes de dados. Essa camada oferece um elevado grau de 
liberdade para implementação de protocolos, suficiente para permitir a 
operação do TCP/IP em ambientes de rede envolvendo grande variedade 
de tecnologias, velocidades de comunicação e meios de transmissão.
PARA SABER MAIS 
O protocolo ICMP (internet control message protocol) situado na cama-
da de rede utiliza os serviços do protocolo IP para controlar a propaga-
ção de dados na rede, sinalizando erros de congestionamento, atrasos 
de propagação e falhas no roteamento de pacotes entre redes. A gestão 
dos nós e do tráfego entre eles é uma função importante que busca a 
garantia da qualidade dos serviços. Parte do tráfego de uma rede é ge-
rado por protocolos de controle como o ICMP. 
 
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Considerações finais
Pudemos estudar, neste capítulo, as diferentes topologias bási-
cas que uma rede de computadores pode apresentar, observando 
vantagens e desvantagens de cada uma. Também analisamos as 
características do modelo de camadas amplamente utilizado na 
concepção de protocolos de rede. Por fim, estudamos as funciona-
lidades da pilha de protocolos TCP/IP, amplamente empregada na 
implementação da internet.
O estudo dos detalhes de implementação dos protocolos hoje exis-
tentes é um caminho seguro para o aprimoramento contínuo do profis-
sional de redes.
Referências
CISCO NETWORKING ACADEMY. Connecting networks v6: companion guide. 
Indianapolis: Cisco Press, 2018. 
FOROUZAN, Behrouz A. Comunicação de dados e redes de computadores. 4. 
ed. Porto Alegre: AMGH, 2010.
KUROSE, Jim F.; ROSS, Keith W. Redes de computadores e a internet: uma 
abordagem top­down. 6. ed. São Paulo: Pearson, 2013.
PARZIALE, Lydia et al. TCP/IP tutorial and technical overview. [S. l.]: IBM 
Redbooks, 2006. Disponível em: https://www.redbooks.ibm.com/pubs/pdfs/
redbooks/gg243376.pdf. Acesso em: 1 dez. 2019.
TANENBAUM, Andrew S.; WETHERALL, David J. Redes de computadores. São 
Paulo: Pearson, 2011.
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Capítulo 3
Meios de 
comunicação
Este capítulo apresenta os diferentes meios físicos de comunicação 
em redes de computadores, também chamados de canais de comuni-
cação. Em termos práticos, a informação do nó A da rede nunca alcan-
çará o nó B de destino sem o meio físico de comunicação pelo qual a 
mensagem se propaga. A escolha do meio determina o desempenho da 
comunicação em virtude das características físicas associadas.
Os meios físicos podem ser classificados em meios guiados, que utili-
zam cabos metálicos e de fibra óptica, e meios não guiados, que utilizam 
o ar para a propagação de ondas eletromagnéticas. 
Considerando o modelo de camadas dos protocolos TCP/IP, o meio 
físico de comunicação pertence à camada física.
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1 Cabos metálicos
A utilização de cabos metálicos como meio de comunicação de da-
dos foi muito bem-sucedida desde o nascimento das redes de compu-
tadores décadas atrás. Na época, os cabos de telefonia foram adap-
tados para a transmissão de bits 0 e 1, que, apesar das limitações de 
velocidade, possibilitaram o desenvolvimento de diversas outras tecno-
logias de rede.
Atualmente, os cabos de par trançado (twisted pair em inglês) al-
cançaram um elevado nível de sofisticação, assegurando, nos dias de 
hoje, taxas de comunicação de até10 Gbit/s (1 Gbit = 1.000.000.000 
bits) para distâncias inferiores a 100 metros, mais que suficiente para a 
comunicação de streaming de vídeo em redes locais.
Um par trançado consiste em dois fios de cobre isolados, de aproxi-
madamente 0,5 milímetro de diâmetro, torcidos em espiral um sobre o 
outro. Um determinado número mínimo de voltas por metro assegura 
propriedades físicas de transmissão de sinais elétricos muito vantajo-
sas quando aplicadas à comunicação de dados (TANENBAUM, 2011). 
Figura 1 – Cabo de par trançado
Cabo
Par trançado
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A tecnologia atual utiliza cabos com quatro pares trançados (oito 
fios), com variações na blindagem eletromagnética (ABNT, 2019): 
 • sem blindagem (UTP – unshielded twisted pair);
 • com blindagem no cabo (F/UTP – foiled/unshielded twisted pair), 
com uma fita plástica aluminizada ou uma malha de fios metáli-
cos envolvendo o cabo, mas não os pares individualmente;
 • com blindagem no cabo (S/FTP – screened/foiled twisted pair), com 
uma malha de fios metálicos envolvendo o cabo e uma fita plástica 
aluminizada envolvendo cada um dos pares individualmente.
Figura 2 – Estrutura de cabos de par trançado – UTP, F/UTP e S/FTP
Fonte: adaptado de Flatman (2013, p. 10).
Malha
Pares trançados
Fita interna
em cada par
Fita externa
UTP
F/UTP
S/FTP
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Os cabos de par trançado são classificados em categorias, confor-
me apresentado no quadro 1.
Quadro 1 – Categoria de cabos de par trançado
CATEGORIA DESCRIÇÃO VELOCIDADE (MBPS)
CAT 1 UTP usado em telefonia. < 0,1
CAT 2 UTP para linhas dedicadas de dados. 2
CAT 3 Melhoria da CAT2 para redes de computadores. 10
CAT 4 Melhoria da CAT3 para redes token ring. 20
CAT 5 UTP para redes de computadores. 100
CAT 5E CAT5 com maior imunidade ao ruído. 125
CAT 6 UTP para velocidade de 200 Mbps. 200
CAT 7 S/FTP para redes de alta velocidade. 600
Fonte: adaptado de Comer (2015, p. 118).
Cabeamento estruturado é o nome dado à infraestrutura hierárqui-
ca de cabos que interliga salas de equipamentos, salas de distribuição 
e áreas de trabalho em edifícios comerciais (ABNT, 2019). Os equipa-
mentos de rede de alto desempenho são instalados na sala de equi-
pamentos, na entrada do edifício, e de lá partem os cabos da rede prin-
cipal (backbone em inglês), interligando equipamentos de distribuição 
de conexões instalados nas salas de telecomunicações em cada andar 
do edifício. O cabeamento horizontal parte de cada sala de telecomuni-
cação para interligar os equipamentos instalados nas áreas de trabalho 
distribuídas pelo andar. 
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 Editora Senac São Paulo.
Figura 3 – Cabeamento estruturado em edifícios comerciais
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1 Tomada de telecomunicações; 2 Cabeamento horizontal; 3 Distribuidor de piso (sala de 
telecomunicações); 4 Cabeamento vertical (cabeamento de backbone); 5 Distribuidor do prédio 
(sala de equipamento) / distribuidor de campus; 6 Entrada de facilidade; 7 Backbone de campus.
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CD/BD
Fonte: adaptado de Fey (2014, p. 156).
Outro meio de comunicação é o cabo coaxial, que alcança uma alta 
taxa de comunicação por causa de sua excelente característica de 
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isolamento quanto a interferências de ruídos eletromagnéticos exter-
nos. O cabo de 50 ohms é comumente empregado para as transmis-
sões digitais, enquanto o cabo de 75 ohms é comumente utilizado para 
transmissão de sinais analógicos e de sinal de televisão por assinatura.
Figura 4 – Estrutura do cabo coaxial
Capa plástica 
protetora
Condutor externo 
em malha
Material 
isolante
Núcleo 
de cobre
Fonte: adaptado de Tanenbaum (2011, p. 60).
2 Cabos ópticos
A utilização de cabos de fibra óptica como meio de comunicação 
de dados não é uma solução nova, mas certamente nunca se popula-
rizou tanto como atualmente. Segundo a Anatel (2019), 89,4% da po-
pulação em 64,4% dos municípios brasileiros dispõe de presença de 
fibra óptica para conexões de banda larga em seus domicílios. E esta-
mos muito longe de alcançar o limite de comunicação dessa tecnolo-
gia. Enquanto os serviços hoje comercializados de banda larga FTTH 
chegam a taxas de 300 Gbps (giga bits por segundo), a capacidade de 
comunicação de uma fibra óptica é de 50.000 Gbps. 
O princípio de transmissão de sinais em fibras ópticas baseia-se na 
reflexão total continuada de raios de luz nas paredes da fibra que estão 
em contato com o revestimento de proteção. 
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Figura 5 – Diagrama de transmissão de luz em fibras ópticas
Emissor
Núcleo
Receptor
Revestimento
RevestimentoRe�exão total
Fonte: adaptado de Forouzan (2010, p. 199).
Com a reflexão total, o raio de luz não perde energia e consegue se 
propagar pela fibra sem amplificação até distâncias de 100 km, com 
taxa de comunicação de 100 Gbps.
Podemos utilizar diferentes fontes emissoras de luz segundo um com-
promisso de custo-benefício. LEDs (light emitting diodes) são fontes de 
luz de relativamente baixo custo, que apresentam taxas de comunicação 
mais baixas e cobrem distâncias mais curtas. Já os lasers de semicondu-
tores são mais caros por um lado, mas alcançam taxas de comunicação 
e distâncias maiores. Enquanto os LEDs são menos susceptíveis ao ruído 
térmico, os diodos laser podem ter a sua capacidade de transmissão sig-
nificativamente afetada pela temperatura a que estiverem submetidos. A 
sensibilidade do receptor e a velocidade de conversão de sinal luminoso 
em elétrico são fatores críticos que limitam a velocidade e a taxa de erros 
da comunicação.
A estrutura de um cabo de fibra óptica é composta de cinco camadas:
 • O núcleo, que fica no centro do cabo, é a própria fibra óptica 
pela qual a luz se propaga com as informações que se deseja 
transmitir.
 • O revestimento interno tem por finalidade atuar como espelho, 
refletindo, assim, a luz de volta para o núcleo da fibra.
 • O buffer protege o núcleo e o revestimento interno.
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 • O material de reforço impede a ruptura do cabo quando ele for 
esticado.
 • A capa, feita de PVC, tem a finalidade de proteger toda a estrutura 
contra umidade, danos mecânicos e outras agressões do meio.
Figura 6 – Estrutura de um cabo de fibra óptica
Capa
Material
de reforço
Bu�er
Revestimento
interno
Núcleo
 Fonte: adaptado de Cisco ([s. d.]).
As fibras ópticas são tubos de vidro muito frágeis, com diâmetros de 
7 a 100 mícrons (1 mícron = 0,000001 metro) (FOROUZAN, 2010). O ma-
terial de reforço precisa ser suficientemente resistente para evitar que 
o cabo seja tracionado ou esmagado, acarretando o rompimento das 
fibras. Cabos terrestres são enterrados em valas de pelo menos 1 metro 
de profundidade. Cabos submarinos recebem uma proteção especial 
para resistir a fortes correntezas e aos ataques de grandes predadores 
do mar. Cabos instalados em postes são sustentados por cabos de aço 
internos ou externos.
As conexões de fibras ópticas podem ser feitas de três maneiras dis-
tintas. A primeira é montando um conector óptico numa ponta da fibra, 
o qual será encaixado a um soquete montado na ponta da outra fibra. 
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Apesar de a perda do sinal luminoso nos conectores ser da ordem de 
10% a 20%, a vantagem desse método é a rápida conexão ou reconfigu-
ração dos cabos. 
Outro método é o de emenda mecânica, feita com a ajuda de um 
equipamento que corta as fibras cuidadosamente e alinha as superfí-
cies perpendiculares, de maneira que a luz consiga passar pela emenda 
e continuar sua propagação. A perda de emendas mecânicas é da or-
dem de 10% da potência do sinal luminoso. Também é possível fazer 
uma emenda por fusão, utilizando um equipamento específico, que cor-
ta as fibras perpendicularmente e funde as duas superfícies com uma 
descarga elétrica, reduzindo as perdas de sinal luminoso, ainda que con-
tinuem existindo.
3 Ondas eletromagnéticas
A tecnologia de comunicação de dados sem fio, conhecida como 
wireless, não precisa de um meio físico para guiar as mensagens do 
transmissor ao receptor, como acontece com os cabos metálicos e de 
fibra óptica. Utiliza ondas eletromagnéticas que carregam informações 
codificadas de diferentes maneiras. Utilizam antenas para envio e re-
cepção de mensagens, que são dispositivos que irradiam ou recebem 
ondas eletromagnéticas. 
As ondas eletromagnéticas podem ser classificadas segundo a fre-
quência do sinal (FOROUZAN, 2010):
 • Ondas de rádio (3 kHz a 1 GHz): utilizam antenas omnidirecionais, 
que propagam os sinais em todas as direções. Podem alcançar 
longas distâncias, mas com reduzida taxa de comunicação. 
 • Micro-ondas (1 GHz a 300 GHz): utilizam antenas unidirecionais, 
com alinhamento visual entre emissor e receptor. Podem atingir 
altas taxas de comunicação. Em virtude da curvatura da Terra, os 
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links de micro-ondas precisam de repetidores para regeneração e 
retransmissão do sinal.
 • Infravermelho (300 GHz a 400 THz): usado em comunicação de 
curta distância em ambientes fechados, pelas características 
de não penetração dos sinais em paredes e alta sensibilidade à 
interferência dos raios solares, que também carregam emissões 
na faixa do infravermelho. Oferece alta taxa de comunicação.
Uma característica importante da comunicação na faixa de radiofre-
quência é poder transpor paredes e contornar obstáculos como edifí-
cios e elevações do terreno. Outra característica é a facilidade de comu-
nicação no modo broadcasting, de um emissor para muitos receptores.
Já a interferência entre sinais pode ser um obstáculo para operação 
nessa faixa de frequência, ocasionando altas taxas de erro nas mensa-
gens, que são geradas por ruídos eletromagnéticos de máquinas, refle-
xão de sinais em obstáculos como edifícios, ou mesmo interferência de 
sinais de transmissões clandestinas.
Como as mensagens enviadas são recebidas por todos os nós da 
rede simultaneamente, a questão de segurança precisa ser endereçada 
em camadas superiores da pilha TCP/IP, por exemplo, criptografando 
o conteúdo das mensagens para que apenas o nó destinatário possa 
decodificá-las e ter acesso aos dados enviados.
Diversas tecnologias foram desenvolvidas para a utilização mais efi-
ciente da banda de comunicação, com redução de interferência entre re-
des e menor taxa de erros (BRADFORD, 2017). Cada uma delas adotou 
uma estratégia particular de codificação de bits 0 e 1, com pequenas 
variações na frequência ou na fase dos sinais, gerando vários canais 
virtuais que possibilitam comunicações simultâneas entre nós da rede. 
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IMPORTANTE 
O espectro eletromagnético, que compreende todas as frequências pos-
síveis de transmissão, é um recurso finito. Ele é controlado por agências 
governamentais em todo o mundo. No Brasil, a Anatel (Agência Nacio-
nal de Telecomunicações) é responsável por definir políticas e regula-
mentos do setor e estabelecer concessões de faixas de frequências 
para aplicações específicas, exercendo também o papel de fiscalização 
e punição de infrações.
 
4 Micro-ondas e satélites
Antes do desenvolvimento comercial das fibras ópticas, os links de 
comunicação de micro-ondas foram os mais utilizados para longas dis-
tâncias. Ainda nos dias de hoje, podemos ver diversas antenas conec-
tando edifícios nas grandes cidades. 
Uma das primeiras questões com links de comunicação de micro-
-ondas para grandes distâncias é o investimento em torres de cerca de 
100 metros de altura a cada 80 km de distância (TANEMBAUM, 2011). 
Com a pavimentação e a recuperação de rodovias, passar cabos de fi-
bra óptica interligando cidades passou a ser um negócio muito mais 
competitivo. As fibras ópticas também oferecem um desempenho 
superior frente aos problemas de interferências e refrações de sinais 
de micro-ondas nas camadas inferiores da atmosfera. Além disso, en-
quanto a fibra óptica é um elemento passivo, os repetidores de micro-
-ondas reúnem equipamentos ativos, com antenas expostas ao clima, 
demandando manutenção preventiva e corretiva em locais distantes 
das cidades. Dependendo da tecnologia e da frequência utilizada, locais 
com chuvas excessivas precisam ser contornados pois a água absorve 
ondas eletromagnéticas na faixa de 4 GHz.
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Já para curtas distâncias, dentro do perímetro urbano, por exemplo, 
a solução de micro-ondas é relativamente mais barata para as ligações 
ponto a ponto. Antenas de baixo custo são instaladas no topo de edifí-
cios já construídos, pagando-se um aluguel mensal pela energia elétrica 
e permissão de acesso à área.
Os satélites artificiais trouxeram uma nova oportunidade de aplica-
ção de links de micro-ondas, agora conectando