Fundamentos de Redes de Computadores

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Redes de Computadores 
 
Instrutor 
Aurio G. Tenório 
 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 1 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
Capítulo 1 – Introdução ..................................................................4 
1.1 O que é uma rede de computadores ........................................................................ 4 
1.2 Origem, destino e pacotes...................................................................................... 4 
1.3 Protocolos de rede................................................................................................. 4 
1.4 Tipos de Redes de Computadores............................................................................ 5 
1.4.1 LANs – Local Area Networks.............................................................................. 5 
1.4.2 WANs – Wide Area Networks............................................................................. 6 
1.5 Largura de Banda e Throughput .............................................................................. 6 
1.5.1 Analogias para a Largura de Banda Digital .......................................................... 7 
1.5.2 Importância da largura de banda....................................................................... 8 
1.5.3 Limitações ...................................................................................................... 8 
Capítulo 2 – O Modelo OSI ............................................................10 
2.1 Introdução ......................................................................................................... 10 
2.2 O Modelo de Referência OSI ................................................................................. 12 
2.2.1 As sete camadas do Modelo de Referência OSI .................................................. 12 
2.2.2 Encapsulamento ............................................................................................ 14 
2.3 O Modelo de Referência TCP/IP ............................................................................. 17 
2.4 Comparação entre o Modelo OSI e o Modelo TCP/IP................................................. 19 
Capítulo 3 – Topologias e Dispositivos de Rede ................................21 
3.1 Classificação das Redes pela Topologia .................................................................. 21 
3.2 Dispositivos de Rede............................................................................................ 22 
3.3 Evolução dos dispositivos de rede ......................................................................... 25 
3.4 Fluxo de Pacotes ................................................................................................. 26 
Capítulo 4 – Camada Física............................................................29 
4.1 Os termos analógico e digital ................................................................................ 29 
4.2 Taxa de Transmissão Máxima de um Canal............................................................. 30 
4.2.1 Teorema de Nyquist....................................................................................... 30 
4.2.2 Fontes de Distorção de Sinais em Transmissão.................................................. 30 
4.2.3 Lei de Shannon ............................................................................................. 32 
4.3 Multiplexação e Modulação ................................................................................... 32 
4.3.1 Multiplexação na Freqüência ........................................................................... 34 
4.3.2 Técnicas de Modulação ................................................................................... 34 
4.3.3 Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda .......................................... 38 
4.3.4 PCM ............................................................................................................. 39 
4.3.5 Multiplexação por Divisão de Tempo ................................................................ 39 
4.3.6 SONET/SDH.................................................................................................. 41 
4.4 Codificação e Transmissão de Sinais em Banda Base ............................................... 41 
4.5 Comutação......................................................................................................... 43 
4.5.1 Comutação de Circuitos .................................................................................. 43 
4.5.2 Comutação de Pacotes ................................................................................... 44 
4.5.3 Comutação de Circuitos versus Comutação de Pacotes ....................................... 45 
4.6 Meios de Transmissão Guiados.............................................................................. 45 
4.6.1 Meios de Transmissão de Cobre....................................................................... 46 
4.6.2 Meios de Transmissão por Fibra Óptica............................................................. 48 
4.7 Transmissão sem Fio ........................................................................................... 50 
4.7.1 O espectro eletromagnético ............................................................................ 50 
4.7.2 Transmissão de rádio ..................................................................................... 52 
4.7.3 Transmissão por Infravermelho e ondas de luz visível ........................................ 53 
4.8 Transmissão via Satélite ...................................................................................... 53 
4.9 Hardware da camada física das redes Ethernet/IEEE 802.3....................................... 55 
4.9.1 Colisões e Domínio de Colisão ......................................................................... 57 
Capítulo 5 – Camada de Enlace......................................................59 
5.1 Comunicação por adaptadores .............................................................................. 60 
5.2 Controle de Erros ................................................................................................ 61 
 
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5.2.1 Controle de erros por retransmissão ................................................................ 62 
5.3 Endereçamento na camada de enlace .................................................................... 62 
5.4 Controle de Acesso ao Meio .................................................................................. 64 
5.5 Enquadramento .................................................................................................. 66 
5.5.1 Enquadramento Ethernet/IEEE 802.3 ............................................................... 67 
5.6 Tecnologias Ethernet/IEEE 802.3........................................................................... 69 
5.7 Comutação Ethernet ............................................................................................ 70 
5.7.1 Segmentação com bridges .............................................................................. 71 
5.7.2 Comutação com switches................................................................................ 72 
5.7.3 Modos de um switch ...................................................................................... 72 
Capítulo 6 – Camada de Rede........................................................74 
6.1 Introdução ......................................................................................................... 74 
6.1.1 Dispositivos da Camada 3............................................................................... 74 
6.2 Endereçamento................................................................................................... 75 
6.2.1 Endereçamento simples e endereçamento hierárquico........................................ 75 
6.2.2 Datagramas IPv4...........................................................................................75 
6.2.3 Pacotes IP .................................................................................................... 76 
6.2.4 Endereços IP versão 4.................................................................................... 77 
6.2.5 Classes de Endereços IPv4.............................................................................. 77 
6.2.6 Endereços de rede e endereços de broadcast .................................................... 78 
6.2.7 Sub-Redes.................................................................................................... 79 
6.2.8 Endereços privados........................................................................................ 82 
6.3 Roteamento Inter-Domínio sem Classe (CIDR)........................................................ 82 
6.4 NAT – Network Address Translation ....................................................................... 85 
6.5 Endereçamento IPv6 – Next Generation ................................................................. 86 
6.5.1 Formato do pacote IPv6 ................................................................................. 87 
6.5.2 Endereçamento IPv6 ...................................................................................... 88 
6.5.3 Notação do endereçamento IPv6 ..................................................................... 90 
6.5.4 Comparação IPv4 x IPv6 ................................................................................ 90 
6.5.5 Cabeçalhos de Extensão ................................................................................. 91 
6.6 Protocolos de Controle da Internet ........................................................................ 93 
6.6.1 Métodos de atribuição de endereços IP............................................................. 93 
6.6.2 Reverse Address Resolution Protocol (RARP) ..................................................... 94 
6.6.3 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) .................................................... 94 
6.6.4 Address Resolution Protocol (ARP) ................................................................... 96 
6.6.5 ICMP – Internet Control Message Protocol ........................................................ 98 
6.7 Roteamento de pacotes........................................................................................ 98 
6.7.1 Determinação do Caminho.............................................................................. 98 
6.7.2 Protocolo Roteado Versus Protocolo de Roteamento ..........................................100 
6.7.3 Roteamento Estático Versus Roteamento Dinâmico...........................................101 
6.7.4 Classes dos Protocolos de Roteamento ............................................................103 
6.7.5 Tempo de Convergência ................................................................................103 
6.7.6 Classificação dos protocolos de roteamento em IGP ou EGP ...............................103 
6.7.7 Roteamento Vetor de Distância ......................................................................104 
6.7.8 Protocolo de roteamento RIP..........................................................................105 
6.7.9 Roteamento Link State ..................................................................................106 
6.8 OSPF – Open Shortest Path First ..........................................................................107 
6.8.1 Necessidades atendidas pelo OSPF..................................................................107 
6.8.2 O que significa Link-State (Estado do Enlace)...................................................107 
6.8.3 Estados do OSPF ..........................................................................................108 
6.8.4 Formato do pacote OSPF ...............................................................................109 
6.8.5 Operação do OSPF ........................................................................................109 
6.8.6 Áreas e Roteadores de Borda .........................................................................113 
6.9 Requisitos para Protocolos Link State....................................................................114 
6.10 Loops de Roteamento .......................................................................................115 
6.11 Comparação dos Protocolos Vetor de Distância e Link State ...................................117 
6.12 Protocolos de Roteamento Híbrido ......................................................................117 
 
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6.13 Border Gateway Protocol (BGP)..........................................................................117 
6.13.1 Conceitos e Terminologia .............................................................................118 
6.13.2 Comunicação IBGP e EBGP...........................................................................119 
6.13.3 Descrição do protocolo ................................................................................119 
6.13.4 Tipos de pacotes BGP ..................................................................................120 
6.13.5 Seleção do caminho ....................................................................................121 
6.13.6 Atributos do caminho ..................................................................................121 
6.13.7 Processo de decisão ....................................................................................125 
6.13.8 Sincronização BGP ......................................................................................125 
6.13.9 Agregação BGP...........................................................................................126 
6.13.10 Roteamento baseado na política do BGP-4 ...................................................127 
6.13.11 Confederações BGP ...................................................................................128 
6.13.12 Refletores de rota BGP...............................................................................129 
6.14 Seleção do protocolo de roteamento ...................................................................131 
Capítulo 7 – Camada de Transporte.............................................. 132 
7.1 Introdução ........................................................................................................132 
7.2 TCP – Transmission Control Protocol .....................................................................132 
7.2.1 Introdução ao TCP ........................................................................................132 
7.2.2 Portas e Soquetes.........................................................................................133 
7.2.3 A API (Application Program Interface) Socket...................................................134 
7.2.4 O segmento TCP...........................................................................................135 
7.2.5 Bits de Código..............................................................................................136 
7.2.6 Estabelecimento de conexões TCP ..................................................................136 
7.2.7 Encerramento de conexões TCP......................................................................137 
7.2.8 Confirmação simples TCP e Janela Móvel .........................................................137 
7.3 UDP – User Datagram Protocol.............................................................................139 
7.3.1 Datagrama UDP............................................................................................139 
Capítulo 8 – Camada de aplicação ................................................ 140 
8.1 Introdução ........................................................................................................140 
8.2 DNS – Domain Name System ..............................................................................141 
8.2.1 O espaçode nomes do DNS ...........................................................................142 
8.2.2 Registros de recursos....................................................................................143 
8.2.4 Exemplo da configuração de um servidor DNS no LINUX....................................145 
8.2.5 Servidores de nomes ....................................................................................146 
8.3 Protocolos de Correio Eletrônico ...........................................................................147 
8.3.1 SMTP – Simple Mail Transport Protocol ............................................................147 
8.3.2 SMTP Estendido - ESMTP ...............................................................................153 
8.3.3 Vantagens e Desvantagens do SMTP ...............................................................153 
8.3.4 POP – Post Office Protocol..............................................................................154 
8.4 Telnet ...............................................................................................................154 
8.5 FTP – File Transfer Protocol .................................................................................155 
8.6 HTTP – HyperText Transfer Protocol .....................................................................156 
8.6.1 Recuperação de página HTTP .........................................................................156 
8.6.2 Métodos HTTP ..............................................................................................157 
8.6.3 A URL HTTP .................................................................................................157 
8.6.4 Conexões HTTP persistentes ..........................................................................158 
8.6.5 Cabeçalhos HTTP ..........................................................................................159 
8.6.6 Cookies – O Mecanismo de Gerenciamento do Estado HTTP ...............................160 
 
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Fundamentos de Comunicação em Rede 
Capítulo 1 – Introdução 
 
1.1 O que é uma rede de computadores 
Uma rede é um sistema de objetos ou pessoas intrinsecamente conectado. As redes estão ao 
nosso redor, até mesmo dentro de nós. Nossos próprios sistemas nervoso e cardiovascular são 
redes. Como outros exemplos de redes considere redes de comunicação, de transporte, social, 
biológico e redes de serviços públicos. 
O conceito de redes de computadores refere-se à conexão de um grupo de sistemas com o 
propósito expresso de compartilhar informação. Esse conceito envolve muitos pontos, 
incluindo: 
• Protocolos e metodologia de comunicação, que descrevem as regras que os membros da 
rede devem seguir para que a comunicação seja bem sucedida; 
• Topologia e projeto, que descrevem como os sistemas são conectados; 
• Endereçamento, que descrevem como são identificados os nós em uma rede; 
• Roteamento, que descreve a maneira pela qual os dados são transferidos de um sistema 
a outro por meio da rede; 
• Confiabilidade, que trata das questões de integridade dos dados para garantir que os 
dados recebidos sejam exatamente aqueles transmitidos; 
• Interoperabilidade, que se refere ao grau em que os produtos de software e hardware 
desenvolvidos por diferentes fabricantes são capazes de se comunicar com sucesso pela 
rede; 
• Segurança, que diz respeito a proteger os dados trafegando pela rede; 
• Padrões, que estabelecem as regras que devem ser seguidas. 
 
1.2 Origem, destino e pacotes 
Para que dois sistemas finais enviem informações através de uma rede, um fluxo de dados 
deve ser produzido num dispositivo denominado nó de origem, ser encaminhado através de 
um conjunto de sistemas intermediários até alcançar o dispositivo denominado nó de destino. 
As informações que trafegam pela rede são referidas como pacotes. Um pacote de dados é 
uma unidade de informações logicamente agrupada que se desloca entre sistemas de 
computadores. Ele inclui as informações da origem, junto com outros elementos necessários 
para fazer com que a comunicação com o dispositivo de destino seja possível e confiável. O 
endereço de origem em um pacote especifica a identidade do dispositivo que envia o pacote. O 
endereço de destino especifica a identidade do dispositivo que recebe o pacote. 
 
1.3 Protocolos de rede 
Protocolos permitem a comunicação de um host para outro através da rede. Um protocolo é 
uma descrição formal de um conjunto de regras e convenções que governam a maneira de 
comunicação entre os dispositivos em uma rede. Os protocolos determinam o formato, 
temporização, seqüência, e controle de erros na comunicação de dados. Sem os protocolos, o 
computador não pode criar ou reconstruir o fluxo de bits recebido de outro computador no seu 
formato original. 
Os protocolos controlam todos os aspectos de comunicação de dados, que incluem o seguinte: 
• Como é construída a rede física 
• Como os computadores são conectados à rede 
 
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• Como são formatados os dados para serem transmitidos 
• Como são enviados os dados 
• Como lidar com erros 
Estas regras para redes são criadas e mantidas por diferentes organizações e comitês. 
Incluídos nestes grupos estão: Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), American 
National Standards Institute (ANSI), Telecommunications Industry Association (TIA), Electronic 
Industries Alliance (EIA) e International Telecommunications Union (ITU), anteriormente 
conhecida como Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (CCITT). 
 
1.4 Tipos de Redes de Computadores 
No início as redes de computadores receberam a classificação “sneaker” net: As empresas 
possuíam computadores que eram dispositivos dedicados, e cada um deles operava 
independentemente de outros computadores. Alguém no escritório possuía uma impressora 
conectada ao seu computador de trabalho. Quando algum outro funcionário precisava utilizá-
la, era precisar copiar o arquivo num disquete e transportá-lo até a máquina para impressão. 
O nome deriva do fato que para utilizar a rede os usuários tinham que gastar seus tênis. 
Logo se percebeu que essa maneira de administrar empresas não era eficaz nem econômica. 
Elas precisavam de uma solução que respondesse satisfatoriamente às três questões a seguir: 
1. Como evitar a duplicação de equipamentos e recursos 
2. Como se comunicar eficazmente 
3. Como configurar e gerenciar uma rede 
À medida que as empresas cresciam as desvantagens das sneakers net se tornaram óbvias. As 
redes locais foram desenvolvidas e implementadas, permitindo que os usuários dentro de um 
departamento transferissem arquivos eletronicamente pela rede. As impressoras “stand alone” 
foram substituídas por impressoras de rede, compartilhadas pelo departamento inteiro. Como 
conseqüência, o começo dos anos 80 experimentou uma expansão tremenda no campo das 
redes, porém, o início do desenvolvimento foi caótico, sob vários aspectos. 
Em meados dos anos 80, foram sentidos os problemas do crescimento. Muitas das tecnologias 
de rede que surgiram tinham sido criadas usando-se diferentes implementações de hardware e 
software. Em conseqüência, muitas das novas tecnologias de rede eram incompatíveis entre si. 
Tornou-se cada vez mais difícil paras as redes que usavam especificações diferentes 
comunicarem-se umas com as outras. 
À medida que o uso do computador nas empresas cresceu, logo se percebeu que até mesmo 
as LANs (redes locais) não eram suficientes. Em um sistema de LAN, cada departamento ou 
empresa era uma espécie de ilha eletrônica. 
Era necessário um modo de passar informações de maneira rápida e eficiente, não só dentro 
da empresa, mas também de uma empresa a outra. A solução, então, foi a criação de redes de 
áreas metropolitanas (MANs) e de redes de longa distância (WANs). Como as WANs podiam 
conectar as redes usuárias dentro de grandesáreas geográficas, elas tornaram possível a 
comunicação entre empresas a grandes distâncias. 
Para nossos estudos, a maioria das redes de dados serão classificadas como redes locais 
(LANs) ou redes de longa distância (WANs). As LANs estão geralmente localizadas em edifícios 
ou campus individuais e manipulam comunicações internas. As WANs cobrem uma grande área 
geográfica e conectam cidades e países. 
 
1.4.1 LANs – Local Area Networks 
As redes locais consistem em computadores, placas de rede, meios de rede, dispositivos de 
controle de tráfego de rede e dispositivos periféricos. As LANs permitem que as empresas que 
usam a tecnologia de computação compartilhem, de modo eficaz, itens como arquivos e 
 
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impressoras e usem meios de comunicação como correio eletrônico. Elas reúnem: dados, 
comunicações, computação e servidores de arquivos. 
As LANs são projetadas para executar as seguintes ações: 
• Operar dentro de uma área geográfica limitada 
• Permitir que muitos usuários acessem meios de grande largura de banda 
• Fornecer conectividade ininterrupta aos serviços locais 
• Conectar dispositivos fisicamente adjacentes 
• Controlar de forma privada redes sob administração local. 
O conjunto de equipamentos necessário numa rede local é composto por roteadores, switches, 
hubs, bridges e repetidores, além do cabeamento necessário para interconectar estes 
dispositivos e obviamente dos nós terminais, que são os computadores, impressoras e outros 
dispositivos que se conectam à rede por meio destes equipamentos. 
As tecnologias mais comuns em redes locais são Ethernet, Token Ring e FDDI. O Ethernet é a 
tecnologia dominante em redes locais. O padrão se tornou muito difundido, pela simplicidade 
de projeto, baixo custo e grande disponibilidade de equipamentos por diferentes fabricantes. O 
padrão cobre mais de 90% dos projetos de rede local ao redor do mundo. 
 
1.4.2 WANs – Wide Area Networks 
A solução para a interconexão das LANs foi a criação das redes de longa distância. As WANs 
fornecem acesso a computadores ou servidores de arquivos locais remotos. Como as WANs 
conectam redes de usuários dentro de uma vasta área geográfica, elas permitem que as 
empresas se comuniquem ao longo de grandes distâncias. Com a utilização de WANs torna-se 
possível que computadores, impressoras e outros dispositivos em uma rede local compartilhem 
informações com locais distantes. As WANs proporcionam comunicações instantâneas através 
de grandes áreas geográficas. A capacidade de enviar uma mensagem instantânea para 
alguém em qualquer lugar do mundo proporciona as mesmas capacidades de comunicação que 
antigamente eram possíveis somente se as pessoas estivessem no mesmo escritório físico. 
As WANs são projetadas para executar as seguintes ações: 
• Operar em grandes áreas separadas geograficamente. 
• Permitir que os usuários tenham capacidades de comunicação em tempo real com 
outros usuários. 
• Proporcionar que recursos remotos estejam permanentemente conectados aos serviços 
locais. 
• Proporcionar serviços de e-mail, World Wide Web, transferência de arquivos e e-
commerce. 
Os principais equipamentos necessários numa comunicação de longa distância são modems 
(CSU/DSU), roteadores, switches WAN e servidores de comunicação. 
Algumas tecnologias comuns às WANs são Frame relay, ATM (Asynchronous Transfer Mode), 
PPP (Point-to-Point Protocol), ISDN (Integrated Services Digital Network), DSL (Digital 
Subscriber Line), as séries portadoras T e E (T1/E1, T3/E3), SONET (Synchronous Optical 
Network). 
 
1.5 Largura de Banda e Throughput 
Largura de banda é a medida da quantidade de informações que podem ser transferidas 
através da rede em certo período de tempo. Portanto, a quantidade de largura de banda 
disponível é uma parte crítica da especificação da rede. Uma rede local típica poderá ser 
confeccionada para fornecer 100 Mbps para cada estação de trabalho de mesa, mas isso não 
quer dizer que cada usuário será capaz de transmitir centenas de megabits de dados através 
 
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da rede para cada segundo de uso. Isto só seria possível sob circunstâncias ideais. O conceito 
de throughput poderá ajudar na explicação de como isto é possível. 
O throughput se refere à largura de banda real medida, em uma hora do dia específica, usando 
específicas rotas de Internet, e durante a transmissão de um conjunto específico de dados na 
rede. Infelizmente, por muitas razões, o throughput é muito menor que a largura de banda 
digital máxima possível do meio que está sendo usado. Abaixo seguem alguns dos fatores que 
determinam o throughput: 
• Dispositivos de interconexão 
• Tipos de dados sendo transferidos 
• Topologias de rede 
• Número de usuários na rede 
• Computador do usuário 
• Computador servidor 
• Condições de energia 
A largura de banda teórica é uma consideração importante na criação de uma rede, pois a 
largura de banda nunca será maior que os limites impostos pelos meios e pelas tecnologias de 
rede escolhidas. No entanto, é também importante que o projetista e o administrador da rede 
considerem os fatores que podem afetar o throughput real. Com a medição constante do 
throughput, um administrador de redes ficará ciente das mudanças no desempenho da rede e 
na mudança das necessidades dos usuários da rede. A rede poderá então ser ajustada 
apropriadamente. 
Nos sistemas digitais, a largura de banda é medida em bits por segundo (bps). Geralmente 
queremos transmitir milhares de bits por segundo. Os provedores de serviço de Internet 
precisam transmitir milhões ou até bilhões de bits por segundo. Consulte a tabela seguinte 
para entender a simbologia utilizada para representar as diferentes escalas na transmissão 
digital. 
 
Unidade de largura de banda Abreviação Equivalência 
Bits por segundo bps Unidade básica 
Kilobits por segundo kbps 103 bps = 1 kbps 
Megabits por segundo Mbps 106 bps = 1 Mbps 
Gigabits por segundo Gbps 109 bps = 1 Gbps 
 
 
1.5.1 Analogias para a Largura de Banda Digital 
• A largura de banda como o diâmetro de um cano 
Pense na rede de canos que traz água até sua casa e leva o esgoto embora. Esses canos 
têm diferentes diâmetros: o principal cano de água da cidade pode ter 2 metros de 
diâmetro, enquanto a torneira da cozinha pode ter 2 centímetros. O diâmetro do cano mede 
a capacidade do cano levar água. Nessa analogia, a água é como a informação, e o 
diâmetro do cano é como a largura de banda. Na verdade, muitos especialistas em rede 
falam em termos de "colocar canos maiores", o que significa mais largura de banda, ou 
seja, mais capacidade de transmitir informações. 
 
• A largura de banda como o número de pistas de uma rodovia 
Pense em uma rede de estradas que atenda à sua cidade ou município. Pode haver rodovias 
com oito pistas, com saídas para estradas de 2 e 3 pistas, que podem, por sua vez, levar a 
ruas com duas pistas não divididas e, finalmente, à garagem da sua casa. Nessa analogia, o 
 
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número de pistas é como a largura de banda, e o número de carros é como a quantidade de 
informação que pode ser transportada. 
 
1.5.2 Importância da largura de banda 
A importância da largura de banda deve ser salientada pelos seguintes fatores: 
• É finita – independente dos materiais, a largura de banda é limitada pelas leis da física. 
Por exemplo, devido às propriedades físicas dos fios telefônicos de par trançado, a 
largura de banda é limitada a 56 kbps nos modems de linha discada convencionais; 
• Significa dinheiro – quanto mais largura de banda desejar mais terá que gastar; 
• É uma medida chave do desempenho e do projeto da rede; 
• Demanda crescente. 
 
1.5.3 Limitações 
A largura de banda varia dependendo do tipo dos meios físicos assim como das tecnologias de 
rede local e WAN utilizadas. A física dos meiosexplica algumas das diferenças. Os sinais são 
transmitidos através de fio de cobre de par trançado, de cabo coaxial, de fibra óptica e do ar. 
As diferenças físicas na maneira com que os sinais são transmitidos resultam em limitações 
fundamentais na capacidade de transporte de informações de um determinado meio. Porém, a 
largura de banda real de uma rede é determinada pela combinação de meios físicos e das 
tecnologias escolhidas para a sinalização e a detecção de sinais de rede. 
Por exemplo, o entendimento atual da física do cabo de cobre de par trançado não blindado 
(UTP) coloca o limite teórico da largura de banda acima de um gigabit por segundo (Gbps). 
A tabela abaixo ilustra alguns tipos comuns de meios de rede junto com limites na distância e 
na largura de banda para quando se está usando a tecnologia de rede indicada. 
 
Meio Largura de banda Distância máxima 
Cabo coaxial fino de 50 ohm 
(Ethernet 10Base2) 
10 Mbps 185 m 
Cabo coaxial grosso de 50 ohm 
(Ethernet 10Base5) 
10 Mbps 500 m 
Par trançado não blindado categoria 5 
(Ethernet 10Base-T/100Base-TX) 
10/100 Mbps 100 m 
Par trançado não blindado categoria 5e/6 
(Ethernet 1000Base-T) 
1 Gbps 100 m 
Fibra ótica multimodo (62,5/125 µm) 
(Ethernet 100Base-FX) 
100 Mbps 2.000 m 
Fibra ótica multimodo (62,5/125 µm) (Ethernet 
1000Base-SX) 
1 Gbps 220 m 
Fibra ótica multimodo (50/125 µm) (Ethernet 
1000Base-SX) 
1 Gbps 500 m 
Fibra ótica multimodo (9/125 µm) 
(Ethernet 1000Base-LX) 1 Gbps 5.000 m 
 
A tabela seguinte ilustra diferentes tecnologias de rede e a largura de banda associada a cada 
tecnologia de longa distância. 
 
 
 
 
 
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Serviço Usuário Largura de banda 
Modem Pessoas 56 Kbps 
ISDN Pequenas empresas 128 Kbps 
Frame Relay Empresas de porte médio 56 Kbps a 1544 Kbps 
T1/E1 Empresas de porte médio 1,544/2,048 Mbps 
T3 Entidades de grande porte 44,736 Mbps 
OC-1 Empresas telefônicas 51,840 Mbps 
OC-3 Empresas telefônicas 155,251 Mbps 
OC-48 Empresas telefônicas 2,48 Gbps 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 10 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Capítulo 2 – O Modelo OSI 
 
2.1 Introdução 
Durante as últimas duas décadas houve um grande aumento na quantidade e no tamanho das 
redes. Várias redes, no entanto, foram criadas através de implementações diferentes de 
hardware e de software. Como resultado, muitas redes eram incompatíveis, e a comunicação 
entre redes com diferentes especificações tornou-se difícil. Para tratar desse problema, a 
International Organization for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa sobre vários 
esquemas de rede. A ISO reconheceu a necessidade de se criar um modelo de rede para 
ajudar os desenvolvedores a implementar redes que poderiam comunicar-se e trabalhar juntas 
(interoperabilidade). Assim, a ISO lançou em 1984 o modelo de referência OSI. 
O conceito de camadas vai ajudar você a entender a ação que ocorre durante a comunicação 
de um computador com outro. As questões que envolvem o movimento de objetos físicos, 
como no tráfego em estradas, ou no caso dos dados eletrônicos são as seguintes: 
1. O que está no fluxo? 
2. Que formas diferentes fluem? 
3. Que regras comandam o fluxo? 
4. Onde acontece o fluxo? 
Nos referimos a esse deslocamento de objetos, físico ou lógico, como fluxo. Existem muitas 
camadas que ajudam a descrever os detalhes do processo de fluxo. Outros exemplos de 
sistemas com fluxo são o sistema público de abastecimento de água, o sistema rodoviário, o 
sistema postal e o sistema telefônico. 
Consulte a tabela de exemplos, comparando redes. As redes listadas nesse esquema fornecem 
a você mais analogias para ajudá-lo a entender redes de computadores. 
 
Comparando Redes 
Rede O que há no fluxo? Diferentes formas de fluxo Regras Onde? 
Água Água Potável, Esgoto, Chuva 
Abrir torneira, dar 
descarga 
Tubulações 
Rodovia Veículos Carros, motos Leis de trânsito, educação Estradas e Rodovias 
Postal Objetos Cartas, objetos Embalagens, selos Caixas postais, carteiros, 
caminhões 
Telefone Informações Idiomas Acesso ao telefone Cabos, ondas 
eletromagnéticas 
 
Outro exemplo de como você pode usar o conceito de camadas para analisar um tema 
cotidiano é examinar a conversação humana. Quando você tem uma idéia e deseja comunicá-
la a outra pessoa, a primeira coisa a fazer é escolher a forma de expressar essa idéia. Em 
seguida, você decide como comunicá-la de forma apropriada e, por fim, você de fato expõe 
sua idéia. Analisando essa interação em termos de camadas, você pode entender com mais 
clareza alguns dos problemas de comunicação entre seres humanos e entre computadores, e 
descobrir como resolvê-los. 
 
Protocolo 
Para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem até um destino, através de uma rede, 
é importante que todos os dispositivos da rede usem a mesma linguagem, ou protocolo. Um 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 11 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
protocolo é um conjunto de regras que tornam possível a comunicação em rede. Uma definição 
técnica de um protocolo de comunicações de dados é: um conjunto de regras, ou um acordo, 
que determina o formato e a transmissão de dados. A camada n em um computador se 
comunica com a camada n em outro computador. As regras e convenções usadas nessa 
comunicação são conhecidas coletivamente como o protocolo da camada n. 
 
• L, M, N – camadas do 
modelo de comunicações 
por computador. 
• M origem, M destino: 
camadas iguais. 
• Protocolo da camada M – 
regras segundo a camada M 
origem se comunica com a 
camada M destino. 
 
A Evolução dos Padrões ISO das Redes 
A primeira fase de desenvolvimento das LANs, MANs e WANs foi caótica, sob vários aspectos. 
No início da década de 80 houve um grande aumento na quantidade e no tamanho das redes. 
À medida que as empresas percebiam como era possível economizar e aumentar a 
produtividade com a tecnologia de redes, criavam mais redes e expandiam as redes já 
existentes, quase tão rapidamente quanto eram lançadas novas tecnologias e produtos de 
rede. 
Na metade da década de 80, essas empresas começaram a ter problemas gerados pelas 
expansões realizadas. A comunicação entre redes que usavam especificações e 
implementações diferentes se tornou mais difícil. As empresas perceberam que precisavam 
abandonar os sistemas de redes proprietários. 
Os sistemas proprietários têm desenvolvimento, posse e controle privados. Na indústria de 
computadores, "proprietário" é o contrário de "aberto" e quer dizer que uma empresa, ou um 
pequeno grupo de empresas, detém o controle sobre todo o uso da tecnologia. "Aberto" quer 
dizer que o livre uso da tecnologia está disponível para o público. 
Para tratar do problema da incompatibilidade entre as redes e da impossibilidade delas se 
comunicarem entre si, a International Organization for Standardization (ISO) pesquisou 
esquemas de redes como, por exemplo, DECNET, SNA e TCP/IP, para tentar descobrir um 
conjunto de regras. Como resultado dessa pesquisa, a ISO criou um modelo de rede que 
ajudaria os fabricantes a criar redes que poderiam ser compatíveis e operar junto com outras 
redes. 
O processo de decompor comunicações complexas em discretas tarefas menores pode ser 
comparado ao processo de montagem de um automóvel. Se tomado como um todo, o 
processo de projetar, industrializar e montar um automóvel é altamente complexo. É 
improvável que uma só pessoa possa saber como executar todas as tarefas necessárias para 
se construir um carro desde o rascunho do projeto. Por isso, os engenheiros mecânicos 
projetam o carro, os engenheiros industriais projetam os moldes para as peças e os técnicos 
de montagem específicos montam cada parte do carro. 
O modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection), lançado em 1984, foi o 
esquema descritivo criado. Ele ofereceu aos fabricantes um conjunto de padrões que 
garantiram maior compatibilidade e interoperabilidade entre os vários tiposde tecnologias de 
rede, criados por várias empresas de todo o mundo. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 12 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
2.2 O Modelo de Referência OSI 
O modelo de referência OSI é o modelo fundamental para comunicações em rede. Embora 
existam outros modelos, a maior parte dos fabricantes de rede, hoje, relaciona seus produtos 
ao modelo de referência OSI, especialmente quando desejam instruir os usuários no uso dos 
produtos. Eles o consideram a melhor ferramenta disponível para ensinar às pessoas a enviar 
e receber dados através de uma rede. 
O modelo de referência OSI permite que você visualize as funções de rede que acontecem em 
cada camada. Sobretudo, o modelo de referência OSI é uma estrutura que você pode usar 
para entender como as informações trafegam através de uma rede. Além disso, você pode 
usar o modelo de referência OSI para visualizar como as informações, ou pacotes de dados, 
trafegam desde os programas aplicativos (por exemplo, planilhas, documentos, etc.), através 
de um meio de rede (como cabos, etc.), até outros programas aplicativos localizados em um 
outro computador de uma rede, mesmo se o remetente e o destinatário tiverem tipos 
diferentes de rede. 
No modelo de referência OSI, existem sete camadas numeradas e cada uma ilustra uma 
função particular da rede. Essa separação das funções da rede é chamada divisão em 
camadas. Dividir a rede nessas sete camadas oferece as seguintes vantagens: 
• Decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples. Pense em redução 
de complexidade. 
• Padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por parte de 
vários fabricantes. Pense em padronização de interfaces. 
• Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede. Pense 
em tecnologia interoperável. 
• Evita que as alterações em uma camada afetem as outras, possibilitando maior rapidez no 
seu desenvolvimento. Pense em facilidade de evolução das redes. 
• Decompõe as comunicações de rede em partes menores, facilitando sua aprendizagem e 
compreensão. Pense em simplificação de ensino e aprendizagem. 
 
As 7 camadas do Modelo OSI 
Aplicação7
 Apresentação6
Sessão5
Transporte4
Rede3
Enlace2
Física1
 
� Reduz a complexidade 
� Padroniza interfaces 
� Facilita engenharia modular 
� Garante tecnologia interoperável 
� Acelera a evolução 
� Simplifica o ensino e a 
aprendizagem 
 
 
 
2.2.1 As sete camadas do Modelo de Referência OSI 
Camada de Aplicação 
A camada de aplicação é a camada OSI mais próxima do usuário; ela fornece serviços de rede 
aos aplicativos do usuário. Ela se diferencia das outras por não fornecer serviços a nenhuma 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 13 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
outra camada OSI, mas apenas a aplicativos fora do modelo OSI. Os programas de planilhas, 
os programas de processamento de texto e os programas de terminal bancário são exemplos 
desses processos de aplicativos. A camada de aplicação estabelece a disponibilidade dos 
parceiros de comunicação pretendidos, sincroniza e estabelece o acordo sobre os 
procedimentos para a recuperação de erros e o controle da integridade dos dados. Para definir 
em poucas palavras a camada 7, pense em navegadores. Aplicativos e protocolos: Telnet, 
HTTP, FTP, navegadores, correio eletrônico. 
 
Camada de Apresentação 
A camada de apresentação assegura que a informação emitida pela camada de aplicação de 
um sistema seja legível para a camada de aplicação de outro sistema. Se necessário, a 
camada de apresentação faz a conversão de vários formatos de dados usando um formato 
comum. Faz a conversão entre formatos de texto, imagens estáticas e imagens em movimento 
(vídeo). A criptografia também é definida como um serviço da camada de apresentação. Para 
definir em poucas palavras a camada 6, pense em um formato de dados comum. Aplicativos e 
protocolos: ASCII, EBCDIC, JPEG, GIF, TIFF, MPEG, MIDI, criptografia. 
 
Camada de Sessão 
A camada de sessão define como iniciar, controlar e finalizar conversações (chamadas de 
sessões). Isso inclui o controle e o gerenciamento de múltiplas mensagens bidirecionais de 
forma que a aplicação possa ser notificada se apenas algumas de uma série de mensagens 
foram completadas. Isto permite à camada de apresentação ter uma visão sem interrupções 
do fluxo de dados recebido. A camada de sessão fornece seus serviços para a camada de 
apresentação. Além da regulamentação básica das sessões, a camada de sessão oferece 
recursos para transferência eficiente de dados, classe de serviço e relatórios de exceção sobre 
a camada de sessão, a camada de apresentação e a camada de aplicação. Para definir em 
poucas palavras a camada 5, pense em diálogos e conversações. Aplicativos e protocolos: RPC, 
SQL, SCP (Digital Session Control Protocol), ASP (Apple Talk Session Control Protocol). 
 
Camada de Transporte 
A camada de transporte segmenta os dados do sistema host que está enviando e monta os 
dados novamente em uma seqüência de dados no sistema host que está recebendo. O limite 
entre a camada de sessão e a camada de transporte pode ser comparado ao limite entre os 
protocolos de camada de meios e os protocolos da camada de host. Enquanto as camadas de 
aplicação, de apresentação e de sessão estão relacionadas a problemas de aplicativos, as três 
camadas inferiores estão relacionadas a problemas de transporte de dados. 
A camada de transporte tenta fornecer um serviço de transporte de dados que isola as 
camadas superiores de detalhes de implementação de transporte. Especificamente, questões 
como, por exemplo, como realizar transporte seguro entre dois hosts, dizem respeito à 
camada de transporte. Fornecendo serviços de comunicação, a camada de transporte 
estabelece, mantém e termina corretamente circuitos virtuais. Fornecendo serviço confiável, 
são usados o controle do fluxo de informações e a detecção e recuperação de erros de 
transporte. Para definir em poucas palavras a camada 4, pense em qualidade de serviços e 
confiabilidade. Protocolos principais: TCP, UDP, SPX. 
 
Camada de Rede 
Esta camada define a entrega fim a fim de pacotes. Para isto, a camada de rede define um 
endereçamento lógico de forma que qualquer destino possa ser identificado. Também define 
como funciona o roteamento e como as rotas são aprendidas de maneira que os pacotes 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 14 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
possam ser entregues. A camada de rede é uma camada complexa que fornece conectividade 
e seleção de caminhos entre dois sistemas hosts que podem estar localizados em redes 
geograficamente separadas. Se você desejar lembrar da camada 3 com o menor número de 
palavras possível, pense em seleção de caminhos, roteamento e endereçamento lógico. Alguns 
protocolos suportados pela camada de rede são o IP, o IPX e o Apple Talk. 
 
Camada de Enlace 
A camada de enlace fornece trânsito seguro de dados através de um link físico. Fazendo isso, a 
camada de enlace trata do endereçamento físico (em oposição ao endereçamento lógico), da 
topologia de rede, do acesso à rede, da notificação de erro, da entrega ordenada de quadros e 
do controle de fluxo. As especificações do enlace de dados dizem respeito à obtenção ou 
entrega de dados por meio de um determinado link. Se você desejar se lembrar da camada 2 
com o mínimo de palavras possível, pense em quadros e controle de acesso ao meio. 
Protocolos: IEEE 802.3/802.2, HDLC, Frame Relay, PPP, FDDI, ATM, IEEE 802.5/802.2. 
 
Camada Física 
A camada física define as especificações elétricas, mecânicas, funcionais e de procedimentos 
para ativar, manter e desativar o link físico entre sistemas finais. Características como níveis 
de tensão, temporização de alterações da tensão, taxas de dados físicos, distâncias máximas 
de transmissão, conectores, pinos, uso de pinos, codificação, modulação de luz, e outros 
atributos similares são definidos pelas especificaçõesda camada física. Para definir em poucas 
palavras a camada 1, pense em sinais e meios. Protocolos: TIA/EIA 232, V.35, RJ45. 
 
2.2.2 Encapsulamento 
Nas redes, os conceitos de interação e encapsulamento são sempre presentes, especialmente 
porque os roteadores constroem novos cabeçalhos (headers) e trailers de enlace de dados 
para encapsular os pacotes que roteiam. O processo de como as camadas interagem no 
mesmo computador e de como os processos da mesma camada em computadores diferentes 
comunicam-se uns com os outros estão todos inter-relacionados. Os produtos de software ou 
de hardware que implementam a lógica de algumas das camadas de protocolo OSI oferecem 
duas funções gerais: 
� Cada camada oferece um serviço para a camada acima dela na especificação de 
protocolo. 
� Cada camada passa algumas informações para o mesmo software ou hardware da 
camada em outros computadores. Em alguns casos, o outro computador está conectado 
ao mesmo meio; em outros casos, o computador está na outra extremidade da rede. 
Como você sabe, todas as comunicações em uma rede têm uma origem e são enviadas para 
um destino, e as informações emitidas em uma rede são chamadas de dados ou pacote de 
dados. Se um computador (host A) desejar enviar dados para outro computador (host B), os 
dados devem primeiro ser empacotados através de um processo chamado encapsulamento. 
O encapsulamento empacota as informações de protocolo necessárias antes do trânsito pela 
rede. Assim, à medida que o pacote de dados desce pelas camadas do modelo OSI, ele recebe 
cabeçalhos, trailers e outras informações. Observe a figura: 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 15 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Dados
Dados
0110010101010100011101010010101
Pacotes
Segmentos
Cabeçalho 
Rede
Dados Quadros
Bits
Cabeçalho 
Transporte
Cabeçalho 
Enlace
Ex: Correio 
eletrônico
Dados
Aplicação7
 Apresentação6
Sessão5
Transporte4
Rede3
Enlace2
Física1
Trailer 
Quadro
 
Encapsulamento. 
 
Para ver como o encapsulamento ocorre, vamos examinar a forma como os dados viajam pelas 
camadas como ilustrado na figura. Uma vez que o dado é enviado da origem, ele viaja através 
da camada de aplicação para baixo através das outras camadas. Como você pode ver, o 
empacotamento e o fluxo dos dados que são trocados passam por alterações à medida que as 
redes executam seus serviços para os usuários finais. As redes devem efetuar as seguintes 
cinco etapas de conversão para encapsular os dados: 
1. Compilar os dados. 
Quando um usuário envia uma mensagem de correio eletrônico, os seus caracteres 
alfanuméricos são convertidos em dados que podem trafegar na internetwork. 
2. Empacotar os dados para transporte ponto a ponto. 
Os dados são empacotados para transporte na internetwork. Usando segmentos, a 
função de transporte assegura que os hosts da mensagem em ambas as extremidades do 
sistema de correio eletrônico possam comunicar-se com segurança. 
3. Anexar (adicionar) o endereço da rede ao cabeçalho. 
Os dados são colocados em um pacote ou datagrama que contém um cabeçalho de rede 
com endereços lógicos de origem e destino. Esses endereços ajudam os dispositivos da 
rede a enviar os pacotes através da rede por um caminho escolhido. 
4. Anexar (adicionar) o endereço local ao cabeçalho de enlace. 
Cada dispositivo da rede deve colocar o pacote dentro de um quadro. O quadro permite 
a conexão com o próximo dispositivo da rede diretamente conectado do link. Cada 
dispositivo no caminho de rede escolhido requer enquadramento em seqüência para 
conectar-se ao dispositivo seguinte. 
5. Converter em bits para transmissão. 
O quadro deve ser convertido em um padrão de 1s e 0s (bits) para transmissão no meio 
(normalmente um cabo). Uma função de sincronização permite que os dispositivos 
distingam esses bits conforme eles trafegam no meio. O meio na conexão física das 
redes pode variar de acordo com o caminho usado. Por exemplo, a mensagem de correio 
eletrônico pode ser originada em uma LAN, atravessar um backbone do campus e sair 
por um link da WAN até alcançar seu destino em outra LAN remota. Cabeçalhos e trailers 
são adicionados conforme os dados descem pelas camadas do modelo do OSI. 
Para que os pacotes de dados trafeguem da origem para o destino, cada camada do modelo 
OSI na origem deve se comunicar com sua camada par no destino. Esta forma de comunicação 
é chamada de Comunicação ponto a ponto. Durante esse processo, o protocolo de cada 
camada troca informações, chamadas protocol data units (PDUs), entre camadas pares. Cada 
camada de comunicação, no computador de origem, se comunica com uma PDU específica da 
camada e com a sua camada correspondente no computador de destino, conforme ilustrado 
nas figuras seguintes. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 16 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Os pacotes de dados em uma rede são originados em uma origem e depois trafegam até um 
destino. Cada camada depende da função de serviço da camada OSI abaixo dela. Para fornecer 
esse serviço, a camada inferior usa encapsulamento para colocar a PDU da camada superior no 
seu campo de dados; depois, adiciona os cabeçalhos e trailers que a camada precisa para 
executar sua função. A seguir, enquanto os dados descem pelas camadas do modelo OSI, 
novos cabeçalhos e trailers são adicionados. Depois que as camadas 7, 6 e 5 tiverem 
adicionado suas informações, a camada 4 adiciona mais informações. Esse agrupamento de 
dados, a PDU da camada 4, é chamado segmento. 
DadosCabeçalho 
Transporte
Dados
Dados
Cabeçalho 
Rede
Cabeçalho 
Enlace
Trailer 
Quadro
0110010101010100011101010010101
Ex: Correio 
eletrônico
Bits
Quadros
Pacotes
Segmentos
Dados
 
A camada de rede, por exemplo, fornece um serviço para a camada de transporte, e a camada 
de transporte apresenta os dados ao subsistema da internetwork. A camada de rede tem a 
tarefa de mover os dados através da internetwork. Ela efetua essa tarefa encapsulando os 
dados e anexando um cabeçalho, criando um pacote (o PDU da camada 3). O cabeçalho tem 
as informações necessárias para completar a transferência, como, por exemplo, os endereços 
lógicos da origem e do destino. 
A camada de enlace fornece um serviço à camada de rede. Ela encapsula as informações da 
camada de rede em um quadro (o PDU da camada 2); o cabeçalho do quadro contém as 
informações (por exemplo, endereços físicos) exigidas para a execução das funções de link de 
dados. A camada de enlace fornece um serviço à camada de rede encapsulando as 
informações da camada de rede em um quadro. 
A camada física também fornece um serviço à camada de enlace. A camada física codifica o 
quadro de link de dados em um padrão de 1s e 0s (bits) para a transmissão no meio 
(geralmente um cabo) na camada 1. 
 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 17 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
2.3 O Modelo de Referência TCP/IP 
Embora o modelo de referência OSI seja universalmente reconhecido, o padrão aberto técnico 
e histórico da Internet é o Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). O modelo 
de referência TCP/IP e a pilha de protocolos TCP/IP tornam possível a comunicação de dados 
entre dois computadores quaisquer, em qualquer parte do mundo, a aproximadamente a 
velocidade da luz. O modelo TCP/IP tem importância histórica, assim como os padrões que 
permitiram que as indústrias de telefonia, energia elétrica, estradas de ferro e vídeo tape se 
desenvolvessem. 
O Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) desenvolveu o modelo de referência 
TCP/IP porque queria uma rede que pudesse sobreviver a qualquer condição, mesmo a uma 
guerra nuclear. Para ilustrar melhor, imagine um mundo em guerra, entrecruzado por 
diferentes tipos de conexões: cabos, microondas, fibras óticas e links de satélites. Imagine, 
então, que você precise que informações/dados (na forma de pacotes) trafeguem, 
independentemente da condição de qualquer nó ou rede particular na internetwork (que, nesse 
caso,pode ter sido destruída pela guerra). O Departamento de Defesa dos Estados Unidos 
quer que seus pacotes cheguem, todas as vezes, em qualquer condição, de um ponto a 
qualquer outro. Foi esse complexo problema de projeto que levou à criação do modelo TCP/IP 
e que se tornou, desde então, o padrão no qual a Internet se desenvolveu. 
Quando ler sobre as camadas do modelo TCP/IP, tenha em mente o objetivo inicial da 
Internet; isso vai ajudar na explicação da razão de certas coisas serem como são. O modelo 
TCP/IP tem quatro camadas: a camada de aplicação, a camada de transporte, a camada 
Internet (Rede), e a camada Inter-Redes. É importante notar que algumas das camadas do 
modelo TCP/IP têm o mesmo nome das camadas no modelo OSI. Não confunda as camadas 
dos dois modelos, porque a camada de aplicação tem funções diferentes em cada modelo. 
TCP/IP
Aplicação
Internet
Acesso à Rede
Transporte
 
 
Camada de aplicação 
Os projetistas do TCP/IP decidiram que os protocolos de mais alto nível deviam incluir os 
detalhes da camada de apresentação e de sessão. Eles simplesmente criaram uma camada de 
aplicação que trata de protocolos de alto nível, questões de representação, codificação e 
controle de diálogo. O TCP/IP combina todas as questões relacionadas a aplicações em uma 
camada e presume que esses dados estejam empacotados corretamente para a próxima 
camada. 
 
Camada de transporte 
A camada de transporte lida com questões de qualidade de serviços de confiabilidade, controle 
de fluxo e correção de erros. Um de seus protocolos, o Transmission Control Protocol (TCP), 
fornece formas excelentes e flexíveis de se desenvolver comunicações de rede confiáveis com 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 18 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
baixa taxa de erros e bom fluxo. O TCP é um protocolo orientado a conexões. Ele mantém um 
diálogo entre a origem e o destino enquanto empacota informações da camada de aplicação 
em unidades chamadas segmentos. Orientado a conexões não significa que exista um circuito 
entre os computadores que se comunicam (o que poderia ser comutação de circuitos). 
Significa que segmentos da camada 4 trafegam entre dois hosts para confirmar que a conexão 
existe logicamente durante um certo período. Isso é conhecido como comutação de pacotes. 
 
Camada de Internet 
A finalidade da camada de Internet é enviar pacotes da origem de qualquer rede na 
internetwork e fazê-los chegar ao destino, independente do caminho e das redes que tomem 
para chegar lá. O protocolo específico que governa essa camada é chamado protocolo de 
Internet (IP). A determinação do melhor caminho e a comutação de pacotes acontecem nessa 
camada. Pense nisso em termos do sistema postal. Quando você envia uma carta, você não 
sabe como ela vai chegar ao seu destino (existem várias rotas possíveis), mas, o que 
realmente importa é que ela chegue. 
 
Camada Inter-Redes 
O significado do nome dessa camada é muito amplo e um pouco confuso. É também chamada 
de camada host-rede. É a camada que se relaciona a tudo aquilo que um pacote IP necessita 
para realmente estabelecer um link físico e depois estabelecer outro link físico. Isso inclui 
detalhes de tecnologia de LAN e WAN e todos os detalhes nas camadas física e de enlace do 
OSI. 
 
Pilha de protocolos TCP/IP 
O diagrama mostrado na figura é chamado gráfico do protocolo. Ele ilustra alguns dos 
protocolos comuns especificados pelo modelo de referência TCP/IP. Na camada de aplicação, 
você vai ver diferentes tarefas de rede que talvez não reconheça, mas que, como usuário da 
Internet, provavelmente usa todos os dias. 
 
 
Esses aplicativos incluem: 
• FTP - File Transport Protocol 
• HTTP - Hypertext Transfer Protocol 
• SMTP - Simple Mail Transport Protocol 
• DNS - Domain Name Service 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 19 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
• TFTP - Trivial File Transport Protocol 
O modelo TCP/IP enfatiza a máxima flexibilidade, na camada de aplicação, para 
desenvolvedores de software. A camada de transporte envolve dois protocolos - transmission 
control protocol (TCP) e user datagram protocol (UDP). 
A camada mais baixa, a camada de rede, refere-se à tecnologia de LAN ou WAN específica que 
está sendo usada. 
No modelo TCP/IP, não importa que aplicativo solicite serviços de rede, nem que protocolo de 
transporte seja usado, haverá apenas um protocolo de rede, o internet protocol, ou IP. Isso é 
uma decisão deliberada de projeto. O IP serve como um protocolo universal que permite que 
qualquer computador, em qualquer lugar, comunique-se a qualquer momento. 
 
2.4 Comparação entre o Modelo OSI e o Modelo TCP/IP 
Se você comparar o modelo OSI e o modelo TCP/IP, vai notar que eles têm semelhanças e 
diferenças. 
TCP/IP
Aplicação7
 Apresentação6
Sessão5
Transporte4
Rede3
Enlace2
Física1
MODELO OSI
Aplicação
Internet
Acesso à Rede
Transporte
 
 
Semelhanças 
• Ambos têm camadas 
• Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços muito diferentes 
• Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis 
• A tecnologia de comutação de pacotes (e não comutação de circuitos) é presumida por 
ambos 
• Os profissionais de rede precisam conhecer ambos 
 
Diferenças 
• o TCP/IP combina os aspectos das camadas de apresentação e de sessão dentro da sua 
camada de aplicação 
• o TCP/IP combina as camadas física e de enlace do OSI em uma camada 
• o TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas 
• os protocolos do TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, 
portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos seus protocolos. 
Em contraste, nenhuma rede foi criada em torno de protocolos específicos relacionados 
ao OSI, embora todos usem o modelo OSI para guiar seu raciocínio. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 20 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Estudo dos Modelos OSI e TCP/IP 
Embora os protocolos do TCP/IP sejam os padrões com os quais a Internet cresceu, este curso 
vai usar o modelo OSI pelas seguintes razões: 
• É um padrão de alcance mundial, genérico, independente de protocolos. 
• Tem mais detalhes, o que o torna de maior ajuda para o ensino e a aprendizagem. 
• Tem mais detalhes, o que pode ser útil ao solucionar problemas. 
Muitos profissionais de rede têm opiniões diversas sobre que modelo usar. Você deve 
familiarizar-se com ambos. Você vai usar o modelo OSI como o microscópio através do qual 
vai analisar as redes, mas também vai usar os protocolos do TCP/IP em todo o curso. Lembre-
se de que há uma diferença entre um modelo (ou seja, camadas, interfaces e especificações 
de protocolo) e um protocolo de fato que é usado em redes. Você vai usar o modelo OSI, mas 
os protocolos TCP/IP. 
Você vai focalizar o TCP como um protocolo da camada 4 do OSI, o IP como um protocolo da 
camada 3 do OSI e a Ethernet como uma tecnologia da camada 2 e da camada 1. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 21 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Capítulo 3 – Topologias e Dispositivos de Rede 
 
3.1 Classificação das Redes pela Topologia 
Topologias definem a estrutura da rede. Existem duas partes na definição da topologia. Uma 
parte da definição de topologia é a TOPOLOGIA FÍSICA, que é o layout efetivo dos fios ou 
meios físicos. A outra parte é a TOPOLOGIA LÓGICA, que define como os meios físicos são 
acessados pelos hosts para o envio de dados. 
As topologias físicas mais comuns são barramento, anel, estrela, estrela estendida, 
hierárquica e rede: 
• Topologia de barramento: usa um único segmento de backbone (segmento para 
onde converge toda a comunicação do segmento) ao qual todos os hosts estão 
diretamente conectados. Vantagem: todos os hosts podem comunicar-se diretamente. 
Este tipo de topologia foi muito usado em redes Ethernet legadas e apresenta 
problemas de tráfego e colisões. 
 
• Topologia em anel: conecta um host ao próximo e o último host ao primeiro. Isso cria 
um anel físico do cabo. Existe também atopologia em anel duplo, consistindo em dois 
anéis concêntricos e independentes, não conectados, fornecendo confiabilidade e 
flexibilidade, caso um dos anéis falhe. 
 
• Topologia em estrela: conecta todos os cabos ao ponto central de concentração. Esse 
ponto é normalmente um hub ou switch. Vantagem: concentração da conectividade. 
Desvantagem: se o nó central falhar, toda a rede fica desconectada. É possível estender 
este conceito, dando origem a uma topologia em estrela estendida, que usa a 
topologia em estrela para ser criada. Ela une as estrelas individuais vinculando 
hubs/switches. Isso estenderá o comprimento e o tamanho da rede. 
 
 
Topologia em estrela 
 
Topologia em estrela estendida 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 22 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
• Topologia hierárquica (árvore): é criada similar a uma estrela estendida, mas em 
vez de unir os hubs/switches, o sistema é vinculado a um computador que controla o 
tráfego na topologia. 
 
• Topologia em malha: é usada para prover a maior proteção possível contra 
interrupções de serviço. A utilização de uma topologia em malha completa aparece, por 
exemplo, quando interconectando uma matriz e todo o conjunto de filiais em redes 
frame-relay. Usinas nucleares também possuem seus sistemas de controle interligados 
numa rede de malha completa. 
 
A topologia lógica de uma rede é a forma como os hosts se comunicam através dos meios. 
Os dois tipos mais comuns de topologias lógicas são broadcast e passagem de token. 
A topologia de broadcast simplesmente significa que cada host envia seus dados a todos os 
outros hosts conectados ao meio físico da rede. Não existe uma ordem que deve ser seguida 
pelas estações para usar a rede. O acesso é aleatório, ou seja, o primeiro a chegar, é o 
primeiro a usar. A Ethernet funciona desta maneira conforme será explicado neste curso. 
A segunda topologia lógica é a passagem de token. A passagem de token controla o acesso 
à rede, passando uma mensagem (token) seqüencialmente para cada host. Quando um host 
recebe o token, significa que esse host pode enviar dados na rede. Se o host não tiver dados a 
serem enviados, ele vai passar o token para o próximo host e o processo será repetido. Dois 
exemplos de redes que usam passagem de token são Token Ring e Fiber Distributed Data 
Interface (FDDI). 
O diagrama na Figura mostra muitas topologias diferentes conectadas pelos dispositivos de 
rede. Ele mostra uma rede local de complexidade moderada que é típica de uma escola ou de 
uma pequena empresa. Ele tem muitos símbolos e representa muitos conceitos de rede que 
vão levar tempo para serem aprendidos. 
 
3.2 Dispositivos de Rede 
Hosts 
Os dispositivos que se conectam diretamente a um segmento de rede são chamados de hosts. 
Esses hosts incluem computadores, clientes e servidores, impressoras, scanners e muitos 
outros dispositivos do usuário. Esses dispositivos fornecem aos usuários conexão à rede, com 
a qual os usuários compartilham, criam e obtêm as informações. Os dispositivos de host 
podem existir sem uma rede, porém, sem a rede as capacidades do host são muito limitadas. 
Os dispositivos de host não são parte de nenhuma camada. Eles têm uma conexão física com 
os meios de rede através de uma placa de rede e as demais camadas OSI são executadas em 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 23 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
software dentro do host. Isso significa que eles operam em todas as 7 camadas do modelo 
OSI. Eles executam todo o processo de encapsulamento e desencapsulamento para realizar o 
trabalho de enviar mensagens de correio eletrônico, imprimir relatórios, digitalizar figuras ou 
acessar bancos de dados. 
 
Placa de Rede 
É uma placa de circuito impresso que se encaixa no slot de expansão de um barramento em 
uma placa mãe do computador ou em um dispositivo periférico, controlando o acesso do host 
ao meio, permitindo a comunicação em rede. São considerados dispositivos da camada 2 
porque cada placa de rede em todo o mundo transporta um código exclusivo, chamado de um 
endereço MAC – Media Access Control. Esse endereço é usado para controlar as comunicações 
de dados do host na rede. As placas de rede não têm nenhum símbolo padronizado. 
Pressupõe-se que sempre que você vir dispositivos de rede acoplados aos meios de rede, há 
uma placa de rede ou dispositivo semelhante à placa de rede presente, mesmo que 
geralmente não seja exibido. Onde quer que você veja um ponto em uma topologia, há uma 
placa de rede ou uma interface (porta), que age pelo menos como parte de uma placa de rede. 
 
Meios 
A função básica dos meios é carregar um fluxo de informações, na forma de bits e bytes, 
através de uma LAN. A não ser pelas LANs sem fio (que usam a atmosfera ou o espaço como 
meio). Os meios de rede limitam os sinais de rede a um fio, cabo ou fibra. São considerados 
componentes da camada 1 das LANs. 
Você pode criar redes de computador com vários tipos de meios diferentes. Cada meio tem 
vantagens e desvantagens, o que é uma vantagem para um meio (custo da categoria 5) pode 
ser uma desvantagem para outro (custo da fibra óptica). Algumas das vantagens e 
desvantagens são: 
• Comprimento do cabo 
• Custo 
• Facilidade de instalação 
• Número total de computadores nos meios 
 
Repetidores 
Uma das desvantagens do tipo de cabo UTP CAT5 é o comprimento. O comprimento máximo 
do cabo UTP em uma rede é de 100 metros. Se precisarmos estender a rede além desse limite, 
devemos adicionar um dispositivo à rede. Esse dispositivo é chamado de repetidor. A finalidade 
de um repetidor é gerar os sinais da rede novamente e os retemporizar no nível do bit para 
que eles trafeguem em uma distância maior nos meios. Os repetidores são dispositivos de 
porta única de "entrada" e porta única de "saída". Os repetidores são classificados como 
dispositivos da camada 1 no modelo OSI, porque eles atuam apenas no nível do bit e não 
consideram nenhuma outra informação. 
 
Hubs 
A finalidade de um hub é gerar os sinais da rede novamente e os retemporizar. Isso é feito no 
nível de bit para um grande número de hosts (por exemplo, 4, 8 ou mesmo 24) usando um 
processo conhecido como concentração. Você vai observar que essa definição é muito similar a 
dos repetidores, por essa razão um hub é também conhecido como repetidor multiportas. A 
diferença é o número de cabos que se conectam ao dispositivo. Os motivos para se usar os 
hubs é criar um ponto de conexão central para os meios de cabeamento e aumentar a 
confiabilidade da rede. Aumenta-se a confiabilidade da rede permitindo qualquer cabo único a 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 24 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
falhar sem afetar toda a rede. Isso difere da topologia de barramento onde, se houver uma 
falha no cabo, toda a rede será afetada. Os hubs são considerados dispositivos da camada 1 
porque apenas geram novamente o sinal e o transmite para suas portas (conexões da rede). 
 
Bridge 
Uma bridge (ponte) é um dispositivo da camada 2 projetada para conectar dois segmentos da 
LAN. A finalidade de uma bridge é filtrar o tráfego, para manter local o tráfego local e, ainda 
assim, permitir a conectividade com outras partes (segmentos) da LAN para o tráfego para 
elas direcionado. Você pode se perguntar, então, como a bridge sabe qual tráfego é local e 
qual não é. A resposta é a mesma que o serviço postal usa quando perguntado como sabe qual 
correspondência é local. Ele olha o endereço local. Cada dispositivo de rede tem um endereço 
MAC exclusivo na placa de rede, a bridge mantém registros dos endereços MAC que estão em 
cada lado da bridge e toma essas decisões com base nesse endereço MAC. 
Embora os roteadores e switches tenham assumido muitas das funções das bridges, elas, 
contudo, continuam importantes em muitas redes. Para entender o switching e o roteamento 
você deve primeiro entender a bridging. É importante observar que assim como um repetidor, 
uma bridge conecta apenas doissegmentos de cada vez. 
 
Switches 
Um switch é um dispositivo da camada 2 assim como a bridge. Na verdade, um switch é 
chamado de bridge multiporta, assim como um hub é chamado de repetidor multiporta. A 
diferença entre o hub e o switch é que os switches tomam as decisões com base nos 
endereços MAC e os hubs não tomam nenhuma decisão. Devido às decisões que os switches 
tomam, eles tornam uma LAN muito mais eficiente. Eles fazem isso "comutando" os dados 
apenas pela porta à qual o host apropriado está conectado. Ao contrário, um hub enviará os 
dados por todas as portas para que todos os hosts tenham que ver e processar (aceitar ou 
rejeitar) todos os dados. 
A finalidade de um switch é concentrar a conectividade, ao mesmo tempo tornando a 
transmissão de dados mais eficiente. Por hora, pense no switch como algo capaz de combinar 
a conectividade de um hub com a regulamentação do tráfego de uma bridge em cada porta. 
Ele comuta os pacotes das portas de entrada (interfaces) para as portas de saída, enquanto 
fornece a cada porta a largura de banda completa (a velocidade da transmissão de dados no 
backbone da rede). 
 
Roteadores 
O roteador é o primeiro dispositivo com o qual você vai trabalhar que se encontra na camada 
de rede OSI, conhecida como camada 3. Trabalhar na camada 3 permite que o roteador tome 
decisões com base em grupos de endereços de rede (Classes) ao invés de endereços MAC 
individuais, como é feito na camada 2. Os roteadores podem também conectar diferentes 
tecnologias da camada 2, como Ethernet, Token-ring e FDDI. No entanto, devido à sua 
habilidade de rotear pacotes baseados nas informações da camada 3, os roteadores se 
tornaram o backbone da Internet, executando o protocolo IP. A finalidade de um roteador é 
examinar os pacotes de entrada (dados da camada 3), escolher o melhor caminho para eles 
através da rede e depois comutar os pacotes para a porta de saída apropriada. Os roteadores 
são os dispositivos de controle de tráfego mais importantes nas grandes redes. Eles permitem 
que praticamente qualquer tipo de computador se comunique com qualquer outro computador 
em qualquer parte do mundo! 
Têm duas finalidades principais: seleção do caminho e comutação das rotas dos pacotes para a 
melhor rota. Um roteador pode ter vários tipos diferentes de portas de interface: porta do 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 25 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
console, que permite conexão direta para que o roteador seja configurado; porta Ethernet, que 
é uma conexão LAN; portas seriais, que são conexões de WAN. 
 
Nuvem 
A nuvem sugere outra rede, talvez toda a Internet. Ele nos lembra de que existe uma maneira 
de se conectar a essa outra rede (a Internet), mas não fornece todos os detalhes da conexão, 
ou dessa rede. A finalidade da nuvem é representar um grupo grande de detalhes que não são 
pertinentes a uma situação, ou descrição, em um determinado momento. Como a nuvem não 
é realmente um dispositivo, mas sim uma coleção de dispositivos que operam em todos os 
níveis do modelo OSI, ela é classificada como um dispositivo das camadas de 1 a 7. 
 
Segmentos 
O termo segmento identifica os meios da camada 1 que são o caminho comum para a 
transmissão de dados em uma LAN. Na página dos meios, foi mencionado que existe um 
comprimento máximo para a transmissão de dados para cada tipo de meio. Cada vez que um 
dispositivo eletrônico for usado para estender o comprimento ou gerenciar dados nos meios, 
um novo segmento será criado. A função dos diferentes segmentos de uma rede é agir como 
LANs locais eficientes que são partes de uma rede maior. 
 
3.3 Evolução dos dispositivos de rede 
No início, quando dois computadores desejavam se comunicar, ambos precisavam de algum 
tipo de dispositivo que pudesse se comunicar com os computadores e com os meios (a placa 
de rede) e de algum caminho para o tráfego das mensagens (meio). Os computadores 
desejavam se comunicar com outros computadores que estavam distantes. A resposta para 
esse problema veio com os repetidores e os hubs. O repetidor (um dispositivo antigo usado 
pelas redes telefônicas) foi introduzido para permitir um tráfego mais rápido dos sinais de 
dados do computador. O repetidor de várias portas, ou hub, foi introduzido para permitir que 
um grupo de usuários pudesse compartilhar arquivos, servidores e periféricos. Você pode 
chamar isso de uma rede de grupo de trabalho. 
Logo, os grupos de trabalho desejavam se comunicar com outros grupos de trabalho. Devido 
às funções dos hubs (eles fazem o broadcast de todas as mensagens para todas as portas, 
independentemente do destino), à medida que o número de hosts e o número de grupos de 
trabalho aumentaram, os engarrafamentos cresceram cada vez mais. A bridge foi inventada 
para segmentar a rede, para introduzir algum controle de tráfego, um modo de filtrar o tráfego 
da rede em tráfego local e não local, sendo essa filtragem realizada por endereços da camada 
física, tornando a bridge, um dispositivo da camada 2. As bridges foram introduzidas para 
segmentar as redes em domínios de colisão menores. 
A melhor característica do hub, concentração/conectividade, e a melhor característica da 
bridge, segmentação, foram combinadas para produzir um switch. Ele tinha várias portas, mas 
permitia que cada porta simulasse uma conexão com o outro lado da bridge, permitindo assim 
vários usuários e muita comunicação. Sendo também um dispositivo da camada 2 que toma 
decisões de encaminhamento com base nos endereços físicos MAC da camada 2, o switch 
fornece alta densidade de porta (conectividade) e largura de banda dedicada entre dois PCs 
que se comunicam. 
À medida que as redes cresceram, a diversidade de plataformas, protocolos e meios, a 
distância geográfica entre os computadores, o número de computadores querendo se 
comunicar e o dinamismo básico em grandes redes, todos necessitavam do desenvolvimento 
do roteador, um dispositivo da camada 3 que toma decisões sobre o melhor caminho e sobre o 
switching com base nos endereços de rede, hierárquicos, da camada 3. Esses dispositivos 
permitiram a interconexão de LANs separadas. As internetworks foram criadas. O 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 26 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Departamento de Defesa americano já tinha uma internetwork extensa, mas a disponibilidade 
comercial dos roteadores, causou o crescimento explosivo de redes que estamos vivenciando 
atualmente. 
A nuvem representa esse crescimento. Com a chegada do novo século, a próxima etapa é a 
convergência das tecnologias de comunicação e de computação, especificamente, a 
convergência de voz, vídeo e dados – que trafegavam tradicionalmente por sistemas diferentes 
– em um único fluxo de informações. 
 
3.4 Fluxo de Pacotes 
Revisão do Encapsulamento 
Uma breve revisão do processo diz que as três camadas superiores, de aplicação, 
apresentação e sessão, preparam os dados para transmissão criando um formato comum para 
a transmissão. A camada de transporte fragmenta os dados em unidades de tamanhos que 
possam ser gerenciadas chamadas de segmentos. Ela também atribui números de seqüência 
para os segmentos para certificar-se de que o host receptor junte novamente os dados na 
ordem correta. A camada de rede encapsula o segmento criando um pacote. Ela adiciona um 
endereço de rede de origem e de destino, normalmente o IP, ao pacote. A camada de enlace 
de dados, depois, encapsula o pacote e cria um quadro. Ela adiciona o endereço local de 
origem e de destino (MAC) ao quadro. A camada de enlace de dados, então, transmite os bits 
binários do quadro através dos meios da camada física. 
Quando os dados são transmitidos em apenas uma rede local, falamos das unidades de dados 
como quadros, pois o endereço MAC é o necessário para ir do host de origem até o host de 
destino. Mas se precisarmos enviar os dados a outro host pela Intranet ou pela Internet, os 
pacotes se tornarão a unidade de dados mencionada anteriormente. Isso porqueo endereço 
da rede no pacote contém o endereço de destino final do host ao qual os dados (pacote) estão 
sendo enviados. 
As três camadas inferiores (rede, enlace de dados, física) do modelo OSI são as principais 
responsáveis pela movimentação de dados através da Intranet ou da Internet. 
 
Fluxo de Pacotes Através dos Dispositivos da Camada 1 
O fluxo de dados através dos dispositivos e componentes da camada 1 não envolve 
desencapsulamento ou encapsulamento, envolve simplesmente a transmissão e a 
transformação dos dados no nível do bit. Nenhum endereço é adicionado ou modificado, 
nenhuma informação extra para fins de entrega é adicionada. 
O fluxo de pacotes através dos dispositivos da camada 1 é simples. Os meios físicos são 
considerados componentes da camada 1. Suas responsabilidades são quanto aos bits (por 
exemplo, tensão ou pulsos de luz). Se os dispositivos da camada 1 forem passivos (plugues, 
conectores, tomadas, patch panels, meios físicos), os bits simplesmente trafegarão pelos 
dispositivos passivos, com um mínimo de distorção. Se os dispositivos da camada 1 forem 
ativos (repetidores ou hubs), os bits são na verdade gerados novamente e retemporizados. Os 
transceivers, também dispositivos ativos, atuam como adaptadores (porta AUI para RJ-45) ou 
como conversores de meios (RJ-45 elétrica para ST óptica). Em todos os casos, os transceivers 
atuam como dispositivos da camada 1. 
 
Fluxo de Pacotes Através dos Dispositivos da Camada 2 
O fluxo de dados através dos dispositivos da camada 2 sempre envolve um endereço físico, de 
hardware ou MAC. Os quadros são processados e criados nessa camada pelas placas de rede. 
Os quadros são processados pelas bridges e pelas bridges multiportas ou switches. Portanto, 
esses três dispositivos são classificados como pertencentes a camada 2. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 27 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
As bridges funcionam examinando o endereço MAC de quadros de entrada. Se o quadro for 
local (endereço MAC no mesmo segmento de rede da porta de entrada da bridge), o mesmo 
não será encaminhado através da bridge. Se o quadro não for local, este será encaminhado ao 
próximo segmento de rede. O switch aceita o quadro de dados, lê o quadro, examina os 
endereços MAC da camada 2 e encaminha os quadros (comuta-os) para as portas apropriadas. 
 
Fluxo de Pacotes Através dos Dispositivos da Camada 3 
O dispositivo principal que é discutido na camada de rede é o roteador. Os roteadores na 
verdade, operam na camada 1 (bits no meio nas interfaces do roteador), camada 2 (quadros 
comutados de uma interface para a outra), com base nas informações do pacote e nas 
decisões de roteamento (camada 3) 
O fluxo de pacotes através dos roteadores (por exemplo, a seleção do melhor caminho e a 
comutação para a porta de saída apropriada) envolve o uso de endereços de rede da camada 
3. Depois que a porta apropriada tiver sido selecionada, o roteador encapsula novamente o 
pacote em um quadro para enviá-lo ao seu próximo destino. Esse processo ocorre em todos os 
roteadores no caminho do host de origem até o host de destino. 
 
Exemplo – Ping: 
 
 
 
Neste exemplo, o host com IP 198.150.11.45 vai dar um ping no servidor cujo IP é 
198.150.11.163. O ping é um comando de teste para redes IP. A origem envia dados a um 
host remoto e solicita uma resposta. Primeiro, o cliente que vai fazer sua transmissão, usa a 
pilha de comunicações do OSI, para montar o seu pacote para enviar ao servidor. No final do 
processo de encapsulamento, será formado um quadro para ser colocado no meio físico, com o 
seguinte formato genérico: 
Cabeçalho do quadro Cabeçalho de rede Dados Trailer 
MAC Destino MAC Origem IP Origem IP Destino 
FA:CA:B1:43:7B:34 AB:CD:CD:BC:5A:3D 198.150.11.45 198.150.11.163 Ping ABCD 
A topologia lógica da rede onde o host origem está conectado faz com que o ping seja enviado 
a todos os hosts do segmento Ethernet. Essa é a função do hub, receber dados em uma porta 
e encaminhá-los a todas as outras portas. Nenhuma decisão de controle é tomada, os dados 
foram simplesmente encaminhados. Os hosts diretamente conectados verificam o endereço 
MAC de destino, e descartam o quadro, pois o endereço não coincide com o seu. Somente o 
roteador captura esse quadro, desencapsula o quadro e procura o endereço IP na sua tabela 
de roteamento. Ele descobre que para chegar ao host 198.150.11.163, o pacote tem que ser 
comutado pela porta 198.150.11.65. O roteador analisa o cabeçalho de rede para tomar essa 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 28 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
decisão. O roteador, então encapsula novamente o pacote em um quadro para transmissão 
serial: 
Cabeçalho do quadro Cabeçalho de rede Dados Trailer 
Destino Origem IP Origem IP Destino 
PPP PPP 198.150.11.45 198.150.11.163 ping AB 
O próximo roteador desencapsula o quadro PPP, procura o endereço IP na sua tabela de 
roteamento, e descobre que o host destino está conectado diretamente a sua interface 
198.150.11.233. Então encapsula o pacote novamente num quadro Ethernet e encaminha ao 
destino: 
Cabeçalho do quadro Cabeçalho de rede Dados Trailer 
MAC Destino MAC Origem IP Origem IP Destino 
AB:CD:CD:25:12:A8 FA:CA:B1:AB:04:AC 198.150.11.45 198.150.11.163 ping CDEF 
O switch descobre que para chegar ao host destino precisa comutar o pacote para sua porta 2. 
O destino verifica se o endereço MAC é realmente seu endereço, desmembra o quadro, verifica 
o endereço IP, desmembra o cabeçalho e processa os dados. Como o host está ativo e recebeu 
a solicitação de ping, ele enviará outro ping como resposta. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 29 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Capítulo 4 – Camada Física 
 
4.1 Os termos analógico e digital 
Os termos analógico e digital correspondem, de certa maneira, à variação contínua e discreta, 
respectivamente. Esses termos são frequentemente utilizados no contexto de comunicação de 
dados para qualificar tanto a natureza das informações quanto a característica dos sinais 
utilizados para a transmissão de meios físicos. 
Computadores, por exemplo, são equipamentos que armazenam, processam e codificam 
informações em bits que correspondem a dois níveis discretos de tensão ou corrente, 
representando os valores lógicos “0” ou “1”. Esse tipo de informação é denominado digital. Já 
informações geradas por fontes sonoras apresentam variações contínuas de amplitude, 
consistindo-se no tipo de informação que comumente denominamos de analógica. 
De forma análoga a que se procedeu a respeito da natureza da informação, podemos 
classificar em dois os tipos de sinais gerados para transmissão: sinais analógicos e sinais 
digitais. Sinais analógicos variam continuamente com o tempo, como pode ser observado na 
figura 4.1. 
 
Figura 4.1: Sinal analógico 
Já um sinal digital caracteriza-se pela presença de pulsos nos quais a amplitude é fixa, como 
mostra a figura 4.2. O sinal é construído através de uma seqüência de intervalos de tamanho 
fixo iguais a T segundos, chamados intervalos de sinalização, durante os quais a amplitude do 
sinal permanece fixa, caracterizando um dos símbolos digitais transmitidos. 
T
0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 
Figura 4.2: Sinal digital 
É importante entender que qualquer tipo de informação (seja digital ou analógica) pode ser 
transmitida através de um sinal analógico ou digital. Um sinal de voz analógico, por exemplo, 
pode ser amostrado, quantizado e o resultado dessa quantização, codificado em um sinal 
digital para transmissão. A transmissão de informação digital através de sinais analógicos 
também é possível; técnicas de modulação transformam sinais digitais em sinais que 
apresentam variação contínua de amplitude. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 30 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
4.2 Taxa de Transmissão Máxima de um Canal 
Em 1928, Henry Nyquist formulou uma equação que define a taxa de transmissão máxima 
para um canal de banda passante limitada e imune a ruídos.Conforme veremos no decorrer 
desta seção, distorções podem ocorrer durante a transmissão de um sinal por um meio físico 
devido a fatores como atenuação, ruídos, etc. Alguns anos mais tarde, Claude Shannon 
estendeu os resultados de Nyquist para o caso de um canal sujeito a ruído térmico. 
 
4.2.1 Teorema de Nyquist 
Henry Nyquist provou que, se um sinal arbitrário é transmitido através de um canal com 
largura de banda de W Hz, o sinal resultante da filtragem (do canal) pode ser completamente 
reconstruído pelo receptor a partir de apenas 2W amostras (exatas) por segundo. Nyquist 
demonstrou que esta é a freqüência mínima de amostragem necessária e, ao mesmo tempo, 
amostrar um sinal a uma freqüência maior que 2W é inútil já que as freqüências componentes 
que seriam recuperadas por tal amostragem já teriam sido filtradas pelo canal. Para sinais 
digitais, isso corresponde a dizer que o número de transições de um nível de amplitude para 
outro no sinal original não pode ser maior que 2W vezes por segundo. Em outras palavras, 
através de um canal de largura de banda igual a W Hz, pode-se transmitir um sinal digital de 
no máximo 2W bauds. Como 1 baud = log2L bps (onde L é o número de níveis utilizado na 
codificação), então a capacidade C máxima de transmissão de dados do canal na ausência 
ruído em bits por segundo é: 
C = 2Wlog2L bps 
Essa é a fórmula obtida por Nyquist para a capacidade máxima de um canal dada a sua banda 
passante W, na ausência de ruído. 
 
4.2.2 Fontes de Distorção de Sinais em Transmissão 
Além dos efeitos de distorção dos sinais transmitidos oriundos da banda passante limitada do 
meio físico, outros fatores causarão distorções nos sinais durante a transmissão. Entre eles 
encontramos: os ruídos presentes durante a transmissão, a atenuação, os ecos e as colisões. 
Analisaremos cada um desses fatores, seus principais efeitos e a forma de contorná-los. 
 
Ruídos 
Em qualquer transmissão, o sinal recebido consiste no sinal transmitido modificado por várias 
distorções impostas pelas características do meio físico adicionadas de outras distorções 
inseridas durante a transmissão devido à interferência de sinais indesejáveis denominados 
ruídos. O ruído é um dos maiores limitantes do desempenho de sistemas de comunicação. 
A quantidade de ruído presente numa transmissão é medida em termos da razão entre a 
potência do sinal e a potência do ruído, denominada relação sinal-ruído. Se representarmos a 
potência do sinal por S e a potência do ruído por N, a relação sinal-ruído é dada por S/N. É 
muito comum utilizar-se, ao invés desta razão diretamente, o valor 10 log10(S/N). O resultado 
obtido é uma medida da relação sinal-ruído em uma unidade denominada decibel (dB). Uma 
relação sinal ruído igual a 10 corresponde a 10 dB; uma relação igual a 100 corresponde a 20 
dB; uma razão de 1000, isto é, um sinal mil vezes mais forte que o ruído, corresponde a uma 
relação sinal-ruído de 30 dB. 
Ruídos podem ser classificados em quatro tipos: ruído térmico, ruído de intermodulação, 
crosstalk e ruído impulsivo. 
O ruído térmico é provocado pela agitação dos elétrons nos condutores, estando, portanto, 
presente em todos os dispositivos eletrônicos e meios de transmissão. Caracteriza-se pela 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 31 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
distribuição uniforme em todas as freqüências do espectro (sendo por isso freqüentemente 
denominado ruído branco) e sua quantidade é função da temperatura. 
Quando sinais de diferentes freqüências compartilham um mesmo meio físico (através de 
multiplexação na freqüência – que veremos mais adiante neste capítulo) pode-se obter um 
ruído denominado de ruído de intermodulação. A intermodulação pode causar a produção de 
sinais em uma faixa de freqüências, que poderão perturbar a transmissão de outro sinal 
naquela mesma faixa. Este mau funcionamento acontece devido a defeitos em componentes 
do sistema ou devido a sinais com potência muito alta. 
Crosstalk é um ruído bastante comum em sistemas telefônicos. Quem de nós ainda não teve a 
experiência de ser perturbado, durante uma conversa telefônica, por uma conversa travada 
por terceiros? É o fenômeno que comumente chamamos de "linha cruzada". Este efeito é 
provocado por uma interferência indesejável entre condutores próximos que induzem sinais 
entre si. 
Os tipos de ruídos descritos até aqui têm grandes magnitudes e características previsíveis de 
forma que é possível projetar sistemas de comunicação que se ajustem a essas características. 
O ruído impulsivo, porém, é não contínuo e consiste em pulsos irregulares e com grandes 
amplitudes, sendo de prevenção difícil. Tais ruídos podem ser provocados por diversas fontes, 
incluindo distúrbios elétricos externos, falhas nos equipamentos, etc. 
O ruído impulsivo é, em geral, pouco danoso em uma transmissão analógica. Em transmissão 
de voz, por exemplo, pequenos intervalos onde sinal é corrompido não chegam a prejudicar a 
inteligibilidade dos interlocutores. Na transmissão digital, o ruído impulsivo é a maior causa de 
erros de comunicação. 
No projeto de cabos para transmissão de dados, duas técnicas usadas para minimizar os 
efeitos de interferências são a blindagem e o cancelamento. No cabo que emprega 
blindagem, uma trança ou lâmina de metal envolve cada par de fios ou grupo de pares de fios. 
Essa blindagem age como barreira para todos os tipos de interferência. Entretanto, como 
ocorre com o aumento do tamanho dos condutores, o uso da trança ou da cobertura de lâmina 
aumenta o diâmetro do cabo e o custo. Portanto, o cancelamento é a técnica mais usada. 
Quando uma corrente elétrica passa por um fio, cria um pequeno campo magnético circular em 
volta dele. A direção dessas linhas de força magnéticas é determinada pela direção na qual a 
corrente flui ao longo do fio. Se dois fios são partes do mesmo circuito elétrico, os elétrons 
fluem da fonte de tensão negativa ao destino ao longo de um fio. Os elétrons, então, fluem do 
destino para a fonte de tensão positiva ao longo do outro fio. Quando dois fios de um circuito 
elétrico são colocados próximos um do outro, seus campos magnéticos serão opostos. 
Portanto, os dois campos magnéticos irão se anular. Eles também irão anular todos os campos 
magnéticos externos. 
 
Colisões 
Uma colisão acontece quando dois bits de dois computadores diferentes, que estão se 
comunicando, estão em um meio compartilhado ao mesmo tempo. No caso dos meios de 
cobre, as tensões dos dois sinais binários se somam e causam um terceiro nível de tensão. 
Essa variação não é permitida em um sistema binário, que entende apenas dois níveis de 
tensão. Os bits são corrompidos (destruídos). Algumas tecnologias, como a Ethernet, lidam 
com uma certa quantidade de colisões para negociar de quem é a vez de transmitir nos meios 
compartilhados. Em algumas ocorrências, as colisões são uma parte natural do funcionamento 
da rede. Entretanto, colisões excessivas podem diminuir a velocidade da rede ou levá-la a uma 
parada. Existem muitas formas de lidar com as colisões. Uma forma é detectá-las e 
simplesmente ter um conjunto de regras para lidar com elas quando ocorrerem, como na 
Ethernet. Uma outra forma é tentar evitar as colisões, permitindo que apenas um computador 
de cada vez, em um ambiente de meios compartilhados, transmita. Isso exige que um 
computador tenha um padrão de bit especial, chamado token, para transmitir, como na token 
ring e na FDDI. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 32 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
Atenuação 
A atenuação é a queda na potência do sinal que ocorre à medida que o sinal de propaga por 
um circuito ou através de um cabo. Quanto mais longo o cabo, maior a atenuação. Quanta 
mais alta a freqüência de transmissão do sinal, também maior será a atenuação. Diferentes 
tipos de cabos levam a diferentes atenuações. Por exemplo, em um cabo de par trançado, a 
atenuação cresce rapidamente com o aumento da freqüência do sinal, enquanto emcabos 
coaxiais esse crescimento é menos brusco. Cabos de fibra óptica, que são preparados para 
comprimentos de onda específicos, apresentam baixa atenuação por unidade de distância 
naqueles comprimentos de onda. 
A atenuação é medida em decibéis. Ao selecionar um cabo de rede, aconselha-se escolher um 
com baixa atenuação para as velocidades de rede e para as distâncias envolvidas. 
A distorção por atenuação é um problema facilmente contornado em transmissão digital 
através da colocação de repetidores que podem regenerar totalmente o sinal original, desde 
que a atenuação não ultrapasse um determinado valor máximo. Para tanto, o espaçamento 
dos repetidores não deve exceder um determinado limite, que varia de acordo com a 
característica de atenuação do meio físico utilizado. 
 
Ecos 
Ecos em linhas de transmissão causam efeitos similares ao ruído. Toda vez que há uma 
mudança de impedância numa linha, sinais serão refletidos e voltarão por esta linha, podendo 
corromper os sinais que estão sendo transmitidos. 
Em sistemas telefônicos, os ecos podem ser bastante desagradáveis quando percebidos em 
intervalos maiores que dezenas de milissegundos. Nesses sistemas é comum a utilização de 
canceladores de eco nos pontos onde é inevitável a alteração de impedância. 
 
4.2.3 Lei de Shannon 
Vinte anos depois de Nyquist, Shannon provou, também matematicamente, que um canal tem 
uma capacidade máxima limitada. A parte mais interessante de seu trabalho discute canais na 
presença de ruído térmico. 
O principal resultado de Shannon (conhecido como a Lei de Shannon) afirma que a capacidade 
máxima C de um canal (em bps) cuja largura de banda é W Hz, e cuja relação sinal-ruído é 
S/N, é dada por: 
C = W log2(1 + S/N) 
Um canal de 3.000 Hz, por exemplo, com uma relação sinal-ruído de 30 dB (parâmetros típicos 
de uma linha telefônica) não poderá, em hipótese alguma, transmitir a uma taxa maior do que 
30.000 bps, não importando quantos níveis de sinal se utilizem ou qual a freqüência de 
sinalização. É importante notar que este é um limite máximo teórico, e que, na prática, é difícil 
até mesmo se aproximar deste valor. Muito embora vários esquemas tenham sido propostos, a 
lei de Shannon constitui-se em um limite máximo intransponível. 
 
4.3 Multiplexação e Modulação 
Sempre que a banda passante de um meio físico for maior ou igual à banda passante 
necessária para um sinal, podemos utilizar este meio para a transmissão do sinal. Na prática, a 
banda passante necessária para um sinal é, em geral, bem menor do que a banda passante 
disponível, como mostra a Figura 4.3. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 33 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
Figura 4.3: Meio físico com largura de banda disponível maior que a largura de banda 
necessária para transmissão do sinal. 
A pergunta natural a se fazer neste momento é: não seria possível aproveitar a banda 
passante extra disponível para a transmissão de outros sinais? Por exemplo, dados três sinais 
(C0, C1, C2) com a banda passante necessária indicada na Figura 4.4, não seria possível 
transmiti-los simultaneamente através de um mesmo meio físico como apontado nesta mesma 
figura? A resposta a essa pergunta é sim, e a técnica que permite a transmissão de múltiplos 
sinais em um mesmo meio físico é denominada multiplexação. 
 
Figura 4.4: Multiplexação na freqüência. 
A multiplexação é um processo que possibilita que dados de múltiplos canais de transmissão 
compartilhem uma ligação comum. Na sua forma mais simples, a multiplexação combina 
dados de diversos canais de entrada de baixa velocidade e os transmite através de um circuito 
de alta velocidade único. Na ponta receptora, os dados multiplexados são separados (um 
processo denominado demultiplexação) de acordo com os seus respectivos canais e entregues 
aos dispositivos de saída correspondentes. Isso é mostrado na Figura 4.5. Através da 
multiplexação, muitas transmissões distintas podem ser feitas usando-se um meio único. Por 
exemplo, um meio de comunicação pode ser dividido em canais separados com um canal 
transmitindo dados, outro transmitindo voz e um terceiro transmitindo vídeo. 
 
 
Figura 4.5: Multiplexação de vários canais de transmissão num único canal. 
 
Existem duas formas básicas de multiplexação: multiplexação por divisão de freqüência 
(Frequency Division Multiplexing - FDM) e multiplexação por divisão de tempo (Time Division 
Multiplexing - TDM). Na FDM, o espectro de freqüências é dividido em bandas de freqüência, 
tendo cada usuário a posse exclusiva de alguma banda. Na TDM, os usuários se revezam (em 
um esquema de rodízio), e cada um obtém periodicamente a largura de banda inteira por uma 
fatia de tempo. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 34 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
4.3.1 Multiplexação na Freqüência 
Em primeiro lugar, se passarmos um filtro em cada um dos sinais da Figura 4.4 de forma a 
preservar somente a faixa relativa à banda passante necessária de cada um deles, teremos 
dado o primeiro passo para alojar esses três sinais na forma desejada, sem que um sinal 
interfira no outro. O passo seguinte é deslocar a faixa de freqüências original do segundo e do 
terceiro sinal de forma que eles passem a ocupar as três faixas disjuntas, sem sobreposição. 
Técnicas que permitem esse deslocamento ou shift de freqüências são denominadas técnicas 
de modulação. Dessa forma, os três sinais podem ser transmitidos no meio físico, cada um 
deles ocupando uma banda ou canal distinto com tamanho necessário para a sua transmissão. 
Como os sinais foram previamente filtrados de acordo com a sua banda passante necessária, a 
informação de cada um deles está preservada e contida naquela faixa de freqüências na qual 
está sendo transmitido e em nenhuma outra. 
Considere o exemplo ilustrado na Figura 4.6. Nessa figura, estão representados três sinais de 
voz através de seus espectros. Dois dos sinais foram modulados e, por isso, deslocados para 
outras faixas de freqüências. Os sinais são passados por filtros de forma a impedir que existam 
componentes em outras freqüências que não a faixa a eles reservada, faixas estas de tamanho 
igual a 4 KHz. Note que a banda passante necessária para um sinal de voz tem uma largura de 
3 KHz, portanto, um canal com 4 KHz é mais do que suficiente para a transmissão desses 
sinais. Após terem sido filtrados, esses sinais podem trafegar simultaneamente pelo mesmo 
meio físico. 
Um receptor que deseje recuperar um dos sinais transmitidos numa linha multiplexada na 
freqüência, deverá conhecer a faixa de freqüências que está sendo utilizada para a sua 
transmissão. Dessa forma, ele poderá deslocar o sinal recebido de forma a fazer o sinal 
desejado ocupar novamente a sua faixa original (de 0 a n Hz). O sinal demodulado pode a 
seguir ser filtrado para conter somente o sinal original. 
 
300 3100
Canal 3
Canal 2
Canal 1
1
1
1
Fa
to
r 
d
e 
at
e
n
u
a
çã
o
64
Freqüência (kHz)
(c)
Canal 1 Canal 3
Canal 2
68 72
60 64
Freqüência (kHz)
(b)
Freqüência
(a)
68 72
60
 
Figura 4.6: Multiplexação na freqüência de sinais de voz. 
 
4.3.2 Técnicas de Modulação 
Todas as técnicas de modulação envolvem o deslocamento do sinal original de sua faixa de 
freqüências para uma outra faixa. O valor desse deslocamento corresponde à freqüência de 
uma onda denominada portadora. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 35 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Existem três técnicas básicas de modulação: 
• Modulação por Amplitude (Amplitude Modulation – AM). 
• Modulação por Freqüência (Frequency Modulation – FM). 
• Modulação por Fase (Phase Modulation – PM). 
No caso específico do sinal modulado ser um sinal digital (figura 4.7a), essas técnicas tomam 
as seguintes denominações: 
• Modulação por Chaveamento da Amplitude (Amplitude Shift Keying – ASK) 
• Modulação por Chaveamento da Freqüência (Frequency Shift Keying – FSK). 
• Modulação por Chaveamento de Fase (Phase Shift Keying – PSK). 
Na técnica ASK, duas amplitudesdiferentes são usadas para representar os bits 0 e 1, 
respectivamente, mantendo-se a freqüência da onda portadora (figura 4.7b). 
Na técnica FSK, mantém-se a amplitude da portadora. O que varia é a freqüência de acordo 
com o sinal transmitido (figura 4.6c). 
Por último, na técnica PSK, a transmissão do sinal é identificada por modificações na fase da 
onda transmitida. Amplitude e freqüência da onda portadora são mantidas. Na sua forma mais 
simples, a portadora é deslocada de 0 ou 180 graus em intervalos uniformemente espaçados 
(figura 4.6d). Um esquema melhor é usar deslocamentos de 45, 135, 225 ou 315 graus 
(QPSK – Quadrature Phase Shift Keying) para transmitir dois bits de informação por 
intervalo de tempo. Além disso, a exigência de sempre ocorrer um deslocamento de fase no 
fim de cada intervalo de tempo facilita o reconhecimento dos limites dos intervalos pelo 
receptor. 
A figura 4.6 ilustra essas técnicas. 
 
Figura 4.7: (a) Um sinal binário. (b) Modulação de amplitude. (c) Modulação da freqüência. 
(d) Modulação de Fase. 
Um dispositivo que aceita um fluxo serial de bits como entrada e produz uma portadora 
modulada por um (ou mais) desses métodos (ou vice-versa) é denominado modem 
(modulador-demodulador). O modem é inserido entre o computador (digital) e o sistema 
telefônico (analógico). 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 36 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Para atingir velocidades cada vez mais altas, não basta apenas aumentar a taxa de 
amostragem. O teorema de Nyquist afirma que mesmo com uma linha de 3.000 Hz perfeita, 
não há razão para uma amostragem mais rápida que 6.000 Hz. Na prática, a maioria dos 
modems realiza amostragens 2.400 vezes/segundo e se concentra em obter mais bits por 
amostra. 
O número de amostras por segundo é medido em baud. Durante cada baud, é enviado um 
símbolo. Desse modo, uma linha de n bauds transmite n símbolos/s. Por exemplo, uma linha 
de 2.400 bauds envia um símbolo a cada 416 µs. Se o símbolo consiste em 0 volts para indicar 
um valor lógico 0 e 1 volt para representar o valor lógico 1, a taxa de bits é 2.400 bps. Porém, 
se os níveis de tensão 0, 1, 2 e 3 volts são usados, cada símbolo consiste em 2 bits, assim 
uma linha de 2.400 bauds pode transmitir 2.400 símbolos/s a uma taxa de dados de 4.800 
bps. De modo semelhante, com quatro deslocamentos de fase possíveis, também existem 2 
bits/símbolo e, portanto, mais uma vez a taxa de bits é o dobro da taxa em bauds. 
Todos os modems avançados utilizam uma combinação de técnicas de modulação para 
transmitir vários bits por baud. Com freqüência, várias amplitudes e vários deslocamentos de 
fase são combinados para transmitir diversos bits/símbolo. A fase de um ponto é indicada pelo 
ângulo que uma linha dele até a origem forma com o eixo x positivo. A figura 4.8a ilustra o 
esquema de modulação QPSK, com deslocamentos de fase de 45, 135, 225 e 315 graus com 
amplitude constante, podendo ser usada para transmitir dois bits por símbolo. 
Na figura 4.8b, vemos uma outra estrutura de modulação, na qual são usadas quatro 
amplitudes e quatro fases, dando um total de 16 combinações diferentes. Esse esquema de 
modulação pode ser usado para transmitir quatro bits por símbolo. Ele é denominado QAM-16 
(Quadrature Amplitude Modulation – Modulação por Amplitude de Quadratura). A 
QAM-16 pode ser empregada para transmitir, por exemplo, 9.600 bps por uma linha de 2.400 
bauds. 
A figura 4.8c é um outro esquema de modulação envolvendo amplitude e fase. Ele permite 64 
combinações diferentes, de forma que podem ser transmitidos seis bits por símbolo. Ele é 
denominado QAM-64. Existem ainda outros modelos de ordem mais alta. 
 
Figura 4.8: (a) QPSK. (b) QAM-16. (c) QAM-64. 
Diagramas como os da figura 4.8, que mostram combinações legítimas de amplitude e fase, 
são denominados diagramas de constelação. Cada padrão de modem de alta velocidade 
contém seu próprio padrão de constelação e pode se comunicar apenxas com outros modems 
que utilizem o mesmo padrão. 
Com muitos pontos na constelação, até mesmo uma pequena quantidade de ruído na 
amplitude ou fase detectada pode resultar em um erro e, potencialmente, em bits incorretos. 
Para reduzir a chance de erros, os padrões para os modems de velocidade mais alta efetuam a 
correção de erros adicionando bits de paridade a cada amostra. Esses esquemas são 
conhecidos como TCM (Trellis Coded Modulation – modulação codificada por treliças). 
Desse modo, por exemplo, o padrão de modem V.32 utiliza 32 pontos na constelação para 
transmitir 4 bits de dados e bit de paridade por símbolo a 2.400 bauds, alcançando uma taxa 
de 9.600 bps com correção de erros. Seu padrão de constelação é mostrado na figura 4.9a. a 
decisão de girar em torno da origem 45 graus foi tomada por razões de engenharia; as 
constelações giradas e não giradas têm a mesma capacidade de informações. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 37 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
O próximo passo acima de 9.600 bps é 14.400 bps. Ele é chamado V.32 bis. Essa velocidade 
é alcançada transmitindo-se 6 bits de dados e 1 bit de paridade por amostra a 2.400 bauds. 
Seu padrão de constelação tem 128 pontos quando é usada a QAM-128 e está ilustrado na 
figura 4.9b. 
 
Figura 4.9: (a) V.32 para 9.600 bps. (b) V.32 bis para 14.400 bps. 
O modem de telefone que o segue o V.32 bis é o V.34, que funciona a 28.800 bps a 2.400 
bauds com 12 bits de dados/símbolo. O último modem dessa série é o V.34 bis que utiliza 14 
bits de dados/símbolo a 2.400 bauds para atingir 33.600 bps. 
Para aumentar ainda mais a taxa de dados efetiva, muitos modems compactam os dados 
antes de transmiti-los, a fim de obter uma taxa de dados efetiva maior que 33.600 bps. Por 
outro lado, quase todos os modems testam a linha antes de começar a transmitir dados de 
usuário e, se detectarem qualidade insuficiente, reduzem a velocidade para um valor mais 
baixo que o valor máximo nominal. Desse modo, a velocidade efetiva do modem observada 
pelo usuário pode ser mais baixa, igual ou mais alta que a velocidade nominal oficial. 
A razão pela qual os modems padrão param em 33.600 bps é que o limite de Shannon para o 
sistema telefônico é de aproximadamente 35 Kbps e, assim, uma transmissão mais rápida que 
isso violaria as leis da física. Esse limite está relacionado com o comprimento médio dos loops 
locais e com a qualidade das linhas. 
Porque o limite teórico de 35 Kbps? Analise a figura 4.10, que ilustra o sistema de telefonia. 
Nesta figura, uma chamada originada no computador da esquerda e encerrada no ISP 1 passa 
por dois loops locais como um sinal analógico, uma vez na origem e uma vez no destino. Cada 
um desses loops acrescenta ruído ao sinal. Se pudéssemos nos livrar de um desses loops 
locais, a taxa máxima seria duplicada. 
O ISP 2 faz exatamente isso. Ele recebe um fluxo digital puro da estação final mais próxima. O 
sinal digital usado nos troncos é entregue diretamente ao ISP 2, eliminando os codecs, os 
modems e a transmissão analógica em sua extremidade. Desse modo, quando uma 
extremidade da conexão é puramente digital, como ocorre com a maioria dos ISP atuais, a 
taxa máxima de dados pode chegar a 70 Kbps. Entre usuários domésticos com modems e 
linhas analógicas, o máximo é 33,6 Kbps. 
A razão para o uso de modems de 56 Kbps está relacionada ao teorema de Nyquist. O canal 
telefônico tem cerca de 4.000 Hz de largura. O número máximo de amostras independentes 
por segundo é 8.000. Por amostra, são utilizados sete bits, permitindo 56.000 bps de dados. 
Esse padrão de modem é denominado V.90. Ele proporciona um canal upstream (do usuário 
para o ISP) de 33,6 Kbps e um canal downstream (do ISP para o usuário) de 56 Kbps. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 38 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
Figura 4.10: Uso das transmissões analógicas e digitais para uma chamada entre dois 
computadores. A conversão é feita por modems e codecs. 
 
4.3.3 Multiplexação por Divisão de Comprimentode Onda 
No caso de canais de fibra óptica, é usada uma variação da multiplexação por divisão de 
freqüência. Trata-se da WDM (Wavelength Division Multiplexing – multiplexação por 
divisão de comprimento de onda). O princípio básico da WDM em fibras está representado 
na figura 4.11. Na figura, quatro fibras chegam juntas a um combinador óptico, cada uma com 
sua energia presente em um comprimento de onda distinto. Os quatro feixes são combinados 
em uma única fibra compartilhada para transmissão a um destino remoto. Na extremidade 
remota, o feixe é dividido no mesmo número de fibras que havia no lado da entrada. Cada 
fibra de saída contém um núcleo curto especialmente construído que filtra todos os 
comprimentos de onda com exceção de um. Os sinais resultantes podem ser roteados até seu 
destino ou recombinados de diferentes maneiras para transporte multiplexado adicional. 
Realmente não há nada de novo aqui. Trata-se apenas da multiplexação por divisão de 
freqüência em freqüências muito altas. Desde que cada canal tenha sua própria faixa de 
freqüências (isto é, de comprimentos de onda) e todas as faixas sejam disjuntas, elas poderão 
ser multiplexadas na fibra de longa distância. A única diferença em relação à FDM elétrica é 
que um sistema óptico que utilize uma grade de difração será completamente passivo e, 
portanto, altamente confiável. 
E
n
e
rg
ia
E
n
e
rg
ia
E
n
e
rg
ia
E
n
e
rg
ia
E
n
e
rg
ia
 
Figura 4.11: Multiplexação por divisão do comprimento de onda. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 39 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
A tecnologia WDM tem progredido a uma velocidade que deixa envergonhada a tecnologia de 
informática. A WDM foi criada por volta de 1990. Os primeiros sistemas comerciais tinham oito 
canais, com 2,5 Gbps por canal. Em 1998, os sistemas com 40 canais de 2,5 Gbps estavam no 
mercado. Em 2001, havia produtos com 96 canais de 10 Gbps, num total de 960 Gbps. Como 
a largura de banda da fibra é aproximadamente 25 THz, teoricamente, existe espaço para 
2.500 canais de 10 GHz. 
Outra novidade é o desenvolvimento de amplificadores totalmente ópticos. Antes, a cada 100 
km era necessário dividir todos os canais e converter cada um deles em um sinal elétrico para 
amplificação separada, antes de convertê-los novamente em sinais ópticos e combiná-los. 
Hoje, os amplificadores totalmente ópticos podem regenerar o sinal inteiro uma única vez a 
cada 1.000 km, sem a necessidade de varias conversões óptico/elétricas. 
 
4.3.4 PCM 
Nas seções anteriores, examinamos a codificação de informações digitais por sinais analógicos 
através de processos que denominamos de modulação. Essa técnica é necessária quando 
desejamos empregar multiplexação na freqüência em redes em banda larga, ou quando 
necessitamos ajustar a faixa de freqüências do sinal para a transmissão em um canal 
específico com características próprias (como é o caso da transmissão de dados via linhas 
telefônicas). 
Fora os casos citados anteriormente, a transmissão digital é, em geral, mais vantajosa do que 
a analógica devido, principalmente, à possibilidade de restaurarmos o sinal original mesmo na 
presença de falhas ou ruídos no sistema. A transmissão digital vem substituindo a analógica 
sempre que possível, inclusive na própria rede telefônica, com a instalação de novas centrais e 
cabos de fibra ótica. 
A informação de voz é, como vimos, originalmente analógica. Para utilizarmos as vantagens da 
transmissão digital, devemos codificá-la em um sinal digital antes da transmissão. Os sinais 
analógicos são digitalizados na estação final por um dispositivo chamado codec (codificador-
decodificador), produzindo uma série de números de 8 bits para cada amostra. O codec cria 
8.000 amostras por segundo (125 µs/amostra), pois o teorema de Nyquist diz que isso é 
suficiente para captar todas as informações da largura de banda do canal telefônico de 4 KHz. 
Em uma taxa de amostragem mais baixa, as informações se perderiam; a uma taxa mais alta, 
nenhuma informação extra seria obtida. Essa técnica é denominada PCM (Pulse Code 
Modulation – Modulação por Código de Pulso). A PCM forma o núcleo do sistema 
telefônico moderno. Como conseqüência, virtualmente todos os intervalos de tempo no 
sistema telefônico são múltiplos de 125 µs. 
Podemos calcular, a partir desse processo, a taxa gerada pela transmissão de informação 
analógica através de sinais digitais. Considere o caso de sinais de voz, por exemplo. Se 
assumirmos que a banda passante necessária desses sinais tem largura igual a 4.000 Hz, a 
taxa de amostragem de Nyquist é, neste caso, igual a 8.000 amostras por segundo. Se 
escolhermos essa taxa e codificarmos cada amostra com oito bits, a taxa gerada será 8.000 x 
8 = 64 Kbps. Esse sinal é denominado DS-0 (Digital Signal Level 0 – sinal digital de nível 
0). 
 
4.3.5 Multiplexação por Divisão de Tempo 
Podemos compartilhar um meio físico por vários nós, não só pela multiplexação na freqüência, 
mas também pela multiplexação no tempo (TDM). Na TDM, o domínio do tempo é subdividido 
em intervalos de tempo de tamanho fixo T denominados quadros. Cada quadro é subdividido 
em N fatias (slots) e a cada usuário é associada uma fatia de tempo. 
Cada usuário transmite no seu slot correspondente dentro de cada quadro, quando então, cede 
o canal para outro usuário, num esquema de rodízio. Cada estação deve esperar sua fatia 
correspondente dentro de cada quadro, quando então, pode transmitir novamente. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 40 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Nas técnicas de TDM, as formas de particionamento do tempo dependem da capacidade de 
transmissão do meio. Para tornar o particionamento dos quadros independente dos progressos 
tecnológicos que tendem a possibilitar taxas cada vez mais altas de transmissão, criou-se um 
esquema de hierarquias. Define-se um sinal básico com uma taxa de C bps a partir do qual o 
particionamento em slots é feito. Um meio de maior capacidade é aproveitado fazendo-se uma 
multiplexação síncrona no tempo de vários sinais básicos, compondo um segundo nível da 
hierarquia. Assim, esse processo pode se repetir sucessivamente para compor níveis 
superiores da hierarquia, que poderão ser utilizados em meios físicos com capacidades mais 
elevadas. 
Esquemas de hierarquias de transmissão têm sido utilizados em sistemas de telefonia digital, 
tendo passado por processos de padronização em várias entidades internacionais, sendo, hoje 
em dia, utilizados também na transmissão de dados. 
O método em uso na América do Norte e no Japão é a portadora T1, representado na figura 
4.12. Uma linha T1 transporta um sinal denominado DS-1 (Digital Signal Level 1). A 
portadora T1 consiste em 24 canais de voz DS-0 multiplexados. Por sua vez, cada canal 
consegue inserir 8 bits no fluxo de saída. Sete bits representam dados, e um é usado para 
controle, produzindo 7 x 8.000 = 56 Kbps de dados e 1 x 8.000 = 8 Kbps de informações de 
sinalização por canal. 
 
Figura 4.12: A portadora T1 (1.544 Mbps). 
Um quadro consiste em 24 x 8 = 192 bits, mais um bit extra para enquadramento, produzindo 
193 bits a cada 125 µs. Isso resulta em uma taxa de dados bruta de 1,544 Mbps. Quando um 
sistema T1 está sendo utilizado inteiramente para dados, apenas 23 dos canais são utilizados. 
O 24º canal é empregado para um padrão especial de sincronização. 
A multiplexação por divisão de tempo permite que várias portadoras T1 sejam multiplexadas 
em portadoras de ordem mais alta. A figura 4.13 mostra como isso por ser feito. À esquerda, 
vemos quatro canais T1 sendo multiplexados em um canal T2 (DS-2). Quatro fluxos T1 a uma 
velocidade de 1,544 Mbps deveriam gerar 6,176 Mbps, mas T2, na verdade, tem 6,312 Mbps. 
Os bits extras são usados para enquadramento e recuperação, no caso de a portadora 
apresentar alguma falha. 
 
Figura 4.13: Multiplexação de fluxos T1 em portadoras de velocidade mais alta. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 41 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em RedeNo nível seguinte, sete fluxos T2 (DS-2) são combinados bit a bit para formar um fluxo T3 
(DS-3), com largura de banda agregada de 44,736 Mbps. Depois, seis fluxos T3 são unidos 
para formar um fluxo T4 (DS-4) com 274,176 Mbps. Em cada etapa, um pequeno volume de 
overhead é adicionado para fins de enquadramento e recuperação, no caso de ser perdida a 
sincronização entre transmissor e receptor. 
Alternativamente, Na Europa, Brasil e outras partes do mundo, um serviço análogo 
denominado E1 é utilizado. Um transporte E1 fornece suporte para 30 canais livres de 64 kbps 
para dados, mais dois canais para sinalização e controle (32 amostras de 8 bits compactadas 
no quadro básico de 125 µs). O resultado é uma largura de banda agregada de 2,048 Mbps. 
Assim como no serviço T1, as ligações E1 podem ser multiplexadas em linhas de maior 
capacidade. 
 
4.3.6 SONET/SDH 
Depois que a AT&T foi desmembrada em 1984, as companhias telefônicas locais tiveram de se 
conectar a diversas concessionárias de comunicações de longa distância, todas com diferentes 
sistemas ópticos TDM, o que tornou óbvia a necessidade de padronização. Para tratar dessas 
dificuldades, dois padrões foram desenvolvidos: SONET (Synchronous Optical Network – 
rede óptica síncrona) e SDH (Synchronous Digital Hierarchy – hierarquia digital 
síncrona). O SONET é um padrão ANSI e o SDH é um padrão ITU-T. Desconsiderando 
pequenas diferenças, o SDH é o mesmo que o SONET. Praticamente todo o tráfego telefônico 
de longa distância nos Estados Unidos e no resto do mundo utiliza agora troncos que executam 
o SONET na camada física. 
O SONET e o SDH (freqüentemente referenciados como SONET/SDH) são padrões 
internacionais da camada física que proporcionam uma especificação para transmissão digital 
de alta velocidade por fibra óptica. 
A SONET é um sistema TDM tradicional, com toda a largura de banda da fibra dedicada a um 
único canal contendo slots de tempo para os diversos subcanais. Portanto, a SONET é um 
sistema síncrono, controlado por um relógio mestre. Os bits em uma linha SONET são 
transmitidos a intervalos extremamente precisos, controlados pelo relógio mestre. 
O quadro básico da SONET é um bloco de 810 bytes, transmitido a cada 125 µs. A taxa de 
8.000 quadros por segundo corresponde exatamente à taxa de amostragem dos canais PCM 
utilizados em todos os sistemas de telefonia digital. Desse modo, 8 x 810 = 6.480 bits são 
transmitidos oito mil vezes por segundo, o que resulta em taxa de dados bruta de 51,84 Mbps. 
Esse é o canal básico da SONET, denominando STS-1 (Synchronous Transport Signal-1). 
Todos os troncos SONET são múltiplos do STS-1. 
A hierarquia de multiplexação da SONET é mostrada na figura 4.14. Foram definidas taxas de 
STS-1 a STS-192. A portadora óptica (Optical Carrier) correspondente é denominada OC-n. No 
mundo ITU-T, a nomenclatura usada é STM-n (Synchronous Transport Module – módulo de 
transporte síncrono). 
Como serviço de transporte, a SONET pode servir como recurso de transporte para qualquer 
tecnologia ou serviço de rede, incluindo ATM, FDDI, SMDS e ISDN. 
 
4.4 Codificação e Transmissão de Sinais em Banda Base 
Na transmissão de sinais digitais (por exemplo, um sinal produzido por um computador) 
através de uma rede puramente digital, o sinal é simplesmente colocado na rede sem se usar 
qualquer esquema de modulação, aparecendo diretamente na rede e não como deslocamentos 
de freqüência, fase ou amplitude de uma portadora de alta freqüência. Este modelo de 
transmissão é denominado sinalização em banda base. As técnicas mais comuns de 
codificação usadas para esse fim são a codificação NRZ, a codificação Manchester, a 
codificação Manchester diferencial e a codificação NRZI. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 42 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
SONET SDH 
Elétrica Óptica Óptica 
Taxa de Dados (Mbps) 
STS-1 OC-1 - 51,84 
STS-3 OC-3 STM-1 155,52 
STS-9 OC-9 STM-3 466,56 
STS-12 OC-12 STM-4 622,08 
STS-18 OC-18 STM-6 933,12 
STS-24 OC-24 STM-8 1.244,16 
STS-36 OC-36 STM-12 1.866,24 
STS-48 OC-48 STM-16 2.488,32 
STS-192 OC-192 STM-64 9.953,28 
Figura 4.14: Taxas de multiplexação SONET/SDH. 
 
O esquema de codificação de sinais em banda base mais conhecido é denominado codificação 
NRZ (Non Return to Zero – sem retorno ao zero), onde há a presença de dois níveis de 
tensão ou corrente, cada qual representando um dos dois símbolos digitais (0 ou 1). Neste 
esquema, definimos um intervalo de sinalização, durante o qual o sinal permanece inalterado 
de forma a caracterizar o bit transmitido. O receptor deve procurar amostrar o sinal recebido 
no meio deste intervalo, onde o sinal já se encontra estável, de forma a reconhecer o nível de 
tensão ou corrente correto, e recuperar a informação transmitida. 
Para uma amostragem correta, receptor e transmissor precisam ter relógios sincronizados em 
freqüência e fase. As diferenças de fase e freqüência entre os relógios do transmissor e 
receptor são, em geral, difíceis de resolver. O problema da freqüência envolve a utilização de 
osciladores com freqüências idênticas, o que, na prática, é difícil de conseguir. 
É necessário haver uma maneira de os receptores determinarem exatamente o início, o fim ou 
o meio de cada bit, sem fazer referência a um relógio externo. Dois desses métodos são 
denominados codificação Manchester e codificação Manchester diferencial. A codificação 
Manchester é mais complexa, mas é mais imune a ruído e melhor para se manter sincronizada. 
Na codificação Manchester, cada período de bits é dividido em dois intervalos iguais. Um bit 1 
binário é enviado quando a tensão é definida como baixa durante o primeiro intervalo e como 
alta no segundo. No 0 binário, acontece exatamente o contrário: primeiro alta e depois baixa. 
Esse esquema garante que cada período de bits tenha uma transição na parte intermediária, 
tornando fácil para o receptor sincronizar-se com o transmissor. A desvantagem da codificação 
Manchester é que ela requer duas vezes mais largura de banda que a codificação binária 
direta, pois os pulsos são a metade da largura. A codificação Manchester é usada em redes 
Ethernet/802.3 10BaseT. 
A codificação Manchester diferencial é uma variação da codificação Manchester básica, pois 
cada período de bit é subdividido em dois intervalos. Nela, um bit 1 é indicado pela ausência 
de uma transição no início do intervalo. Um bit 0 é indicado pela presença de uma transição 
no início do intervalo. Em ambos os casos, existe uma transição no meio. Portanto, na 
codificação Manchester diferencial, a interpretação dessas transições não é tão simples – elas 
são função do período anterior. O esquema diferencial requer equipamento mais complexo, 
mas oferece menor imunidade a ruído. Todos os sistemas de banda básica usam a codificação 
Manchester devido à sua simplicidade. O sinal alto é de + 0,85 volts e o sinal baixo é de - 0,85 
volts, resultando em um valor DC (médio) de 0 volts. A codificação Manchester diferencial é 
utilizada em redes Token Ring. 
O último esquema de codificação, NRZI (Non Returno to Zero, Inverted on Ones – sem 
retorno ao zero, invertendo nos uns), faz parte da família de códigos sem retorno ao zero 
(NRZ) em que tensões positivas e negativas são usadas para codificar 0s e 1s. NRZI é uma 
variação de NRZ. Em vez de usar níveis altos e baixos para representar os dados, a codificação 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 43 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
é baseada em transições no nível de tensão (ou seja, de um estado de-baixo-para-alto para 
um estado de-alto-para-baixo). Especificamente, em NRZI, um bit 0 é codificado sem transição 
de nível, enquanto um bit 1 é codificado com uma transição na metade final do período de 
representação. 
Uma aplicação do NRZI pode ser encontrada em diversos sistemas de rede local, que usam 
como método de sinalização uma estratégia de codificação de grupos conhecida como método 
4b/5b (quatro bits para cinco bits). A codificação 4b/5bcaptura dados em códigos de quatro 
bits e os mapeia em códigos de cinco bits. Esses códigos de cinco bits são então transmitidos 
usando o NRZI. Transmitindo os códigos de cinco bits usando o NRZI, um bit 1 lógico é 
transmitido pelo menos uma vez a cada cinco bits seqüenciais de dados, resultando em uma 
transição de sinal. O esquema 4b/5b-NRZI possibilita que redes locais como a Fast Ethernet e 
FDDI operem a 125 MHz e possibilita uma taxa de dados de 100 Mbps. Observe que o uso de 
um bit extra para cada cinco bits se traduz em apenas 20% de sobrecarga. Em comparação, a 
codificação Manchester requer 50% de sobrecarga de largura de banda, pois ela garante pelo 
menos uma transição de sinal por bit transmitido. O esquema 4b/5b-NRZI permite que redes 
locais como a Fast Ethernet e FDDI tenham alta velocidade com meios menos do que ótimos e 
simetria de dados que possibilita implementação mais simples de circuitos de captura 
analógica para os nós receptores. Como um ponto interessante, a Gigabit Ethernet baseada 
em cobre também usa um esquema NRZI sobre a versão para cobre dessa tecnologia. 
A figura 4.15 ilustra os vários esquemas de codificação. 
 
 
Figura 4.15: Esquemas de codificação. 
 
4.5 Comutação 
Dentro do sistema telefônico são usadas hoje duas técnicas de comutação diferentes: a 
comutação de circuitos e a comutação de pacotes. 
 
4.5.1 Comutação de Circuitos 
Em uma rede comutada por circuito, um circuito físico dedicado deve ser estabelecido entre os 
nós de origem e destino antes de qualquer transferência de dados. Esse circuito permanece 
ativo durante a transferência de informação, quando, então, pode ser encerrado. 
A comunicação via comutação de circuitos, portanto, envolve três fases: 
1. Estabelecimento do circuito: antes que as estações possam se comunicar, um circuito 
fim a fim precisa ser estabelecido; isso significa a determinação e alocação de uma rota 
entre as estações, onde, em cada enlace, um canal é alocado e permanece dedicado a essa 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 44 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
conexão até o encerramento do circuito. 
2. Transferência de informação: uma vez estabelecida a conexão, os dados podem ser 
transmitidos e recebidos pelas estações envolvidas. 
3. Desconexão do circuito: após um intervalo de tempo a conexão pode ser encerrada, em 
geral pela ação de uma das estações envolvidas. Sinais de controle devem ser propagados 
por todos os nós intermediários do circuito de forma que todos os caminhos sejam 
desalocados. 
O sistema de telefonia público, conhecido como rede de telefonia pública comutada (PSTN 
– Public Switched Telephone Network), é um bom exemplo de rede comutada por circuito, e é 
ilustrado na figura 4.16. Cada um dos seis retângulos representa uma estação de comutação 
da concessionária de telecomunicações (estação final, estação interurbana etc.). Nesse 
exemplo, cada estação tem três linhas de entrada e três linhas de saída. Quando uma 
chamada passa por uma estação de comutação, é (conceitualmente) estabelecida uma 
conexão física entre a linha que originou a chamada e uma linha de saída, como mostram as 
linhas pontilhadas. A conexão é mantida até que uma das pontas encerre o circuito. 
Os primeiros sistemas telefônicos utilizavam chaveamento físico manual, onde operadores 
humanos nas centrais telefônicas recebiam pedidos de ligação (conexão) e eram encarregados 
de fechar fisicamente (através de cabos e conectores) os circuitos. Mais tarde, a introdução de 
relés permitiu que a comutação se tornasse automática, sem a necessidade de operadores hu-
manos. Ainda na fase da comutação e transmissão analógica, as linhas entre as centrais 
passaram a ser multiplexadas na freqüência, passando as centrais a utilizar chaveamento de 
freqüências. Mais recentemente, com a introdução e proliferação da transmissão digital em 
sistemas de telefonia, as linhas passaram a ser multiplexadas no tempo (utilizando TDM 
síncrono, como no esquema T1 apresentado anteriormente) e as centrais passaram a utilizar 
chaveamento no tempo. 
 
Figura 4.16: Comutação de circuitos. 
 
4.5.2 Comutação de Pacotes 
A alternativa para a comutação de circuitos é a comutação de pacotes. Com essa tecnologia, 
pacotes individuais são enviados, sem a configuração com antecedência de qualquer caminho 
dedicado. Cabe a cada pacote descobrir sozinho seu caminho. 
Em uma rede comutada por pacotes, as mensagens são subdivididas em mensagens menores 
denominadas pacotes, que podem conter poucas centenas de bytes de dados, acompanhadas 
de informação sobre endereçamento e números de seqüência. Um pacote representa a menor 
unidade de dados que pode ser transferida pela rede. Os pacotes são enviados ao nó de 
destino um de cada vez, a qualquer momento, e não necessariamente obedecendo a uma 
ordenação específica. Cabe ao nó de destino reorganizar os pacotes na ordem correta. 
Diferentemente das redes comutadas por circuito, em que uma ligação dedicada é estabelecida 
a priori, todos os pacotes em uma rede comutada por pacotes precisam carregar o endereço 
de seu nó de destino. Em uma rede comutada por circuito, somente a primeira mensagem de 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 45 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
dados carrega o endereço destino, necessário para efetivar a ligação. As redes de comunicação 
de dados são em sua maioria comutadas por pacotes. 
 
4.5.3 Comutação de Circuitos versus Comutação de Pacotes 
A principal diferença entre redes comutadas por circuito e por pacotes é o uso da largura de 
banda, que é a capacidade máxima de um canal de comunicações. Em uma rede comutada por 
circuitos, o desempenho de um circuito é fixo e pré-determinado. Isso significa que a largura 
de banda é alocada antes e garantida durante toda a transmissão. Tendo sido estabelecido um 
circuito, a sua capacidade total fica disponível e a capacidade do circuito nunca se reduz em 
decorrência de outras atividades na rede. Essa vantagem das redes comutadas por circuito 
também traz uma desvantagem. Mais especificamente, os custos do circuito são 
independentes da quantidade de dados que estão sendo transmitidos; portanto, a largura de 
banda não utilizada é perdida. Por outro lado, redes comutadas por pacotes reservam e 
liberam largura de banda dinamicamente. Uma vantagem principal é que muitas conversações 
podem ocorrer entre nós concorrentemente usando o mesmo canal. Novamente, essa 
vantagem se torna desvantagem quando as redes comutadas por pacotes são sobrecarregadas 
com tráfego, resultando em atrasos e congestionamento. Mesmo assim, as redes comutadas 
por pacotes são mais baratas e freqüentemente apresentam melhor desempenho que o das 
redes comutadas por circuito. Adicionalmente, com o desenvolvimento recente em hardware 
de chaveamento de alta velocidade, a capacidade de canal tem sido favorecida. 
 
4.6 Meios de Transmissão Guiados 
O objetivo da camada física é transmitir um fluxo bruto de bits de uma máquina para outra. A 
camada física traduz quadros recebidos da camada de enlace (camada 2) para sinais elétricos, 
ópticos ou eletromagnéticos que representam os bits 0 e 1. 
Todos os aspectos relacionados com o meio de transmissão, incluindo os ambientes com e sem 
fio, são definidos pelos protocolos e especificações da camada física. Isso inclui os tipos de 
cabos e conectores em uso, os sinais elétricos associados a cada pino e conector e a maneira 
como os valores dos bits são convertidos para sinais físicos. 
Como exemplo de especificação da camada física considere o padrão EIA RS-232C, que define 
as características físicas e elétricas em uso nas comunicações seriais. A norma RS-232C 
especifica um conector para barramento de dados de 25 pinos (DB) que serve como interface 
entre um computador, denominado equipamento terminal de dados (DTE – data terminal 
equipment), e um dispositivo periférico como um modem ou uma impressora, denominado 
equipamento de comunicação de dados (DCE – data communications equipment).Uma versão 
mais recente do padrão RS-232C é o RS-423, que define um conector DB de 9 pinos. 
Conectores DB-9 implementam alguns dos sinais do DB-25 e são usados nos PC-IBM mais 
modernos. Os pinos para conectores DB-9 são mostrados na Figura 4.17. 
 
Figura 4.17: Conector DB-9. 
Todos os meios físicos, independente do tipo, compartilham três características comuns: 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 46 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
• Um condutor para a propagação do sinal, composto de cabos de cobre ou fibras de 
vidro ou plástico; 
• Um isolamento em torno do condutor, para evitar interferências elétricas e diminuir a 
atenuação; 
• Finalmente, condutor e isolante são recobertos por uma capa externa, para proteção 
mecânica. 
Vários meios físicos podem ser usados para realizar a transmissão. Cada um tem seu próprio 
nicho em termos de largura de banda, retardo, custo e facilidade de instalação e manutenção. 
Os meios físicos são agrupados em meios guiados, como fios de cobre e fibras ópticas, e em 
meios não guiados, como as ondas de rádio e os raios laser transmitidos pelo ar. 
 
4.6.1 Meios de Transmissão de Cobre 
Cabos de cobre formam diferentes meios, como par trançado não-blindado (UTP), par trançado 
blindado (STP), cabo IBM e cabo coaxial. 
 
Cabo de Par Trançado Blindado e não-Blindado 
O cabo de par trançado não-blindado (UTP) é um meio composto de quatro pares de fios 
usado em várias redes. Cada par de fios é isolado dos outros. Esse cabo usa apenas o efeito de 
cancelamento, produzido pelos pares de fios trançados para limitar a degradação do sinal 
causada por interferência eletromagnética e por interferência da freqüência de rádio. Para 
reduzir ainda mais a diafonia entre os pares no cabo UTP, o número de trançamentos nos 
pares de fios varia. Como o cabo STP, o cabo UTP deve seguir especificações precisas no que 
se refere a quantos fios torcidos ou tranças são permitidos por metro de cabo. As principais 
vantagens deste tipo de cabo são o baixo custo, pequena espessura e quando usado com o 
conector RJ45, fontes potenciais de ruído na rede são reduzidas e uma conexão bem sólida é 
garantida. Velocidade e throughput: 10-100 Mbps, comprimento máximo: 100m. 
Embora os cabos UTP sejam um meio popular para redes locais, apresentam problemas para 
transmissão de dados a freqüências mais altas necessárias às redes de velocidade mais alta. 
Dois fatores importantes são a atenuação, que já discutimos anteriormente, e a linha cruzada. 
A atenuação, como você deve recordar, ocorre quando a potência do sinal se degrada à 
medida que ele viaja ao longo da linha. Linha cruzada é interferência elétrica – é mais um 
exemplo de ruído, já discutido neste capítulo. A linha cruzada ocorre quando a energia 
irradiada de um par é “capturada” pelo outro par. Em outro tipo de linha cruzada, denominado 
linha cruzada quase terminal (NEXT), um sinal do par emissor é tão forte que irradia para o 
par receptor. O efeito combinado de distorção e linha cruzada resulta em variações irregulares 
na forma e tempo do sinal. Essa variação irregular é denominada jitter. Diversos fatores, 
como a proximidade dos pares, a qualidade do cabo e o número de tranças por metro, causam 
a linha cruzada. Torcer pares uns sobre os outros reduz a linha cruzada. A NEXT cresce 
significativamente para os primeiros 60 pés (aproximadamente 18 m). Cabos de melhor 
qualidade apresentam composições de melhor qualidade, melhor isolamento e melhor 
trançamento entre os pares. Tudo isso reduz a NEXT. 
O cabo de par trançado blindado (STP) combina as técnicas de blindagem, cancelamento e 
trançamento de fios. O STP fornece resistência à interferência eletromagnética e à 
interferência de freqüência de rádio sem aumento significativo do peso ou do tamanho do 
cabo. Tem todas as vantagens e desvantagens do cabo de par trançado não blindado, porém é 
mais caro, devido à blindagem, que fornece proteção contra todos os tipos de interferências 
externas. Velocidade e throughput: 10-100 Mbps, comprimento máximo:100m. 
Padrões para UTP e STP são fornecidos pela Telecommunications Industry Association e pela 
Electronic Industries Association (TIA/EIA). Essas organizações desenvolveram conjuntamente 
o padrão TIA/EIA-568, que especifica o tipo de cabo para uma determinada velocidade, tipo de 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 47 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
conectores usados para um dado cabo e topologia de rede permitida para a instalação dos 
cabos. O padrão também define a especificação de desempenho para os cabos e conectores. 
Resumindo, o TIA/EIA-568 representa um padrão amplo para cabos que trata do projeto de 
redes e características de desempenho para meios físicos. 
Dentre os diversos tipos de cabo UTP, as categorias 3 e 5 são importantes para as redes de 
computadores. Contudo, com redes locais de maior velocidade, como as redes Ethernet/802.3 
de 100 Mbps e 1 Gbps, a Categoria 5E e as Categorias não-padronizadas 6 e 7 estão 
recebendo mais atenção. A categoria 3 foi muito utilizada até 1988, quando foram lançados 
os cabos da categoria 5, mais avançados (ver primeiro parágrafo da sessão). Eles são 
parecidos com os cabos da categoria 3, porém, possuem um número maior de tranças por 
centímetro, resultando em menor incidência de linhas cruzadas e em um sinal de melhor 
qualidade nas transmissões. As categorias 6 e 7 são capazes de tratar sinais com largura de 
banda de 250 MHz e 600 MHz, respectivamente (em comparação com apenas 16 MHz e 100 
MHz para as categorias 3 e 5, respectivamente). 
Dentro das especificações TIA/EIA, o padrão mais relevante é o TIA/EIA 568-A para 
cabeamento horizontal. O cabeamento horizontal inclui os meios de rede que são usados na 
área que se estende do quadro de cabeamento até uma estação de trabalho. O TIA/EIA 568-A 
contém especificações que controlam o desempenho do cabo. Determina para o cabo de par 
trançado blindado, cabo de 150 ohm de dois pares. Para o par trançado não blindado, cabo de 
100 ohm de quatro pares. Para fibra ótica, fibra multimodo de 62.5/125 µm de duas fibras. 
Determina como distância máxima para o cabeamento horizontal de 90 metros, para os patch 
cables de conexão horizontal seis metros de comprimento, e permite três metros para os patch 
cables que são usados para conectar equipamentos na área de trabalho. 
Em instalações locais, o cabo UTP Categoria 5 é dominante atualmente. Este cabo é composto 
por quatro pares de fios. Cada fio é identificado por uma cor e executa uma função específica. 
Existem dois padrões, T-568A e T-568B. Cada um segue um diagrama de cores, conforme a 
Figura 4.18. 
 
 
Figura 4.18: Padrões T-568-A e T-568-B. 
 
Combinando esses dois padrões, três configurações são possíveis: 
1. Cabo direto – neste cabo, as cores de fios em uma extremidade do cabo serão as mesmas 
utilizadas na outra extremidade. O pino 1 conecta-se ao pino 1 na outra extremidade, o 
pino 2 de um lado será igual ao pino 2 do outro e assim por diante. Utilizado para conectar 
a estação de trabalho ao hub/switch ou para conectar o patch panel ao hub/switch. 
2. Cabo de console (rollover) – no cabo rollover, o pino 1 em uma das extremidades se 
conecta ao pino 8 na outra extremidade. O pino 2 se conecta ao pino 7, o pino 3 se conecta 
ao pino 6 e assim por diante. Por isso esse cabo é chamado de rollover, pois os pinos em 
uma das extremidades estão invertidos na outra, como se uma das extremidades do cabo 
tivesse sido virada na direção oposta ("roll over"). Usado para conectar a estação de 
trabalho, pela porta serial (usando um adaptador DB9) e a porta de console de um 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 48 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
roteador ou switch, para o estabelecimento de uma sessão de comunicação via 
hiperterminal. 
3. Cabo cruzado (crossover) – usado para conexão switch-switch, hub-hub ou micro-micro. 
Nesta configuração, o pino 1 conecta-se com o pino 3 na outra extremidade e o pino 2 
conecta-se ao pino6. Ou seja, num lado o formato será o T-568A e no outro o T-568B. Os 
pinos 1 e 2 são para transmissão, enquanto 3 e 6 são para recepção. 
 
Cabo Coaxial 
O cabo coaxial tem melhor blindagem que os pares trançados, e assim pode se estender por 
distâncias mais longas em velocidades mais altas. Dois tipos de cabo coaxial são amplamente 
utilizados. Um deles, o cabo de 50 ohms, é comumente empregado nas transmissões digitais. 
O outro tipo, o cabo de 75 ohms, é usado com freqüência nas transmissões analógicas e de 
televisão a cabo. Atualmente, vem se tornando muito relevante para o acesso à Internet por 
modems a cabo. 
Um cabo coaxial consiste em um fio de cobre esticado na parte central, envolvido por um 
material isolante. O isolante é protegido por um condutor cilíndrico, geralmente uma malha 
sólida entrelaçada. O condutor externo é coberto por uma camada plástica protetora. 
Em redes de computadores, o cabo coaxial é descrito como grosso ou fino. Coaxial grosso é 
usado para a Thick Ethernet, conhecida como IEEE 802.3 10Base5. Coaxial fino é usado para 
a Thin Ethernet, conhecida como IEEE 802.3 10Base2. Esse é um meio de rede ultrapassado. 
Aproveitando o assunto, esclarecemos a terminologia 10Base2, 10Base5 e 10BaseT. O termo 
BASE, é uma abreviação de banda base. Uma rede de banda base transmite sinais digitais 
diretamente sem modular a transmissão (ver seção 4.4). A designação 10 refere-se à limitação 
de velocidade de transmissão na rede local, que é de 10 Mbps. A última designação – 5, 2 e T 
– identifica o comprimento máximo ou tipo de cabo em cada rede local. Nos dois primeiros 
casos, o tipo de cabo é coaxial e o número representa o comprimento máximo do cabo (5 = 
500 m; 2 = 200 m). Em 10BASE-T, no entanto, o T representa o tipo de cabo, mais 
especificamente, cabo de par trançado UTP categoria 5. 
 
4.6.2 Meios de Transmissão por Fibra Óptica 
O cabo de fibra óptica é um meio de rede capaz de conduzir transmissões de luz modulada. 
Comparado a outros meios de rede, ele é mais caro, no entanto, não é suscetível à 
interferência eletromagnética e tem largura de banda superior a qualquer um dos outros meios 
de rede aqui discutidos, podendo atingir a casa dos 50 Tbps. O cabo de fibra óptica não 
carrega impulsos elétricos, como outros meios de rede que empregam o fio de cobre. Em vez 
disso, os sinais que representam os bits são convertidos em feixes de luz por um LED (diodo 
emissor de luz) ou um laser. Por convenção, um pulso de luz representa um bit 1 e a ausência 
de luz representa um bit 0. Embora a luz seja uma onda eletromagnética, a luz nas fibras não 
é considerada sem-fio porque as ondas eletromagnéticas são guiadas na fibra. 
Os cabos de fibra óptica usados para redes consistem em duas fibras em revestimentos 
separados. Se vistos em corte, cada fibra está envolta por camadas de material de 
revestimento reflexivo, uma camada de plástico feita de Kevlar e um revestimento externo 
para proteção contra choques mecânicos. A finalidade do Kevlar é fornecer proteção e 
amortecimento adicionais às fibras de vidro da espessura de um fio de cabelo. Onde os códigos 
exijam cabos de fibra óptica subterrâneos, um fio de aço inoxidável às vezes é incluído para 
tornar o cabo mais resistente. Geralmente, as fibras são agrupadas em feixes. A figura 4.19 
ilustra uma fibra óptica. 
As partes condutoras de luz de uma fibra óptica são chamadas de núcleo e revestimento. O 
núcleo é geralmente um vidro muito puro com um alto índice de refração. O núcleo de vidro e 
o revestimento são os elementos-chave de um cabo de fibra óptica. O revestimento é 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 49 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
reflexivo; o núcleo é transparente. A luz passa pelo núcleo transparente, mas permanece no 
núcleo ao refletir no revestimento, que é como um espelho cilíndrico ao redor do núcleo. Esse 
processo é chamado de reflexão interna total e permite que a fibra óptica atue como um 
duto de luz conduzindo a luz por distâncias enormes sem praticamente nenhuma perda. 
 
Cobertura 
(plástico) Núcleo
Revestimento 
interno
Revestimento Cobertura
Revestimento 
interno (vidro)
Núcleo 
(vidro)
(a) (b) 
Figura 4.19: (a) Uma única fibra. (b) Um cabo com três fibras. 
 
Dependendo do modo de transmissão da luz, as fibras são classificadas em monomodo e 
multimodo. 
Nas fibras multimodo, o diâmetro do núcleo varia de 50 a 100 µm. Neste tipo de fibra, muitos 
raios de luz trafegam ricocheteando em diferentes ângulos no núcleo, como mostra a Figura 
4.20(a). Como resultado, os raios de luz viajam distâncias totais diferentes. Como a velocidade 
da luz é constante, alguns raios chegarão à outra extremidade do cabo mais tarde do que 
outros. Como conseqüência, um pulso de luz pode chegar distorcido, apresentando aquilo que 
é conhecido como dispersão modal. Fibras multimodo são adequadas para distâncias entre 
300 e 2000 metros, dependendo da velocidade e fabricante. Por exemplo, algumas fibras 
suportam 10 Gbps para distâncias entre 300 e 500 metros, 1 Gbps para distâncias em torno 
de 1 km e 100 Mbps para 2 km. 
Nas fibras monomodo, ou de modo único, o diâmetro da fibra é reduzido a ordem de 
magnitude de um comprimento de onda (7 a 9 µm), desse modo, agindo como um guia de 
onda, onde a luz só se propaga em linha reta, como mostra a Figura 4.20(b). Essas fibras são 
mais caras, mas são amplamente utilizadas em distâncias mais longas, sendo capazes de 
transportar grandes quantidades de informação (50 Gbps por 100 km sem amplificação). 
 
 
Figura 4.20: (a) Fibra Multimodo. (b) Fibra Monomodo. 
 
A comunicação óptica utiliza três bandas de comprimentos de onda. Elas são centralizadas em 
0,85, 1,30 e 1,55 mícron, respectivamente. As duas últimas têm boas propriedades de 
atenuação (uma perda inferior a 5% por km). A banda de 0,85 mícron tem uma atenuação 
maior, mas, por outro lado, nesse comprimento de onda, os lasers e os chips podem ser 
produzidos a partir do mesmo material. As três bandas têm entre 25.000 e 30.000 GHz de 
largura. 
Buscando atenuar a dispersão modal, um novo tipo de fibra foi projetado: fibras com índice de 
refração gradual. Em uma fibra gradual, o índice de refração do núcleo diminui gradualmente 
do centro para as bordas. Analisando a Figura 4.20(a), notamos que os pulsos de luz são 
refletidos pela proteção – dessa forma sendo guiados da origem até o destino. Na fibra 
gradual, as variações de densidade do núcleo alteram o índice de refração de tal forma, que 
em vez de termos o raio de luz ricocheteando em linha reta, como mostra a Figura 4.20(a), 
temos um padrão mais arredondado, como mostra a Figura 4.21. Essa mudança no índice de 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 50 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
refração da fibra reduz a quantidade de ricochetes, possibilitando que o sinal viaje mais rápido 
e sofra menos atenuação. Contrastando com as fibras graduais, temos as fibras de passo. 
Nessas fibras, o índice de refração do núcleo é uniforme. Deve ficar claro que o conceito de 
índice gradual é apropriado para fibras multimodo, e o índice de passo é apropriado para fibras 
monomodo. 
 
 
Figura 4.21: Fibra multimodo com índice gradual. 
 
4.7 Transmissão sem Fio 
Algumas pessoas acreditam que no futuro só haverá dois tipos de comunicação: as 
comunicações por fibra e as comunicações sem fio. Todos os computadores, telefones e 
equipamentos de fax fixos (isto é, não-móveis) serão conectados por fibra óptica, e todos os 
computadores móveis utilizarão comunicações sem fio. 
No entanto, existem algumas outras circunstâncias em que a comunicação sem fio apresenta 
vantagens até mesmo para dispositivos fixos. Por exemplo, quando há dificuldades para 
instalar cabos de fibra óptica em um prédio, cidade ou país, devido a acidentes geográficos 
(montanhas, florestas, pântanos etc.), deve-se recorrer à tecnologia da transmissão sem fio. 
 
4.7.1 O espectro eletromagnético 
Quando se movem, os elétrons criam ondas eletromagnéticasque podem se propagar pelo 
espaço livre (até mesmo no vácuo). Essas ondas foram previstas pelo físico inglês James Clerk 
Maxwell em 1865 e foram observadas pela primeira vez pelo físico alemão Heinrich Hertz em 
1887. O número de oscilações por segundo de uma onda eletromagnética é chamado 
freqüência, f, e é medido em Hz (em homenagem a Heinrich Hertz). A distância entre dois 
pontos máximos (ou mínimos) consecutivos é chamada comprimento de onda, designado 
universalmente pela letra grega λ (lambda). 
Quando se instala uma antena com o tamanho apropriado em um circuito elétrico, as ondas 
eletromagnéticas podem ser transmitidas e recebidas com eficiência por um receptor localizado 
a uma distância bastante razoável. Toda a comunicação sem fio é baseada nesse princípio. 
No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas viajam à mesma velocidade, independente de sua 
freqüência. Essa velocidade, geralmente chamada velocidade da luz, c, é aproximadamente 
igual a 3 X 108 m/s ou cerca de 30 cm por nanossegundo. No cobre ou na fibra, a velocidade 
cai para cerca de 2/3 desse valor e se torna ligeiramente dependente da freqüência. A 
velocidade da luz é o limite máximo que se pode alcançar. Nenhum objeto ou sinal pode se 
mover com maior rapidez do que ela. A relação fundamental entre f, λ e c (no vácuo) é: 
λf = c 
Como c é uma constante, se conhecermos f, chegaremos a λ e vice-versa. Como uma regra 
prática, quando λ é medido em metros e f em MHz, λf ≈ 300. Por exemplo, ondas de 100 MHz 
têm cerca de 3 m de comprimento, ondas de 1 GHz têm 0,3 metro, e ondas com 0,1 metro 
têm uma freqüência igual a 3 GHz. 
O espectro eletromagnético é mostrado na Figura 4.22. As porções de rádio, microondas, 
infravermelho e luz visível do espectro podem ser usadas na transmissão de informações, 
desde que seja modulada a amplitude, a freqüência ou a fase das ondas. A luz ultravioleta, os 
raios X e os raios gama representariam opções ainda melhores, por terem freqüências mais 
altas, mas são difíceis de produzir e modular, além de não se propagarem bem através dos 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 51 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
prédios e serem perigosos para os seres vivos. As bandas (ou faixas) de freqüências listadas 
na parte inferior da Figura 4.22 são os nomes oficiais definidos pela ITU. Essas freqüências se 
baseiam nos comprimentos de onda; portanto, a banda LF vai de 1 a 10 km 
(aproximadamente, de 30 kHz a 300 kHz). Os termos LF, MF e HF são as abreviaturas, em 
inglês, de baixa, média e alta freqüência, respectivamente. Às bandas mais altas surgidas 
posteriormente foram atribuídos os seguintes nomes: Very, Ultra, Super, Extremely e 
Tremendously High Frequency. 
 
 
Figura 4.22: O espectro eletromagnético. 
 
O volume de informações que uma onda eletromagnética é capaz de transportar está 
diretamente relacionado à sua largura de banda. Com a tecnologia atual, é possível codificar 
alguns bits por Hertz em freqüências baixas; no entanto, comumente esse número pode 
chegar a 8 em altas freqüências; assim, um cabo coaxial com uma largura de banda de 750 
MHz pode transportar diversos Gbps. Observando a Figura 4.22, é possível entender com 
clareza por que as pessoas ligadas a redes têm um carinho todo especial pelas fibras ópticas, 
que podem atingir a incrível marca de 240 Tbps (a 8 bits/Hz). 
A maioria das transmissões utiliza uma banda de freqüência estreita (ou seja, ∆f/f«1) para 
obter a melhor recepção. No entanto, em alguns casos, é usada uma banda larga, com duas 
variações. No espectro de dispersão de salto de freqüências, o transmissor salta de uma 
freqüência para outra centenas de vezes por segundo. Essa técnica é muito usada em 
comunicações militares, pois dificulta a detecção das transmissões e é praticamente impossível 
obstruí-las. Ela também oferece boa resistência ao esmaecimento de vários caminhos 
(multipath fading), porque o sinal direto sempre chega primeiro ao receptor. Os sinais 
refletidos percorrem caminhos mais longos e chegam depois. A essa altura, o receptor pode 
ter mudado de freqüência e não aceitar mais sinais na freqüência anterior, eliminando assim, a 
interferência entre o sinal direto e os sinais refletidos. Há poucos anos, essa técnica também 
foi aplicada comercialmente – por exemplo, tanto as redes 802.11 quanto as Bluetooth a 
utilizam. 
A outra forma de espectro de dispersão, o espectro de dispersão de seqüência direta, que 
dispersa o sinal por uma ampla banda de freqüências, também está ganhando popularidade no 
mundo comercial. Em particular, alguns telefones celulares de segunda geração o empregam, 
e ele se tornará dominante com a terceira geração de telefonia móvel, graças à sua boa 
eficiência na utilização do espectro, à sua imunidade a ruídos e a outras propriedades. 
Algumas LANs sem fio também o utilizam. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 52 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
4.7.2 Transmissão de rádio 
As ondas de rádio são fáceis de gerar, podem percorrer longas distâncias e penetrar facilmente 
nos prédios; portanto, são amplamente utilizadas para comunicação, seja em ambientes 
fechados ou abertos. As ondas de rádio também são omnidirecionais, o que significa que 
elas viajam em todas as direções a partir da fonte; desse modo, o transmissor e o receptor 
não precisam estar cuidadosa e fisicamente alinhados. 
As propriedades das ondas de rádio dependem da freqüência. Em baixas freqüências, as ondas 
de rádio atravessam os obstáculos, mas a potência cai abruptamente à medida que a distância 
da fonte aumenta, cerca de 1/r2 no ar. Em altas freqüências, as ondas de rádio tendem a 
viajar em linha reta e a ricochetear nos obstáculos. Elas também são absorvidas pela chuva. 
Em todas as freqüências, as ondas de rádio estão sujeitas à interferência de motores e outros 
equipamentos elétricos. 
Devido à capacidade que as ondas de rádio apresentam de percorrer longas distâncias, a 
interferência entre os usuários é um problema. Por essa razão, todos os governos exercem um 
rígido controle sobre o licenciamento de transmissores. 
Para evitar o licenciamento, é preciso aceitar a restrição de transmissão a baixas potências. 
Neste caso, todos podem transmitir à vontade, mas o alcance é bastante limitado, o que 
minimiza a interferência. De acordo com essa proposta, a maioria dos governos reserva 
algumas bandas de freqüência, chamadas bandas ISM (Industrial, Scientific, Medical) para 
uso sem licença. Sistemas para abertura de portões de garagens, telefones sem fio, 
brinquedos controlados por rádio e vários outros aparelhos domésticos sem fio utilizam as 
bandas ISM. Para minimizar a interferência entre esses dispositivos, a FCC estabelece que 
todos os dispositivos nas bandas ISM devem utilizar técnicas de espectro de dispersão. Regras 
semelhantes se aplicam em outros países. 
A localização das bandas ISM varia de país para país. Por exemplo, nos Estados Unidos, 
dispositivos cuja potência está abaixo de 1 watt podem usar as bandas mostradas na Figura 
4.23 sem exigir uma licença da FCC. A banda de 900 MHz funciona melhor, mas está lotada e 
não se encontra disponível em todo o mundo. A banda de 2,4 GHz está disponível na maioria 
dos países, mas é sujeita a interferências de fornos de microondas e instalações de radar. A 
rede Bluetooth e algumas LANs sem fio que seguem o padrão 802.11 operam nessa banda. A 
banda de 5,7 GHz é nova e relativamente pouco desenvolvida, assim o equipamento para ela é 
dispendioso; porém, à medida que as redes 802.11a a utilizarem, ela logo se tornará mais 
popular. 
 
 
Figura 4.23: As bandas ISM nos Estados Unidos. 
 
Microondas 
Um outro esquema de transmissão por RF são as microondas, que operam a freqüências mais 
altas no espectro eletromagnético. O espectro de microondas engloba freqüências entre 2 e 40 
GHz. O acesso a essas freqüências é estritamente controlado pelos governos, desse modo, os 
transmissores de microondas precisam ser licenciados. 
Acima de 100 MHz, as ondastrafegam praticamente em linha reta e, portanto, podem ser 
concentradas em uma faixa estreita. A concentração de toda a energia em um pequeno feixe 
através de uma antena parabólica (como a conhecida antena de TV por satélite) oferece uma 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 53 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
relação sinal/ruído muito mais alta, mas as antenas de transmissão e recepção devem estar 
alinhadas com o máximo de precisão. Além disso, essa direcionalidade permite o alinhamento 
de vários transmissores em uma única linha, fazendo com que eles se comuniquem com vários 
receptores também alinhados sem que haja interferência, desde que sejam observadas 
algumas regras mínimas de espaçamento. Antes da fibra óptica, durante décadas as 
microondas formaram o núcleo do sistema telefônico de longa distância. 
Tendo em vista que as microondas viajam em linha reta, se as torres estiverem muito 
afastadas, a Terra acabará ficando entre elas. Conseqüentemente, é preciso instalar 
repetidores a intervalos periódicos. Quanto mais altas são as torres, mais distantes elas podem 
estar umas da outras. Por exemplo, torres com 100 m de altura devem ter repetidores a cada 
80 km. 
A comunicação por microondas é muito usada na telefonia de longa distância, em telefones 
celulares, na distribuição de sinais de televisão e em outros usos que uma severa diminuição 
do espectro obrigou a desenvolver. Ela tem uma série de vantagens significativas sobre a 
fibra. As microondas têm um custo muito menor na maioria das situações, são fáceis de 
implementar, requerem pouca ou nenhuma manutenção e com uma rede de transmissores e 
receptores, é possível ignorar completamente o sistema telefônico. Por outro lado, as 
transmissões por microondas estão sujeitas a condições ambientais e atmosféricas (chuva, 
neblina, umidade) e interferência eletromagnética de diversas fontes, inclusive manchas 
solares. 
 
4.7.3 Transmissão por Infravermelho e ondas de luz visível 
As ondas eletromagnéticas do infravermelho (IR – infrared) se situam entre o rádio e a luz 
visível, operando entre 100 GHz e 100 THz. A IR é, em geral, restrita a ambientes fechados, 
mas também pode ser usada na interconexão de edifícios. A transmissão por IR pode ocorrer 
de duas maneiras: direta ou difusa. A IR direta requer um caminho desobstruído entre o 
transmissor e o receptor. Na IR difusa, o transmissor preenche a área com um sinal forte de 
infravermelho. A luz emitida é espalhada por um ângulo aberto. O sinal se reflete em tetos, 
paredes e outras superfícies. É assim que opera um dispositivo de controle remoto da TV. A IR 
é suscetível aos mesmos problemas das microondas, embora seja menos suscetível a 
interferência eletromagnética. 
Como solução alternativa, a sinalização óptica sem guia vem sendo utilizada há séculos. Uma 
aplicação mais moderna consiste em conectar as LANs em dois prédios por meio de lasers 
instalados em seus telhados. Por sua própria natureza, a sinalização óptica coerente que utiliza 
raios laser é unidirecional; assim, cada prédio precisa do seu próprio raio laser e do seu 
próprio fotodetector. Esse esquema oferece uma largura de banda muito alta a um custo 
bastante baixo. Ele também é relativamente fácil de ser instalado e, ao contrário das 
microondas, não precisa de uma licença da FCC. Em países sem infra-estrutura de rede com 
fio, pode ser mais fácil implementar uma topologia para conexão sem fio do que uma com 
cabos físicos. 
Uma das desvantagens dos feixes de raios laser é o fato de que eles não podem atravessar 
chuva ou neblina espessa, mas normalmente funcionam bem em dias ensolarados. 
 
4.8 Transmissão via Satélite 
Os satélites de comunicações possuem algumas propriedades interessantes, que os tornam 
atraentes para muitas aplicações. Em sua forma mais simples, um satélite de comunicações 
pode ser considerado um grande repetidor de microondas no céu. Ele contém diversos 
transponders; cada um deles ouve uma parte do espectro, amplifica os sinais de entrada (do 
uplink) e os transmite novamente (para o downlink) em outra freqüência, para evitar 
interferência com o sinal de entrada. Os feixes descendentes podem ser largos, cobrindo uma 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 54 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
grande área da superfície terrestre, ou estreitos, cobrindo apenas algumas centenas de 
quilômetros. 
Quanto mais alto o satélite, mais longo seu período. Perto da superfície da Terra, o período é 
de cerca de 90 minutos. Conseqüentemente, os satélites de baixa órbita saem de visão com 
bastante rapidez, e assim são necessários muitos deles para proporcionar cobertura contínua. 
A uma altitude de aproximadamente 35.800 km, o período é de 24 horas. Um satélite colocado 
nessa altitude completa sua órbita mais ou menos ao mesmo tempo em que a Terra completa 
uma volta em torno de seu eixo. Dessa forma, o satélite se mostra estacionário com relação à 
rotação da Terra, sendo denominado geossíncrono ou geoestacionário (GEO – 
Geostationary Earth Orbit). 
Com a tecnologia atual, a fim de evitar interferências, os satélites geoestacionários devem ter 
um espaçamento de pelo menos 4 graus entre eles a uma mesma altitude. No entanto, bastam 
apenas alguns deles para se conseguir uma cobertura global. Além disso, cada transponder 
pode usar várias freqüências e polarizações, com a finalidade de aumentar a largura de banda 
disponível. 
Os satélites de comunicações têm diversas propriedades radicalmente diferentes dos enlaces 
terrestres ponto a ponto. Para começar, embora os sinais enviados e recebidos por um satélite 
trafeguem à velocidade da luz (aproximadamente 300.000 km/s), a longa distância de ida e 
volta introduz um retardo substancial para os satélites GEO. Dependendo da distância entre o 
usuário e a estação terrestre, e também da elevação do satélite acima do horizonte, o tempo 
total de trânsito está entre 250 e 300 ms. Um valor típico é 270 ms. 
Para fins de comparação, os enlaces de microondas terrestres têm um retardo de propagação 
de aproximadamente 3 µs/km, e os enlaces de cabo coaxial ou fibra óptica geram um retardo 
de cerca de 5 µs/km. Nesse último caso, o retardo é maior, porque os sinais eletromagnéticos 
trafegam com maior rapidez no ar que em materiais sólidos. 
A capacidade de largura de banda de sistemas via satélite varia e é função da freqüência 
usada pelos satélites para transmissão. As principais bandas estão listadas na Figura 4.24. 
 
Banda Downlink Uplink Largura de Banda Problemas 
L 1,5 GHz 1,6 GHz 15 MHz Baixa largura de banda; lotada. 
S 1,9 GHz 2,2 GHz 70 MHz Baixa largura de banda; lotada. 
C 4,0 GHz 6,0 GHz 500 MHz Interferência terrestre. 
Ku 11 GHz 14 GHz 500 MHz Chuva. 
Ka 20 GHz 30 GHz 3.500 MHz Chuva; custo do equipamento. 
Figura 4.24: As principais bandas de satélite. 
 
Um satélite moderno tem cerca de 40 transponders, cada um com uma largura de banda de 80 
MHz. Pesa cerca de 4 toneladas, consome vários quilowatts de energia elétrica produzida por 
painéis solares, corrige sua órbita com o auxílio de motores de foguetes a bordo e têm um 
tempo de vida em torno de 10 anos, quando fica sem controle, podendo ser queimado pela 
atmosfera ou colidir com a Terra. 
Os primeiros satélites geoestacionários tinham um único feixe espacial que iluminava cerca de 
1/3 da superfície terrestre. Com o enorme declínio de preço, tamanho e requisitos de potência 
dos equipamentos microeletrônicos, tornou-se viável uma estratégia de transmissão muito 
mais sofisticada. Cada satélite é equipado com diversas antenas e vários transponders. Cada 
feixe descendente pode ser focalizado em uma pequena área geográfica; portanto, podem 
acontecer diversas transmissões ascendentes e descendentes ao mesmo tempo. Em geral, 
esses feixes pontuais têm forma elíptica e podem ter apenas algumas centenas de quilômetros 
de diâmetro. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 55 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Uma propriedade importante dos satélitesé que eles são basicamente meios de difusão 
(broadcast). Enviar uma mensagem para milhares de estações localizadas na área de 
cobertura de um transponder não custa mais do que enviar a mensagem para apenas uma 
estação. Por outro lado, do ponto de vista da segurança e da privacidade, os satélites são um 
completo desastre: todo mundo pode ouvir tudo. A criptografia é essencial quando a 
segurança é necessária. 
Nos satélites, o custo de transmissão de uma mensagem é independente da distância 
percorrida. O serviço de uma chamada transcontinental não custa mais do que uma chamada 
entre um lado e outro da rua. Os satélites também proporcionam excelentes taxas de erros e 
podem ser explorados quase que instantaneamente, um detalhe fundamental para a 
comunicação militar. 
Em altitudes muito mais baixas, entre os dois cinturões de Van Allen (cinturão de partículas 
carregadas), encontramos os satélites MEO (Medium-Earth Orbit). Vistos da Terra, esses 
satélites se deslocam lentamente em longitude, levando cerca de seis horas para circular a 
Terra. Conseqüentemente, eles devem ser acompanhados à medida que se movem pelo céu. 
Pelo fato de estarem em órbitas mais baixas que os GEOs, eles têm uma área de cobertura 
menor no solo e exigem transmissores menos potentes para alcançá-los. Atualmente, esses 
satélites não são usados para telecomunicações, e assim não os examinaremos mais aqui. Os 
24 satélites GPS (Global Positioning System) que estão em órbita a cerca de 18.000 km de 
altitude são exemplos de satélites MEO. 
A uma altitude menor, encontramos os satélites LEO (Low-Earth Orbit). Devido a seu rápido 
movimento, são necessárias grandes quantidades desses satélites para formar um sistema 
completo, pois ficam ao alcance de uma antena terrestre por períodos de, no máximo, 15 
minutos. Por outro lado, pelo fato de os satélites estarem muito próximos da Terra, as 
estações terrestres não precisam de muita potência, e o retardo de ida e volta é de apenas 
alguns milissegundos. A figura 4.25 ilustra os três tipos de satélites, o tempo de atraso de ida 
e volta e ainda o número de satélites necessários para cobertura global. 
 
 
Figura 4.25: Satélites de comunicações. 
 
4.9 Hardware da camada física das redes Ethernet/IEEE 802.3 
A camada física das redes Ethernet/IEEE 802.3 tem sete componentes. Os quatro primeiros 
são passivos: 
• Patch panels 
• Plugues 
• Cabeamento 
• Conectores 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 56 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Os três últimos são ativos, ou seja, precisam de energia para funcionar: 
• Transceivers 
• Repetidores 
• Hubs 
 
Cabeamento 
O cabo padrão para redes locais Ethernet/IEEE 802.3 é o cabo UTP categoria 5 (ver seção 
4.6.1) composto por quatro pares trançados que reduzem os problemas de ruído. O CAT 5 é 
eficiente, com baixo custo e fácil de instalar. 
 
Plugues 
A terminação 10Base-T padrão é o conector RJ-45 (registered jack 45). Ele reduz os 
problemas de ruído, reflexo e estabilidade mecânica, e assemelha-se a um plugue de telefone, 
com a diferença de que tem oito condutores em vez de quatro. É um componente passivo, 
porque serve apenas como um caminho condutor. 
 
Conectores 
Os plugues RJ-45 ajustam-se aos conectores e receptáculos RJ-45. O conector RJ-45 tem oito 
condutores, que se encaixam no plugue RJ-45. Do outro lado do conector RJ-45 está um bloco 
punchdown onde os fios estão separados e forçados para dentro dos slots com uma ferramenta 
parecida com um garfo chamada de cravador. Isso fornece um caminho condutor de cobre 
para os bits. 
 
Patch Panels 
Os patch panels são agrupamentos convenientes de conectores RJ-45. Eles vêm com 12, 24 e 
48 portas e são normalmente montados em rack. Os lados da frente são conectores RJ-45. Os 
lados de trás são blocos punchdown que fornecem conectividade. 
 
Transceiver 
Transceiver é uma combinação de transmissor e receptor. Os transceivers são geralmente 
conversores de meios, onde um meio, digamos CAT 5, deva ser convertido em outra forma 
(óptica ou eletrônica AUI são as duas conversões mais comuns). Os transceivers são 
dispositivos ativos da camada 1, no sentido de que envolvem transferência de energia para o 
sinal (eles requerem energia para executar sua função). 
 
Repetidores 
Os repetidores geram os sinais novamente e os retemporizam, o que permite estender os 
cabos para que alcancem distâncias maiores. Eles lidam com pacotes apenas em nível dos bits, 
portanto, são dispositivos da camada 1. Os repetidores são menos comuns do que 
costumavam ser, porque agora os hubs oferecem os benefícios da concentração, conectividade 
e dos recursos típicos dos repetidores. 
A desvantagem em usar repetidores é que eles não podem filtrar o tráfego da rede. Os dados 
(bits) que chegam à porta de um repetidor são enviados por todas as outras portas. Os dados 
são passados adiante para todos os outros segmentos da LAN de uma rede, não importa se 
eles precisam ou não ir para lá. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 57 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
Hubs 
Os repetidores multiportas combinam a conectividade, com as propriedades de amplificação e 
de retemporização dos repetidores. É normal ver 4, 8, 12 e até 24 portas em repetidores 
multiportas. Isso permite que muitos dispositivos sejam interconectados de forma mais fácil e 
econômica. Os repetidores multiportas são freqüentemente chamados de hubs, em vez de 
repetidores, quando nos referimos aos dispositivos que servem como o centro de uma rede de 
topologia em estrela. 
 
4.9.1 Colisões e Domínio de Colisão 
Quando dois bits se propagam ao mesmo tempo, na mesma rede, ocorre uma colisão. Uma 
rede pequena e lenta poderia funcionar em um sistema que permitisse que apenas dois 
computadores enviassem mensagens, num esquema de revezamento. O problema é que 
muitos computadores estão conectados a grandes redes, cada um querendo comunicar bilhões 
de bits a cada segundo. Problemas sérios podem ocorrer como resultado de muito tráfego na 
rede. Se houver apenas um cabo interconectando todos os dispositivos em uma rede ou se os 
segmentos de uma rede estiverem conectados apenas por dispositivos que não executam 
nenhum tipo de controle de tráfego, a possibilidade de haver mais de um usuário tentando 
enviar dados pela rede ao mesmo tempo é muito alta. A Ethernet permite apenas que um 
pacote de dados acesse o cabo a qualquer momento. Se mais de um nó tentar transmitir ao 
mesmo tempo, ocorrerá uma colisão e os dados de cada dispositivo serão afetados. Quando 
uma colisão ocorre, os pacotes de dados que estão envolvidos são aos poucos destruídos. 
A área dentro da rede, onde os pacotes de dados foram originados e colididos, é chamada de 
domínio de colisão e inclui todos os ambientes de meios compartilhados. Um fio pode estar 
conectado a outro fio através de patch cables, transceivers, patch panels, repetidores e até 
mesmo hubs. Todas essas interconexões da camada 1 são partes do domínio de colisão. 
Normalmente, as pessoas imaginam as colisões como algo ruim porque diminuem o 
desempenho da rede. No entanto, uma certa quantidade de colisões é uma função natural num 
domínio de colisão, porque uma grande quantidade de computadores está tentando se 
comunicar, ao mesmo tempo, usando o mesmo cabo. 
 
Repetidores e Domínios de Colisão 
Os repetidores geram novamente os bits e os retemporizam, mas não podem filtrar o fluxo de 
tráfego que passa por eles. Os dados (bits) que chegam à porta de um repetidor são enviados 
por todas as outras portas. Usar um repetidor estende (aumenta) o domínio de colisão 
existente, logo, a rede nos dois lados do repetidor é um domínio de colisão maior, porém, 
ainda, um único domínio. 
 
 
 
Hubs e Domínios de Colisão 
O hub é um repetidor multiporta. Qualquer sinal que entre em uma porta do hub é gerado 
novamente, retemporizado e enviado para as outras portas (exatamente como nos 
repetidores). Portanto, os hubs, que são úteis para conectar um grande número de 
 
InstrutorAurio G. Tenorio 58 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
computadores, aumentam o tamanho do domínio de colisão. O resultado final será uma 
diminuição no desempenho da rede se todos os computadores naquela rede estiverem 
solicitando, simultaneamente, grandes larguras de banda. 
 
Como os repetidores e os hubs são dispositivos da camada 1 e, portanto, não filtram tráfego 
de rede, estender um pedaço de cabo com um repetidor e terminar essa extensão com um 
hub, simplesmente resulta em um domínio de colisão maior. 
Servidor
Hub Repetidor
 
 
Segmentando os Domínios de Colisão 
Embora os repetidores e os hubs sejam dispositivos de redes úteis e econômicos, eles 
aumentam o tamanho dos domínios de colisão, portanto, prejudicam o desempenho da rede 
por causa do excesso de colisões. O tamanho dos domínios de colisão pode ser reduzido 
usando-se dispositivos de rede inteligentes que quebram um grande domínio de colisão, em 
vários domínios de colisão menores. Exemplos desse tipo de dispositivo de rede são as 
bridges, os switches e roteadores. Esse processo é chamado de segmentação. Essa 
segmentação será discutida no próximo capítulo, quando discutiremos bridges e switches. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 59 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Capítulo 5 – Camada de Enlace 
 
A camada de enlace do modelo OSI fornece acesso aos meios de rede e à transmissão física 
através dos meios. Fornece um trânsito de dados confiável através de um link físico usando o 
endereço Media Access Control (MAC). Ao fazer isso, a camada de enlace trata do 
endereçamento físico (contrário ao lógico), da topologia da rede, da disciplina de linha (como 
os sistemas finais usarão o link de rede), da notificação de erros, da entrega ordenada de 
quadros e do controle de fluxo. Além disso, a camada de enlace usa o endereço MAC para 
definir o endereço de link de um hardware ou de dados para várias estações compartilharem o 
mesmo meio e ainda assim se identificarem de forma exclusiva. 
A camada 1 envolve meios, sinais, fluxo de bits que trafegam pelos meios, componentes que 
colocam sinais nos meios e diversas topologias. Ela executa um papel chave na comunicação 
entre computadores, mas os seus esforços, sozinhos, não são suficientes. Cada uma de suas 
funções tem suas limitações. A camada 2 trata dessas limitações. 
Para cada limitação na camada 1, a camada 2 tem uma solução. Por exemplo, a camada 1 não 
pode se comunicar com as camadas de nível superior; a camada 2 faz isso através do Logical 
Link Control (LLC). A camada 1 não pode nomear ou identificar computadores; a camada 2 usa 
um processo de endereçamento (ou nomeação). A camada 1 pode descrever apenas os fluxos 
de bits; a camada 2 usa o enquadramento para organizar ou agrupar os bits. A camada 1 não 
pode decidir que computador irá transmitir os dados binários de um grupo onde todos tentam 
transmitir ao mesmo tempo. A camada 2 usa um sistema chamado Media Access Control 
(MAC). 
Ao discutir a camada de enlace, descobriremos que há dois tipos de canais de camada de 
enlace completamente diferentes. O primeiro tipo são os canais de broadcast, que são 
comuns em redes locais, redes locais sem fio, redes por satélite e redes de acesso híbridas de 
cabo coaxial e de fibra. No caso do canal de broadcast, muitos hosts estão conectados ao 
mesmo canal de comunicação e é preciso um protocolo de acesso ao meio para coordenar 
transmissões e evitar colisões. O segundo tipo de canal de camada de enlace é o enlace de 
comunicação ponto-a-ponto, tal como o existente entre dois roteadores ou entre um 
modem discado residencial e um roteador do ISP (Provedor de Serviços de Internet). 
Coordenar o acesso a um enlace ponto-a-ponto é trivial, mas há ainda questões importantes 
referentes a enquadramento, transferência confiável de dados, detecção de erros e controle de 
fluxo. 
Um protocolo da camada de enlace deve ser usado para transportar um datagrama por um 
enlace individual. O protocolo da camada de enlace define o formato dos pacotes trocados 
entre os nós nas extremidades do enlace, bem como as ações realizadas por esses nós ao 
enviar e receber os pacotes. Conforme discutido no capítulo 2, vimos que as unidades de 
dados trocadas pelo protocolo de enlace são denominadas quadros e que cada quadro 
encapsula um datagrama da camada de rede. 
Entre as informações executadas por um protocolo da camada de enlace ao enviar e receber 
quadros, estão detecção de erros, controle de acesso ao meio e identificação de estações. 
Como exemplos de protocolos de camada de enlace, temos os protocolos Ethernet para redes 
locais, o padrão 802.11 para redes locais sem fio, token ring e FDDI. Alguns protocolos para 
comunicação de longa distância, como o ATM (Assyncronous Transfer Mode), o Frame-Relay e 
o PPP (protocolo ponto-a-ponto) também são classificados como protocolos de camada de 
enlace. 
Enquanto a camada de rede tem como tarefa movimentar segmentos da camada de transporte 
fim-a-fim, desde o host de origem até o host de destino, um protocolo de camada de enlace é 
encarregado de movimentar datagramas de camada de rede nó a nó por um único enlace no 
caminho. Uma característica importante da camada de enlace é que um datagrama pode ser 
manipulado por diferentes protocolos de enlace ao longo de seu trajeto até o host destino. Por 
exemplo, um datagrama pode ser manipulado pelo protocolo Ethernet no primeiro e último 
enlaces, pelo PPP, pelo Frame-Relay ou pelo ATM nos enlaces intermediários. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 60 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Embora o serviço básico da camada de enlace seja mover um datagrama de um nó até um nó 
adjacente por um único enlace de comunicação, os detalhes do serviço podem variar de um 
protocolo de camada de enlace para outro. Os principais serviços oferecidos por um protocolo 
da camada de enlace incluem: 
• Enquadramento – Os protocolos da camada de enlace encapsulam as informações da 
camada de rede dentro de um quadro, antes de transmiti-lo pelo enlace. 
• Controle de Acesso ao meio (MAC) - A camada 2 usa um esquema de controle de 
acesso ao meio denominado Media Access Control (MAC) para escolher que computador 
transmitirá os dados, em um grupo onde todos os computadores estejam tentando 
transmitir ao mesmo tempo. 
• Controle de erros – a camada de enlace precisa fornecer algum mecanismo para 
detectar a presença de erros nos quadros recebidos. Por exemplo, um bit pode ser 
recepcionado incorretamente com valor 1, quando na verdade o valor zero foi 
transmitido. Esses erros são introduzidos por atenuação de sinal e ruído 
eletromagnético. 
• Endereçamento – a camada de enlace deve fornecer também algum mecanismo de 
identificação dos nós envolvidos numa troca de dados. 
• Controle Lógico do Enlace – em face dos muitos protocolos de enlace existentes, a 
camada de enlace deve prover um mecanismo de comunicação com as camadas 
superiores. 
Estaremos discutindo esses e outros conceitos nas próximas seções. Estaremos nos 
concentrando em discutir a tecnologia Ethernet, que é a tecnologia dominante em redes locais. 
Estaremos discutindo também o processo de encaminhamento de dados em redes locais. 
 
5.1 Comunicação por adaptadores 
Para um dado enlace de comunicação, o protocolo de camada de enlace é, na maioria das 
vezes, implementado em um adaptador. Um adaptador é uma placa que contém memória 
RAM, chips DSP, um barramento para comunicação com o sistema operacional e uma interface 
para o enlace de comunicação. Adaptadores são popularmente conhecidos como placas de 
rede ou NICs (Network Interface Cards). Um adaptador recebe um datagrama da camada 
de rede que faz o enquadramento do pacote no lado emissor do enlace de comunicação e o 
transmite para dentro do enlace para o próximo nó no caminho. Do outro lado, o adaptador 
receptor recebe o quadro, extrai o cabeçalho do quadro e o transfere para a camada de rede. 
Se o protocolo de camada de enlace fornecer detecção de erros,então é o adaptador 
remetente que configurará os bits de detecção de erros e é o adaptador receptor que realizará 
a detecção de erros. Se o protocolo da camada de enlace utilizar acesso aleatório ao meio de 
transmissão, então o protocolo de acesso aleatório será inteiramente implementado nos 
adaptadores. 
Um adaptador é uma unidade semi-autonôma. Por exemplo, um adaptador pode receber um 
quadro, determinar que este está corrompido e descartá-lo sem notificar outros componentes 
(como o sistema operacional) da máquina onde estiver instalado. Ao receber um quadro, um 
adaptador somente interromperá seu sistema operacional se quiser transferir um datagrama 
para a camada de rede. De modo semelhante, quando um nó transfere um datagrama para o 
adaptador, o nó está delegando totalmente ao adaptador a tarefa de transmitir o datagrama 
por aquele enlace. Um adaptador não é uma unidade completamente autônoma, e sim semi-
autônoma. 
Os componentes principais de um adaptador são as interfaces de barramento e de enlace. A 
interface de barramento é responsável pela comunicação com o nó pai do adaptador. Ela 
transfere dados e informações de controle entre o adaptador e seu nó. A interface de enlace é 
responsável pela implementação do protocolo de camada de enlace. Além da montagem e 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 61 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
desmontagem de pacotes, ela pode prover detecção de erros, acesso aleatório e outras 
funções. Ela inclui também um conjunto de circuitos de transmissão e recepção. 
 
5.2 Controle de Erros 
O termo controle de erros refere-se ao processo de garantir a entrega confiável dos dados. Ou 
seja, que os dados transmitidos são idênticos aos dados recebidos. Existem duas estratégias 
básicas para lidar com os erros. O primeiro método, correção de erros por retransmissão, 
requer informação apenas suficiente no fluxo de dados para que o nó receptor possa detectar 
um erro ocorrido durante a transmissão. Uma vez detectado um erro, o nó receptor pode 
solicitar ao emissor retransmissão daquele conjunto de dados danificado. O segundo método, 
correção autônoma de erros, requer informação redundante no fluxo de dados para que o 
nó de destino possa detectar e corrigir os erros de forma autônoma. Os dois métodos são 
formas de correção de erros. 
O controle de erros por retransmissão requer o uso de confirmações – o nó receptor 
fornece ao nó emissor informação de retorno sobre os quadros recebidos. Confirmação positiva 
significa um quadro recebido corretamente; confirmação negativa (ou ausência de 
confirmação) indica um quadro que não foi recebido corretamente. Confirmação negativa 
indica que o nó emissor precisa retransmitir o quadro. Para proteção contra a perda ou 
destruição de quadros (devidos a falhas de hardware), a camada de enlace também fornece 
suporte a controladores de tempo. Se um quadro ou uma confirmação se perdem, o limite de 
tempo do nó emissor acaba por expirar, alertando que o quadro precisa ser retransmitido. Para 
proteção contra a aceitação por um nó destino de quadros duplicados, para quadro enviado, 
números de seqüência são utilizados, possibilitando que um nó de destino diferencie quadros 
retransmitidos de quadros originais. O gerenciamento de controladores de tempo e de 
números seqüenciais é uma função importante da camada de enlace de dados, pois garante 
que cada quadro seja recebido pela camada de rede uma única vez e na ordem correta. É 
importante notar que redes locais Ethernet não implantam números seqüenciais em nível de 
quadro. Na verdade, poucas tecnologias o fazem. Na maioria das redes locais, o software 
acima da camada de enlace é responsável por esse controle (camada de transporte). 
Conforme foi dito, a correção de erros pode ser feita de duas maneiras. A primeira estratégia, 
correção de erros por retransmissão, é simples e a mais utilizada. Se um nó destino detecta 
que um quadro de dados recebido não é idêntico ao transmitido, ele descarta o quadro e 
requisita ao nó emissor sua retransmissão. A segunda estratégia, correção autônoma de erros, 
é um pouco mais complexa e não se baseia em retransmissões. Em vez disso, o nó destino, 
quando detecta um erro, trata de corrigi-lo por conta própria. A correção autônoma de erros 
requer que um quadro transmitido contenha informações redundantes para que o nó destino 
seja capaz de corrigir os erros detectados sem precisar de retransmissão. Observe que a 
correção de erros implica, primeiramente, que o erro seja detectado. 
A estratégia de correção de erros mais comum é a baseada na inserção de bits de paridade no 
conjunto de dados a serem transmitidos. O posicionamento estratégico dos bits de paridade 
permite que erros de bit único possam ser detectados e corrigidos. Porém, a quantidade de 
bits redundantes, ou seja, bits de paridade, que precisam ser inseridos nos dados para que os 
erros possam ser corrigidos torna essa técnica proibitiva e muito pouco utilizada. 
O controle de erros é necessário porque as redes são sistemas complexos sujeitos a falhas e, 
os erros que ocorrem durante a transmissão são parte do sistema. Erros em redes são 
causados por diversas condições. Por exemplo, podem ser causados por interferência nos 
cabos, problemas de hardware, defeitos de software, problemas relacionados com os 
protocolos e sobrecarga de buffers nos roteadores ou comutadores. Alguns erros são 
intermitentes – aparecem e desaparecem. Esse tipo de erro é o mais difícil de detectar. Outros 
são facilmente identificáveis, por exemplo, colisões em redes Ethernet/802.3. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 62 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
5.2.1 Controle de erros por retransmissão 
As redes locais Ethernet/IEEE 802.3 usam correção de erros com retransmissão como 
estratégia para controle de erros. Isso é feito usando-se uma soma de checagem (FCS – frame 
check sequence), que consiste num conjunto de bytes anexado ao final de cada quadro e 
encaminhado ao destino. A soma de checagem é feita utilizando-se um procedimento 
denominado código de redundância cíclica (CRC), que é um método de detecção de erros 
extremamente poderoso e robusto. Para checar uma série de bits, o CRC constrói um 
polinômio algébrico cujos coeficientes dos termos são os valores dos bits. Assim, um conjunto 
de dados com n bits corresponde a um polinômio de grau n–1. O bit mais à esquerda é o 
coeficiente do termo xn-1. Por exemplo, o conjunto de dados de oito bits 10111101 tem um 
polinômio correspondente igual a 1x7 + 0x6 + 1x5 + 1x4 + 1x3 + 1x2 + 0x1 + 1x0, ou seja, x7 + 
x5 + x4 + x3 + x2 + 1. A seguir, o polinômio é dividido por um polinômio gerador pré-
determinado. O conjunto de dados fica sendo o dividendo e o polinômio gerador é o divisor. A 
subtração no processo de divisão usa a regra do OU Exclusivo. Não é usada aqui a subtração 
tradicional. 
O resto da divisão é a soma de checagem CRC, que é anexado ao quadro. O nó receptor 
executa a mesma divisão do conjunto de dados recebido pelo mesmo polinômio gerador. Se a 
soma de checagem do receptor apresenta resto igual a 0, o quadro não contém erros. Caso 
contrário, o quadro será descartado e uma retransmissão será solicitada. Alguns exemplos de 
polinômios geradores padrão incluem: 
• CRC-16 – uma soma de checagem de 16 bits usada por diversos protocolos de 
transferência de arquivos. Seu polinômio gerador é x16 + x15 + x2 + 1. 
• CRC-CCITT – uma soma de checagem de 16 bits que é um padrão internacional. Seu 
polinômio gerador é x16 + x12 + x5 + 1. 
• CRC-32 – uma soma de checagem de 32 bits usada na maioria dos protocolos para 
redes locais. Seu polinômio gerador é x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 
+ x7 + x5 + x4 + x2 + x. CRC-32 é usado em redes locais Ethernet e Token Ring. 
A eficiência do CRC é função do polinômio gerador usado. CRC-16 e CRC-CCITT detectam 
100% de erros únicos e duplos, todos os erros em um número ímpar de bits, falhas em 16 ou 
menos de 16 bits, 99.997% das falhas em17 bits e 99.998% das falhas em 18 ou mais de 18 
bits. Com o CRC-32, contudo, a chance de dados ruins recebidos e não detectados é 
aproximadamente uma em 4.3 bilhões. Apesar da garantia do CRC-32 de baixa probabilidade 
de erros de transmissão não serem detectados, isso não significa que podemos ser negligentes 
em nossa responsabilidade como gerentes ou administradores de rede. Devemos sempre 
buscar minimizar os erros na rede, e a melhor forma de fazer isso é garantindo que a rede e 
todos os seus componentes sigam os padrões. 
 
5.3 Endereçamento na camada de enlace 
Todos os nós se comunicando por um enlace de broadcast ou por um enlace ponto-a-ponto 
precisam de alguma solução de endereçamento para que a comunicação pelo enlace seja bem 
sucedida. Cada protocolo de camada de enlace apresenta sua solução para endereçamento dos 
nós. Redes locais Ethernet usam endereços MAC para identificar as estações na rede local. 
Enlaces PPP (Protocolo Ponto-a-Ponto) não precisam de um endereço de camada de enlace, 
enquanto enlaces frame-relay precisam endereçar os circuitos virtuais. Os endereços dos 
circuitos virtuais são denominados de DLCIs (Data-Link Connection Identifier – Identificador da 
conexão da camada de enlace). Discutiremos DLCIs quando discutirmos a tecnologia frame-
relay. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 63 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Endereços MAC 
Todos os computadores em uma rede local têm uma forma exclusiva de se identificar, usando 
um endereço físico (ou endereço de hardware) – o endereço MAC – localizado na placa de 
rede. Teoricamente, nunca dois endereços físicos deveriam ser iguais, embora alguns 
fabricantes estejam reutilizando indevidamente seus endereços, gerando placas de rede com 
endereços iguais. 
Antes de sair da fábrica, o fabricante atribui um endereço físico a cada placa de rede, inserindo 
o endereço num chip ROM na placa. Como o endereço MAC está localizado na placa de rede, se 
a placa de rede for substituída, o endereço físico da estação é alterado para o endereço MAC 
da nova placa. 
Os endereços MAC são representados em hexadecimal e MAC têm 48 bits de comprimento, 
num total de 248 endereços. Cada byte é representado por dois símbolos hexadecimais, sendo 
necessários, portanto, doze dígitos hexadecimais para representar o endereço (12 símbolos 
hexadecimais x 4 bits por símbolo = 48 bits). 
Os primeiros seis dígitos hexadecimais são administrados pelo IEEE e identificam o código do 
fabricante, contendo o Identificador Único da Organização (OUI). Os seis dígitos hexadecimais 
restantes compreendem o número serial da placa. Os endereços MAC são algumas vezes 
chamados de burned-in addresses (BIAs) porque são gravados na ROM e copiados para a RAM 
quando a placa de rede é iniciada. 
 
 
 
Sem o endereço MAC, teríamos um conjunto de computadores sem nome na LAN. Na camada 
de enlace, a placa de rede é o dispositivo responsável pelo enquadramento das informações da 
camada de rede. Um cabeçalho de camada de enlace é anexado ao início do quadro e uma 
soma de checagem (CRC-32) é adicionada ao final de quadro, para detecção de erros. O 
cabeçalho de enlace contém os endereços MAC de origem e destino das estações se 
comunicando, entre outras informações, como tipo/tamanho do quadro. 
 
Uso do endereço MAC pela placa de rede 
Ethernet e LANs 802.3 são redes de broadcast. Isso significa que cada quadro transmitido é 
capturado para análise por todas as estações na rede. Todas as estações vêem os mesmos 
quadros e devem examinar todos os quadros para determinar se a estação é o destino. 
Em uma rede Ethernet, quando um dispositivo quer enviar dados para um destino, ele deve 
abrir um caminho de comunicação com o outro dispositivo usando o seu endereço MAC. 
Quando uma origem envia dados em uma rede, os dados carregam o endereço MAC do destino 
pretendido. Conforme esses dados trafegam pelos meios da rede, a placa de rede em cada 
dispositivo verifica se o seu endereço MAC corresponde ao endereço de destino físico 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 64 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
carregado pelo pacote de dados. Se não corresponder, a placa de rede descarta o pacote de 
dados. 
Os endereços MAC são vitais para o funcionamento de uma rede de computadores. Eles 
fornecem uma forma dos computadores se identificarem. Eles dão aos hosts um nome 
exclusivo e permanente. 
Esses endereços são utilizados no encapsulamento dos dados, quando os endereços MAC de 
destino e origem são inseridos na PDU da camada de enlace (quadros). As informações não 
podem ser enviadas ou entregues corretamente em uma rede sem esses endereços. Os 
endereços não têm estrutura e são considerados espaços de endereço lineares, em contraste 
com endereços hierárquicos da camada de rede. 
Nas redes Ethernet atuais onde a capacidade full-duplex está disponível, os computadores se 
comunicam diretamente por meio de switches. Os switches precisam conhecer todos os 
endereços MAC da rede para estabelecer linhas dedicadas de comunicação. O switch associa 
um endereço MAC ou conjunto de endereços a cada interface que possui e monta uma tabela 
de encaminhamento. Dessa forma, o conceito de transmissões em broadcast para todas as 
estações não é mais utilizado, embora ainda seja possível transmitir dados em broadcast. 
Para transmitir dados em broadcast, você precisa usar um endereço MAC de destino de 
broadcast. Este endereço é um endereço reservado, onde todos os bits são iguais a um, 
correspondendo ao endereço hexadecimal FF-FF-FF-FF-FF-FF. 
Por exemplo, na configuração automática de endereços IP usando o DHCP, as solicitações por 
um endereço ao servidor são encapsuladas em quadros de broadcast, usando o endereço MAC 
de destino FF-FF-FF-FF-FF-FF. Isso é necessário porque a estação requisitando um endereço IP 
não conhece o endereço do servidor DHCP. Fazendo um broadcast, ela garante que o servidor 
escutará sua requisição. 
 
5.4 Controle de Acesso ao Meio 
O Media Access Control (MAC), ou controle de acesso meio, refere-se a protocolos que 
determinam que computador em um ambiente de meios compartilhados tem permissão para 
transmitir dados. O MAC, com o LLC (Logical Link Control), compreende a versão IEEE da 
camada 2. 
Os padrões IEEE (incluindo o Ethernet/IEEE 802.3 e o Token Ring/IEEE 802.5) são os padrões 
LAN predominantes e mais conhecidos em todo o mundo. O IEEE 802.3 especifica a camada 
física e a parte do acesso ao meio da camada de enlace. 
Os padrões IEEE envolvem apenas as duas camadas mais inferiores do modelo OSI, dividindo 
a camada de enlace em duas partes: 
• O padrão LLC 802.2 independente de tecnologia. 
• As partes específicas dependentes de tecnologia que reúnem a conectividade da camada 
1. 
O IEEE divide a camada de enlace em duas subcamadas separadas: 
• Media Access Control (MAC) (transições para os meios inferiores). 
• Logical Link Control (LLC) (transições para a camada de rede superior). 
Essas subcamadas são acordos vitais ativos que tornam a tecnologia compatível e a 
comunicação entre computadores possível. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 65 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
IE
E
E
 8
02
.3
IE
E
E
 8
02
.5
T
o
k
en
 R
in
g
F
D
D
I
 
 
O MAC e o LLC são subcamadas da camada 2. Há duas grandes categorias de Media Access 
Control: determinística (revezamento) e não determinística (primeiro a chegar, primeiro a ser 
servido). 
 
Protocolos MAC determinísticos 
Os protocolos MAC determinísticos usam uma forma de "revezamento". A abordagem de 
passagem de bastão (token) é apresentada como o principal algoritmo determinístico. Essa 
abordagem é encontrada em redes Token Ring (IEEE 802.5), onde os hosts individuais são 
organizados em um anel. Um bastão especial de dados (token) circula em volta do anel. 
Quando um host quer transmitir, ele captura o bastão, transmite os dados e depois coloca o 
bastão de volta no anel, onde ele pode ser passado ou capturado por outro host. 
 
ProtocolosMAC não-determinísticos 
Os protocolos MAC não-determinísticos usam uma abordagem primeiro a chegar, primeiro a 
ser atendido, ou seja, não existe um controle rígido quanto a quem está transmitindo. O 
controle do acesso é aleatório. No final da década de 70, a Universidade do Havaí desenvolveu 
e usou um sistema de comunicação por rádio (ALOHA) que conectava as ilhas havaianas. O 
protocolo usado permitia que todos transmitissem à vontade. Isso levou a colisões das ondas 
de rádio, que podiam ser detectadas pelos ouvintes durante as transmissões. Entretanto, o 
que começou como ALOHA, eventualmente, tornou-se um moderno protocolo MAC, chamado 
de Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ou CSMA/CD. 
O CSMA/CD é um sistema simples. Todos que estiverem no sistema escutam para detectar 
silêncio que é a hora certa para transmitir. Essa é a parte Carrier Sense do protocolo. 
Entretanto, se duas pessoas falarem ao mesmo tempo, uma colisão ocorrerá e nenhum dos 
dois poderá transmitir. Todas as outras pessoas que estiverem no sistema ouvem a colisão, 
esperam pelo silêncio e tentam novamente. 
Tecnologias Ethernet usam o protocolo CSMA/CD para controlar o acesso ao meio em redes 
locais. 
 
Subcamada MAC e Subcamada LLC 
O IEEE criou a subcamada de enlace lógico (subcamada LLC) para permitir que a camada de 
enlace funcione independente das tecnologias existentes. Essa camada fornece versatilidade 
nos serviços para os protocolos da camada de rede que se encontram acima dela, quando 
estiver se comunicando efetivamente com a variedade de tecnologias abaixo dela. O LLC, 
como uma subcamada, participa do processo de encapsulamento, pegando os dados do 
protocolo de rede, um pacote IP, e adicionando mais informações de controle para ajudar a 
entregar esse pacote IP ao seu destino, inserindo dois componentes de endereçamento da 
especificação 802.2 - o Destination Service Access Point (DSAP) e o Source Service Access 
Point (SSAP). Esse pacote IP é empacotado novamente, depois, trafega para a subcamada 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 66 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
MAC para ser tratado pela tecnologia específica para encapsulamento e dados adicionais. Essas 
tecnologias específicas podem ser uma das variedades de Ethernet, Token Ring ou FDDI. 
A subcamada LLC da camada de enlace gerencia a comunicação entre os dispositivos em um 
único link de uma rede. O LLC é definido na especificação IEEE 802.2 e suporta tanto serviços 
sem conexão quanto serviços orientados por conexão, usados por protocolos de camadas 
superiores. A especificação IEEE 802.2 define alguns campos nos quadros de camadas de 
enlace que permitem que vários protocolos de camadas superiores compartilhem um único 
enlace de dados físico. 
A subcamada MAC – Media Access Control, ou Controle de Acesso ao Meio, trata dos 
protocolos que permitem um host acessar o meio físico. 
 
5.5 Enquadramento 
Os fluxos de bits codificados em meios físicos representam uma grande realização tecnológica, 
mas eles, sozinhos, não são suficientes para fazer com que a comunicação ocorra. O 
enquadramento ajuda a obter as informações essenciais que não poderiam, de outra forma, 
ser obtidas apenas com fluxos de bit codificados. Essas informações essenciais incluem: 
• Que computadores estão se comunicando 
• Quando a comunicação começa e quando termina 
• Registro dos erros que ocorreram durante a transmissão 
• Controle de acesso ao meio. 
Enquadramento é o processo de encapsulamento da camada 2. Um quadro é uma unidade de 
dados de protocolo da camada 2. 
Há muitos tipos diferentes de quadros descritos por diversos padrões. Um único quadro 
genérico tem seções chamadas de campos e cada campo é composto de bytes. Os nomes dos 
campos são os seguintes: 
• Campo de início de quadro 
• Campo de endereço 
• Campo de comprimento/tipo 
• Campo de dados da camada superior 
• Campo de seqüência de verificação de quadro 
Quando os computadores estão conectados a um meio físico, deve haver alguma forma de 
informar aos outros computadores quando eles estão a ponto de transmitir um quadro. 
Tecnologias diversas têm formas diferentes de fazer isso, mas todos os quadros, 
independentemente da tecnologia, têm uma seqüência de bytes para a sinalização do início de 
quadro. 
Todos os quadros contêm informações de identificação, como o nome do nó de origem 
(endereço MAC) e o nome do nó de destino (endereço MAC). 
A maioria dos quadros tem alguns campos especializados. Em algumas tecnologias, um campo 
de comprimento especifica o comprimento exato de um quadro em bytes. Alguns quadros têm 
um campo de tipo, que especifica que o protocolo da camada 3 está fazendo o pedido de 
envio. 
A finalidade do envio de quadros é a transferência de dados de camadas superiores, 
essencialmente os dados de aplicativos do usuário, da origem para o destino. O pacote de 
dados inclui a mensagem a ser transmitida, ou seja, os dados do aplicativo do usuário. Os 
bytes de enchimento podem ser acrescentados para que os quadros possam ter um 
comprimento mínimo para fins de temporização. Os bytes do LLC (Logical Link Control) 
também estão incluídos no campo de dados nos quadros padrão IEEE. A subcamada LLC pega 
os dados do protocolo de rede, um pacote IP e adiciona mais informações de controle para 
ajudar a entregar esse pacote IP ao nó de destino. A camada 2 comunica-se com as camadas 
de nível superior através do LLC. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 67 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Todos os quadros e os bits, bytes e campos neles contidos, são susceptíveis a erros de uma 
variedade de origens. O campo FCS (Frame Check Sequence) contém um número calculado 
pelo nó de origem baseado nos dados do quadro. Esse FCS é, então, adicionado ao final do 
quadro que está sendo enviado. Quando o nó de destino recebe o quadro, o número FCS é 
recalculado e comparado ao número FCS incluído no quadro. Se os dois números são 
diferentes, conclui-se que há um erro, o quadro é então descartado. 
Em função da origem não ter como detectar que o quadro foi descartado, a retransmissão tem 
que ser iniciada pelas camadas superiores por meio de protocolos orientados a conexão que 
provêem um controle no fluxo de dados. 
 
5.5.1 Enquadramento Ethernet/IEEE 802.3 
Na camada de enlace de dados, a estrutura do quadro é quase idêntica para todas as 
velocidades da Ethernet, desde 10 Mbps até 10.000 Mbps. No entanto, na camada física, quase 
todas as versões de Ethernet são substancialmente diferentes umas das outras, com cada 
velocidade tendo um conjunto diferente de regras de projeto de arquitetura. 
Na versão da Ethernet que foi desenvolvida por DIX antes da adoção da versão IEEE 802.3 da 
Ethernet, o Preâmbulo e o SFD (Start Frame Delimiter) foram combinados em um único 
campo, apesar do padrão binário ser idêntico. O campo denominado Comprimento/Tipo foi 
identificado apenas como Comprimento nas primeiras versões do IEEE e apenas como Tipo na 
versão DIX. Esses dois usos do campo foram oficialmente combinados em uma versão mais 
recente do IEEE, pois os dois usos do campo são comuns por toda a indústria. 
O campo Tipo da Ethernet II está incorporado na definição de um quadro no padrão 802.3 
atual. O nó receptor precisa determinar qual é o protocolo de camada superior que está 
presente em um quadro de entrada, examinando o campo Comprimento/Tipo. Se o valor dos 
dois octetos é igual ou maior que 0x0600 (hexadecimal), então o conteúdo do campo de dados 
do quadro é decodificado de acordo com o protocolo indicado. 
 
Quadros Ethernet/IEEE 802.3 
Os diferentes tipos de quadros Ethernet 802.3 estão ilustrados na figura abaixo. Os primeiros 
quadros Ethernet são quadros conhecidos como quadros DIX, pelo fato do padrão ter sido 
proposto pelas empresas Digital, Intel e Xerox. Posteriormente, o IEEE começou a padronizar a 
comunicação em redes locais e lançou um quadro bastante similar ao quadro Ethernet DIX. O 
padrão Ethernet para redes locais é o padrãoIEEE 802.3 e deve incluir um cabeçalho LLC 
802.2. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 68 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
3 2
dados
38-1492
Preâmbulo
7
S
O
F
1
MAC de 
origem
MAC de 
destino
Size
66 2
CRC
4
Org 
code
00
SSAP AA
DSAP AA
Cntl 00
1 1 1
Cabeçalho 802.3
802.2 
LLC
802.2 SNAP
Frame
type
dados
46-1500
Preâmbulo
7
S
O
F
1
MAC de 
origem
MAC de 
destino
Frame
type
66 2
CRC
4
Pacote IP
46-15002
ARP request / reply
28
PAD
18
RARP request / reply
28
PAD
18
Type
0800
Type
0806
2
Type
8035
2 
 
O Preâmbulo é um padrão de sete bytes de uns e zeros alternantes (10101010) usado para a 
sincronização da temporização em Ethernet assíncrona de 10 Mbps e em implementações mais 
lentas. As versões mais rápidas da Ethernet são síncronas, e essa informação de temporização 
é redundante, mas mantida para fins de compatibilidade. 
Um Delimitador de Início de Quadro (Start of Frame – SOF) consiste em um campo de 
um octeto que marca o final das informações de temporização e contém a seqüência de bits 
10101011. 
O campo Endereço de Destino contém um endereço MAC de destino. O endereço de destino 
pode ser unicast, multicast ou broadcast. 
O campo Endereço de Origem contém um endereço de origem MAC. O endereço de origem é 
geralmente o endereço unicast do nó Ethernet que está transmitindo. Existe, contudo, um 
crescente número de protocolos virtuais em uso que utiliza, e às vezes, compartilha um 
endereço MAC de origem específico para identificar a entidade virtual. 
O campo Comprimento/Tipo suporta dois usos diferentes. Se o valor for inferior a 0x600 
(hexadecimal), então o valor indica o comprimento. A interpretação do comprimento é usada 
onde a Camada LLC proporciona a identificação do protocolo (em quadros 802.3). O valor do 
tipo especifica o protocolo da camada superior que recebe os dados depois que o 
processamento da Ethernet estiver concluído. O tipo pode identificar um pacote IP, um pacote 
ARP/RARP ou ainda algum outro tipo de quadro. O tamanho indica o número de bytes de 
dados que vêm depois desse campo. 
O campo Dados pode ser de qualquer tamanho que não faça com que o quadro exceda o 
tamanho máximo permitido para o quadro. A MTU (Unidade de Transmissão Máxima) para 
Ethernet é de 1500 octetos. Portanto, os dados não devem exceder esse tamanho. O conteúdo 
desse campo não é especificado. Um enchimento não especificado será inserido imediatamente 
após os dados do usuário quando não houver dados de usuário suficientes para que o quadro 
satisfaça o comprimento mínimo para o quadro. A Ethernet exige que o quadro tenha entre 64 
e 1518 octetos. 
Uma FCS contém um valor CRC de 4 bytes que é criado pelo dispositivo emissor e recalculado 
pelo dispositivo receptor para verificar se há quadros danificados. Já que a corrupção de um 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 69 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
único bit em qualquer lugar desde o início do Endereço de Destino até o final do campo FCS 
fará com que o checksum seja diferente, o cálculo do FCS inclui o próprio campo FCS. Não é 
possível distinguir entre a corrupção do próprio FCS e a corrupção de qualquer outro campo 
usado no cálculo. 
 
5.6 Tecnologias Ethernet/IEEE 802.3 
A Ethernet não é apenas uma tecnologia, mas uma família de tecnologias de redes que 
incluem a Ethernet Legada, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet. As velocidades Ethernet podem 
ser 10, 100, 1000, ou 10.000 Mbps. O formato básico dos quadros e as subcamadas IEEE das 
camadas 1 e 2 do modelo OSI permanecem consistentes através de todas as formas de 
Ethernet. 
Quando a Ethernet precisa ser expandida para acrescentar um novo meio físico ou capacidade, 
o IEEE publica um novo suplemento para o padrão 802.3. Os novos suplementos recebem uma 
ou duas letras de designação, como 802.3u para Fast Ethernet. 
A nomenclatura utilizada nos padrões Ethernet consiste em: 
• Um número indicando a velocidade da rede. 
• A palavra BASE, indicando que foi usada a sinalização banda base. 
• Uma ou mais letras do alfabeto, indicando o tipo do meio físico usado (F/S/L/E = cabo 
de fibra ótica, T = par trançado de cobre não blindado). 
A Ethernet se vale da sinalização em banda base, que usa toda a largura de banda disponível 
no meio físico. O sinal de dados é transmitido diretamente, sem nenhum tipo de deslocamento 
(modulação) em freqüência. 
Na sinalização de banda larga, o sinal de dados jamais é colocado diretamente no meio físico. 
Um sinal analógico, a portadora, é modulado pelos dados e o sinal da portadora modulado é 
então transmitido no meio físico. As transmissões de rádio e TV a cabo usam a sinalização de 
banda larga. 
A Ethernet é a tecnologia de rede local (LAN) mais amplamente usada. Foi projetada para 
ocupar o espaço entre as redes de longa distância, com baixa velocidade e as redes 
especializadas de sala de computação que transportam dados em alta velocidade por 
distâncias muito limitadas. A Ethernet é bem adequada a aplicativos em que um meio de 
comunicação local deva transportar tráfego esporádico, ocasionalmente intenso, a altas taxas 
de dados. 
A arquitetura de rede Ethernet tem suas origens nos anos 60, na Universidade do Havaí, onde 
o método de acesso que é usado pela Ethernet, o CSMA/CD – múltiplo acesso por detecção de 
portadora com detecção de colisão, foi desenvolvido. A Xerox Corporation desenvolveu o 
primeiro sistema Ethernet experimental no início dos anos 70 que foi usado como base para a 
especificação 802.3 do IEEE, lançada em 1980. 
Logo após a especificação 802.3 do IEEE, a Digital, a Intel e a Xerox desenvolveram 
conjuntamente e lançaram uma especificação Ethernet (padrão DIX), versão 2.0, compatível 
com a IEEE 802.3. 
A Ethernet e o padrão IEEE 802.3 especificam tecnologias similares: ambas são LANs baseadas 
em CSMA/CD. Estações em uma LAN CSMA/CD podem acessar a rede a qualquer momento. 
Antes de enviar dados, as estações CSMA/CD escutam a rede para determinar se ela já está 
em uso. Se estiver, então elas aguardam. Se a rede não estiver em uso, as estações 
transmitem. Uma colisão ocorre quando duas estações escutam o tráfego da rede, não ouvem 
nada e transmitem simultaneamente. Neste caso, ambas as transmissões são prejudicadas e 
as estações devem retransmitir mais tarde. Algoritmos de recuo determinam quando as 
estações que colidiram podem retransmitir. As estações CSMA/CD podem detectar colisões, 
assim, elas sabem quando devem retransmitir. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 70 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Ambas as LANs Ethernet e IEEE 802.3 são redes de broadcast. Isso significa que todas as 
estações podem ver todos os quadros, independentemente de serem ou não o destino 
daqueles dados. Cada estação deve examinar os quadros recebidos para determinar se ela é o 
destino. Se for, o quadro é passado a um protocolo de camada superior dentro da estação para 
processamento apropriado. 
As diferenças entre as LANs Ethernet e IEEE 802.3 são sutis. A Ethernet fornece serviços 
correspondentes às camadas 1 e 2 do modelo de referência OSI, enquanto a IEEE 802.3 
especifica a camada física, a camada 1 e a parte de acesso a canais da camada de enlace, a 
camada 2, mas não define um protocolo de controle de enlace lógico. Ambas as LANs Ethernet 
e IEEE 802.3 são implementadas através de hardware. Normalmente, a parte física desses 
protocolos é uma placa de rede. 
Existe uma variedade considerável de tecnologias Ethernet. A tabela seguinte ilustra as 
tecnologias mais comuns e importantes. 
 
Tipo Cabeamento Largura de banda Comprimento do segmento 
10Base5 Coaxial Grosso 10 Mbps 500 m 
10Base-T UTP cat5 10 Mbps 100 m 
100Base-TX UTP cat5 100 Mbps 100 m 
100Base-FX Fibra óptica multimodo 100 Mbps 2 km 
1000Base-T UTP Cat5 1 Gbps 100 m 
1000Base-SX 
(850nm) Fibra óptica multimodo 1 Gbps 275/550 m 
1000Base-LX 
(1300nm) 
Fibra óptica 
multimodo/monomodo 
1 Gbps 550m/5km 
 
Em relação às redes antigas e ao desenvolvimento históricoda Ethernet, as tecnologias 
10Base2 e 10Base5 são as mais importantes. Em relação à base atual instalada, 10Base-T, 
100Base-TX (Fast Ethernet) e 100Base-FX são as mais importantes. E no que se refere ao 
futuro crescimento da Ethernet, 1000Base-T (Ethernet gigabit através de UTP), 1000Base-SX 
(Ethernet gigabit através de fibra óptica com origem de laser de comprimento de onda curto) e 
1000Base-LX (Ethernet gigabit através de fibra óptica com origem de laser de comprimento de 
onda longo) são as mais importantes. Novos padrões para 10 Gigabit Ethernet também estão 
surgindo. 
 
5.7 Comutação Ethernet 
Visão Geral 
A Ethernet compartilhada funciona extremamente bem sob condições ideais. Quando o número 
de dispositivos que tentam acessar a rede é baixo, o número de colisões permanece bem 
dentro dos limites aceitáveis. No entanto, quando aumenta o número de usuários na rede, o 
aumento do número de colisões pode causar um desempenho inaceitavelmente baixo. O uso 
de bridges foi elaborado para ajudar a amenizar os problemas de desempenho que surgiram 
devido ao aumento das colisões. A comutação evoluiu a partir do bridging para tornar-se a 
tecnologia principal nas modernas redes locais Ethernet. 
As colisões e broadcasts são eventos esperados nas redes modernas. Aliás, são elaborados 
como parte integrante do projeto de Ethernet e das tecnologias de camadas superiores. 
Porém, quando as colisões e broadcasts ocorrem em número acima do aceitável, o 
desempenho da rede é afetado. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 71 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
5.7.1 Segmentação com bridges 
Uma bridge conecta os segmentos da rede e deve tomar decisões inteligentes sobre passar ou 
não sinais para o próximo segmento. Uma bridge pode melhorar o desempenho da rede, 
eliminando tráfego desnecessário e minimizando as chances de colisões. A bridge divide o 
tráfego em segmentos e filtra com base no endereço MAC. 
As bridges não são dispositivos complicados. Elas analisam quadros sendo recebidos, tomam 
decisões de encaminhamento com base nas informações contidas nos quadros e encaminham 
os quadros para o destino. As bridges estão preocupadas apenas com a passagem ou não dos 
pacotes, com base em seus endereços MAC de destino. As bridges não precisam examinar 
informações da camada superior porque operam na camada de enlace ou na camada 2 do 
modelo OSI. Filtram o tráfego de rede olhando apenas o endereço MAC e não os protocolos. 
 
Para filtrar ou entregar de forma seletiva o tráfego de rede, uma bridge compila tabelas de 
todos os endereços MAC localizados nos segmentos de rede diretamente conectados. Se a 
bridge determinar que o endereço MAC de destino é um host no mesmo segmento de origem 
dos dados, ela não os encaminhará para outros segmentos da rede. Se determinar que o 
endereço MAC de destino não é do mesmo segmento de origem, ela encaminhará os dados ao 
segmento apropriado. Fazendo isso, as bridges podem reduzir a quantidade de tráfego entre 
os segmentos de rede, eliminando o tráfego desnecessário. 
As bridges são dispositivos de internetworking que podem ser usadas para reduzir grandes 
domínios de colisão. Os domínios de colisão são áreas onde os pacotes estão propensos a 
interferir uns nos outros. Elas fazem isso dividindo a rede em segmentos menores e reduzindo 
a quantidade de tráfego que deve passar entre os segmentos. As bridges operam na camada 2 
ou na camada de enlace do modelo OSI, pois só estão preocupadas com os endereços MAC. 
Enquanto os dados passam pela rede no seu caminho para um destino, são coletados e 
examinados por todos os dispositivos na rede, incluindo as bridges. As bridges funcionam 
melhor onde o tráfego entre os segmentos da rede é menor. Quando o tráfego entre os 
segmentos da rede se torna pesado, as bridges podem virar um gargalo e atrasar a 
comunicação. 
Outro problema em potencial no uso da bridge ocorre com o broadcast de mensagens. Uma 
origem freqüentemente emite um broadcast para todos os dispositivos na rede, quando não 
conhece o endereço MAC destino. Como cada dispositivo na rede tem que estar atento a tais 
broadcasts, as bridges sempre os encaminham. Se muitos broadcasts são emitidos através da 
rede, isso pode resultar em uma tempestade de broadcast. Uma tempestade de broadcast 
pode causar interrupções na rede, retardos no tráfego e fazer com que a rede tenha um baixo 
desempenho. 
Geralmente, uma bridge possui apenas duas portas e divide o domínio de colisão em duas 
partes. Todas as decisões feitas por uma bridge são baseadas no endereçamento MAC e não 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 72 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
afetam o endereçamento lógico ou da Camada 3. Assim, uma bridge divide um domínio de 
colisão, mas não tem efeito nenhum no domínio lógico ou de broadcast. Não importa quantas 
bridges existam em uma rede, a não ser que haja um dispositivo como um roteador que 
funcione com o endereçamento da Camada 3, a rede inteira compartilhará o mesmo espaço de 
endereço lógico de broadcast. Uma bridge criará mais domínios de colisão, mas não adicionará 
domínios de broadcast. 
 
5.7.2 Comutação com switches 
Um switch é simplesmente uma bridge com muitas portas. Quando apenas um nó está 
conectado a uma porta do switch, o domínio de colisão nos meios compartilhados contém 
apenas dois nós. Os dois nós neste pequeno segmento, ou domínio de colisão, consistem na 
porta do switch e o host conectado a ela. Estes pequenos segmentos físicos são conhecidos 
como microssegmentos. Outra capacidade se revela quando apenas dois nós são conectados. 
Em uma rede que usa cabeamento de par trançado, um par é usado para transportar o sinal 
transmitido de um nó para outro. Um segundo par é usado para o sinal de retorno ou sinal 
recebido. É possível a passagem simultânea dos sinais através de ambos os pares. A 
capacidade da comunicação nos dois sentidos ao mesmo tempo é conhecida como full-duplex. 
A maior parte dos switches é capaz de suportar full-duplex, assim como é o caso das placas de 
rede. No modo full-duplex, não existe competição para os meios. Assim, um domínio de colisão 
não mais existe. Teoricamente, a largura de banda é o dobro quando o full-duplex é usado. 
Além de microprocessadores e memória mais rápidas, dois outros avanços na tecnologia 
possibilitaram a existência de switches. A CAM (Content-addressable memory) é uma memória 
que funciona de maneira contrária, comparada à memória convencional. A introdução de dados 
na memória retornará o endereço associado. A utilização da CAM permite que um switch 
encontre diretamente a porta associada ao endereço MAC sem usar algoritmos de busca. Um 
ASIC (application-specific integrated circuit) é um dispositivo que consiste de portas lógicas 
não dedicados que podem ser programados para realizar funções a velocidades de própria 
lógica. As operações antes realizadas no software agora podem ser realizadas no hardware, 
usando-se um ASIC. A utilização destas tecnologias reduz imensamente os atrasos causados 
pelo processamento de software e permite que um switch acompanhe as exigências de dados 
dos vários microssegmentos e da taxa alta de bits. 
 
5.7.3 Modos de um switch 
A maneira pela qual um quadro é comutado à sua porta de destino pelo switch é uma 
concessão entre latência e confiabilidade. 
Os dois modos de comutação a seguir estão disponíveis para encaminhar quadros: 
• Store-and-forward (armazenar e encaminhar) – O quadro inteiro é recebido antes de 
ser encaminhado. Os endereços de destino e de origem são lidos e os filtros são 
aplicados antes que o quadro seja encaminhado. A latência ocorre enquanto o quadro 
está sendo recebido. A latência é maior com quadros maiores, pois todo o quadro 
precisa ser recebido antes que o processo de comutação comece. O switch é capaz de 
verificar se há erros em todo o quadro, o que proporciona maior detecção de erros. 
• Cut-through (corte) – O quadro é encaminhado através do switch antes de ser 
recebido por completo.Pelo menos o endereço de destino do quadro precisa ser lido 
antes que o quadro possa ser encaminhado. Esse modo diminui a latência da 
transmissão, mas também reduz a detecção de erros. 
A seguir estão duas formas de comutação cut-through: 
• Fast-forward (encaminhamento rápido) – A comutação fast-forward oferece o menor 
nível de latência. Ela encaminha imediatamente um pacote após ler o endereço de 
destino. Como a comutação fast-forward começa o encaminhamento antes de receber 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 73 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
todo o pacote, pode acontecer que alguns pacotes sejam retransmitidos com erros. 
Contudo, isso raramente ocorre e o adaptador de rede do destino descarta o pacote 
defeituoso após recebê-lo. No modo fast-forward, a latência é medida a partir do 
primeiro bit recebido até o primeiro bit transmitido. 
• Fragment-free (sem fragmentos) – A comutação fragment-free filtra e elimina os 
fragmentos de colisão antes de iniciar o encaminhamento. Os fragmentos de colisão 
constituem a maior parte dos erros de pacotes. Em uma rede funcionando 
corretamente, os fragmentos de colisão devem ser menores que 64 bytes. O que for 
maior que 64 bytes é um pacote válido e normalmente é recebido sem erro. A 
comutação fragment-free aguarda até que seja determinado que o pacote não é um 
fragmento de colisão antes de encaminhá-lo. No modo fragment-free, a latência 
também é medida a partir do primeiro bit recebido até o primeiro bit transmitido. 
A latência de cada modo de comutação depende de como o switch encaminha os quadros. Para 
realizar um encaminhamento de quadros mais rápido, o switch reduz o tempo de verificação 
de erros. Entretanto, reduzir o tempo de verificação de erros pode levar a uma quantidade 
maior de retransmissões. 
Quando se usa os métodos de comutação cut-through, tanto a porta de origem como a de 
destino precisam operar à mesma taxa de bits a fim de manter a integridade do quadro. Isto é 
conhecido como comutação simétrica. Se as taxas de bits não forem iguais, o quadro precisará 
ser armazenado com uma taxa de bits antes de ser enviado com outra taxa de bits. Isso é 
conhecido como comutação assimétrica. O modo Store-and-Forward precisa ser usado em 
comutação assimétrica. 
A comutação assimétrica proporciona conexões comutadas entre portas com larguras de banda 
desiguais, como por exemplo, uma combinação de 100 Mbps e 1000 Mbps. A comutação 
assimétrica é otimizada para os fluxos de tráfego cliente/servidor no qual vários clientes se 
comunicam simultaneamente com um servidor, exigindo mais largura de banda dedicada à 
porta do servidor para evitar um gargalo naquela porta. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 74 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Capítulo 6 – Camada de Rede 
 
6.1 Introdução 
A camada de rede é responsável pela movimentação dos dados através de um conjunto de 
redes (internetwork). O esquema de endereçamento da camada de rede é usado pelos 
dispositivos para determinar o destino dos dados à medida que eles se movem pelas redes. Os 
protocolos que não tenham camada de rede poderão ser usados apenas em pequenas redes 
internas. Esses protocolos normalmente usam apenas um nome (ou seja, endereço MAC) para 
identificar o computador em uma rede. 
Os protocolos que suportam a camada de rede usam uma técnica de identificação para os 
dispositivos que garante um identificador exclusivo. Sendo assim, como esse identificador se 
diferencia de um endereço MAC, que também é exclusivo? Os endereços MAC usam um 
esquema de endereçamento contínuo que torna difícil localizar os dispositivos em outras redes. 
Os endereços da camada de rede usam um esquema de endereçamento hierárquico que 
permite que endereços exclusivos atravessem os limites das redes, tendo, juntamente com 
isso, um método para encontrar um caminho para os dados trafegarem entre as redes. 
Os esquemas de endereçamento hierárquico permitem que as informações atravessem uma 
internetwork, juntamente com um método para encontrar o destino de modo eficiente. A rede 
de telefone é um exemplo do uso de endereçamento hierárquico. O sistema telefônico usa um 
código de área que designa uma área geográfica para a primeira parada das chamadas (salto). 
Os três dígitos seguintes representam a troca local (segundo salto). Os dígitos finais 
representam o telefone de destino individual (salto final). Existem vários protocolos de camada 
de rede com esquemas de endereçamento diferentes que permitem que os dispositivos 
encaminhem os dados através de uma internetwork. 
Conforme uma LAN, MAN ou WAN se expande, pode tornar-se necessário ou conveniente para 
o controle do tráfego na rede dividi-la em pedaços menores chamados segmentos de rede. O 
resultado é que a rede torna-se um grupo de redes, cada uma exigindo um endereço 
separado. 
Já existe um grande número de redes: redes isoladas de computadores são comuns em 
escritórios, escolas, empresas, negócios e países. Embora seja conveniente fazer com que 
essas redes isoladas (ou sistemas autônomos) se comuniquem entre si pela Internet, elas 
devem fazer isso com esquemas de endereçamento razoáveis e dispositivos de internetworking 
apropriados. Caso contrário, o fluxo do tráfego na rede se tornaria seriamente prejudicado e 
nem as redes locais, nem a Internet, funcionariam. 
Uma analogia para compreender a necessidade da segmentação de redes é imaginar um 
sistema rodoviário e o número de veículos que o utilizam. Um excesso de veículos deixa a 
estrada sobrecarregada. As redes funcionam de forma muito parecida. À medida que crescem, 
a quantidade de tráfego aumenta. Uma solução poderia ser aumentar a largura de banda, 
semelhante a aumentar os limites de velocidade nas rodovias, ou adicionar pistas a elas. Outra 
solução poderia ser usar dispositivos que segmentam a rede e controlam o fluxo do tráfego, da 
mesma maneira que uma rodovia usaria dispositivos como sinais de trânsito para controlar o 
tráfego. 
 
6.1.1 Dispositivos da Camada 3 
Os dispositivos de internetworking que operam na camada 3 do modelo OSI interconectam 
segmentos de rede ou redes inteiras. Esses dispositivos são chamados de roteadores. Eles 
passam os pacotes de dados entre as redes baseados nas informações do protocolo de rede ou 
da camada 3. 
Os roteadores tomam decisões lógicas relativas ao melhor caminho para a entrega dos dados 
em uma internetwork e depois direcionam os pacotes para a porta de saída e segmento 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 75 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
apropriados. Os roteadores pegam os pacotes dos dispositivos da LAN e, baseados nas 
informações da camada 3, os encaminham através da rede. Na verdade, o roteamento, 
algumas vezes, é chamado de switching da camada 3. 
A determinação do caminho ocorre na camada 3 e permite que um roteador avalie os 
caminhos disponíveis para um destino e estabeleça a forma preferível de lidar com um pacote. 
Os serviços de roteamento usarão as informações da topologia da rede quando estiverem 
avaliando os caminhos da rede. A determinação do caminho é o processo que o roteador usa 
para escolher o próximo salto no caminho para que o pacote trafegue em direção ao seu 
destino. Esse processo é também chamado de rotear o pacote. 
 
6.2 Endereçamento 
O endereço de rede ajuda o roteador a identificar um caminho dentro da nuvem da rede. O 
roteador usa esse endereço para identificar a rede destino de um pacote. 
Para alguns protocolos da camada de rede, um administrador de rede atribui endereços de 
rede de acordo com algum plano pré-determinado de endereçamento. Para outros protocolos 
da camada de rede, a atribuição dos endereços é parcial, ou completamente 
dinâmica/automática. Além do endereço de rede, os protocolos de rede usam algum tipo de 
endereço de host ou nó. 
Sem o endereçamento da camada de rede, o roteamento não pode acontecer. Os roteadores 
exigem endereços de rede para assegurar a entrega adequada dos pacotes. Sem uma 
estrutura de endereçamentohierárquico, os pacotes não seriam capazes de trafegar através 
de uma internetwork. 
Um endereço MAC pode ser comparado ao seu nome e o endereço de rede ao seu endereço 
postal. Por exemplo, se você tivesse que se mudar para uma outra cidade, seu nome 
permaneceria inalterado, mas seu endereço postal iria indicar sua nova localização. Os 
dispositivos de rede (roteadores, computadores individuais) têm um endereço MAC e um 
endereço de protocolo (camada de rede). Quando você move um computador fisicamente para 
uma rede diferente, o computador mantém o mesmo endereço MAC, mas deve ser atribuído a 
ele um novo endereço de rede. 
 
6.2.1 Endereçamento simples e endereçamento hierárquico 
A função da camada de rede é encontrar o melhor caminho através da rede. Para fazer isso, 
ela usa dois métodos de endereçamento: endereçamento contínuo e endereçamento 
hierárquico. Um esquema de endereçamento contínuo atribui a um dispositivo o próximo 
endereço disponível. A estrutura do esquema de endereçamento não é considerada. Esses são 
os endereços MAC. 
Em um esquema de endereçamento hierárquico, os números não são aleatórios. O esquema 
de endereçamento que você vai usar em todo este curso é o endereçamento Internet Protocol 
(IP). Os endereços IP têm uma estrutura específica e não são atribuídos aleatoriamente. 
 
6.2.2 Datagramas IPv4 
O Internet Protocol (IP) versão 4 é a implementação mais popular de um esquema de 
endereçamento de rede hierárquico. O IP é o protocolo de rede que a Internet usa. À medida 
que as informações fluem pelas camadas do modelo OSI, os dados são encapsulados em cada 
camada. Na camada de rede, os dados são encapsulados dentro de pacotes (ou datagramas). 
O IP determina a forma do cabeçalho IP do pacote (que inclui o endereçamento e outras 
informações de controle) mas, não se preocupa com os dados reais: aceita tudo que é passado 
pelas camadas superiores. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 76 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
6.2.3 Pacotes IP 
 
 
 
O pacote/datagrama da camada 3 torna-se os dados da camada 2, que são encapsulados em 
quadros. Analogamente, o pacote IP consiste em dados de camadas superiores mais um 
cabeçalho IP, que consiste em: 
���� Versão - indica a versão do protocolo IP usada (4 bits). 
���� Tamanho do cabeçalho IP (HLEN) – indica o tamanho do cabeçalho do datagrama em 
palavras de 32 bits (4 bits). 
���� Tipo de serviço – especifica o nível de importância que foi atribuído por um 
determinado protocolo de camada superior (8 bits). São possíveis várias combinações 
para estabelecer, por exemplo, a prioridade, a confiabilidade e o retardo dos dados. 
���� Tamanho total – especifica o tamanho total do pacote IP, incluindo dados e cabeçalho, 
em bytes (16 bits). 
���� Identificação – um número inteiro que identifica o datagrama atual (16 bits). 
���� Flags – um campo de 3 bits onde os dois bits de ordem inferior controlam a 
fragmentação: um bit especificando se o pacote pode ser fragmentado e o segundo 
especificando se o pacote é o último fragmento em uma série de pacotes fragmentados 
(bits DF – Don’t Fragment e MF – More Fragments). 
���� Deslocamento de fragmento – campo usado para ajudar a juntar fragmentos de 
datagramas (13 bits). Todos os fragmentos devem ser múltiplos de 8 bytes, a unidade 
elementar de fragmento. Com 13 bits, existem no máximo 8.192 fragmentos por 
datagrama, resultando num tamanho máximo de datagrama igual a 65.536 bytes. 
���� Tempo de vida – mantém um contador que diminui gradualmente, por incrementos, até 
zero, momento em que o datagrama é descartado, evitando que os pacotes permaneçam 
infinitamente em loop (8 bits). 
���� Protocolo – indica que protocolo de camada superior (geralmente TCP ou UDP) receberá 
os pacotes de entrada depois que o processamento do IP tiver sido concluído (8 bits). 
���� Checksum do cabeçalho – total de verificação para detecção de de erros no cabeçalho 
IP (16 bits). 
���� Endereço de origem – especifica o nó de origem dos dados (32 bits). 
���� Endereço de destino – especifica o nó de destino dos dados (32 bits). 
���� Opções – suporte para opções diversas, como o nível de segurança (tamanho variável). 
���� Dados - informações da camada superior (tamanho variável, máximo 64 KB). 
���� Enchimento – zeros adicionais para assegurar que o cabeçalho IP seja sempre um 
múltiplo de 32 bits. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 77 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
6.2.4 Endereços IP versão 4 
O endereço IP contém as informações que são necessárias para rotear um pacote através da 
rede. Todos os campos de endereços de origem e destino contêm um endereço de 32 bits, 
portanto um número binário. 
 
Os endereços IP são expressos como números decimais com pontos: divide-se os 32 bits do 
endereço em quatro octetos (um octeto é um grupo de 8 bits). O valor decimal máximo de 
cada octeto é 255 (o maior número binário de 8 bits é 11111111, e esses bits, da direita para 
esquerda, têm os valores decimais 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 e 128, totalizando 255). 
 
6.2.5 Classes de Endereços IPv4 
O número de rede de um endereço IP identifica a rede à qual um dispositivo está conectado, 
enquanto a parte do host de um endereço IP identifica o dispositivo específico na rede. Como 
os endereços IP consistem em quatro octetos separados por pontos, um, dois ou três desses 
octetos podem ser usados para identificar o número de rede. De forma semelhante, até três 
desses octetos podem ser usados para identificar a parte do host de um endereço IP. 
Existem três classes de endereços IP que uma organização pode receber do American Registry 
for Internet Numbers (ARIN) (ou do ISP da organização). No Brasil, o órgão distribuidor de 
endereços IP é a FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo). Elas são: 
classe A, B e C. Os endereços classe A são reservados para governos ao redor do mundo, 
embora grandes empresas também tenham recebido um endereço classe A no passado. Os 
endereços classe B são reservados para empresas de médio porte. A todos os outros 
requerentes são atribuídos endereços de classe C. Os endereços classe D e E são reservados 
para testes de rede, e não são objetos de interesse neste curso. 
 
Endereços Classe A 
Quando escrito em formato binário, o primeiro bit (mais à esquerda) de um endereço da classe 
A é sempre 0. Um exemplo de um endereço IP de classe A é 124.95.44.15. O primeiro octeto, 
124, identifica o número de rede atribuído pelo ARIN. Os administradores internos da rede 
atribuem os 24 bits restantes. Um modo fácil de reconhecer um dispositivo de uma rede classe 
A é olhar o primeiro octeto do seu endereço IP, que variará de 0 a 126. (127 também começa 
com um bit 0 mas, foi reservado para propósitos especiais.) 
Todos os endereços IP classe A usam apenas os oito primeiros bits para identificar a parte da 
rede do endereço. Os três octetos restantes podem ser usados para a parte do host do 
endereço. Todas as redes que usam um endereço IP classe A podem ter atribuídos a elas até 
224 menos 2 (224 - 2), ou seja, 16.777.214 endereços IP possíveis para os dispositivos 
conectados à rede. 
 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 78 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
Endereços Classe B 
Os dois primeiros bits de um endereço classe B são sempre 10. Um exemplo de um endereço 
IP classe B seria 151.10.13.28. Os dois primeiros octetos identificam o número de rede 
atribuído pelo ARIN. Os administradores internos da rede atribuem os 16 bits restantes. Um 
modo fácil de reconhecer um dispositivo de uma rede classe B é olhar o primeiro octeto do seu 
endereço IP. Os endereços IP classe B sempre têm valores variando de 128 a 191 no primeiro 
octeto. 
Todos os endereços IP classe B usam os 16 primeiros bits para identificar a parte da rede no 
endereço. Os dois octetos restantes podem ser usados para a parte do host do endereço. 
Todas as redes que usam um endereço IP classe B podem ter atribuídos a elas até 216 menos 2 
(216– 2), ou seja, 65.534 endereços IP possíveis para os dispositivos conectados à rede. 
 
 
 
Endereços Classe C 
Os três primeiros bits de um endereço IP classe C são sempre 110. Um exemplo de um 
endereço IP classe C seria 201.110.213.28. Os três primeiros octetos identificam o número de 
rede atribuído pelo ARIN. Os administradores internos da rede atribuem os 8 bits restantes. 
Um modo fácil de reconhecer um dispositivo de uma rede classe C é olhar o primeiro octeto do 
seu endereço IP. Os endereços IP classe C sempre têm valores variando de 192 a 223 no 
primeiro octeto. 
Todos os endereços IP classe C usam os primeiros 24 bits para identificar a parte da rede no 
endereço. Apenas o último octeto pode ser usado para a parte do host do endereço. Todas as 
redes que usam um endereço IP classe C podem ter atribuídos a elas até 28 menos 2, ou seja, 
254 endereços IP possíveis para os dispositivos conectados à rede. 
 
 
 
Os endereços IP identificam um dispositivo em uma rede e a rede à qual ele está ligado. Para 
torná-los fáceis de serem lembrados, os endereços IP são escritos na notação decimal com 
ponto (4 números decimais separados por pontos, por exemplo, 166.122.23.130). 
 
6.2.6 Endereços de rede e endereços de broadcast 
Um endereço IP que termine com zeros binários em todos os bits de host é reservado para o 
endereço de rede (ou endereço de cabo). Assim, como exemplo de uma rede classe A, 
113.0.0.0 é o endereço IP da rede que contém o host 113.1.2.3. Um roteador usa um 
endereço IP de rede ao encaminhar dados na Internet. Como exemplo de uma rede classe B, o 
endereço IP 135.12.0.0 é o endereço de rede, onde se encontra o host 135.12.20.15. Numa 
rede classe C, o IP 201.10.198.0 é o endereço da rede onde se encontra o host 201.10.198.1. 
Para enviar dados a todos os dispositivos em uma rede, você precisaria usar o endereço de 
broadcast. Um broadcast acontece quando uma origem envia dados a todos os dispositivos em 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 79 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
uma rede. Para assegurar que todos os dispositivos na rede vão perceber esse broadcast, a 
origem deve usar um endereço IP de destino que todos possam reconhecer como endereço 
válido e processem os dados. Os endereços IP de broadcast terminam com uns binários na 
parte do host do endereço (campo do host). 
Para a rede classe B 135.12.0.0, onde os últimos 16 bits formam o campo do host (ou parte do 
host do endereço), o broadcast que seria enviado a todos os dispositivos da rede, incluiria um 
endereço de destino 135.12.255.255 (já que 255 é o valor decimal de um octeto que contém 
11111111). 
É importante entender a importância da parte da rede de um endereço IP. Os hosts de uma 
rede podem apenas se comunicar diretamente com os dispositivos que tenham o mesmo 
endereço de rede, a mesma identificação. Eles podem compartilhar o mesmo segmento físico 
mas, se tiverem números de rede diferentes, geralmente, não poderão se comunicar, a menos 
que haja outro dispositivo que possa fazer a conexão entre as redes. 
O mundo externo vê nossa rede como uma única rede e não tem conhecimento detalhado da 
nossa estrutura interna. Isso ajuda a manter as tabelas de roteamento pequenas, porque o 
resto do mundo só precisa saber do número de rede para nos encontrar. A parte interna do 
endereço, ou seja, a parte de host, não é importante para efeito de roteamento de pacotes. 
Lembre-se de que o primeiro endereço em cada rede é reservado para o número da rede, e o 
endereço final em cada rede é reservado para broadcasts. Esse fato explica porque cada classe 
de endereço suporta dois hosts a menos que o máximo possível. 
 
6.2.7 Sub-Redes 
Os administradores de rede às vezes precisam dividi-las, particularmente as grandes redes, 
em redes menores, chamadas sub-redes, para fornecer flexibilidade ao endereçamento. 
Os endereços de sub-rede são atribuídos localmente, normalmente pelo administrador da rede, 
de forma semelhante à parte do número do host dos endereços de classe A, B ou C. Além 
disso, todos os endereços de sub-rede também são exclusivos. 
Os endereços de sub-rede incluem a parte da rede nos endereços de classe A, classe B ou 
classe C, mais um campo de sub-rede e um campo de host. O campo da sub-rede e o campo 
do host são criados a partir da parte original do host para toda a rede. A habilidade de decidir 
como dividir a parte original do host em novas sub-redes e campos de host permite que haja 
flexibilidade no endereçamento para o administrador da rede. Para criar um endereço de sub-
rede, um administrador de rede toma emprestados bits do campo original do host e os designa 
como o campo da sub-rede. 
O número mínimo de bits que podem ser emprestados é 2. Se você tomasse emprestado 
apenas 1 bit para criar uma sub-rede, teria apenas um número de rede (a rede .0) e o número 
de broadcast (a rede .1). O máximo de bits que podem ser emprestados é qualquer número de 
bits que deixe pelo menos 2 bits para o número do host. 
O principal motivo para se usar sub-redes é reduzir o tamanho de um domínio de broadcast. 
Os broadcasts são enviados a todos os hosts em uma rede ou sub-rede. Quando o tráfego de 
broadcast começar a ocupar demais a largura de banda disponível, os administradores de rede 
poderão optar por reduzir o tamanho do domínio de broadcast. 
 
Máscara de sub-rede 
A máscara de sub-rede informa aos dispositivos da rede que parte de um endereço é o campo 
da rede e que parte é o campo do host. Uma máscara de sub-rede tem o tamanho de 32 bits e 
tem 4 octetos, da mesma forma que um endereço IP. 
Para determinar a máscara de sub-rede do endereço IP de uma sub-rede: 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 80 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
1. Expresse o endereço IP da sub-rede na forma binária. 
2. Substitua a parte da rede e da sub-rede do endereço somente por uns. 
3. Substitua a parte do host do endereço somente por zeros. 
4. Agora converta a expressão binária novamente na notação decimal com ponto. 
Para rotear um pacote de dados, o roteador deve determinar primeiro o endereço de rede/sub-
rede de destino, executando uma função AND lógica usando o endereço IP do host de destino 
e a máscara de sub-rede. O resultado será o endereço de rede/sub-rede. 
Para rotear um pacote de dados, o roteador deve determinar primeiro o endereço de rede/sub-
rede de destino, executando uma função AND lógica usando o endereço IP do host de destino 
e a máscara de sub-rede. O resultado será o endereço de rede/sub-rede. 
 
Criando sub-redes 
Para se criar sub-redes, você deverá estender a parte do roteamento dos endereços. A 
Internet conhece a rede como um todo, identificada pelo endereço de classe A, B ou C, que 
define 8, 16 ou 24 bits de roteamento (o número da rede). O campo da sub-rede se 
transformará em bits de roteamento adicionais, para que os roteadores dentro da organização 
possam reconhecer as diferentes localizações, ou sub-redes, dentro da rede. 
Quando decidir criar sub-redes, você deverá dividir o campo original do host em duas partes: o 
campo da sub-rede e do host. Algumas vezes, isso é conhecido como "tomar emprestados" 
alguns dos bits originais do host para criar o campo da sub-rede. O número mínimo de bits 
que podem ser tomados emprestados é 2, independentemente de estar trabalhando em uma 
rede de classe A, B ou C, porque devem restar pelo menos 2 bits para os números de host e o 
número máximo varia de acordo com a classe de endereço. 
 
Classe A B C 
Tamanho do campo de host 24 16 8 
Número máximo de bits roubados 22 14 6 
 
O campo da sub-rede está sempre imediatamente após o número da rede. Ou seja, os bits 
emprestados devem ser os n primeiros bits do campo de host padrão, onde n é o tamanho 
desejado para o novo campo da sub-rede. 
A máscara de sub-rede é a ferramenta usada pelo roteador para determinar que bits são os 
bits do roteamento e que bits são os bits do host. As máscaras de sub-rede usam o mesmo 
formato dos endereços IP. Têmtamanho de 32 bits e são divididas em quatro octetos, escritos 
no formato decimal com ponto. As máscaras contêm apenas 1s nas posições dos bits da rede 
(determinadas pela classe do endereço), assim como nas posições de bits de sub-rede e 
contêm apenas 0s nas posições restantes, designando-os para a parte do host de um 
endereço. 
Por padrão, se nenhum bit tiver sido tomado emprestado, a máscara de sub-rede para uma 
rede de classe B será 255.255.0.0, que é o equivalente decimal com 1s nos 16 bits 
correspondentes ao número de rede de classe B. Se 8 bits tiverem de ser tomados 
emprestados para o campo da sub-rede, a máscara de sub-rede deverá incluir 8 bits 1 
adicionais, e será 255.255.255.0. 
Por exemplo, se a máscara de sub-rede 255.255.255.0 estiver relacionada ao endereço de 
classe B 130.5.2.144 (8 bits emprestados para sub-redes), o roteador saberá rotear o pacote 
para a sub-rede 130.5.2.0 ao invés da rede 130.5.0.0 
Outro exemplo é o endereço de classe C 197.15.22.131, com uma máscara de sub-rede 
255.255.255.224. Com o valor de 224 no octeto final (11100000 em binário) da máscara de 
sub-rede, a parte da rede de classe C de 24 bits foi estendida em 3 bits, para fazer o total de 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 81 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
27 bits. 131 no último octeto mostra o terceiro endereço de host que pode ser usado na sub-
rede 197.15.22.128. Os roteadores na Internet (que não conhecem a máscara de sub-rede) se 
preocuparão apenas em rotear a rede de classe C 197.15.22.0, enquanto os roteadores na 
rede, conhecendo a máscara de sub-rede, estarão procurando por 27 bits para tomar a decisão 
de roteamento. 
 
Computando a nova máscara de sub-rede 
Sempre que você tomar emprestados bits do campo do host, será importante observar o 
número de sub-redes adicionais que serão criadas a cada vez que você pegar emprestado mais 
um bit. Você já aprendeu que não pode tomar emprestado apenas 1 bit, o mínimo é 2 bits. 
O empréstimo de 2 bits cria quatro sub-redes possíveis (22) (mas, lembre-se sempre de que 
existem duas sub-redes reservadas/não utilizáveis). Cada vez que você toma emprestado mais 
um bit do campo do host, o número de sub-redes criadas aumenta em uma potência de 2. 
As oito sub-redes possíveis criadas tomando-se 3 bits emprestados é igual a 23. As dezesseis 
sub-redes possíveis criadas tomando-se emprestados 4 bits equivalem a 24. A partir desses 
exemplos, é fácil perceber que toda vez que você toma emprestado mais um bit do campo do 
host, o número de sub-redes criadas dobra. 
 
Computando hosts por sub-rede 
Todas as vezes que você toma emprestado 1 bit do campo do host, resta 1 bit a menos no 
campo que pode ser usado para os números de host. Especificamente, cada vez que você 
toma emprestado um bit no campo do host, o número de endereços do host que você pode 
atribuir é reduzido à metade. 
Para ajudá-lo a compreender como isso funciona, use um endereço de rede de classe C como 
exemplo. Se não existir nenhuma máscara de sub-rede, todos os 8 bits no último octeto serão 
usados para o campo do host. Portanto, haverá 256 (28) endereços possíveis disponíveis para 
serem atribuídos aos hosts (254 endereços que podem ser usados, depois de subtrair os dois 
que você não poderá usar). Agora, imagine que essa rede de classe C está dividida em sub-
redes. Se tomar emprestados 2 bits do campo de host padrão de 8 bits, o campo do host 
diminuirá para 6 bits no tamanho. Se você escrevesse todas as combinações possíveis de 0s e 
1s que pudessem ocorrer nos 6 bits restantes, você descobriria que o número total de hosts 
possíveis, que poderiam ser atribuídos a cada sub-rede, seria reduzido a 64 (26). O número de 
hosts que podem ser usados seria reduzido a 62. 
Na mesma rede de classe C, se tomar emprestados 3 bits, o tamanho do campo do host será 
reduzido a 5 bits e o número total de hosts que poderão ser atribuídos às sub-redes será 
reduzido a 32 (25). O número de hosts que podem ser usados será reduzido a 30. 
O número de endereços de host que podem ser atribuídos a uma subrede está relacionado ao 
número de subredes que foram criadas. Em uma classe C, por exemplo, se uma máscara de 
sub-rede 255.255.255.224 fosse aplicada, 3 bits (224 = 11100000) teriam sido tomados 
emprestados do campo do host e 8 subredes teriam sido criadas, cada uma tendo 32 (menos 
2) endereços de host. 
Para rotear um pacote de dados, o roteador deve determinar primeiro o endereço de rede/sub-
rede de destino, executando uma função AND lógica do endereço IP do host de destino e a 
máscara de sub-rede associada. O resultado será o endereço de rede/sub-rede, que é o que 
um roteador usa para determinar como encaminhar o pacote. 
Imagine que você tem uma rede de classe B, com o número de rede 172.16.0.0. Após avaliar 
as necessidades de sua rede, você decide tomar emprestados 8 bits para criar sub-redes. 
Como você aprendeu anteriormente, quando você toma emprestados 8 bits em uma rede 
classe B, a nova máscara de sub-rede agora é 255.255.255.0. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 82 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Alguém fora da rede envia dados ao endereço IP 172.16.2.120. Para determinar onde entregar 
os dados, o roteador executa a operação AND desse endereço com a máscara de sub-rede. 
Quando dois números são submetidos à operação AND, a parte do host do resultado será 
sempre 0. O restante é o número da rede, incluindo a sub-rede. Portanto, os dados são 
enviados à sub-rede 172.16.2.0, e apenas o roteador final percebe que o pacote deve ser 
entregue ao host 120 na sub-rede. 
Quando você configurar os roteadores, você deverá conectar todas as interfaces a um 
segmento de rede diferente. Cada um desses segmentos será uma sub-rede independente. 
Você deve selecionar um endereço de cada sub-rede diferente para atribuir à interface do 
roteador que se conecta a essa sub-rede. Cada segmento de rede deve ter números de 
rede/sub-redes diferentes. 
 
6.2.8 Endereços privados 
Há alguns endereços em cada classe de endereços IP que não são atribuídos. Esses endereços 
são chamados de endereços privativos. Os endereços privativos podem ser usados por hosts 
que usam a network address translation (NAT) ou um servidor proxy, para se conectar a uma 
rede pública; ou por hosts que não estão conectados à Internet. 
Muitos aplicativos exigem conectividade dentro de apenas uma rede e não necessitam de 
conectividade externa. Em redes grandes, o TCP/IP é freqüentemente usado, mesmo quando 
não é necessária a conectividade da camada de rede fora da rede. Os bancos são um bom 
exemplo. Eles podem usar o TCP/IP para se conectar aos caixas automáticos (ATMs). Essas 
máquinas não se conectam à rede pública e, portanto, os endereços privativos são ideais para 
elas. Os endereços privativos também podem ser usados em uma rede onde não haja 
endereços públicos suficientes. 
 
Os seguintes intervalos de endereços estão disponíveis para endereçamento privativo: 
10.0.0.0 – 10.255.255.255 (16.777.216 endereços) 
172.16.0.0 – 172.31.255.255 (1.048.576 endereços) 
192.168.0.0 – 192.168.255.255 (65.536 endereços) 
 
6.3 Roteamento Inter-Domínio sem Classe (CIDR) 
O IPv4 vem sendo amplamente usado há mais de uma década. Ele tem funcionado muito bem, 
o que é demonstrado pelo crescimento exponencial da Internet. Infelizmente, o IP está se 
tornando uma vítima de sua própria popularidade, pois está ficando sem endereços. 
Esse enorme desastre causou muita discussão e controvérsia na comunidade Internet sobre o 
que fazer em relação a ele. Nesta seção, descreveremos o problema e diversas soluções 
propostas para solucioná-lo. 
Em 1987, alguns visionários previam que algum dia a Internet chegaria a 100.000 redes. 
Muitos especialistas desdenharam, dizendo que isso só aconteceria após muitas décadas, se 
acontecesse. A 100.000ª rede foi conectada em 1996. O problema, resumindo, é que 
rapidamente a Internet está ficando sem endereços IP. Em princípio, existem mais de 2 bilhõesde endereços, mas a prática de organizar o espaço dos endereços por classes faz com que 
milhões deles sejam desperdiçados. Particularmente, o verdadeiro vilão é a rede classe B. Para 
muitas empresas, uma rede classe A, com 16 milhões de endereços, é muito grande, e uma 
rede classe C, com 256 endereços, é muito pequena. A melhor opção é uma rede classe B com 
65.536 endereços. 
Na realidade, um endereço classe B é grande demais para a maioria das organizações. Estudos 
mostraram que mais da metade de todas as redes classe B têm cerca de 50 hosts. Uma rede 
classe C funcionaria muito bem nesse caso, mas não há dúvidas de que todas as empresas que 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 83 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
solicitaram um endereço classe B pensaram que um dia ultrapassariam o campo dos hosts de 
8 bits. Teria sido muito melhor fazer com que as redes classe C utilizassem 10 bits, em vez de 
oito para o número de host, permitindo 1.022 hosts por rede. Se isso tivesse acontecido, a 
maioria das empresas provavelmente teria optado por uma rede classe C, e haveria meio 
milhão dessas redes (contra somente 16.384 redes classe B). 
Entretanto, um problema teria surgido com maior rapidez: a explosão da tabela de 
roteamento. Do ponto de vista dos roteadores, o espaço de endereço IP tem uma hierarquia 
de dois níveis, com números de rede e números de host. Os roteadores não precisam conhecer 
todos os hosts, mas todas as redes. Se meio milhão de redes classe C estivesse em uso, cada 
roteador da Internet precisaria de uma tabela com meio milhão de entradas, uma por rede, 
indicando qual linha deveria ser usada para se chegar a uma determinada rede, além de 
outras informações. 
O armazenamento físico de meio milhão de tabelas de entrada é provavelmente viável, apesar 
de ser caro para roteadores muito solicitados que mantêm as tabelas em uma RAM estática em 
placas de I/O. Um problema mais sério é que a complexidade dos diversos algoritmos 
relacionados ao gerenciamento das tabelas cresce rapidamente. Pior ainda, a maior parte dos 
firmwares e softwares para roteadores existentes foi projetada em uma época em que a 
Internet tinha 1.000 redes conectadas, e 10.000 redes parecia um alvo muito distante. As 
opções de projeto escolhidas nessa época atualmente se mostram bem abaixo do nível 
considerado como ótimo. 
Além disso, alguns algoritmos de roteamento requerem que cada roteador transmita suas 
tabelas periodicamente. Quanto maiores forem as tabelas maior será a probabilidade de elas 
se perderem pelo caminho, resultando em dados incompletos na outra extremidade e, 
possivelmente, em instabilidades de roteamento. 
O problema da tabela de roteamento poderia ter sido solucionado através do estabelecimento 
de uma hierarquia mais profunda. Fazer com que cada endereço IP contenha um campo país, 
estado, cidade, rede e host, por exemplo, deveria funcionar. Nesse caso, cada roteador só 
precisaria saber como chegar a cada país, aos estados ou províncias de seu próprio país, às 
cidades de seu estado ou província, e às redes de sua cidade. Infelizmente, essa solução 
exigiria muito mais do que 32 bits para endereços IP e não utilizaria os endereços de uma 
forma eficiente. 
Resumindo, muitas soluções resolvem um problema, mas criam outro. Uma solução que está 
sendo implementada agora e que dará à Internet um pouco de espaço extra para respirar é o 
CIDR (Classless InterDomain Routing). A idéia básica por trás do CIDR, que é descrito na 
RFC 1519, é alocar as redes classe C restantes, das quais existem quase dois milhões, em 
blocos de tamanhos variados. Se um site precisar, digamos, de 2.000 endereços, ele receberá 
um bloco de 2.048 endereços (oito redes classe C contíguas) e não um endereço classe B 
completo. Da mesma forma, uma instalação que precisasse de 8.000 endereços obteria 8.192 
endereços (32 redes classe C contíguas). 
Além de usar blocos de redes classe C contíguas como unidades, as regras de alocação para 
endereços classe C também foram alteradas na RFC 1519. O mundo foi particionado em quatro 
zonas e cada uma recebia uma parte do espaço de endereço classe C. A alocação foi feita da 
seguinte forma: 
• Endereços de 194.0.0.0 a 195.255.255.255 para a Europa 
• Endereços de 198.0.0.0 a 199.255.255.255 para a América do Norte 
• Endereços de 200.0.0.0 a 201.255.255.255 para a América Central e do Sul 
• Endereços de 202.0.0.0 a 203.255.255.255 para a Ásia e Pacífico 
Dessa forma, cada região recebeu cerca de 32 milhões de endereços a serem alocados, com 
outros 320 milhões de endereços classe C de 204.0.0.0 a 223.255.255.255 reservados para 
uso futuro. A vantagem dessa alocação é que agora qualquer roteador que esteja fora da 
Europa e receba um pacote endereçado para 194.xx.yy.zz ou 195.xx.yy.zz só poderá apenas 
enviá-lo para seu gateway europeu padrão. Na realidade, agora 32 milhões de endereços 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 84 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
foram compactados em uma única entrada na tabela de roteamento. O mesmo acontece para 
as outras regiões. 
Como exemplo da alocação de endereços, considere a situação onde três empresas precisam 
receber 2.000 endereços, 8.000 endereços e 1.000 endereços, respectivamente, utilizando o 
endereço 194.10.0.0/16. Com dois campos de host disponíveis para endereçamento (máscara 
de 16 bits), 65.536 endereços podem ser alocados. Diversas soluções são possíveis, já que 
precisamos de apenas 11.000 endereços do espaço total de endereçamento. 
Para a primeira empresa, alocaremos 8 octetos com 256 hosts cada, num total de 2.048 
endereços. Portanto, as faixas de 0 até 7 no terceiro octeto serão reservadas para essa 
instituição, ou seja, os endereços de 194.10.0.0 até 194.10.7.255. Precisamos ainda 
determinar a nova máscara de subrede. Para esse fim, determinaremos o tamanho do campo 
de host. Para 2.000 endereços no campo de host, precisamos reservar 11 bits, pois 211 = 
2.048. Portanto, a máscara de subrede tem 21 bits (32 bits menos 11 do campo de host), 
assim, a nova máscara é 255.255.248.0 (21 bits iguais a 1 na máscara). Deve ficar claro que 
os 2.000 endereços estão sintetizados numa única entrada na tabela de roteamento, isto é, a 
rede 194.10.0.0/21. Qualquer endereço do conjunto (194.10.0.0 até 194.10.7.255) pertence a 
essa rede e deve carregar a mesma máscara. 
Para a segunda empresa, alocaremos 32 octetos com 256 hosts cada, num total de 8.192 
endereços. Portanto, precisamos alocar 32 faixas contíguas no terceiro octeto para essa 
instituição. Neste ponto devemos ficar bastante atentos, pois somente um conjunto contínuo 
de endereços pode ser utilizado. Com 256 valores no terceiro octeto, temos somente oito 
grupos contínuos de 32 octetos. O primeiro grupo (de 194.10.0.0 até 194.10.31.0) não pode 
ser utilizado, pois uma parte dele já foi alocada para a primeira empresa. Assim, podemos 
utilizar o segundo grupo de 32 octetos contínuos disponíveis, ou seja, de 194.10.32.0 até 
194.10.63.255. No computo da nova máscara, 13 bits são reservados para o campo de host, 
pois 213=8.192, portanto, 19 bits sobram para o campo de rede, o que nos leva a derivar uma 
máscara de sub-rede igualo 255.255.224.0. Assim, os 8.000 endereços estão sintetizados 
numa única entrada na tabela de roteamento, isto é, o endereço de rede 194.10.31.0/19. 
Qualquer endereço do conjunto (194.10.31.0 até 194.10.63.255) pertence a essa rede e deve 
carregar a mesma máscara. 
Para a terceira empresa, alocaremos 4 octetos com 256 hosts cada, num total de 1.024 
endereços. Neste caso, precisamos encontrar 4 faixas contíguas no terceiro octeto para essa 
instituição. Com 256 valores no terceiro octeto, temos 64 grupos de 4 octetos. Vários desses 
grupos já foram utilizados nas duas alocações anteriores. Um grupo que pode ser utilizado é 
de 194.10.8.0 até 194.10.11.255. No computo da nova máscara, 10 bits são reservados para 
o campo de host, pois 210=1.024, portanto, 22 bits sobram para o campo de rede, o que nosleva a derivar uma máscara 255.255.252.0. Assim, os 1.024 endereços são sintetizados numa 
única entrada na tabela de roteamento, isto é, o endereço de rede 194.10.8.0/22. Qualquer 
endereço do conjunto (194.10.8.0 até 194.10.11.255) pertence a essa rede e deve carregar a 
mesma máscara. A tabela seguinte resume a distribuição de endereços: 
 
Empresa Endereços do 
conjunto 
Quantidade de 
endereços 
Endereço de rede 
A 
194.10.0.0 até 
194.10.7.255 
2.048 194.10.0.0/21 
B 
194.10.31.0 até 
194.10.63.255 
8.192 194.10.31.0/19 
C 
194.10.8.0 até 
194.10.11.255 
1.024 194.10.8.0/22 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 85 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
6.4 NAT – Network Address Translation 
Os endereços IP são escassos. O problema de esgotar os endereços IP não é um problema 
teórico que pode ocorrer em algum momento no futuro distante. Ele está acontecendo aqui e 
agora mesmo. A solução a longo prazo é a Internet inteira migrar para o IPv6, que tem 
endereços de 128 bits. Essa transição está ocorrendo com lentidão e a conclusão do processo 
irá demorar muitos anos. Em conseqüência disso, algumas pessoas consideraram necessário 
fazer uma rápida correção a curto prazo. Essa correção veio sob a forma da NAT (Network 
Address Translation), descrita na RFC 3022 e que resumiremos a seguir. 
A idéia básica por trás da NAT é atribuir a cada empresa um único endereço IP (ou, no 
máximo, um número pequeno deles) para tráfego na Internet. Dentro da empresa, todo 
computador obtém um endereço IP exclusivo, usado para roteamento do tráfego interno. 
Porém, quando um pacote sai da empresa e vai para o ISP, ocorre uma conversão de 
endereço. Para tornar esse esquema possível, são utilizados os três intervalos de endereços IP 
privados (ver sessão 6.2.4). As empresas podem utilizá-los internamente como desejarem. A 
única regra é que nenhum pacote contendo esses endereços pode aparecer na própria 
Internet. 
O primeiro intervalo permite a utilização de 16.777.214 endereços e é uma escolha habitual da 
maioria das empresas, mesmo que elas não necessitem de tantos endereços. 
A operação da NAT é mostrada na figura abaixo. Dentro das instalações da empresa, toda 
máquina tem um endereço exclusivo da forma 10.x.y.z. Quando um pacote deixa as 
instalações da empresa, ele passa por uma caixa NAT que converte o endereço de origem IP 
interno, 10.0.0.1 na figura, no endereço IP verdadeiro da empresa, 198.60.42.12 nesse 
exemplo. Com freqüência, a caixa NAT é combinada em um único dispositivo com um firewall, 
que oferece segurança por meio do controle cuidadoso do que entra na empresa e do que sai 
dela. Também é possível integrar a caixa NAT ao roteador da empresa. 
 
Quando a resposta retorna, ela é naturalmente endereçada para 198.60.42.12. Neste ponto, 
existe uma questão a ser resolvida: como desfazer o mapeamento de endereços? 
Os projetistas da NAT observaram que a maioria dos pacotes IP transporta uma carga útil TCP 
ou UDP. Quando estudarmos o TCP e o UDP, veremos que ambos têm cabeçalhos contendo 
uma porta de origem e uma porta de destino. Descreveremos a seguir o funcionamento para 
as portas TCP, mas o mesmo princípio é válido para as portas UDP. As portas são inteiros de 
16 bits que indicam onde a conexão TCP começa e termina. Essas portas fornecem o campo 
necessário para fazer a NAT funcionar. 
Quando um processo deseja estabelecer uma conexão TCP com um processo remoto, ele se 
associa a uma porta TCP não utilizada em sua própria máquina. Essa porta é chamada porta 
de origem e informa ao TCP para onde devem ser enviados os pacotes que chegarem 
pertencentes a essa conexão. O processo também fornece uma porta de destino para 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 86 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
informar a quem devem ser entregues os pacotes no lado remoto. Cada mensagem TCP 
enviada, portanto, contém uma porta de origem e uma porta de destino. Juntas, essas portas 
servem para identificar os processos que utilizam a conexão em ambas as extremidades. 
Sempre que um pacote de saída entra na caixa NAT, o endereço de origem 10.x.y.z é 
substituído pelo endereço IP verdadeiro da empresa. Além disso, o campo Porta de origem do 
segmento TCP é substituído por um índice de uma tabela de conversão de 65.536 entradas da 
caixa NAT. Essa entrada de tabela contém a porta de origem e o endereço IP original. Por fim, 
tanto o total de verificação do cabeçalho IP quanto do cabeçalho TCP são recalculados e 
inseridos no pacote. É necessário substituir o campo Porta de origem, porque as conexões das 
máquinas 10.0.0.1 e 10.0.0.2 podem, por exemplo, usar a porta 5000, e assim o campo Porta 
de origem sozinho não é suficiente para identificar o processo transmissor. 
Quando um pacote chega à caixa NAT vindo do ISP, o campo Porta de origem do cabeçalho 
TCP é extraído e usado como índice para a tabela de mapeamento da caixa NAT. A partir da 
entrada localizada, o endereço IP interno e o campo Porta de origem do TCP original são 
extraídos e inseridos no pacote. Em seguida, são recalculados os totais de verificação do IP e 
do TCP e inseridos no pacote. O pacote é então repassado ao roteador da empresa para 
entrega normal, utilizando o endereço 10.x.y.z. 
Embora esse tipo de esquema resolva o problema, muitas pessoas na comunidade IP o 
consideram uma abominação. Em resumo, aqui estão algumas objeções. Primeiro, a NAT viola 
o modelo arquitetônico do IP, que estabelece que todo endereço IP identifica de forma 
exclusiva uma única máquina em todo o mundo. Toda a estrutura de software da Internet se 
baseia nesse fato. Com a NAT, milhares de máquinas podem usar (e usam) o endereço 
10.0.0.1. 
Em segundo lugar, a NAT faz a Internet mudar suas características de rede sem conexões para 
uma espécie de rede orientada a conexões. O problema é que a caixa NAT deve manter 
informações (o mapeamento) para cada conexão que passa por ela. Manter o estado da 
conexão é uma propriedade das redes orientadas a conexões, e não das redes sem conexões. 
Se a caixa NAT sofrer uma pane e sua tabela de mapeamento se perder, todas as conexões 
TCP serão destruídas. Na ausência da NAT, panes em roteadores não terão nenhum efeito 
sobre o TCP. O processo transmissor simplesmente entrará em timeout dentro de alguns 
segundos e retransmitirá todos os pacotes não confirmados. Com a NAT, a Internet se torna 
tão vulnerável quanto uma rede comutada por circuitos. 
Em terceiro lugar, a NAT viola a regra mais fundamental da distribuição de protocolos em 
camadas: a camada k não pode fazer quaisquer suposições sobre o que a camada k + 1 
inseriu no campo de carga útil. Esse princípio básico existe para manter as camadas 
independentes. Se o TCP for atualizado mais tarde para TCP-2, com um layout de cabeçalho 
diferente (por exemplo, portas de 32 bits), a NAT falhará. Toda a idéia de protocolos em 
camadas tem o objetivo de assegurar que as mudanças em uma camada não exigirão 
mudanças em outras camadas. A NAT destrói essa independência. 
Esses e outros problemas com a NAT são discutidos na RFC 2993. Em geral, os opositores da 
NAT afirmam que solucionar o problema de insuficiência de endereços IP com uma correção 
temporária e detestável significa reduzir a pressão para implementar a verdadeira solução, ou 
seja, a transição para o IPv6, e isso é ruim. 
 
6.5 Endereçamento IPv6 – Next Generation 
Embora o CIDR ainda tenha alguns anos pela frente, todo mundo percebe que o IP em sua 
forma atual (IPv4) está com os dias contados. Além desses problemas técnicos, há uma outra 
questão em paralelo. Até pouco tempo atrás, a Internet era amplamente usada por 
universidades, indústrias de alta tecnologia e órgãos do governo americano (especialmente o 
Departamento de Defesa). Com a explosão da Internet a partir de meados da década de 1990, 
é provável que no próximo milênio ela seja usada por um número ainda maior de pessoas, 
especialmente aquelas com necessidades específicas. Por um lado, milhares de pessoas comInstrutor Aurio G. Tenorio 87 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
computadores portáteis sem fio poderão usá-la para estabelecer contato com suas bases. Por 
outro, com a inevitável convergência das indústrias de informática, comunicação e 
entretenimento, talvez o dia em que todos os aparelhos de televisão do mundo venham a se 
tornar um nó da Internet não esteja muito distante, permitindo que um bilhão de máquinas 
utilizem o sistema de vídeo sob demanda. Portanto, ficou claro que o IP precisa ser 
aperfeiçoado para se tornar mais flexível. 
Com esses problemas no horizonte, em 1990, o IETF começou a trabalhar em uma nova 
versão do IP, capaz de impedir que os endereços fossem esgotados e de resolver uma série de 
outros problemas, além de ser mais flexível e mais eficiente. Estes eram os seus principais 
objetivos: 
1. Aceitar bilhões de hosts, mesmo com alocação de espaço de endereço ineficiente. 
2. Reduzir o tamanho das tabelas de roteamento. 
3. Simplificar o protocolo de modo a permitir que os roteadores processem os pacotes com 
mais rapidez. 
4. Oferecer mais segurança (autenticação e privacidade) do que o IP atual. 
5. Dar mais importância ao tipo de serviço, particularmente para os dados em tempo real. 
6. Permitir multicast, possibilitando a especificação de escopos. 
7. Permitir que um host mude de lugar sem precisar mudar o endereço. 
8. Permitir a coexistência entre o novo e o antigo protocolo durante anos. 
O IPv6 atende a todos os objetivos propostos, preservando os bons recursos do IPv4, 
descartando ou reduzindo a importância dos ruins e criando outros quando necessário. 
Genericamente, o IPv6 não é compatível com o IPv4, mas é compatível com todos os outros 
protocolos da Internet, incluindo TCP, UDP, ICMP, IGMP, OSPF, BGP e DNS, apesar de em 
certos momentos eles precisarem ser submetidos a pequenas modificações (principalmente 
quando têm de lidar com endereços mais longos). O IPv6 é discutido nas RFCs de 1883 a 
1887. 
As principais características do IPv6 são as seguintes: 
• Endereços de 128 bits (16 bytes), oferecendo praticamente um número ilimitado de 
endereços na Internet. 
• Cabeçalho simplificado. Ele contém apenas 7 campos (contra os 13 do IPv4). Essa 
mudança permite aos roteadores processarem os pacotes com mais rapidez e, dessa 
forma, melhorar o throughput. 
• Melhor qualidade das opções oferecidas. Essa mudança era fundamental para o novo 
cabeçalho, pois os campos que até então eram obrigatórios agora são opcionais. Além 
disso, é diferente a forma como as opções são representadas, o que torna mais simples 
para os roteadores ignorar as opções a que eles não se propõem. Esse recurso diminui o 
tempo de processamento de pacotes. 
• Segurança. A autenticação e a privacidade são recursos-chave do novo IP. 
• Tipo de serviço. Na verdade, o IPv4 tem um campo de 8 bits dedicado a essa questão, 
mas, com o esperado crescimento no tráfego multimídia para um futuro próximo, ele 
será insuficiente. 
 
6.5.1 Formato do pacote IPv6 
O IPv6 muda completamente o formato do datagrama IP. Como mostra a figura abaixo, um 
datagrama IPv6 tem um cabeçalho base fixo (40 bytes), alguns cabeçalhos de extensão 
(opcionais), seguidos pelos dados. 
 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 88 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
O cabeçalho do IPv6 é mostrado na figura seguinte e seus campos discutidos abaixo. 
 
 
 
���� Versão: versão do protocolo. 
���� Classe de tráfego: determina a prioridade do pacote. Valores de 0 a 7 lidam com 
transmissões que podem ter a sua velocidade reduzida diante de um congestionamento. 
Valores de 8 a 15 são destinados ao tráfego em tempo real (áudio e vídeo) cuja taxa de 
transmissão é constante. Essa distinção permite que os roteadores tenham um melhor 
tratamento quando ocorre um congestionamento. Dentro de cada grupo, os pacotes com 
um número mais baixo são menos importantes do que os que têm números mais altos. 
���� Identificador de fluxo: ainda está em fase de experiência, mas será usado para 
permitir que uma origem e um destino configurem uma pseudoconexão com 
propriedades e necessidades específicas para atender uma determinada qualidade de 
serviço. Por exemplo, um fluxo de pacotes pode ter severas restrições em termos de 
retardo e, por essa razão, necessitar de uma largura de banda reservada. 
���� Tamanho dos dados: determina o número de bytes que se seguem ao cabeçalho de 40 
bytes. O nome desse campo, que no IPv4 era chamado Tamanho total, foi alterado 
porque os 40 bytes do cabeçalho deixaram de ser contados como parte do tamanho, 
como acontecia até então. 
���� Próximo cabeçalho: identifica o próximo cabeçalho. Se esse cabeçalho for o último 
cabeçalho do pacote, ele identifica o protocolo da camada superior (por exemplo, TCP, 
UDP). Caso contrário, ele identifica os cabeçalhos de extensão que foram adicionados ao 
pacote. 
���� Limite de saltos: número máximo de saltos que um pacote pode dar, evitando que um 
pacote entre em um laço infinito. Têm a mesma função do campo Time To Live no IPv4. 
O pacote recebe um valor que é decrementado a cada novo salto. Quando seu valor 
atinge zero, o pacote é descartado. 
���� Endereço de origem: identifica o endereço de origem do pacote – 16 bytes. 
���� Endereço de destino: identifica o endereço de destino do pacote – 16 bytes. 
 
6.5.2 Endereçamento IPv6 
O IPv6 abandona completamente a idéia de classes de endereços, mas baseia-se em prefixos 
como no IPv4, mudando a função desses prefixos. Eles não mais identificam as diferentes 
classes de endereços, mas diferentes tipos de endereços. A forma como os endereços do IPv6 
são divididos é mostrada na tabela abaixo. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 89 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
Tipo de endereço Prefixo binário Notação IPv6 
Não especificado 00000...00000 (128 bits) ::/128 
Loopback 00000...1 (128 bits) ::1/128 
Multicast 1111 1111 FF00::/8 
Unicast de uso local do 
enlace 1111 1110 10 FE80::/10 
Túnel 6to4 0010 0000 0000 0010 2002::/16 
Unicast global Qualquer outro 
 
Os endereços que começam com 80 zeros são reservados para os endereços do IPv4. Duas 
variantes são suportadas, identificadas pelos próximos 16 bits. Essas variantes dizem respeito 
ao modo como os pacotes do IPv6 atravessarão a infra-estrutura existente no IPv4. Este modo 
parece estar entrando em depreciação. 
Duas porções de endereços são reservadas para encapsulamento de outros protocolos, como 
OSI NSAP e Novell IPX. 
Atualmente, os endereços unicast globais possuem três campos somente: 
• Prefixo de roteamento global de 48 bits 
• Identificação de sub-rede de 16 bits 
• Identificação da interface com 64 bits. 
 
 
 
Os endereços de uso local do enlace só têm importância local. Podem ser reutilizados, sem 
qualquer conflito e não podem ser propagados fora dos limites da organização. Por essa razão, 
interessam às organizações que utilizam firewalls para mantê-las protegidas do restante da 
Internet. Estes endereços são identificados pelo prefixo FE80::/16. 
 
Endereços Multicast 
Endereços multicast são utilizados para identificar um grupo de interfaces. Possuem o seguinte 
formato: 
 
 
 
Os endereços de multicast têm um campo de flag de 4 bits e um campo de escopo de 4 bits 
depois do prefixo, seguidos de um identificador de grupo de 112 bits. Um dos bits de flag 
diferencia os grupos permanentes dos grupos provisórios. 
O escopo pode especificar uma interface (1), um link-local (2), uma sub-rede (3), um domínio 
administrativo (4), uma organização (vários sítios) (8) ou mesmo global (E). Por exemplo, o 
endereço FF02::/16 é um grupo multicast permanente de escopo local do enlace (link-local). 
 
Endereços Anycast 
Além de aceitar endereços unicast (ponto a ponto) e multicast, o IPv6 aceita um 
endereçamento anycast. O anycast é uma espécie de multicast em que o destino é um grupo 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 90 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
de endereços; no entanto,em vez de entregar o pacote em todos os endereços, ele tenta fazê-
lo em apenas um, normalmente o mais próximo. 
Esse tipo de endereçamento pode ser usado por um nó para determinar a rota pela qual ele 
quer que seus pacotes trafeguem, com base no destino. Por exemplo, ele poderia selecionar 
por quais provedores seus pacotes podem passar sem se preocupar com segurança. Essa 
capacidade pode ser implementada através da configuração de endereços anycast que 
identifiquem um conjunto de roteadores pertencentes a esses provedores. Por exemplo, um 
anycast por provedor. Assim, os endereços dos provedores confiáveis podem ser citados como 
endereços intermediários no cabeçalho de roteamento, fazendo com que o pacote trafegue 
pelos canais desses provedores. Pode-se pensar ainda, em endereços anycast por subrede ou 
domínio. 
 
6.5.3 Notação do endereçamento IPv6 
Uma nova notação foi criada para escrever endereços de 16 bytes. Eles são escritos como oito 
grupos de quatro dígitos hexadecimais, separados por dois-pontos entre os grupos, como no 
seguinte exemplo: 
8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF 
Como muitos endereços conterão muitos zeros, foram autorizadas três otimizações: 
• Zeros à esquerda podem ser omitidos. Por exemplo, 0123 pode ser escrito como 123. 
• Um ou mais grupos consecutivos de 16 bits zero (0000 em hexadecimal) podem ser 
substituídos por um duplo dois pontos (“::”). Este duplo dois pontos só pode aparecer 
uma vez no endereço. Por exemplo, o endereço anterior pode ser escrito da seguinte 
forma: 
8000::123:4567:89AB:CDEF 
• Por fim, os endereços IPv4 podem ser escritos como um par de dois-pontos e um número 
decimal tradicional, como no seguinte exemplo: 
::192.31.20.46 
A título de curiosidade, existem 2128, o que significa cerca de 3 x 1038 endereços. Se 
colocássemos um computador em cada pedaço de terra, areia e água, o IPv6 permitiria 7 x 
1023 endereços IP por metro quadrado. 
 
6.5.4 Comparação IPv4 x IPv6 
Compare o cabeçalho do IPv4 com o cabeçalho do IPv6 e veja o que foi mantido no IPv6. O 
campo HL foi eliminado porque o cabeçalho do IPv6 tem um tamanho fixo. O campo protocol 
foi retirado porque o campo Next header identifica o que vem depois do último cabeçalho IP 
(por exemplo, um slot UDP ou TCP). 
Todos os campos relacionados à fragmentação foram removidos porque o IPv6 dá um 
tratamento diferente à fragmentação. Para começar, todos os hosts e roteadores compatíveis 
com IPv6 devem aceitar pacotes de 576 bytes. Essa regra também diminui as possibilidades 
de fragmentação. Além disso, quando um host envia um pacote IPv6 muito grande, o roteador 
que não puder encaminhá-lo, em vez de fragmentá-lo, enviará de volta uma mensagem de 
erro. Essa mensagem manda o host dividir todos os novos pacotes enviados a esse destino. Na 
verdade, é muito mais eficiente obrigar o host a enviar pacotes com o tamanho exato do que 
solicitar que os roteadores os fragmentem automaticamente. 
Finalmente, o campo Checksum foi eliminado porque esse cálculo reduz de maneira 
significativa o desempenho. Com as confiáveis redes usadas atualmente, além do fato de a 
camada de enlace de dados e as camadas de transporte terem suas próprias somas de 
verificação, a importância de uma nova soma é insignificante, se comparada com a queda no 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 91 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
desempenho que ela implica. Com a remoção de todos esses recursos, o protocolo da camada 
de rede ficou muito mais enxuto e prático. Assim, o objetivo do IPv6 - um protocolo a um só 
tempo rápido e flexível, capaz de oferecer um grande espaço de endereço - foi atendido por 
esse projeto. 
 
6.5.5 Cabeçalhos de Extensão 
Haverá algumas ocasiões, no entanto, em que alguns dos campos retirados serão necessários 
e, por essa razão, o IPv6 introduziu o conceito de um cabeçalho de extensão. Esses 
cabeçalhos podem ser criados com a finalidade de oferecer informações extras, desde que 
sejam codificados de maneira eficiente. Atualmente, há seis tipos de cabeçalhos de extensão 
definidos, mostrados na tabela abaixo. Todos eles são opcionais, mas, se houver mais de um 
deles, eles aparecerão imediatamente depois do cabeçalho fixo e, de preferência, na ordem 
listada. 
 
Cabeçalho de extensão Descrição 
Hop-by-hop Informações diversas para os roteadores 
Routing Rota parcial ou integral a ser seguida 
Fragmentation Gerenciamento de fragmentos de datagrama 
Authentication Verificação da identidade do transmissor 
Encrypted security payload Dados criptografados, ou seja, seguros. 
Destination options Informações adicionais para o destino 
 
Cabeçalho Hop-By-Hop 
O cabeçalho Hop-By-Hop é usado para as informações que todos os roteadores ao longo do 
caminho devem examinar. Até agora, uma opção foi definida: compatibilidade com 
datagramas além de 64 K. O formato desse cabeçalho é mostrado na figura abaixo. 
 
 
 
A exemplo de todos os outros cabeçalhos de extensão, este começa com um byte cuja função 
é identificar o tipo de cabeçalho que vem a seguir. Depois desse byte, há um byte cuja função 
é identificar o tamanho do cabeçalho hop-by-hop, excluindo os primeiros 8 bytes, que são 
obrigatórios. Os 2 bytes seguintes indicam que essa opção define o tamanho do datagrama 
(código 194) como um número de 4 bytes. Os 4 últimos bytes mostram o tamanho do 
datagrama. Não são permitidos datagramas com menos de 65.536 bits e, nesse caso, serão 
descartados no primeiro roteador, que envia de volta uma mensagem de erro ICMP. Os 
datagramas que usam essa extensão de cabeçalho são denominados jumbogramas. O uso de 
jumbogramas é importante para as aplicações de supercomputador, que devem transferir 
gigabytes de dados pela Internet com grande eficiência. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 92 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Cabeçalho de Roteamento 
O cabeçalho de roteamento lista um ou mais roteadores, que devem ser visitados no caminho 
para o destino. Podem ser usados o roteamento rígido (com o caminho completo) e o 
roteamento flexível (apenas os roteadores selecionados), mas eles são combinados. O formato 
do cabeçalho de roteamento é mostrado na figura abaixo. 
 
 
 
Os 4 primeiros bytes do cabeçalho de extensão de roteamento contêm quatro inteiros de 1 
byte: o próximo tipo de cabeçalho, o tipo de roteamento (atualmente, tipo 0), o número de 
endereços presentes nesse cabeçalho (1 a 24) e o índice do próximo endereço a ser visitado. O 
último campo começa em 0 e é incrementado à medida que cada endereço é visitado. 
Em seguida, vem um byte reservado seguido de um mapa de bits com bits para cada um dos 
25 possíveis endereços IPv6 que o sucedem. Esses bits mostram se cada endereço deve ser 
visitado diretamente depois do que o antecede (roteamento rígido na origem) ou se outros 
roteadores podem vir entre eles (roteamento flexível na origem). 
 
Cabeçalho de fragmentação 
O cabeçalho de fragmento gerencia a fragmentação da mesma maneira que o IPv4. A figura 
abaixo mostra este cabeçalho de extensão: 
 
 
 
O cabeçalho mantém o identificador do datagrama, o número do fragmento e um bit que 
revela se em seguida haverá novos fragmentos. No IPv6, ao contrário do IPv4, apenas o host 
de origem pode fragmentar um pacote. Os roteadores ao longo do caminho não podem fazê-lo. 
Embora represente uma grande ruptura com o passado, esse recurso simplifica o trabalho dos 
roteadores e faz com que o roteamento seja mais rápido. Como já dissemos, se um roteador 
for confrontado com um pacote muito grande, ele o descartará e reenviará um pacote ICMP 
para a origem. Tais informações permitem que o host de origem fragmente o pacote em 
pequenos pedaços, usando esse cabeçalho, e faça uma nova tentativa. 
 
Cabeçalhos de Autenticação e Carga Criptografada 
O cabeçalho de autenticação oferece um mecanismo através do qual o receptor de um pacote 
pode saber quem o enviou. Com o IPv4, não existe essa garantia. A carga útil de segurança 
criptografada permite criptografaro conteúdo de um pacote, de modo que apenas o 
destinatário desejado possa lê-lo. Esses cabeçalhos utilizam técnicas criptográficas para 
alcançar os objetivos a que se propõem. 
Quando desejam se comunicar com segurança, um transmissor e um receptor precisam definir 
uma ou mais chaves secretas. Não importa ao IPv6 o modo como essa providência será 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 93 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
tomada. Um número de 32 bits é atribuído a cada uma dessas chaves. Os números de chave 
são globais; portanto, uma determinada chave não pode ser usada em comunicações 
diferentes. Há outros parâmetros associados a cada número de chave, como, por exemplo, a 
vida útil da chave. 
Antes de enviar uma mensagem autenticada, o transmissor constrói um pacote formado por 
todos os cabeçalhos IP e pela carga útil. Em seguida, ele substitui por zeros os campos que se 
alteram durante o processo (por exemplo, o campo Hop limit). Depois, são acrescentados 
zeros ao pacote para jorna-lo um múltiplo de 16 bytes. Da mesma forma, são acrescentados 
zeros à chave secreta a ser usada, para torná-la um múltiplo de 16 bytes. Em seguida, a soma 
de verificação criptográfica é calculada e anexada ao pacote. 
Vejamos agora a importância do cabeçalho de autenticação. Basicamente, ele contém três 
partes. A primeira parte contém 4 bytes, onde são armazenados o próximo número de 
cabeçalho, o tamanho do cabeçalho de autenticação e 16 bits zero. Em seguida, vem o número 
da chave de 32 bits. Por fim, a soma de verificação MD5 (ou outra) é incluída. Este cabeçalho 
é mostrado na figura abaixo: 
Em seguida, o receptor usa o número da chave para localizar sua chave secreta. Extrai os 
dados, ajusta seu pacote com zeros e calcula novamente a soma de verificação. Se ela for 
compatível com a soma do cabeçalho de autenticação, o receptor terá certeza de que o pacote 
foi enviado pelo transmissor com o qual a chave secreta é compartilhada e de que ele não foi 
adulterado ao longo do caminho. As propriedades de MD5 fazem com que seja 
computacionalmente impraticável para um intruso forjar a identidade do transmissor ou alterar 
o pacote de alguma forma. 
É importante observar que a carga útil de um pacote autenticado é enviada sem ser 
criptografada. Todos os roteadores ao longo do caminho poderão ler seu conteúdo. Para 
muitas aplicações, o segredo não é realmente importante, mas a autenticação é, com certeza. 
Nos pacotes a serem enviados em segredo, deve-se usar um cabeçalho de extensão de carga 
útil com segurança criptografada. O algoritmo de criptografia começa com um número de 
chave de 32 bits, seguido pela carga útil criptografada. O algoritmo de criptografia deve ser 
incluído pelo transmissor e pelo receptor, mas o DES no modo de encadeamento de bloco de 
cifra é o padrão. Quando o DES-CBC é usado, o campo de carga útil começa com o vetor de 
inicialização (um múltiplo de 4 bytes) e, em seguida, vêm a carga útil e os zeros acrescentados 
ao pacote, a fim de torná-lo um múltiplo de 8 bytes. Se houver necessidade de criptografia e 
autenticação, devem ser usados ambos os cabeçalhos. 
 
Cabeçalho de Opções do Destino 
O cabeçalho de opções de destino foi projetado para os campos que só precisam ser 
interpretados no host de destino. Na versão inicial do IPv6, foram definidas apenas opções 
nulas para transformar esse cabeçalho em um múltiplo de 8 bytes; portanto, em princípio esse 
cabeçalho não será usado. Ele foi incluído para garantir que os novos softwares de roteamento 
e de host possam tratá-lo, no caso de alguém pensar em alguma opção de destino em um 
futuro próximo. 
 
6.6 Protocolos de Controle da Internet 
6.6.1 Métodos de atribuição de endereços IP 
Depois de ter determinado o esquema de endereçamento para uma rede, você deve escolher o 
método para atribuir endereços aos hosts. Essencialmente, existem dois métodos para atribuir 
endereços IP - endereçamento estático e dinâmico. Independentemente do esquema de 
endereçamento usado, duas interfaces não podem ter o mesmo endereço IP. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 94 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Endereçamento estático 
Se atribuir os endereços IP estaticamente, você deverá ir a cada dispositivo e configurá-lo com 
um endereço IP. Esse método requer que você mantenha registros muito meticulosos, porque 
podem ocorrer problemas na rede caso dois hosts sejam cadastrados com o mesmo endereço 
IP (duplicidade). 
 
Endereçamento dinâmico 
Existem alguns métodos diferentes que você pode usar para atribuir endereços IP 
dinamicamente. Alguns exemplos disso são: 
• RARP – Reverse Address Resolution Protocol 
• DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol 
 
6.6.2 Reverse Address Resolution Protocol (RARP) 
O RARP liga endereços MAC a endereços IP. Um dispositivo de rede, como uma estação de 
trabalho sem disco, pode conhecer o seu endereço MAC, mas não o seu endereço IP. 
Dispositivos que usam RARP precisam que um servidor RARP esteja presente na rede para 
responder às solicitações, quando a origem não conhece seu próprio IP. Assim, a origem inicia 
um processo denominado solicitação RARP. Essa solicitação ajuda o dispositivo de origem a 
detectar seu próprio endereço IP. As solicitações RARP são enviadas por broadcast para a LAN 
e são respondidas pelo servidor RARP, que geralmente é um roteador. A resposta do servidor 
contém um endereço IP para a estação requisitante. 
 
6.6.3 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) 
O DHCP permite que um host obtenha um endereço IP de forma rápida e dinâmica. Tudo o que 
é necessário ao usar o DHCP é um conjunto definido de endereços IP em um servidor DHCP. À 
medida que entram on-line, os hosts entram em contato com o servidor DHCP e solicitam um 
endereço. O servidor DHCP escolhe um endereço e o aloca para este host. Com o DHCP, toda a 
configuração do computador pode ser obtida com uma única mensagem. 
O DHCP é um protocolo cliente-servidor. Um cliente é tipicamente um host que acabou de 
chegar e quer obter informações sobre a configuração da rede, além de, obviamente, obter um 
endereço IP. No caso mais simples, cada sub-rede tem terá um servidor DHCP. Se não houver 
nenhum servidor presente, será preciso um agente de relay DHCP (normalmente um roteador) 
que conheça o endereço de um servidor DHCP para aquela rede. 
Para um host que acabou de entrar na rede, o protocolo DHCP é um processo de quatro 
etapas: 
1. Descoberta do servidor DHCP: Quando um computador precisa de um endereço IP, ele 
precisa de um servidor DHCP com a qual interagir. Isso é feito utilizando uma mensagem 
de descoberta DHCP que um cliente envia dentro de um pacote UDP à porta 67. O pacote 
UDP é encapsulado dentro de um pacote IP com endereço IP de origem 0.0.0.0. Para que 
esta solicitação consiga chegar até o servidor, o cliente faz um broadcast na rede, tanto em 
nível físico quanto em nível lógico. Ou seja, a solicitação é encapsulada num pacote com 
endereços de destino IP e MAC de broadcast. Isso permite que todos os dispositivos na 
rede capturem o quadro, detectem um endereço MAC de broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF), 
processem o quadro e o entreguem à camada de rede. Os dispositivos detectam um 
endereço IP de destino de broadcast (255.255.255.255), removem o cabeçalho do pacote e 
entregam o segmento para a camada de transporte, que extrai o cabeçalho de transporte e 
repassa os dados ao serviço DHCP, se houver um serviço configurado. Somente no servidor 
o serviço está configurado, assim os demais dispositivos da rede descartam o pacote, com 
exceção do servidor DHCP, que processa a mensagem de descoberta. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 95 
 
 
 
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2. Oferta do servidor DHCP: O servidor então prepara uma oferta DHCP para enviar ao 
dispositivo requisitante. Cada mensagem de oferta contém a identificação da transação da 
mensagem de descoberta recebida, o endereco IP oferecido ao cliente, a máscara de sub-
rede, o endereço do servidor DHCP,o endereço do agente de relay, o endereço do gateway 
padrão e o tempo de validade do endereço (várias horas ou dias). No cabeçalho do quadro, 
o servidor coloca como endereço MAC de origem seu próprio MAC e como endereço MAC de 
destino, o endereço MAC que chegou na mensagem de descoberta DHCP do cliente. No 
cabeçalho do pacote, o servidor coloca seu endereço IP no campo IP de origem e um 
endereço de broadcast no campo IP de destino. Isso permite que o pacote seja processado 
pela camada de transporte do destino. O servidor então transmite esse pacote na interface 
de rede, todos na LAN o vêem, mas somente o dispositivo com endereço MAC de destino 
compatível processa o pacote. Os endereços IP e MAC do servidor são então colocados no 
cache ARP do computador cliente. 
3. Requisição DHCP: O cliente que gerou a mensagem de descoberta escolherá entre uma 
ou mais ofertas de servidores DHCP (se houver mais de um na rede) e responderá a oferta 
selecionada com uma mensagem de requisição DHCP, ecoando os parâmetros de 
configuração. 
4. Confirmação DHCP (DHCP ACK): O servidor responde à mensagem de requisição DHCP 
com uma mensagem DHCP ACK, confirmando os parâmetros requisitados. 
Tão logo o cliente receba uma mensagem DHCP ACK, a interação está concluída e o cliente 
pode usar o endereço IP alocado pelo servidor durante o período de aluguel. A figura seguinte 
ilustra essa interação. 
 
Servidor DHCP
192.168.10.1
ABCD:5A65:332B
Cliente chegando
001C:C7AB:2E23
Cabeçalho do quadro
MAC Origem: 001C:C7AB:2E23
MAC Destino: FFFF:FFFF:FFFF
Cabeçalho do pacote
IP Origem: 0.0.0.0
IP Destino: 255.255.255.255
Dados: DHCP DISCOVER
Cabeçalho do quadro
MAC Origem: ABCD:5A65:332B
MAC Destino: 001C:C7AB:2E23
Cabeçalho do pacote
IP Origem: 192.168.10.1
IP Destino: 255.255.255.255
Dados: DHCP ACK
Cabeçalho do quadro
MAC Origem: ABCD:5A65:332B
MAC Destino: 001C:C7AB:2E23
Cabeçalho do pacote
IP Origem: 192.168.10.1
IP Destino: 255.255.255.255
Dados: DHCP OFFER
SEU IP: 192.168.10.27
Cabeçalho do quadro
MAC Origem: 001C:C7AB:2E23
MAC Destino: ABCD:5A65:332B
Cabeçalho do pacote
IP Origem: 0.0.0.0
IP Destino: 192.168.10.1
Dados: DHCP REQUEST
Tempo Tempo
 
 
A principal vantagem do DHCP é permitir a mobilidade dos usuários. Essa mobilidade 
possibilita que os usuários mudem as conexões da rede de um local para outro. Assim, deixa 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 96 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
de ser necessário manter um perfil fixo para cada dispositivo conectado à rede, como 
acontecia com o sistema BOOTP. A importância desse avanço do DHCP é a sua capacidade de 
conceder um endereço IP a um dispositivo e, em seguida, recuperar esse endereço para outro 
usuário, depois que o primeiro usuário o tiver liberado. Isso significa que o DHCP oferece uma 
relação de endereços IP de um para vários e que um endereço está disponível para qualquer 
um que se conectar à rede. 
 
6.6.4 Address Resolution Protocol (ARP) 
Em redes TCP/IP, um pacote de dados deve conter tanto um endereço MAC de destino quanto 
um endereço IP de destino. Se um dos dois estiver faltando, os dados não passarão da camada 
3 para as camadas superiores. Dessa forma, os endereços MAC e os endereços IP agem como 
verificadores e balanceadores entre si. Depois de determinarem os endereços IP dos 
dispositivos de destino, os dispositivos podem adicionar os endereços MAC de destino aos 
pacotes de dados. 
Alguns dispositivos mantêm tabelas que contêm os endereços MAC e os endereços IP de 
outros dispositivos conectados à mesma LAN. Elas são chamadas de tabelas ARP. As tabelas 
ARP são armazenadas na memória RAM, onde as informações sobre cada um dos dispositivos 
são mantidas automaticamente em cache. É muito raro que o usuário tenha que criar uma 
entrada na tabela ARP manualmente. Cada dispositivo em uma rede mantém sua própria 
tabela ARP. Quando um dispositivo precisa transmitir dados pela rede, ele usa as informações 
fornecidas pela tabela ARP. 
Quando uma origem determina o endereço IP de um destino, ela consulta a tabela ARP a fim 
de localizar o endereço MAC do destino. Se a origem localizar uma entrada na sua tabela 
(endereço IP de destino para o endereço MAC de destino), ela associa o endereço IP ao 
endereço MAC e o utiliza para encapsular os dados. Então, o pacote de dados é enviado pelos 
meios físicos da rede para ser capturado pelo dispositivo de destino. 
Os dispositivos de rede usam duas formas para obter os endereços MAC dos dispositivos 
destinos para adicionar aos dados encapsulados. A primeira maneira é monitorar o tráfego que 
ocorre no segmento local da rede. Todas as estações de uma rede Ethernet analisam o tráfego 
para determinar qual é o destino os dados. Neste processo, os endereços IP e MAC de origem 
do datagrama são gravados em uma tabela ARP. Conforme os dados são transmitidos pela 
rede, os pares de endereços são anexados à tabela ARP. A outra maneira de obter um par de 
endereços para transmissão dos dados é enviar uma solicitação ARP de broadcast. 
Os protocolos ARP/RARP são protocolos da camada de rede. Estes protocolos não são 
encapsulados em pacotes IP. Solicitações ARP (e RARP) são transportadas em pacotes ARP e 
encapsulados em quadros Ethernet. Os quadros Ethernet possuem um campo um de 
Tipo/Tamanho usado para diferenciar pacotes IP de pacotes ARP/RARP. Pacotes IP são 
identificados pelo Tipo 0x0800. Pacotes ARP são identificados pelo Tipo 0x0806, enquanto 
pacotes RARP são identificados pelo Tipo 0x8035. 
Abaixo está ilustrado um pacote ARP_RARP (solicitação/resposta). 
 
 
 
O campo Operação (op) é o que identifica uma solicitação ARP/RARP ou uma resposta 
ARP/RARP. O computador que requer um endereço MAC associado ao endereço IP de destino 
envia uma solicitação ARP. Para garantir que todos os dispositivos vejam a solicitação ARP, a 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 97 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
origem usa um endereço MAC de destino de broadcast (FF-FF-FF-FF-FF-FF). Aqui está um 
exemplo de uma solicitação ARP, em busca do endereço MAC associado ao endereço IP de 
destino 192.168.1.35. 
 
 
 
Os campos deste pacote foram preenchidos da seguinte maneira: 
• MAC de destino: FF:FF:FF:FF:FF:FF � todas as estações 
• MAC de origem: FE:ED:F9:2B:C1:0A 
• Tipo de quadro: 0x0800 � Quadro ARP 
• Tipo de endereço de hardware: 1 � Ethernet 
• Tipo de endereço de protocolo: 0x0800 � IP 
• Tamanho do endereço de hardware: 6 bytes (48 bits) 
• Tamanho do endereço de protocolo: 4 bytes (32 bits) 
• Operação: 1 � solicitação ARP 
• MAC do emissor da solicitação ARP: FE:ED:F9:2B:C1:0A 
• IP do emissor da solicitação ARP: 192.168.1.10 
• MAC do alvo: FF:FF:FF:FF:FF:FF 
• IP do alvo: 192.168.1.35 
Todos os outros dispositivos da rede local analisam essa solicitação, pois uma solicitação ARP 
trafega em broadcast em nível físico. Aquele dispositivo cujo endereço IP corresponde ao 
endereço IP de destino da solicitação, devolve uma resposta ARP que contém seu par IP-MAC. 
A mensagem de resposta está ilustrada na figura abaixo: 
 
 
 
A resposta ARP veio com o seguinte conteúdo: 
• MAC de destino: FE:ED:F9:2B:C1:0A � estação que gerou a solicitação ARP. 
• MAC de origem: 0C:15:C0:10:01:F2 � estação respondendo a solicitação. 
• Tipo de quadro: 0x0800 � Quadro ARP 
• Tipo de endereço de hardware: 1 � Ethernet 
• Tipo de endereço de protocolo: 0x0800 � IP 
• Tamanho do endereço de hardware: 6 bytes � MAC (48 bits) 
• Tamanho do endereço de protocolo: 4 bytes � IP (32 bits) 
• Operação: 2 � resposta ARP 
• MAC do emissor da solicitação ARP: FE:ED:F9:2B:C1:0A 
• IP do emissor da solicitação ARP: 192.168.1.10 
• MAC do alvo: 0C:15:C0:10:01:F2 
• IP do alvo: 192.168.1.35 
Após receber a resposta ARP, o dispositivo processa a mensagem e atualiza seu cache ARP. O 
dispositivo de origem pode, então, encapsular seus dados para aquele destino. Um detalhe é 
que a resposta ARP é direcionada especificamente para a estação que fez a requisição. 
Se a solicitação ARP for para uma redediferente, há um outro processo que pode ser usado. 
Os roteadores não processam pacotes de broadcast. Se este recurso estiver ativado, o 
roteador realiza um Proxy ARP. O Proxy ARP é uma variação do protocolo ARP. Nesta variação, 
um roteador envia ao host solicitante uma resposta ARP com o endereço MAC da interface na 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 98 
 
 
 
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qual a solicitação foi recebida. O roteador responde com os endereços MAC às solicitações cujo 
endereço IP não esteja no intervalo de endereços da sub-rede local. 
Outro método para enviar dados ao endereço de um dispositivo que está em outro segmento 
de rede é configurar um gateway padrão. O gateway padrão é uma opção de host em que o 
endereço IP da interface do roteador é armazenado na configuração de rede do host. O host de 
origem compara o endereço IP de destino com o seu próprio endereço IP para determinar se 
os dois endereços IP estão localizados no mesmo segmento. Se o host receptor não estiver no 
mesmo segmento, o host de origem envia os dados usando o endereço IP real do destino e o 
endereço MAC do roteador. O endereço MAC do roteador foi obtido da tabela ARP, usando o 
endereço IP desse roteador. 
Se o gateway padrão no host e o recurso de Proxy ARP no roteador não estiverem 
configurados, nenhum tráfego poderá sair da rede local. Um dos dois precisa estar configurado 
para que haja uma conexão para fora da rede local. 
 
6.6.5 ICMP – Internet Control Message Protocol 
A operação da Internet é monitorada rigorosamente pelos roteadores. Quando ocorre algo 
inesperado, o evento é reportado pelo ICMP, que também é usado para testar a Internet. 
Existe uma dezena de mensagens ICMP definidas. Os mais importantes estão listados na 
tabela seguinte. Cada mensagem ICMP é encapsulada num pacote IP. 
 
Tipo de Mensagem Descrição 
Destination 
Unreacheable 
Mensagem utilizada quando um roteador não consegue localizar o destino ou 
quando um pacote não pode ser entregue. 
Time Exceeded Mensagem enviada quando um pacote é descartado porque seu contador 
(campo Time To Live) chegou a zero. Isso pode indicar um pacote em loop, um 
congestionamento ou valores muito baixos para o campo. 
Parameter Problem Mensagem indicando um valor inválido em algum campo do cabeçalho. Indica a 
existência de um bug no software IP do transmissor ou no software de algum 
roteador do caminho. 
Source Quench Pacote regulador de tráfego. Mensagem que era usada para solicitar menor 
taxa de transmissão. Atualmente o controle de congestionamento é executado 
pela camada de transporte. 
Redirect Mensagem utilizada quando um roteador percebe que o pacote pode ter sido 
roteado incorretamente. 
Echo Mensagem utilizada para verificar se um host está ativo. 
Echo Reply Resposta à solicitação de Echo. 
Timestamp Request Mensagem utilizada para medir o desempenho da rede. Similar a Echo, porém 
com timbre de hora. 
Timestamp Reply Resposta à solicitação Timestamp. 
 
6.7 Roteamento de pacotes 
6.7.1 Determinação do Caminho 
A determinação do caminho, para o tráfego através de uma nuvem de rede, ocorre na camada 
de rede (camada 3). A função de determinação do caminho permite que um roteador avalie os 
caminhos disponíveis para um destino, e estabeleça o tratamento preferido de um pacote. Os 
serviços de roteamento usam as informações da topologia de rede ao avaliarem os caminhos 
de rede. Essas informações podem ser configuradas pelo administrador de rede ou coletadas 
através de processos dinâmicos sendo executados na rede. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 99 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
A camada de rede proporciona a melhor entrega de pacote possível, ponto a ponto, nas redes 
interconectadas. A camada de rede usa a tabela de roteamento IP para enviar pacotes da rede 
de origem à rede de destino. Depois que o roteador determinar que caminho deve ser usado, 
ele prosseguirá encaminhando o pacote. Ele leva o pacote que aceitou em uma interface e o 
encaminha para outra interface ou porta que reflita o melhor caminho para o destino do 
pacote. O roteador usa o endereço de rede para identificar a rede de destino (LAN) de um 
pacote em uma internetwork. 
Para alguns protocolos da camada de rede, essa relação é estabelecida por um administrador 
de rede que atribui endereços de rede, de acordo com um plano de endereçamento de 
internetwork predeterminado. Para outros protocolos da camada de rede, atribuir endereços é 
parcial ou completamente dinâmico. A maioria dos esquemas de endereçamento do protocolo 
de rede usa alguma forma de endereços de host ou nó. 
 
Seleção de Caminhos e Comutação de Pacotes 
Um roteador normalmente retransmite um pacote de um enlace de dados para outro, usando 
duas funções básicas: 
 
• Uma função de determinação de caminho 
• Uma função de comutação (switching) 
O roteador usa a parte da rede do endereço para fazer seleções de caminho para passar os 
pacotes ao próximo roteador ao longo do caminho. 
A função de comutação permite que um roteador aceite um pacote em uma interface e o 
encaminhe através de uma segunda interface. A função de determinação de caminho permite 
que o roteador selecione a interface mais apropriada para encaminhar um pacote. A parte do 
nó do endereço é usada pelo roteador final (o roteador conectado à rede de destino) para 
entregar o pacote ao host correto. 
 
Serviços de rede sem conexão 
A maioria dos serviços de rede usa um sistema de entrega sem conexão. Eles tratam cada 
pacote separadamente e o enviam pela rede. Os pacotes podem seguir caminhos diferentes 
para atravessar a rede, mas são reagrupados quando chegam ao destino. Em um sistema sem 
conexão, o destino não é contatado antes de um pacote ser enviado. Uma boa analogia de um 
sistema sem conexão é um sistema postal. O destinatário não é contatado antes de uma carta 
ser enviada de um destino a outro. A carta é enviada e o destinatário toma conhecimento dela 
quando chega. 
 
 
Serviços de rede orientados à conexão 
Em sistemas orientados para conexão, uma conexão é estabelecida entre o remetente e o 
destinatário, antes que qualquer dado seja transferido. Um exemplo de rede orientada para 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 100 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
conexão é o sistema telefônico. Uma ligação é feita, uma conexão é estabelecida e então 
ocorre a comunicação. 
 
 
 
Comparação serviços com conexão x serviços sem conexão 
Os processos de rede sem conexão são normalmente conhecidos como comutação de pacotes. 
Nesses processos, à medida que o pacote passa da origem para o destino, ele pode comutar 
para diferentes caminhos, assim como pode (possivelmente) chegar defeituoso. Os dispositivos 
fazem a determinação dos caminhos para cada pacote com base em uma variedade de 
critérios. Alguns dos critérios (ex.: largura de banda disponível) podem ser diferentes de 
pacote para pacote. 
Os processos de rede orientados para conexão são freqüentemente conhecidos como 
comutação de circuitos. Esses processos estabelecem uma conexão com o destinatário 
primeiro e depois começa a transferência de dados. Todos os pacotes trafegam em seqüência 
através do mesmo circuito físico ou, mais comumente, através do mesmo circuito virtual. 
A Internet é uma enorme rede sem conexão em que todos os envios de pacotes são 
identificados pelo IP. O TCP (camada 4) adiciona serviços orientados para conexão à parte 
superior do IP (camada 3). Os segmentos TCP são encapsulados em pacotes IP para serem 
transportados pela Internet. O TCP fornece serviços de sessões orientadas para conexão para 
enviar dados confiavelmente. 
O IP é um sistema sem conexão; ele trata de cada pacote independentemente. Por exemplo, 
se você usar um programa FTP para fazer o download de um arquivo, o IP não envia o arquivo 
em um fluxo de dados longo. Ele trata cada pacote independentemente. Cada pacote pode 
trafegar por diferentes caminhos. Alguns podem até se perder. O IP se baseia no protocoloda 
camada de transporte para determinar se os pacotes foram perdidos e para solicitar uma 
retransmissão. A camada de transporte também é responsável pela reorganização dos 
pacotes. 
 
6.7.2 Protocolo Roteado Versus Protocolo de Roteamento 
Por causa da similaridade dos dois termos, há uma freqüente confusão entre o protocolo 
roteado e o protocolo de roteamento. 
Protocolo roteado é qualquer protocolo de rede que fornece informações suficientes no seu 
endereço de camada de rede para permitir que um pacote seja encaminhado de um host para 
outro, baseado no esquema de endereçamento. Os protocolos roteados definem os formatos 
dos campos dentro de um pacote. Os pacotes geralmente são transportados de sistema final a 
sistema final. Exemplos de protocolos roteados incluem o Internet Protocol (IP), o IPX e o 
Apple Talk. 
Protocolos de roteamento suportam um protocolo roteado fornecendo mecanismos para 
compartilhar as informações de roteamento. As mensagens do protocolo de roteamento se 
movem entre os roteadores. Um protocolo de roteamento permite que os roteadores se 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 101 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
comuniquem com os outros roteadores para atualizar e manter tabelas. Exemplos de 
protocolos de roteamento TCP/IP são: 
• RIP (Routing Information Protocol) 
• IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) 
• EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) 
• OSPF (Open Shortest Path First) 
Quando um aplicativo host precisar enviar um pacote a um destino em uma outra rede, o host 
endereçará o quadro de enlace de dados para o roteador, usando o endereço de uma das 
interfaces do roteador. O processo de camada de rede do roteador examina o cabeçalho do 
pacote sendo recebido para determinar a rede de destino, e depois referencia a tabela de 
roteamento que associa redes às interfaces de saída. O pacote é encapsulado novamente no 
quadro de enlace de dados apropriado para a interface selecionada e é enfileirado para ser 
entregue ao próximo salto do caminho. 
Esse processo ocorre cada vez que o pacote é encaminhado através de outro roteador. No 
roteador que está conectado à rede do host de destino, o pacote é encapsulado no tipo de 
quadro de enlace de dados da LAN de destino e é entregue ao host de destino. 
Os roteadores podem suportar vários protocolos de roteamento independentes, e manter 
tabelas de roteamento para vários protocolos roteados, como exemplo, protocolos para redes 
Novell, Apple, Digital e redes IP. Esse recurso permite que um roteador entregue pacotes a 
partir de vários protocolos roteados através dos mesmos enlaces de dados. 
 
6.7.3 Roteamento Estático Versus Roteamento Dinâmico 
O conhecimento da rota estática é administrado manualmente por um administrador de rede 
que a insere em uma configuração do roteador. O administrador deve atualizar manualmente 
essa entrada de rota estática, sempre que for necessária uma atualização da alteração da 
topologia de internetwork. 
O conhecimento da rota dinâmica funciona de forma diferente. Depois que o administrador de 
rede inserir comandos de configuração para iniciar um roteamento dinâmico, o conhecimento 
da rota será automaticamente atualizado por um processo de roteamento, sempre que novas 
informações forem recebidas da internetwork. As alterações feitas no conhecimento dinâmico 
são trocadas entre os roteadores como parte do processo de atualização. 
O roteamento estático tem várias aplicações úteis. Visto que o roteamento dinâmico tende a 
revelar tudo que sabe sobre uma internetwork, por motivos de segurança, você pode desejar 
ocultar partes de uma internetwork. O roteamento estático permite que você especifique as 
informações que deseja revelar sobre as redes restritas. 
Quando a rede estiver acessível apenas por um caminho, uma rota estática para a rede poderá 
ser suficiente. Esse tipo de rede é chamado de rede stub. Configurar o roteamento estático 
para uma rede stub evita a sobrecarga de roteamento dinâmico. 
As rotas padrão são uma forma para os roteadores em grandes redes não precisarem conhecer 
todas as rotas. Essencialmente, se uma rota padrão estiver configurada em um roteador, ela 
supõe e acredita que o próximo roteador terá o melhor caminho para o destino, ou ainda, 
outra rota padrão. Usados estrategicamente, os roteadores padrão podem ajudar o fluxo de 
dados em uma rede extensa. 
A rede mostrada na figura se adapta de diferentes maneiras às alterações na topologia, 
dependendo dela usar informações de roteamento configuradas estática ou dinamicamente. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 102 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
O roteamento estático permite que os roteadores façam o roteamento correto de um pacote de 
rede para rede, baseado nas informações configuradas. Uma máquina ligada ao roteador R1 
gera um pacote para a máquina situada no roteador R3. R1 consulta sua tabela de roteamento 
e segue o conhecimento estático que reside nela, para retransmitir o pacote para R4. R4 faz a 
mesma coisa e retransmite o pacote para R3. R3 entrega o pacote para o host de destino. 
Se o caminho entre R1 e R4 falhar, R1 não vai ser capaz de retransmitir o pacote para R4 
usando essa rota estática. Até que o roteador R1 seja reconfigurado manualmente para 
retransmitir os pacotes pelo caminho do roteador R2, a comunicação com a rede de destino 
será impossível. 
O roteamento dinâmico oferece maior flexibilidade. De acordo com a tabela de roteamento 
gerada por R1, um pacote pode chegar ao seu destino pela rota preferida, através de R4. No 
entanto, um segundo caminho ao destino está disponível pelo caminho de R2. Quando R1 
reconhece que o link ao roteador R4 está inoperante, ele ajusta sua tabela de roteamento, 
fazendo com que o caminho através de R2 seja o caminho preferido para o destino. Os 
roteadores continuam enviando pacotes por esse link. 
Quando o caminho entre os roteadores R1 e R4 for recuperado para o serviço, R1 poderá mais 
uma vez alterar sua tabela de roteamento para indicar a preferência pelo caminho anti-horário, 
através dos roteadores R4 e R3 à rede de destino. Os protocolos de roteamento dinâmico 
podem direcionar o tráfego de uma mesma sessão por diferentes caminhos de uma rede, para 
ter um melhor desempenho. Isso é conhecido como divisão de carga. 
O sucesso do roteamento dinâmico depende de duas funções básicas do roteador: 
• Manutenção de uma tabela de roteamento; 
• Distribuição oportuna do conhecimento, na forma de atualizações de roteamento, aos 
outros roteadores. 
O roteamento dinâmico depende de um protocolo de roteamento para compartilhar o 
conhecimento entre os roteadores. Um protocolo de roteamento define o conjunto de regras 
usado por um roteador quando ele se comunica com os roteadores vizinhos. Por exemplo, um 
protocolo de roteamento descreve: 
• Como enviar as atualizações; 
• Que conhecimento está contido nessas atualizações; 
• Quando enviar esse conhecimento; 
• Como localizar os receptores das atualizações. 
Quando um algoritmo de roteamento atualiza uma tabela de roteamento, seu objetivo principal 
é determinar as melhores informações para serem incluídas na tabela. Cada algoritmo de 
roteamento interpreta à sua maneira o que é melhor. O algoritmo gera um número, chamado 
de valor da métrica, para todos os caminhos através da rede. Geralmente, quanto menor o 
número da métrica, melhor é o caminho. 
Você pode calcular a métrica usando uma única característica do caminho; você pode calcular 
métricas mais complexas combinando várias características. As métricas usadas mais 
comumente pelos roteadores são as seguintes: 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 103 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
• Largura de banda – a capacidade de dados de um link; (normalmente um link Ethernet 
de 10 Mbps é preferível à linha privada de 64 kbps). 
• Delay – o tempo necessário para mover um pacote por cada link da origem para o 
destino. 
• Carga – a quantidade de atividade em um recurso derede, como um roteador ou um 
link. 
• Confiabilidade – geralmente se refere à taxa de erros de cada link da rede 
• Contador de salto – o número de roteadores pelos quais um pacote deve trafegar antes 
de chegar ao seu destino. 
• Pulsos – o atraso em um enlace de dados que usa os pulsos de clock do PC IBM 
(aproximadamente 55 ms). 
• Custo – um valor arbitrário, geralmente baseado na largura de banda, despesas 
monetárias ou outras medidas, que forem atribuídas por um administrador de rede. 
 
6.7.4 Classes dos Protocolos de Roteamento 
A maioria dos algoritmos de roteamento pode ser classificada como um dos dois algoritmos 
básicos: 
• Vetor de distância 
• Estado do enlace – Link state 
A abordagem do roteamento de vetores de distância determina a direção (vetor) e a distância 
de todos os enlaces (links) na internetwork. A abordagem do link state (também chamado de 
shortest path first) cria novamente a topologia exata da internetwork inteira (ou de pelo 
menos da parte onde o roteador está situado). A abordagem híbrida balanceada combina os 
aspectos dos algoritmos do link state e do vetor de distância. 
 
6.7.5 Tempo de Convergência 
O algoritmo de roteamento é fundamental para o roteamento dinâmico. Sempre que a 
topologia de uma rede for alterada devido ao crescimento, a uma reconfiguração, ou uma 
falha, a base do conhecimento da rede também deverá ser alterada. O conhecimento precisa 
refletir uma visualização consistente e exata da nova topologia. Essa visão é chamada de 
convergência. 
Quando todos os roteadores em uma internetwork estiverem operando com o mesmo 
conhecimento, é dito que a internetwork convergiu. A convergência rápida é um recurso de 
rede desejável, porque reduz o período de tempo em que os roteadores continuariam a tomar 
decisões de roteamento incorretas/desnecessárias.~ 
 
6.7.6 Classificação dos protocolos de roteamento em IGP ou EGP 
Interior Gateway Protocols (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF) são usados dentro de um sistema 
autônomo (uma rede de roteadores sob uma administração, como uma rede corporativa, uma 
rede da região escolar ou uma rede de agências do governo). Os roteadores dentro do sistema 
autônomo comunicam-se uns com os outros usando IGPs. 
Exterior Gateway Protocols (EGP) são usados para rotear pacotes entre sistemas 
autônomos. Como a Internet é uma combinação complexa de sistemas autônomos, os EGPs 
são usados pelos roteadores que formam o backbone Internet. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 104 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
6.7.7 Roteamento Vetor de Distância 
Os algoritmos de roteamento baseados em vetores de distância passam cópias periódicas de 
uma tabela de roteamento, de roteador para roteador. Essas atualizações regulares entre 
roteadores comunicam alterações de topologia. 
Cada roteador recebe uma tabela de roteamento dos seus roteadores vizinhos conectados 
diretamente. Por exemplo, na figura abaixo, o roteador R2 recebe informações do roteador R1. 
R2 adiciona um número de vetor de distância (como um número de saltos), que aumenta o 
vetor de distância, e então passa essa nova tabela de roteamento para o outro vizinho, o 
roteador R3. Esse mesmo processo ocorre etapa por etapa em todas as direções entre 
roteadores vizinhos diretos. 
R1
R3 R3
R2
 
O algoritmo acumula eventualmente as distâncias de rede para que possa manter um banco de 
dados de informações de topologia de rede. Os algoritmos de vetor de distância, no entanto, 
não permitem que um roteador conheça a topologia exata de uma internetwork. A figura 
seguinte ilustra a construção da tabela de roteamento. 
 
 
R1 R2 R3 
Rede Interface 
de saída 
Número 
de saltos 
Rede Interface 
de saída 
Número 
de saltos 
Rede Interface 
de saída 
Número 
de saltos 
W 
 
0 X 
 
0 Y 
 
0 
X 
 
0 Y 
 
0 Z 
 
0 
Y 
 
1 Z 
 
1 X 
 
1 
Z 
 
2 W 
 
1 W 
 
2 
 
Cada roteador que usa roteamento vetor de distância começa identificando seus próprios 
vizinhos. Na figura, as redes diretamente são mostradas como tendo distância 0. À medida que 
o processo de exploração de rede com o protocolo de vetor de distância prossegue, os 
roteadores descobrem o melhor caminho para as redes de destino com base nas informações 
que recebem de cada vizinho. Por exemplo, o roteador R1 descobre outras redes baseado nas 
informações recebidas do roteador R2. Cada uma das outras entradas de rede na tabela de 
roteamento possui um vetor de distância acumulado para mostrar a distância em que essa 
rede se encontra, em certa direção. 
Os algoritmos de vetor de distância solicitam que cada roteador envie toda a sua tabela de 
roteamento para cada um dos vizinhos adjacentes. As tabelas de roteamento incluem 
informações sobre o custo total do caminho (definido pela sua métrica) e o endereço lógico do 
primeiro roteador do caminho para cada rede contida na tabela. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 105 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
6.7.8 Protocolo de roteamento RIP 
O protocolo mais comumente usado para transferir informações de roteamento entre 
roteadores localizados na mesma rede é o Routing Information Protocol (RIP – RFC 1058). 
Esse IGP calcula as distâncias para um host de destino em termos de quantos saltos (ou seja, 
quantos roteadores) um pacote deve passar. O RIP permite aos roteadores atualizarem suas 
tabelas de roteamento em intervalos programáveis, normalmente a cada 30 segundos. Uma 
desvantagem dos roteadores que usam RIP é estarem constantemente se conectando aos 
roteadores vizinhos para atualizarem suas tabelas de roteamento, criando grande quantidade 
de tráfego de rede. 
O RIP permite aos roteadores determinar que caminho usar para enviar dados. Ele faz isso 
usando um conceito conhecido como vetor de distância. Sempre que os dados passam por um 
roteador e, assim, por um novo número de rede, isso é considerado um salto. Um caminho 
que tem um contador de saltos de quatro indica que os dados trafegando pelo caminho 
precisariam passar por quatro roteadores antes de alcançar o destino final na rede. 
Se existirem vários caminhos para um destino, o roteador, usando o RIP, seleciona o caminho 
com o menor número de saltos. Entretanto, como o contador de saltos é a única medida de 
roteamento usada pelo RIP para determinar melhores caminhos, ele não é necessariamente o 
caminho mais rápido. Todavia, o RIP continua muito popular e é amplamente implementado. 
Um outro problema causado pelo uso do RIP é que às vezes um destino pode estar muito 
distante para ser alcançado. Com o RIP, o número máximo de saltos pelos quais os dados 
podem trafegar é quinze. A rede de destino é considerada inatingível se estiver a mais de 15 
saltos de distância do roteador de origem. 
O formato de um pacote RIP é mostrado na figura seguinte. 
 
 
 
Seus diversos campos são discutidos a seguir: 
• Comando – identifica o pacote como uma requisição (um roteador solicita a seu vizinho 
sua tabela) ou uma resposta (uma atualização de roteamento). 
• Versão – identifica a versão do pacote RIP. 
• AFI (Address Family Identifier) – especifica a família de endereços utilizada, 
geralmente, identifica endereços IP. 
• Endereço IP – endereço da rede anunciada. 
• Métrica – Número de saltos para alcançar a rede anunciada. 
• Reservado – sem função. 
 
RIP-2 
Em sua forma original, o RIP não dá suporte aos conceitos de sistemas autônomos, sub-redes 
e autenticação. O RIP também não pode interpretar rotas IGP ou EGP. Para tratar dessas 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 106 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
questões, diversas extensões foram incorporadas ao protocolo original. O pacote RIP versão 2 
é mostrado na figura seguinte. 
 
 
 
Os novos recursos do RIP-2 são: 
• Autenticação. Se o campo AFI da primeira entrada na mensagem é 0xFFFF, isso 
significa que a mensagem é um pacote de autenticação. 
• Interpretação de Rotas IGP e EGP. O campo marcador de rota permite que o RIP 
diferencie entre rotas RIP internas e externas, geralmenteimportadas de um protocolo 
de passagem exterior como BGP ou de um protocolo de passagem interior como OSPF ou 
IGRP. 
• Máscaras de Sub-Rede. A versão original do RIP assumia que todos os dispositivos 
ligados em rede usavam a mesma máscara de sub-rede e, portanto, não transportavam 
essa informação. Essa hipótese foi removida em RIP-2 por meio do suporte a máscaras 
de sub-rede de comprimento variável (VLSM – Variable Length Subnet Mask). O campo 
máscara de sub-rede contém a máscara de sub-rede da rede anunciada. Se esse campo 
é 0, então não está incluída uma máscara de sub-rede para uma entrada particular. 
• Próximo Salto. Esse campo contém o endereço IP do próximo salto para onde os 
pacotes devem ser encaminhados para atingir a rede anunciada. 
Embora o RIPv2 melhore as capacidades do RIP, ele ainda apresenta as mesmas deficiências 
que a versão 1. Portanto, destinos a mais de 15 saltos de distância continuam inacessíveis. O 
RIP requer mais largura de banda para atualizar rotas do que outros protocolos de roteamento, 
pois a tabela de roteamento completa é sempre enviada. Além disso, a métrica para rotas com 
base no número de saltos do RIP nem sempre é a mais eficiente. Infelizmente, a métrica de 
saltos não pode ser alterada para outra métrica. 
 
6.7.9 Roteamento Link State 
O segundo algoritmo básico usado para roteamento é o algoritmo de Link State. Os algoritmos 
de roteamento baseados em Link State, também conhecidos como algoritmos SPF (shortest 
path first) mantêm um banco de dados complexo das informações sobre a topologia. Enquanto 
os algoritmos de vetor de distância possuem informações não específicas sobre redes distantes 
e nenhum conhecimento sobre roteadores distantes, um algoritmo de roteamento link state 
mantém conhecimento completo sobre roteadores distantes e como estão interconectados. O 
roteamento de link state usa: 
• Link-State Advertisements (LSAs) 
• Um banco de dados topológico 
• O algoritmo SPF, e a árvore SPF resultante 
• Uma tabela de roteamento de caminhos e portas para cada rede 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 107 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
6.8 OSPF – Open Shortest Path First 
6.8.1 Necessidades atendidas pelo OSPF 
O OSPF foi desenvolvido pelo IETF em 1988. A versão atual, OSPF versão 2, foi definida no 
RFC 1247 e refinada nos RFCs 1583, 2178 e 2328 (especificação atual). O OPSF usa a 
tecnologia de estado do enlace (link-state), em oposição à tecnologia de vetor de distância 
usada por protocolos como o RIP. Roteadores link-state mantêm uma visão comum da rede, 
trocando informações sobre o enlace na inicialização ou quando ocorrem alterações na 
topologia. Roteadores link-state não fazem broadcast de suas tabelas de roteamento 
periodicamente, como os protocolos vetor de distância. Enquanto o RIP é apropriado para 
redes pequenas, o OSPF foi planejado para atender as necessidades de grandes redes. As 
necessidades atendidas pelo OSPF são as seguintes: 
• Convergência rápida – no OSPF, a convergência é rápida porque somente as alterações 
de rota (não a tabela de roteamento completa) são encaminhadas para outros roteadores 
na rede OSPF. 
• Suporte a subredes com máscaras de comprimento variável (VLSM). 
• Tamanho da rede – O OSPF não tem restrições quanto ao limite de saltos, como o RIP, 
sendo adequado para redes de médio e grande porte. 
• Consumo de largura de banda – o OPSF encaminha atualizações de roteamento 
somente quando ocorre uma alteração na topologia. 
• Seleção de caminho – a métrica utilizada pelo RIP é o número de saltos. Ele não leva em 
consideração a largura de banda disponível num enlace ou o atraso da rede. Em contraste, 
o OPSF seleciona as rotas ótimas usando o custo como fator (o custo é inversamente 
proporcional à largura de banda). Por exemplo, se existirem duas rotas para um destino – 
um enlace T1 (1,544 Mbps) e outro de 56 Kbps – o RIP pode escolher o enlace de 56 Kbps 
para atingir o destino, se este caminho tiver um número menor de saltos. O OSPF, ao 
contrário, escolhe o enlace T1 devido a maior velocidade da conexão. 
• Agrupamento de membros – o RIP usa uma topologia plana e todos os roteadores são 
parte da mesma rede. Assim, a comunicação entre roteadores nas duas pontas deve 
trafegar por toda a rede. Infelizmente, mudanças num único roteador terão impacto em 
toda a rede RIP. O OSPF, por outro lado, usa o conceito de áreas e pode segmentar a rede 
em pequenos agrupamentos de roteadores. Limitando o escopo da comunicação entre 
áreas, o OSPF limita o tráfego regionalmente e pode prevenir que alterações numa área 
afetem a performance em outras áreas. O conceito de áreas permite a expansão da rede 
com mais eficiência. 
 
6.8.2 O que significa Link-State (Estado do Enlace) 
É importante entender os termos associados com o OSPF e o roteamento pelo estado do 
enlace. A lista abaixo mostra os vários termos que são utilizados: 
• Enlace – uma conexão física e elétrica entre dois dispositivos de rede. 
• Estado do enlace – o status de um enlace entre dois roteadores. Este status inclui 
informação sobre a interface do roteador e seu relacionamento com seus vizinhos. 
• Custo – o valor atribuído ao enlace. Ao invés de saltos, protocolos de estado do enlace 
atribuem um custo ao enlace, baseado na velocidade da conexão. 
• Área – uma coleção de redes e roteadores que possuem a mesma identificação de área. 
Cada roteador dentro de uma área tem a mesma informação de estado do enlace. Um 
roteador dentro de uma área é chamado de roteador interno. 
• Roteador designado (DR) – um roteador numa rede OSPF de multiacesso que é eleito 
para representar todos os roteadores na rede. Cada rede OSPF tem um DR e um BDR. 
Estes roteadores possuem responsabilidades especiais discutidas posteriormente. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 108 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
• Roteador designado de backup (BDR) – roteador de reserva que pode se tornar o DR, 
se o DR original falhar. 
• Banco de dados de adjacência – uma lista de todos os vizinhos para o qual um roteador 
estabeleceu uma comunicação bidirecional. 
• Banco de dados do estado do enlace – uma lista de informações sobre todos os outros 
roteadores na rede. Mostra a topologia completa da rede. Todos os roteadores dentro da 
mesma área possuem bancos de dados do estado do enlace idênticos. 
 
6.8.3 Estados do OSPF 
O OSPF estabelece um relacionamento, denominado estado, com roteadores vizinhos para o 
compartilhamento eficiente de informações de estado do enlace. Em contraste, protocolos 
vetor de distância, como o RIP, fazem o broadcast ou multicast de sua tabela de roteamento 
completa em cada interface. Roteadores OSPF, por outro lado, utilizam cinco tipos de pacotes 
para identificar seus vizinhos e atualizar a informação de roteamento link-state. Estes cinco 
tipos de pacote tornam o OSPF capaz de uma comunicação complexa e sofisticada. 
 
Tipo da mensagem Descrição 
Hello Usada para descobrir quem são os vizinhos. 
Database Description (DBD) Descreve o banco de dados de estado do enlace de um roteador. 
Link state request (LSR) Solicita informações do banco de dados do estado do enlace do parceiro. 
Link state update (LSU) Transporta LSAs (link-state advertisements) para roteadores vizinhos. 
Link state ack (LSAck) Confirma a recepção dos LSAs. 
 
A chave para projetar e solucionar problemas em redes OSPF é entender os relacionamentos, 
ou estados, que os roteadores OSPF desenvolvem. As interfaces OSPF podem estar em um 
dentre sete estados: 
1. Estado Down – neste estado, o OSPF não troca informações com qualquer vizinho. Está 
aguardando para entrar no próximo estado, o estado Init. 
2. Estado Init – no estado Init, os roteadores enviam pacotes Hello, em intervalos regulares 
(10 segundos) para estabelecer um relacionamento com roteadores vizinhos. Quando uma 
interface recebe um pacote Hello, o roteador entra no estado Init. Isso significa que existe 
um vizinho esperando para avançar para o próximopasso no relacionamento. 
3. Estado Two-Way (Mão dupla) – usando pacotes Hello, cada roteador OSPF tenta 
estabelecer um estado de mão dupla, ou seja, uma comunicação bidirecional, com cada 
vizinho na mesma rede IP. Entre outras coisas, um pacote Hello inclui uma lista dos 
roteadores vizinhos conhecidos pelo roteador emissor. O estado two-way é o 
relacionamento mais básico que roteadores OSPF vizinhos podem estabelecer, porém, 
nenhuma informação de roteamento é compartilhada entre os roteadores neste 
relacionamento. Para aprender sobre os estados do enlace de outros roteadores e 
eventualmente construir uma tabela de roteamento, cada roteador OSPF deve formar pelo 
menos uma adjacência. O primeiro passo para estabelecer adjacência completa é entrar no 
estado Exstart, descrito a seguir. 
4. Estado Exstart – quando um roteador e seu vizinho entram no estado Exstart, sua 
conversação é caracterizada como adjacência, porém, eles ainda não estabeleceram uma 
adjacência completa. O estado Exstart é alcançado pelo uso de pacotes DBD (DDP). Os dois 
roteadores vizinhos usam pacotes Hello para negociar quem é o “mestre” e quem é o 
“escravo” no relacionamento e usam pacotes DBD para trocar informações sobre o banco 
de dados de estado do enlace. O roteador com número de identificação mais alto atua 
como mestre. Depois de estabelecido o relacionamento mestre-escravo, os roteadores 
entram no estado Exchange e começam a trocar informações de roteamento. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 109 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
5. Estado Exchange – neste estado, roteadores vizinhos usam pacotes DBD para enviar 
informações de estado do enlace. Em outras palavras, os roteadores descrevem seu banco 
de dados link-state um ao outro. Os roteadores comparam o que aprendem com o que está 
armazenado. Se um roteador recebe informações que não consta da sua base de dados, 
ele solicita uma atualização completa ao vizinho. A informação de roteamento completa é 
trocada no estado Loading. 
6. Estado Loading – depois que as bases de dados tenham sido descritas para cada 
roteador, eles podem solicitar informações mais completas usando pacotes LSR. Quando 
um roteador recebe um LSR, ele envia uma atualização (pacote LSU). Esta atualização 
contém os LSAs (link-state advertisements), que formam o coração dos protocolos de 
roteamento link-state. Pacotes LSU precisam ser confirmados pelo receptor, que utiliza 
pacotes LSAck. 
7. Adjacência completa – com a finalização do estado Loading, os roteadores estabelecem 
uma adjacência completa. Cada roteador mantém uma lista de vizinhos adjacentes, 
denominado banco de dados de adjacência. Não confunda o banco de dados de adjacência 
com o banco de dados de estado do enlace. 
 
6.8.4 Formato do pacote OSPF 
O OSPF é um protocolo de roteamento projetado especificamente para o ambiente TCP/IP. O 
OSPF não executa fragmentação e remontagem de pacotes. Cada pacote OSPF compartilha um 
cabeçalho de protocolo de 24 bytes, como mostra a figura. 
 
 
 
A descrição dos campos do cabeçalho do pacote OSPF é mostrada a seguir: 
Versão – um byte indicando a versão do OSPF. 
• Tipo – um byte indicando o tipo do pacote. 
• Tamanho do pacote – dois bytes indicando o comprimento do pacote. 
• Router ID – quatro bytes que identificam o roteador que originou o pacote. 
• Área ID – quatro bytes usados para identificar a área que o pacote pertence. 
• Checksum – campo de dois bytes usado para verificar erros na mensagem. 
• Tipo de autenticação – campo de dois bytes que identifica o algoritmo de autenticação 
utilizado no pacote. 
• Autenticação – campo de oito bytes contendo a autenticação dos dados. Permite 
verificar a identidade do emissor. 
 
6.8.5 Operação do OSPF 
Lista de Passos 
Uma área OSPF é uma coleção de redes e roteadores que possuem a mesma identificação de 
área. As operações do OSPF seguem os seguintes passos. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 110 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
1. Estabelecer roteadores adjacentes. 
2. Eleger um Roteador Designado e um Roteador Designado de Backup. 
3. Descobrir as rotas. 
4. Selecionar as melhores rotas. 
5. Manter as informações de roteamento. 
 
Passo 1: Estabelecer roteadores adjacentes 
Quando um roteador é inicializado, sua primeira tarefa é aprender quem são seus vizinhos. 
Esse objetivo é atingindo enviando-se um pacote HELLO em cada linha ponto a ponto. Este 
protocolo permite que roteadores vizinhos estabeleçam adjacências, garantindo a 
comunicação bidirecional entre vizinhos antes da troca de informações de estado do enlace. 
Pacotes Hello são enviados periodicamente para cada interface usando endereçamento 
multicast. Um pacote HELLO contém a identificação do roteador, geralmente seu endereço IP, 
a identificação de área, o endereço IP dos roteadores DR e BDR (quando for o caso), além de 
outras informações, como intervalo de Hello, detecção de inatividade e falhas. 
A relação entre vizinhos é diferente dependendo do tipo de conexão que existe entre os 
roteadores. Três tipos de conexões são identificadas: 
• Redes de multiacesso de broadcast – num ambiente LAN de broadcast típico, como 
uma Ethernet ou Token Ring, os roteadores OSPF entram num processo de eleição dos 
roteadores DR e BDR. Após o processo de eleição, a comunicação com o DR é feita 
usando-se o endereço de multicast 224.0.0.6, enquanto o DR utiliza o endereço de 
multicast 224.0.0.5. O papel desses roteadores será descrito na próxima seção. 
• Linhas ponto-a-ponto – como neste tipo de conexão somente existem dois roteadores, 
não é utilizado nenhum DR ou BDR. O roteador, portanto, torna-se adjacente do seu único 
parceiro. 
• Redes de multiacesso sem broadcast (NBMA) – em redes Frame-Relay ou ATM não 
existem broadcasts. Neste ambiente, todas as mensagens OSPF são enviadas como 
unicast. Redes NBMA implicam em dificuldades adicionais para a configuração do OSPF. 
 
Passo 2: Elegendo DR e BDR 
Quando os roteadores são inicializados, eles executam o processo de Hello. Além disso, eles 
devem eleger um DR e um BDR para encaminhar informações da rede para todos os 
roteadores executando OSPF. Os roteadores DR e BDR agregam valor à rede de duas 
maneiras: 
• Reduzindo tráfego de atualizações de roteamento – o DR e BDR atuam como 
centralizadores da troca de informações de estado do enlace; portanto, cada roteador deve 
estabelecer uma adjacência com os roteadores DR/BDR. Ao invés de cada roteador trocar 
informações de estado do enlace com todos os outros roteadores do segmento, cada 
roteador envia LSAs para os roteadores DR/BDR. O DR envia a informação de estado do 
enlace de cada roteador para os demais roteadores na rede. Este processo de inundação 
reduz significativamente o tráfego de atualizações no segmento. 
• Gerenciando a sincronização link-state – os roteadores DR e BDR garantem que os demais 
roteadores no segmento possuam a mesma informação de estado do enlace na sua área, 
reduzindo o número de erros de roteamento. 
O BDR não executa qualquer função enquanto o DR estiver operacional. Ele recebe todas as 
informações, mas o DR é quem executa o encaminhamento e as tarefas de sincronização. O 
BDR executa as tarefas do DR somente se o DR falhar. 
Para eleger um DR e um BDR, os roteadores analisam a prioridade dos outros roteadores 
durante a troca de pacotes Hello. O roteador com a prioridade mais alta se tornará o DR 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 111 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
daquele segmento. O roteador com a segunda prioridade mais alta é eleito BDR. O valor 
padrão para a prioridade de uma interface é 1. Em caso de empate, o roteador com número de 
identificação (Router ID) mais alto é eleito DR. 
 
Passo 3: Descobrindo as rotas 
O processo usado para descobrir as rotas da rede é denominado Exchange process, e é 
executado para levar os roteadores para o estado Full. Depois que os roteadores adjacentes 
atingem o estado Full, eles modificam seu protocolo de troca somente se oestado Full se 
modificar. O funcionamento do processo de troca é mostrado a seguir: 
1. No estado Exstart, os roteadores DR e BDR estabelecem adjacências com cada roteador 
na rede. Durante este processo, um relacionamento mestre-escravo é estabelecido entre 
os roteadores e seus DR/BDR. O roteador com número de identificação mais alto atua 
como mestre. Note que a informação de estado do enlace é trocada e sincronizada 
somente entre o DR/BDR e os roteadores adjacentes, reduzindo, desse modo, a quantidade 
de tráfego com atualizações de roteamento. Depois de estabelecido o relacionamento 
mestre-escravo, os roteadores entram no estado Exchange. 
2. No estado Exchange, os roteadores mestre e escravo trocam pacotes DBDs que 
descrevem o banco de dados do estado do enlace do roteador. As informações descritas 
incluem o tipo de pacote de estado do enlace, o endereço do roteador, o custo do link, etc. 
Quando um escravo recebe um DBD, ele: 
• Confirma a recepção do pacote, enviando um pacote LSAck. 
• Compara a informação recebida com a informação armazenada. Se o DBD tem uma 
entrada mais atualizada, o escravo entrará no estado Loading enviando um pacote 
LSR para o mestre. 
• O mestre responde com a informação completa da entrada solicitada, enviando um 
pacote LSU. Os pacotes LSU transportam os LSAs (Link-State Advertisements). 
Todos os roteadores atualizam sua base de dados de estado do enlace. 
3. Depois que todos os LSRs tenham sido atendidos, os roteadores adjacentes são 
considerados sincronizados (estado Full). Os roteadores devem estar no estado Full antes 
de iniciar o roteamento de pacotes. Neste ponto, todos os roteadores devem possuir 
bancos de dados link-state idênticos. 
 
Passo 4: Escolhendo as rotas 
Depois que o banco de dados de estado do enlace do roteador estiver completo, ele irá calcular 
a Árvore de Caminho Mais Curto (SPF) para todos os destinos. O algoritmo de Dijkstra é 
utilizado para calcular a árvore SPF. O algoritmo coloca cada roteador como a raiz de uma 
árvore e calcula o caminho mais curto para cada destino baseado no custo acumulado exigido 
para atingir cada destino. Cada roteador terá sua própria visão da topologia, mesmo que todos 
os roteadores sejam construídos usando o mesmo banco de dados de estado do enlace. 
O custo (também denominado métrica) de uma interface no OSPF é uma indicação da 
sobrecarga exigida para enviar pacotes por essa interface. O custo de uma interface é 
inversamente proporcional à largura de banda daquela interface. Ou seja, o custo decresce 
conforme a velocidade do enlace aumenta. Por exemplo, um enlace de 10 Mbps tem um custo 
menor que um enlace de 56 Kbps. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 112 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Árvore do Caminho Mais Curto 
Como exemplo considere o seguinte diagrama de rede com os custos de cada interface 
indicados. Para construir a árvore SPF do roteador RTA, temos que fazer este roteador a raiz 
da árvore e calcular o menor custo para cada destino. 
A figura abaixo é o ponto de vista da rede a partir do roteador RTA. Note a direção das setas 
no cálculo do custo. Por exemplo, o custo da interface 128.213.0.0 do roteador RTB não é 
relevante quando calculando o custo para a subrede 192.213.11.0. O roteador RTA pode 
atingir a subrede 192.213.11.0 via RTB com um custo de 15 (10+5). O roteador RTA também 
pode atingir a subrede 222.211.10.0 via RTC com custo 20 (10+10) ou via RTB com custo 20 
(10+5+5). Para o caso de custos iguais para um mesmo destino, o roteador pode implementar 
o balanceamento de carga, dividindo o tráfego entre os enlaces para melhorar o fluxo de 
pacotes. 
 
 
Depois que o roteador construir a árvore de caminho mais curto, ele construirá sua tabela de 
roteamento. Redes diretamente conectadas serão alcançadas com custo 0 e outras subredes 
serão alcançadas de acordo com o custo calculado na árvore. 
 
Passo 5: Mantendo as informações de roteamento 
Quando existe uma mudança no estado do enlace, o roteador usa o processo de inundação 
para notificar os demais roteadores da rede sobre a mudança. Em geral, o processo de 
inundação é como segue: 
1. Quando um roteador detecta uma alteração na topologia, ele faz um multicast de um 
pacote LSU para o endereço 224.0.0.6, o endereço do roteador DR (e também do roteador 
BDR). 
2. O DR confirma a recepção da alteração e encaminha o LSU para os demais roteadores da 
topologia usando o endereço de multicast 224.0.0.5, o endereço de todos os roteadores 
SPF. Os roteadores que recebem este pacote enviam um LSAck ao DR. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 113 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
3. Se um roteador está conectado em outra subrede, ele encaminha o LSU para o DR daquela 
subrede de multiacesso, ou para o roteador adjacente numa rede ponto-a-ponto. O DR, por 
vez, faz um multicast do LSU para os outros roteadores da topologia. 
4. Quando um roteador recebe o LSU que inclui a alteração na topologia, o roteador atualiza 
seu banco de dados de estado do enlace, computa o algoritmo SPF com as novas 
informações para gerar uma nova tabela de roteamento. 
 
6.8.6 Áreas e Roteadores de Borda 
Muitos dos Sistemas Autônomos da Internet são grandes e difíceis de gerenciar. O OSPF 
permite que eles sejam divididos em áreas numeradas, onde uma área é uma rede ou um 
conjunto de redes contíguas. Uma área é uma generalização de uma sub-rede. Fora de uma 
área, a topologia e os detalhes da sub-rede não são visíveis. 
Cada AS possui uma área de backbone, chamada área 0. Todas as áreas são conectadas ao 
backbone, possivelmente por túneis, permitindo que se vá de uma área do AS para qualquer 
outra via backbone. Cada roteador conectado a duas ou mais áreas é parte do backbone. Nas 
outras áreas, a topologia do backbone não pode ser vista fora dele. Em uma área, cada 
roteador tem o mesmo banco de dados de estado de enlace e utiliza o mesmo algoritmo de 
caminho mais curto. 
Como mencionado anteriormente, o OSPF inunda a rede para a troca de atualizações link-state 
entre roteadores. Qualquer modificação na informação de roteamento é encaminhada para 
todos os demais roteadores da subrede. As áreas são introduzidas para colocar um limite na 
explosão das atualizações link-state. A inundação e o cálculo do algoritmo SPF num roteador 
estão limitados a mudanças dentro de uma área. 
 
 
 
Roteadores que pertençam a múltiplas áreas, e conectam estas áreas ao backbone são 
denominados roteadores de borda (ABR). Os ABRs devem, portanto, manter informações 
descrevendo as áreas do backbone e outras áreas anexadas. Uma área é dependente da 
interface. Um roteador que tem todas as suas interfaces dentro da mesma área é denominado 
Roteador Interno (IR). Um roteador que tem interfaces em múltiplas áreas é denominando 
Roteador de Borda (ABR). Roteadores que atuam como gateways (redistribuição) entre o OSPF 
e outros protocolos (IGRP, IS-IS, RIP, BGP) ou outras instâncias dos processos de roteamento 
OSPF são denominados Roteadores de Fronteira de AS (ASBR). Qualquer roteador pode ser um 
ABR ou ASBR. A figura abaixo mostra parte da Internet com SAs e áreas. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 114 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
O Backbone e a Área 0 
O OSPF tem restrições especiais quando múltiplas áreas estão envolvidas. Se mais de uma 
área será configurada, uma destas áreas deve ser a área 0. Este é o backbone. Quando 
projetando redes, é uma boa prática começar pela área 0 e então expandir a configuração para 
as outras áreas. O backbone precisa ser o centro de todas as outras áreas, isto é, todas as 
áreas precisam estar fisicamente conectadas ao backbone. A razão é que o OSPF espera que 
todas as áreas injetem informações de roteamento no backbone e o backbone, por vez, 
dissemine essas informações para as outras áreas. O diagrama seguinte ilustra o fluxo de 
informações numa rede OSPF com múltiplas áreas. 
 
No diagrama acima todas as áreas estão diretamente conectadas ao backbone.Em situações 
raras quando uma nova rede é introduzida que não pode estar diretamente conectada ao 
backbone, um enlace virtual precisa ser configurado. Note os diferentes tipos de informações 
de roteamento. Rotas que são geradas dentro de uma área (o destino pertence à área) são 
denominadas rotas intra-área. Rotas originadas em outras áreas são denominadas entre-
áreas. Rotas originadas por outros protocolos de roteamento e que são injetadas no OPSF por 
redistribuição são denominadas rotas externas. 
 
6.9 Requisitos para Protocolos Link State 
Requisitos de processamento e de memória 
Executar protocolos de roteamento de link state, na maior parte das situações, requer que os 
roteadores usem mais memória e executem mais processamento que os protocolos de 
roteamento de vetor de distância. Os administradores de rede devem assegurar que os 
roteadores selecionados sejam capazes de fornecer esses recursos necessários. 
Os roteadores acompanham todos os outros roteadores em um grupo, e as redes que podem 
alcançar diretamente. Para roteamento de link state, a memória deve ser capaz de reter 
informações de diversos bancos de dados, da árvore de topologia e da tabela de roteamento. 
Usar o algoritmo de Dijkstra para calcular o SPF requer uma tarefa de processamento 
proporcional ao número de enlaces na internetwork, multiplicado pelo número de roteadores 
na internetwork. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 115 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Requisitos de largura de banda 
Outro motivo de preocupação envolve a largura de banda, que deve ser consumida para a 
sobrecarga inicial do pacote de link state. Durante o processo inicial de exploração, todos os 
roteadores usando protocolos de roteamento de link state enviam pacotes LSA para todos os 
outros roteadores. Essa ação sobrecarrega a internetwork, à medida que os roteadores fazem 
uma demanda em massa para a largura de banda, e reduzem temporariamente a largura de 
banda disponível que transporta dados de usuários. Depois da sobrecarga inicial, os protocolos 
de roteamento de link state geralmente requerem apenas uma largura de banda mínima para 
enviar pacotes LSA raros ou desencadeados por eventos que reflitam alterações na topologia. 
 
LSAs Dessincronizados 
Se a distribuição LSA para todos os roteadores não for feita corretamente, o roteamento do 
link state poderá resultar em rotas inválidas. Fazer o escalonamento com protocolos link state 
em internetworks muito extensas pode expandir o problema de distribuição de pacotes LSA 
defeituosos. Se uma parte da rede aparecer primeiro e outras partes aparecerem depois, a 
ordem de envio e recebimento de pacotes LSA irá variar. Essa variação pode alterar e afetar a 
convergência. Os roteadores poderão descobrir versões diferentes da topologia antes de 
construir as árvores SPF e as tabelas de roteamento. Em uma internetwork extensa, as partes 
que são atualizadas mais rapidamente podem causar problemas para as partes que são 
atualizadas mais lentamente. 
 
6.10 Loops de Roteamento 
Podem ocorrer loops de roteamento caso uma lenta convergência em uma configuração nova 
provoque entradas de roteamento inconsistentes. A figura ilustra como um loop de roteamento 
pode ocorrer: 
 
1. Antes da falha da rede 1, todos os roteadores possuem conhecimento consistente e tabelas 
de roteamento corretas. Diz-se que a rede convergiu. Suponha, para o restante do 
exemplo, que o caminho preferido do roteador R3 para a rede 1 seja através de R2, e a 
distância de R3 até a rede 1 seja 3. 
2. Quando ocorre falha na rede 1, o roteador R5 envia uma atualização para o roteador R1. 
R1 pára de rotear pacotes para a rede 1, mas os roteadores R2, R3 e R4 continuam a fazê-
lo porque ainda não foram informados da falha. Quando R1 emite a atualização, os 
roteadores R2 e R4 param o roteamento para a rede 1. Entretanto, o roteador R3 ainda 
não recebeu a atualização. Para R3, a rede 1 ainda pode ser alcançada através do roteador 
R2. 
3. Então o roteador R3 envia uma atualização periódica ao roteador R4, indicando um 
caminho para a rede 1 através do roteador R2. R4 altera a tabela de roteamento para 
refletir essas novas informações, mas incorretas, e divulga as informações ao roteador R1. 
R1 divulga as informações aos roteadores R2 e R5, e assim por diante. Qualquer pacote 
destinado à rede 1 fará então um loop do roteador R3 para R2, para R1, para R4 e de volta 
para R3. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 116 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Continuando com o exemplo, as atualizações inválidas da rede 1 continuarão a fazer loop até 
que outro processo pare o loop. Essa condição, chamada de contagem ao infinito, faz loops nos 
pacotes continuamente pela rede, apesar do fato fundamental de que a rede de destino, rede 
1, está inoperante. Enquanto os roteadores contam até o infinito, as informações inválidas 
permitem que um loop de roteamento exista. 
Sem contramedidas para parar o processo, o vetor de distância (métrica) do contador de 
saltos aumenta sempre que o pacote passa através de outro roteador. Esses pacotes fazem 
loop através da rede devido às informações incorretas nas tabelas de roteamento. 
Os algoritmos de roteamento de vetores de distância são autocorrigíveis, mas um problema de 
loop de roteamento pode exigir primeiro uma contagem até o infinito. Para evitar esse 
problema prolongado, os protocolos de vetores de distância definem o infinito como um 
número máximo específico. Esse número se refere a uma métrica de roteamento (por 
exemplo, um contador de saltos simples). 
Com esse método, o protocolo de roteamento permitirá que o loop de roteamento continue até 
que a métrica exceda o valor máximo permitido. Por exemplo, o RIP pode dar no máximo 15 
saltos. Portanto, quando um pacote excede esse valor, ele é descartado. De qualquer forma, 
quando o valor métrico excede o valor máximo, a rede 1 é considerada inalcançável. 
 
Solução 1: Split Horizon – Horizonte dividido 
A estratégia split horizon garante que um roteador nunca envie informações sobre rotas de 
volta por onde elas vieram. Por exemplo, vamos assumir que o roteador A recebe uma 
atualização de roteamento do roteador B. Assim que A recebe essa informação, a sua tabela 
de roteamento é atualizada para incluir as novas informações recebidas do roteador B. Quando 
A estiver pronto para enviar suas atualizações de roteamento para B, o split horizon impede 
que A envie a B atualizações que tenham sido efetuadas com base nas informações recebidas 
de B. Generalizando, com o split horizon as informações sobre rotas fornecidas por um vizinho 
são eliminadas das atualizações enviadas a esse mesmo vizinho. 
 
Solução 2: Split Horizon com Poison Reverse 
Essa estratégia é similar à do split horizon, com uma exceção: as informações sobre rotas 
fornecidas por um vizinho são enviadas de volta para esse vizinho. Essas rotas, porém, 
recebem uma métrica com valor infinito. Isso significa que uma rede está fora de alcance. 
 
Solução 3: Holddown Timers (Suspensão) 
Quando um roteador descobrir que uma rede está muito mais longe do que foi anteriormente 
previsto ou que uma rede está inoperante, a rota dessa rede será colocada em suspensão 
(holddown). Durante o período de holddown, a rota será anunciada, mas anúncios recebidos 
sobre a rede a partir de qualquer outro roteador diferente daquele que originalmente anunciou 
a nova métrica da rede serão ignorados. Esse mecanismo é freqüentemente usado para ajudar 
a evitar os loops de roteamento na rede, mas causa o aumento do tempo de convergência da 
topologia. 
Holddowns são usados para impedir que as mensagens de atualização regulares usem uma 
rota que apresenta falhas. Quando um roteador estiver inoperante, os roteadores vizinhos 
detectarão isso através da falta de mensagens de atualização programadas regularmente. 
Esses roteadores então calculam novas rotas e enviam mensagens de atualização de 
roteamento para informar seus vizinhos sobre a alteração na rota.Essa atividade inicia uma 
onda de atualizações disparadas que passam através da rede. Essas atualizações disparadas 
não chegam instantaneamente a cada dispositivo de rede. Portanto é possível que o roteador 
R1, que ainda não foi informado sobre a falha, envie uma mensagem normal de atualização 
(indicando que a rota que acabou de falhar ainda está boa) a outro roteador, R2, que acabou 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 117 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
de ser avisado da falha na rede. Nesse caso, agora, R2 deverá conter (e potencialmente 
anunciar) informações de roteamento erradas. 
Holddowns dizem aos roteadores para manterem em suspensão por um período de tempo 
todas as alterações que possam afetar as rotas. O período de holddown é geralmente calculado 
para ser apenas maior que o período de tempo necessário para atualizar toda a rede com uma 
alteração de roteamento. Isso pode evitar loops de roteamento causados por convergência 
lenta. 
 
6.11 Comparação dos Protocolos Vetor de Distância e Link State 
Você pode comparar o roteamento de vetor de distância com o roteamento de link state em 
diversas áreas-chave: 
• O roteamento de vetor de distância obtém dados topológicos das informações da tabela de 
roteamento dos vizinhos. O roteamento de link state obtém uma ampla visão de toda a 
topologia da internetwork acumulando todas as LSAs necessárias. 
• O roteamento de vetor de distância determina o melhor caminho, adicionando ao valor 
métrico recebido quando as informações de roteamento são passadas de roteador para 
roteador. Para roteamento de link state, cada roteador opera separadamente para calcular 
o seu menor caminho para as redes de destino. 
• Com a maior parte de protocolos de roteamento de vetor de distância, as atualizações das 
alterações da topologia chegam em atualizações periódicas das tabelas. As informações 
passam de roteador para roteador, geralmente resultando em uma convergência mais 
lenta. Com protocolos de roteamento de link state, as atualizações são normalmente 
desencadeadas pelas alterações na topologia. LSAs relativamente pequenos passados para 
todos os outros roteadores, normalmente resultam em um tempo de convergência mais 
rápido em qualquer alteração na topologia da internetwork. 
 
6.12 Protocolos de Roteamento Híbrido 
Um terceiro tipo emergente de protocolo de roteamento combina aspectos de vetores de 
distância e de roteamento de link state. Esse terceiro tipo é chamado de roteamento híbrido 
balanceado. Os protocolos de roteamento híbrido balanceado usam vetores de distância com 
métricas mais precisas para determinar os melhores caminhos até as rede de destino. 
Entretanto, eles diferem da maior parte dos protocolos de vetores de distância porque utilizam 
alterações na topologia para desencadear as atualizações de bancos de dados de roteamento. 
O protocolo de roteamento híbrido balanceado converge rapidamente, como os protocolos de 
link state. Entretanto, ele difere dos protocolos de vetor de distância e de link state porque usa 
menos recursos, como largura de banda, memória e sobrecarga de processador. Exemplos de 
protocolos híbridos são IS-IS (Intermediate System-to-Intermediate System) da OSI e EIGRP 
(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) da Cisco. 
 
6.13 Border Gateway Protocol (BGP) 
O BGP é um protocolo de gateway exterior. Foi originalmente desenvolvido para prover um 
caminho livre de loops para troca de informações de roteamento entre sistemas autônomos. O 
BGP evoluiu para suportar informações de agregação e sumarização de rota. O BGP está na 
versão 4 descrita no RFC 1771. 
Protocolos IGPs comuns, como RIP, OSPF e EIGRP usam métricas técnicas. O BGP não usa 
métricas técnicas. Ao invés, o BGP toma decisões de roteamento baseado em políticas de 
roteamento. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 118 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
6.13.1 Conceitos e Terminologia 
O BGP usa terminologia específica para descrever a operação do protocolo. A figura seguinte 
ilustra esta terminologia. 
 
• BGP speaker: um roteador configurado para suportar BGP. 
• Vizinhos BGP (pares): Um par de BGP speakers que trocam informações de roteamento. 
Existem dois tipos de vizinhos: 
- Vizinhos Internos (IBGP): um par de BGP speakers dentro do mesmo AS. 
- Vizinhos Externos (EBGP): um par de vizinhos BGP em diferentes AS, compartilhando 
uma conexão de rede direta. 
• Sessão BGP: uma sessão TCP conectando dois vizinhos, usada para trocar informações de 
roteamento. Os vizinhos monitoram o estado da sessão enviando mensagens keepalive. 
• Tipo de tráfego: o BGP define dois tipos de tráfego: 
- Local: tráfego local é aquele que tem origem ou ponto final dentro do AS. Tanto o IP de 
origem quanto o de destino residem dentro do AS. 
- Trânsito: Qualquer tráfego não local. Tráfego de trânsito é qualquer tráfego com origem 
e destino fora do AS. Um dos objetivos do BGP é minimizar a quantidade de tráfego de 
trânsito. 
• Tipo de AS: o BGP define três tipos de sistemas autônomos: 
- Stub (Single-homed): um AS stub tem uma única conexão para outro AS. Transporta 
somente tráfego local. O AS 1 na figura acima é single-homed. 
- Multihomed Non-Transit: Um AS multihomed tem conexões para dois ou mais sistemas 
autônomos. Um AS non-transit multihomed anuncia somente suas próprias rotas. O AS 
não anuncia rotas que foram aprendidas com outro AS ou ISP. 
- Multihomed de Trânsito: Um AS de trânsito tem conexões com dois ou mais sistemas 
autônomos e encaminha tanto tráfego local quanto de trânsito. O AS pode impor 
políticas de restrição no tipo de tráfego de trânsito que será encaminhado. 
Dependendo da configuração dos dispositivos dentro do AS 2 na figura acima, este AS pode 
ser tanto multihomed non-transit quanto multihomed de trânsito. 
• Número do AS: um número de 16 bits identificando unicamente o AS. 
• Caminho de AS (AS_PATH): uma lista de números de AS descrevendo as rotas da rede. 
Um vizinho BGP informa caminhos para seus pares. 
• Política de roteamento: um conjunto de regras limitando o fluxo de pacotes de dados 
pela rede. Políticas de roteamento não são definidas pelo BGP. Ao invés, são utilizadas 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 119 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
para configurar um dispositivo BGP. Por exemplo, um dispositivo BGP pode ser configurado 
tal que: 
- Um AS multihomed pode recusar atuar como AS de trânsito, anunciando somente 
aquelas redes dentro do AS. 
- Um AS multihomed pode encaminhar tráfego de trânsito para um conjunto restrito de 
sistemas autônomos. 
- Um AS pode otimizar tráfego para usar um caminho de AS específico para certas 
categorias de tráfego. 
• Informação do alcance da rede (NLRI – Network-layer reachability information): 
A NLRI é usada pelo BGP para anunciar rotas. Consiste num conjunto de redes 
representado por uma tupla <length, prefix>. Por exemplo, a tupla <14, 220.24.106.0> 
representa a rota CIDR para a rede 220.24.106.0/14. 
• Rotas e caminhos: A informação de roteamento consiste de uma série de números de AS 
que descrevem o caminho completo para uma rede destino. Uma rota associa um destino 
com uma coleção de atributos que descreve o caminho até o destino. O destino é 
especificado no formato NRLI. Esta informação é anunciada em mensagens UPDATE. 
 
6.13.2 Comunicação IBGP e EBGP 
Roteadores que pertencem ao mesmo AS e trocam atualizações BGP são ditos como 
executando BGP interno (IBGP) e, roteadores que pertencem a diferentes ASs e trocam 
atualizações BGP são ditos como executando BGP externo (EBGP). 
Antes de trocar informações com um AS externo, o BGP assegura que as redes dentro do AS 
são alcançáveis. Isto é feito pela combinação de pares BGP internos entre roteadores dentro 
do AS e pela redistribuição das informações de roteamento BGP por IGPs (Interior Gateway 
Protocols) que rodam dentro do AS, como por exemplo, RIP, OSPF, IGRP e IS-IS. 
Note alguns detalhes ilustrados na figura acima: 
• Os roteadoresR1 e R2 estão executando EBGP e os roteadores R2 e R3 estão executando 
IBGP. Note que os pares EBGP estão diretamente conectados e que os pares IBGP não 
estão. Desde que exista um IGP sendo executado que permita que dois vizinhos IBGP se 
comuniquem, os pares IBGP não precisam estar diretamente conectados. 
• Todos os BGP speakers dentro do AS devem estabelecer um relacionamento com outro 
par. Isso significa que os BGP speakers dentro do AS devem estar logicamente 
interconectados em malha completa. O BGP-4 provê duas técnicas que amenizam a 
exigência de malha completa: confederações e refletores de rota. 
 
6.13.3 Descrição do protocolo 
O BGP estabelece uma conexão TCP confiável entre pares. As sessões são estabelecidas 
usando a porta TCP 179. O BGP assume que a conexão de transporte irá gerenciar a 
fragmentação, retransmissão, confirmação e seqüenciamento. 
Quando dois pares estabelecem uma sessão BGP, eles trocarão sua tabela de roteamento 
completa. Esta informação de roteamento contém o caminho de AS completo usado para 
alcançar cada destino. A informação evita loops de roteamento e contagem ao infinito comuns 
às redes RIP. Uma vez que a tabela de roteamento completa tenha sido trocada, mudanças na 
tabela são comunicadas como atualizações incrementais. Os pares BGP também trocam 
mensagens keepalive (para garantir que a conexão está ativa) e mensagens de notificação 
(em resposta a erros ou eventos especiais). 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 120 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
6.13.4 Tipos de pacotes BGP 
Todos os pacotes BGP contêm um cabeçalho padrão. Este cabeçalho especifica o tipo de pacote 
BGP. Os tipos de pacotes válidos incluem: 
• OPEN: mensagem usada para estabelecer uma sessão entre dois nós. 
• UPDATE: mensagem usada para transferir informações de roteamento entre pares BGP. 
• NOTIFICATION: mensagem enviada quando um erro é detectado. 
• KEEPALIVE: mensagem usada para determinar se um par está ativo. 
 
Abrindo e confirmando uma conexão BGP 
Uma vez que uma sessão TCP tenha sido estabelecida entre dois pares, cada roteador envia 
uma mensagem OPEN para seu vizinho. A mensagem OPEN inclui: 
• O número de AS e a identificação do roteador que originou a mensagem. 
• Uma sugestão de holdtime. 
• Parâmetros opcionais utilizados para autenticar o par. 
Uma mensagem OPEN contém suporte para autenticar a identidade do par BGP. Entretanto, o 
padrão BGP não especifica o mecanismo de autorização. Isso permite que pares BGP 
selecionem qualquer esquema de autorização suportado. 
Uma mensagem OPEN é confirmada por uma mensagem KEEPALIVE. Uma vez que pares de 
roteadores estabeleçam uma conexão BGP, eles podem trocar informações adicionais. 
 
Mantendo a conexão BGP 
O BGP não usa qualquer mecanismo de transporte para determinar se os pares são 
alcançáveis. Ao invés, keepalives BGP são trocados periodicamente entre pares (60 segundos). 
Se mensagens não são recebidas de um vizinho durante o período de holdtime (180 
segundos), o roteador que origina a mensagem assume que um erro ocorreu, envia uma 
notificação de erro ao par e encerra a conexão. 
 
Enviando informações de alcance 
Atualizações de roteamento são trocadas entre pares numa mensagem UPDATE. O BGP não 
exige uma renovação periódica completa da tabela de roteamento. Uma vez que os vizinhos 
tenham executado a troca inicial completa das tabelas de roteamento, somente atualizações 
incrementais são trocadas. 
Uma mensagem UPDATE é usada para anunciar simultaneamente roteadores ativos e para 
excluir roteadores inativos. A figura seguinte descreve o formato de uma mensagem de 
atualização. 
Vários atributos de caminho podem ser usados para descrever uma rota. 
 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 121 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Rotas Removidas 
O campo rotas removidas provê uma lista de prefixos de endereços IP que não são alcançáveis 
ou estão desativados. Estes endereços precisam ser removidos da tabela de roteamento BGP. 
Estas rotas são representadas como uma tupla no formato NLRI. 
Notificação de condições de erros 
Um dispositivo BGP pode observar condições de erros que podem atrapalhar a conexão com o 
par. Mensagens NOTIFICATION são enviadas para o vizinho quando essas condições são 
detectadas. Uma vez que a mensagem é enviada, a conexão de transporte BGP é encerrada. 
Isso significa para a conexão são desalocados. As entradas da tabela de roteamento 
associadas com o par remoto são marcadas como inválidas. Finalmente, outros pares são 
notificados que estas rotas são invalidas. 
Mensagens de notificação incluem um código de erro e um subcódigo de erro. Os códigos de 
erro suportados são os seguintes: 
• Erro no cabeçalho 
• Erro na mensagem OPEN 
• Erro na mensagem UPDATE 
• Holdtime expirado 
• Erro da máquina de estado finita 
• Término 
Os subcódigos de erro dão informações extras sob um erro. Cada erro pode ter múltiplos 
subcódigos associados. 
 
6.13.5 Seleção do caminho 
O BGP é um protocolo vetor de distância. Em protocolos vetor de distância tradicionais, uma 
única métrica (por exemplo, contagem de salto) é associada com o caminho. O melhor 
caminho é obtido pela comparação da métrica para uma rota alcançável. Entretanto, o 
roteamento inter-AS complica o processo. Não existe uma concordância universal quanto às 
métricas que podem ser usadas para avaliar caminhos externos. Cada AS tem seu próprio 
critério de avaliação do caminho. 
 
6.13.6 Atributos do caminho 
Atributos do caminho são usados para descrever e avaliar uma rota. Pares trocam atributos do 
caminho junto com outras informações de roteamento. Quando um dispositivo anuncia uma 
rota, ele pode adicionar ou modificar os atributos do caminho antes de anunciar a rota para 
um par. A combinação de atributos é usada para selecionar o melhor caminho. 
Cada atributo do caminho é colocado em uma de quatro categorias: 
• Conhecido obrigatório (Well-Known Mandatory): Trata-se de um atributo definido 
na especificação original do protocolo BGP. Deve estar sempre presente em todas as 
mensagens UPDATE e deve ser obrigatoriamente reconhecido em todas as 
implementações do protocolo. 
• Conhecido arbitrário (Well-Known Discretionary): Tipo de atributo reconhecido por 
todas as implementações do BGP, mas que não precisa estar obrigatoriamente presente 
em todas as mensagens UPDATE enviadas. 
• Opcional transitivo (Optional Transitive): não é exigido que cada implementação 
BGP reconheça este tipo de atributo. Um caminho com um atributo opcional transitivo 
não reconhecido é aceito e simplesmente encaminhado para outros pares BGP. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 122 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
• Opcional não transitivo (Optional Non-transitive): não é exigido que cada 
implementação BGP reconheça este tipo de atributo. Estes atributos podem ser ignorados 
e não encaminhados aos outros pares BGP. 
O BGP possui vários atributos para definir um anúncio de rota. Cada atributo é identificado por 
uma categoria e um código, de acordo com a tabela seguinte: 
 
Código Atributo Categoria 
1 ORIGIN Conhecido obrigatório 
2 AS_PATH Conhecido obrigatório 
3 NEXP_HOP Conhecido obrigatório 
4 MULTI_EXIT_DISC Opcional não transitivo 
5 LOCAL_PREF Conhecido arbitrário 
6 ATOMIC_AGGREGATE Conhecido arbitrário 
7 AGGREGATOR Opcional transitivo 
 
A seguir, apresentamos uma descrição da função executada por estes atributos. Além desses, 
existem ainda outros atributos restritos a ambientes Cisco e que não serão aqui discutidos, 
mas que também desempenham função relevante. 
 
Atributo ORIGIN 
Este atributo obrigatório define a origem da informação de roteamento. Opções válidas são: 
• IGP: a rota é interna ao sistema autônomo. 
• EGP: a rota é aprendida por meio de um EGP. 
• INCOMPLETO: a rota é desconhecida ou é aprendida de algum outro modo, por exemplo, 
quando a rota é redistribuída pelo BGP. 
 
Atributo AS_PATH 
Este atributo obrigatório define o conjunto de sistemasautônomos que devem ser 
atravessados para alcançar a rede anunciada. Cada dispositivo BGP anexa seu número de AS 
na seqüência AS_PATH antes de enviar a informação de roteamento para um par EBGP. A 
figura abaixo ilustra este atributo. 
 
 
 
Na figura acima o roteador R2 anuncia a rede 190.10.0.0 do AS 2 com AS_PATH <2>. Quando 
esta atualização atravessa o AS 3, o roteador R3 anexa seu próprio número de AS, de modo 
que, quando a atualização atinge o roteador R1, dois números de AS foram anexados: 2 e 3. 
Ou seja, o atributo AS_PATH para o roteador R1 alcançar a rede 190.10.0.0 é <3, 2>. Do 
mesmo modo, o atributo AS_PATH para o roteador R2 alcançar a rede 170.10.0.0 é <3, 1>. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 123 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
Atributo NEXT_HOP 
O atributo NEXT_HOP, um atributo obrigatório, é o endereço IP de próximo salto usado para 
alcançar o destino anunciado. A figura seguinte ilustra esta situação. 
 
 
 
O roteador R3 anuncia a rede 170.10.0.0 para o roteador R1 como o atributo NEXT_HOP igual 
a 170.10.20.2, e o roteador R1 anuncia a rede 150.10.0.0 ao roteador R3 como o atributo 
NEXT_HOP igual a 170.10.20.1. 
O BGP especifica que o próximo salto de rotas aprendidas via EBGP devem ser transferidas 
sem modificação via IBGP. Devido a essa regra, o roteador R1 anuncia a rede 170.10.0.0 para 
o seu par IBGP (R2) com atributo de próximo salto igual a 170.10.20.2. Como resultado, para 
o roteador R2, o próximo salto para alcançar a rede 170.10.0.0 é via 170.10.20.2, ao invés de 
150.10.30.1. Por esse motivo, a configuração deve garantir que R2 possa alcançar o endereço 
170.10.20.2 através de um IGP. Caso contrário, o roteador R2 descartará os pacotes 
destinados a 170.10.0.0 porque o próximo salto é inacessível. 
 
Atributo LOCAL_PREF 
Quando existem muitos caminhos para o mesmo destino, o atributo preferência local indica o 
caminho preferido. O caminho com o peso mais alto é o escolhido. O valor deste atributo não é 
transferido para outros AS, é trocado somente por roteadores dentro do AS. A figura abaixo 
ilustra este atributo em ação. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 124 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
R1 R2
1.1.1.1
170.10.0.0
AS 3AS 1
R4R3 IBGP
1.1.1.2
128.213.11.1 128.213.11.2
3.3.3.3
3.3.3.4
AS 256
LOCAL_PREF = 200LOCAL_PREF = 150
 
 
A figura acima ilustra duas rotas para a rede 170.10.0.0, a partir do AS 256, por meio de R3 
ou R4. Configurando o atributo LOCAL_PREF com peso 200 no roteador R4 e com peso 150 no 
roteador R3, o caminho preferido para o AS 256 alcançar a rede 170.10.0.0 será através do 
roteador R4. 
 
Atributo MULTI_EXIT_DISC (MED) 
O atributo discriminador de múltiplas saídas é uma dica para vizinhos externos sobre o 
caminho preferido para alcançar um AS quando existem múltiplos pontos de entrada para 
aquele AS. Um valor MED mais baixo é preferido em detrimento de uma atualização com valor 
mais alto. 
Diferente da preferência local, o atributo MED é trocado entre ASs, mas um atributo MED que 
chega no AS, não deixa o AS. Quando uma atualização chega com um valor MED qualquer, 
aquele valor é usado para tomar a decisão dentro do AS. A figura seguinte ilustra este atributo 
em ação. 
 
 
 
Por padrão, o BGP compara os atributos MED em atualizações recebidas de vizinhos que 
pertencem ao mesmo AS externo (como o AS 3). O roteador R1 somente pode comparar o 
atributo MED do roteador R3 com o atributo MED chegando do roteador R4. No cenário acima, 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 125 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
o roteador R1 escolherá o roteador R3 como o melhor próximo salto para alcançar a rede 
180.10.0.0. 
 
Atributo ATOMIC_AGGREGATE 
Este atributo estabelece que as rotas foram agregadas e que na seleção algumas informações 
de caminho foram perdidas. 
 
Atributo AGGREGATOR 
Este atributo define o ID do roteador BGP-4 e o número do sistema autônomo do roteador que 
foi responsável pela agregação de rota. 
 
6.13.7 Processo de decisão 
O processo para selecionar o melhor caminho usa os atributos de caminho que descrevem 
cada rota. Os atributos são analisados e um grau de preferência é atribuído. 
Já que podem existir múltiplos caminhos para um dado destino, o processo de seleção de rota 
determina o grau de preferência para cada rota possível. O caminho com o grau de preferência 
mais alto é selecionado como o melhor caminho. Este é o caminho anunciado para cada 
vizinho BGP. 
A agregação de rota pode também ser executada durante este processo. Quando existem 
múltiplos caminhos para um destino, o BGP mapeia cada caminho individual. Isso permite uma 
convergência mais rápida para o caminho alternativo quando o caminho principal falhar. 
 
6.13.8 Sincronização BGP 
Quando um AS provê serviço de trânsito para outro AS e se existem roteadores que não 
executem BGP no AS, o tráfego de trânsito pode ser descartado se o roteador intermediário 
que não executa o BGP não aprender as rotas por meio de um IGP. A regra de sincronização 
estabelece que se um AS provê serviço de trânsito para outro AS, o BGP não deve anunciar 
uma rota enquanto todos os roteadores do AS de trânsito não aprenderem sobre as rotas 
através de um IGP. A topologia da figura seguinte ilustra a regra de sincronização. 
Na figura, o roteador R3 envia uma atualização sobre a rede 170.10.0.0 para o roteador R1. 
R1 e R2 estão executando IBGP, de modo que R2 recebe atualizações sobre a rede 170.10.0.0 
via IBGP. Se R2 deseja alcançar a rede 170.10.0.0, ele encaminha seu tráfego para o roteador 
R5. Se o roteador R1 não redistribuir a rede 170.10.0.0 via IGP, o roteador R5 não tem como 
saber que a rede 170.10.0.0 existe e descartará os pacotes. 
Se o roteador R2 anuncia para o AS 4 que pode alcançar a rede 170.10.0.0 antes do roteador 
R5 aprender um caminho para essa rede via IGP, o tráfego do roteador R4 para o roteador R2, 
com destino a essa rede, seguirá para o roteador R5 e também será descartado. 
Esta situação é gerenciada pela regra de sincronização do BGP, que estabelece que se um AS 
(tal como o AS 1) transporta tráfego de um AS para outro, o BGP não anuncia uma rota antes 
que todos os roteadores dentro do AS (neste caso, no AS 1) tenham aprendido sobre a rota via 
IGP. Neste caso, o roteador R2 espera por um anúncio sobre a rede 170.10.0.0 via IGP antes 
de enviar um atualização para o roteador R4. Em alguns casos, você pode desabilitar a 
sincronização. Isso permite que o BGP convirja mais rapidamente, porém, pode resultar no 
descarte de pacotes de trânsito. 
Você pode desabilitar a sincronização se alguma das seguintes condições existir: 
• O AS não transporta tráfego de trânsito. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 126 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
• Todos os roteadores de trânsito do AS rodam BGP. 
 
 
6.13.9 Agregação BGP 
O maior incremento introduzido no BGP versão 4 foi suporte para CIDR e agregação de rota. 
Estas características permitem aos pares BGP consolidar múltiplas entradas de roteamento 
contínuas num único anúncio. Isso aumenta significativamente a escalabilidade do BGP em 
grandes ambientes de internetworking. Essa capacidade é ilustrada na figura seguinte. 
 
 
 
Este diagrama descreve três sistemas autônomos interconectados via BGP. Neste exemplo, as 
redes de 192.168.0.0 até 192.168.227.0 estão localizadas no AS 3. Para reduzir o tamanho 
dos anúncios de roteamento, R4 agrega estas redes individuais numa entrada de rota para 
anúncio no AS 1. A entrada única 192.168.0.0/16 representa um bloco contendo 256 
endereços de redes classe C. R3, por sua vez, fará nova agregação de rota, para anúncio junto 
ao AS 2. Esta agregação resumirá todas as redes presentes nos AS 1 e 3. 
As rotas agregadas BGP precisam de informações adicionais dentro do atributo de caminho 
AS_PATH. Quando as entradas agregadas são geradas de um conjunto de rotas mais 
especificas, os atributos AS_PATH destas rotas são combinados. Como exemplo, na figura 
anterior, arota agregada 192.0.0.0/8 é anunciada do AS 1 para o AS 2. Esta agregação 
representa o conjunto de rotas encontradas nos AS 1 e 3. Quando esta agregação de rota é 
enviada para o AS 2, o atributo AS_PATH é igual a <1 3>. Isso ajuda a evitar loops de 
roteamento, pois informa ao AS 2 que o anúncio 192.0.0.0/8 contém redes localizadas no AS 
3. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 127 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
6.13.10 Roteamento baseado na política do BGP-4 
O roteamento baseado na política dá ao administrador a capacidade de definir como o tráfego 
será roteado no nível do sistema autônomo. É um nível de controle acima do protocolo de 
roteamento dinâmico. Já que muitas variáveis no BGP-4 podem influenciar o roteamento 
dinâmico (são as chamadas variáveis), o nível de controle é muito alto. Essa outra dimensão 
distingue o BGP-4 de outros protocolos de roteamento. 
O roteamento baseado na política é uma forma de roteamento estático reforçado por listas de 
acesso especializadas, chamadas de mapas de rota. 
 
Regras do roteamento baseado na política 
Algumas regras são associadas ao roteamento baseado na política. As regras a seguir parecem 
repetitivas, mas, na verdade, cada ponto levanta uma nuance sutilmente diferente: 
• O tráfego pode ser direcionado somente no endereço de origem ou nos endereços de 
origem e de destino; 
• O roteamento baseado na política afeta somente o próximo salto no caminho até o 
destino; 
• O roteamento baseado na política não afeta o destino do pacote. Ele afeta o caminha 
usado para atingir o destino; 
• O roteamento baseado na política não permite que o tráfego enviado para outro sistema
 autônomo tome um caminho diferente do que seria escolhido por esse sistema 
autônomo; 
• É possível influenciar somente como o tráfego atingirá um sistema autônomo vizinho, e 
não como será roteado dentro desse sistema autônomo. 
• O BGP-4 pode implementar qualquer regra associada ao paradigma salto a salto. Ou 
seja, a capacidade de influenciar qual roteador será o roteador do próximo salto, 
ditando potencialmente isso em todo roteador, e influenciando, assim, o caminho inteiro 
do tráfego, salto a salto; 
• À medida que o roteamento da política examina o endereço de origem, ele é 
configurado na interface interna. 
 
Desvantagens do roteamento baseado na política 
Alguns elementos devem ser levados em consideração antes de decidir arbitrariamente 
implementar o roteamento baseado na política: 
• Deve haver um caminho de backup (reserva) para o caso de falha no roteador do 
próximo salto definido. Se não houver alternativa definida, o roteamento da política 
usará como default as decisões de roteamento dinâmico; 
• É necessária uma CPU adicional para examinar cada endereço de origem e efetuar a 
política definida; 
• Há necessidade de configuração extra; 
• Existe possibilidade de interrupção de outro tráfego. 
A capacidade do BGP-4 de escolher o caminho de roteamento através de programação 
condicional foi utilizada no roteamento baseado na política em outras situações, antes de se 
tornar uma opção no Cisco IOS. O BGP-4 foi implantado em algumas situações para usar as 
opções de roteamento baseado na política; por exemplo, foi usado pelas duas implantações 
anteriores de roteamento de tags como o único meio de programar roteamento baseado na 
política. É uma ferramenta eficiente e pode ser usada em muitas situações, como para forçar a 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 128 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
entrada do tráfego no seu domínio de roteamento para atravessar o firewall, ou em uma 
situação em que há várias conexões com a Internet, fazendo o balanceamento de carga entre 
essas conexões. Para obter um exemplo de como o roteamento baseado na política pode ser 
implementado, consulte a Figura 8-7. 
No Roteador A da Figura 8-7, o tráfego da rede 192.17.50.6 é originado no departamento de 
projetos gráficos. É um tráfego sensível, de alto volume; portanto, você deve enviá-l0 em um 
caminho dedicado a esse tráfego - sempre o direcione para o Roteador C. 
 
6.13.11 Confederações BGP 
O BGP exige que todos os speakers dentro de um único AS tenham um conjunto em malha 
completa de conexões IBGP. Isso pode ser um problema de escalabilidade em redes contendo 
um grande número de pares IBGP, devido ao grande número de conexões TCP que precisam 
ser estabelecidas e, também, devido ao grande número de atualizações de roteamento 
propagadas pela rede. 
O uso de confederações BGP endereça este problema. Uma confederação BGP cria um 
conjunto de sistemas autônomos que representam um único AS para pares externos à 
confederação. Isso remove a exigência de malha completa e reduz a complexidade de 
gerenciamento. 
A figura seguinte ilustra a operação de uma confederação BGP. Nesta amostra de rede, o AS 1 
contém 8 BGP speakers. Uma rede BGP padrão exigiria 28 sessões IBGP para montar uma 
malha completa (n(n-1)/2). 
 
R9
AS 3
EBGP
R1
R2
R3
R10
AS 2
R5
R4
R7
R6
R8
EBGP
EBGP
EBGP
EBGP
AS 1
AS 100
AS 101
AS 102
 
 
Uma confederação divide o AS em conjuntos de domínios. Na figura acima, o AS 1 contém três 
domínios. Os dispositivos dentro de um domínio possuem um conjunto em malha completa de 
conexões IBGP. Cada domínio também tem uma conexão EBGP para outro domínio dentro da 
confederação, como a conexão entre R2 e R4. R3 tem uma conexão EBGP para fora da 
confederação com R9. 
Cada roteador na confederação recebe uma identificação de confederação. Um membro da 
confederação usa esta ID em todas as comunicações com dispositivos fora da confederação. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 129 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Neste exemplo, cada roteador recebe um identificador de confederação do AS 1. Todas as 
comunicações do AS 1 para o AS 2 ou AS 3, usam esse identificador. 
Apesar da comunicação entre domínios dentro da confederação ocorrer com o EBGP, os 
domínios trocam atualizações de roteamento como se estivessem conectados via IBGP. 
Especificamente, a informação contida nos atributos NEXT_HOP, MULTI_EXIT_DISC e 
LOCAL_PREF é preservada entre domínios. A confederação aparece como um único AS para 
outros sistemas autônomos. 
Confederações BGP são descritas na RFC 3065. Quando foi escrito, esta era uma proposta para 
um padrão. Entretanto, as confederações BGP são uma realidade. 
 
6.13.12 Refletores de rota BGP 
Refletores de rota formam outra solução para endereçar a exigência de malha completa de 
sessões BGP entre pares no AS. Como notado anteriormente, quando um BGP speaker recebe 
uma atualização de um par IBGP, o speaker receptor propaga a atualização somente para 
pares EBGP. Ele não encaminha a atualização para outros pares IBGP. Refletores de rota 
relaxam esta restrição. 
 
Vantagens dos refletores de rota 
Entre as vantagens dos refletores de rota incluem-se: 
• A capacidade de escalabilidade da rede; 
• Um projeto hierárquico sólido; 
• Uma redução do tráfego na rede; 
• Uma redução no consumo de memória e CPU para manter sessões do TCP nos pares do 
IBGP-4 clientes; 
• Convergência mais rápida, pois não há necessidade de sincronização; 
• Uma rede mais simples em virtude da implementação de dois protocolos de 
roteamento: 
- Do IBGP-4 para as informações de roteamento externo que atravessam o sistema 
autônomo; 
- Do IGP para rotas internas ao sistema autônomo. 
A solução fornecida por refletores de rota é usada em ambientes grandes do IBGP-4, como 
redes ISP, onde uma rede do IBGP-4 totalmente interconectada pode resultar em um grande 
número de sessões do TCP. 
 
Características dos refletores de rota 
Veja a seguir as principais características dos refletores de rota: 
Um refletor de rota é um roteador que encaminha atualizações para os seus clientes. Quando 
um cliente envia uma atualização para o refletor de rota, a atualização é refletida para seus 
clientes; 
• O refletor de rota é o único roteador configurado ou que tem a noção mínima de que ele 
não passa deum par; 
• Um cliente é um roteador que recebe atualizações de um refletor de rota; 
• Um refletor de rota e um cliente formam, portanto, uma unidade que compartilha 
informações. Essa unidade é chamada de cluster; 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 130 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
• O sistema autônomo é dividido em clusters, e o refletor de rota é identificado e 
configurado. Deve haver pelo menos um refletor de rota por cluster; 
• O refletor de rota e o cliente requerem uma relação de pares completa porque o refletor 
de rota encaminha atualizações de outros clientes, mas não há necessidade da 
formação de pares entre os clientes; 
• É muito provável que um refletor de rota esteja conectado a pares para os quais ele não 
esteja encaminhando rotas. Do ponto de vista do refletor de rota, esses vizinhos ou 
pares são não-clientes. Se uma atualização de um cliente for recebida pelo refletor de 
rota, a atualização será encaminhada para outros clientes assim como para não-clientes 
(tanto para pares do IBGP como para pares EBGP). 
• Não-clientes devem estar totalmente interconectados com o refletor de rota; 
• O refletor de rota é conectado a outros refletores de rota. Esses refletores de rota 
precisam estar totalmente interconectados. Isso garante que as tabelas de roteamento 
do IBGP-4 sejam consistentes; 
• Quando o refletor de rota encaminha uma atualização, o atributo Originator-ID é 
definido. É o ID do roteador do BGP-4 que originou o caminho. A finalidade desse 
atributo não é conceder honras ao roteador de origem, mas, se esse roteador receber 
de volta a atualização, ele verá seu próprio ID e ignorará o pacote. Isso evita loops de 
roteamento; 
Se houver vários refletores de rota no cluster, para proporcionar redundância, o roteador de 
origem será identificado pelo atributo Cluster-ID. Tem o mesmo objetivo de Originator-ID na 
prevenção de loops de roteamento. 
A figura seguinte descreve um ambiente utilizando refletores de rota. R1, R4 e R7 são 
configurados como refletores de rota. R2 e R3 são clientes de R1. R5 e R6 clientes de R4 e 
assim por diante. 
 
R10
AS 300
R2 R1
R3
R11
AS 200
R4 R5
R6
R8 R9
R7
RR RR
RR
AS 100
Cliente
Cliente
Não-cliente Não-cliente
Cluster
Cluster
Cluster
 
 
Para informações detalhadas sobre como configurar o BGP, seus diferentes atributos, 
confederações, refletores de rota, redistribuição, etc., visite 
http://www.cisco.com/warp/public/459/bgp-toc.html. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 131 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
 
6.14 Seleção do protocolo de roteamento 
A escolha de um protocolo de roteamento é a decisão principal do administrador de rede. Ele 
tem um grande impacto na performance da rede. A seleção depende da complexidade da rede, 
tamanho e políticas administrativas. O protocolo escolhido para um tipo de rede pode não ser 
apropriado para outros tipos. Cada ambiente deve ter analisado um número de exigências 
fundamentais de projeto: 
Escalabilidade para grandes ambientes: o potencial crescimento da rede dita a importância 
desta exigência. Se suporte é necessário ao crescimento de redes altamente redundantes, link-
state ou algoritmos híbridos devem ser considerados. Algoritmos vetor de distância não 
permitem a escalabilidade. 
Estabilidade durante longos períodos: algoritmos vetor de distância podem introduzir 
instabilidade depois de longos períodos. A contagem ao infinito pode causar loops de 
roteamento ou a escolha de caminhos não ótimos. Algoritmos híbridos e de estado do enlace 
reduzem o potencial destes problemas. 
Velocidade de convergência: disparos de atualizações provêem a habilidade de iniciar a 
convergência imediatamente quando uma falha é detectada. Esta não é uma característica de 
protocolos vetor de distância. 
Métricas: métricas provêem a habilidade de preparar rotas apropriadas pela rede. Algoritmos 
link state consideram a largura de banda quando calculando as rotas. O EIGRP incrementa este 
cálculo incluindo o atraso da rede na determinação da rota. 
Suporte para sub-redes (VLSM): a disponibilidade de faixas de endereços IP dita a importância 
desta exigência. Em ambientes com um estoque restrito de endereços, o administrador de 
rede deve desenvolver um esquema de endereçamento que inteligentemente agrupa a rede. 
VLSM é o maior componente deste plano. O uso de faixas de endereços privados pode também 
endereçar este assunto. 
Interoperabilidade de produtos: os tipos de dispositivos utilizados numa rede indicam a 
importância desta exigência. Se a rede contém equipamentos de inúmeros vendedores, 
protocolos padrão de roteamento devem ser utilizados. O IETF dita as políticas de operação 
para os algoritmos vetor de distância e de estado do enlace. Implementar estes algoritmos 
evita qualquer problema de interoperabilidade encontrado com protocolos proprietários. 
Facilidade de implementação: protocolos vetor de distância são os mais simples protocolos de 
roteamento. Devido a isso, estes protocolos tem a maior base de implementação. Treinamento 
limitado é exigido para a solução de problemas neste ambiente. 
Em ambientes pequenos, sem mudanças, rotas estáticas também são simples de implementar. 
Estas definições mudam somente quando sítios são adicionados ou removidos da rede. 
O administrador deve avaliar a importância de cada uma destas exigências na escolha do 
protocolo de roteamento apropriado para um ambiente. 
 
Instrutor Aurio G. Tenorio 132 
 
 
 
Fundamentos de Comunicação em Rede 
Capítulo 7 – Camada de Transporte 
 
7.1 Introdução 
O termo "qualidade de serviço" é freqüentemente usado para descrever a finalidade da 
camada 4, a camada de transporte. As suas responsabilidades principais são transportar e 
regular o fluxo de informações da origem para o destino de forma confiável e precisa. O 
controle ponto a ponto, fornecido pelas janelas móveis, e a confiabilidade nos números de 
seqüência e nas confirmações são as funções principais da camada 4. 
A camada 4 da arquitetura TCP/IP tem dois protocolos: o TCP e o UDP. 
O TCP fornece um circuito virtual entre aplicações do usuário final. Estas são as suas 
características: 
• Orientado para conexão 
• Confiável 
• Divide as mensagens enviadas em segmentos 
• Reagrupa as mensagens na estação de destino 
• Reenvia tudo o que não foi recebido 
• Reagrupa as mensagens a partir de segmentos recebidos 
 
O UDP transporta dados sem confiabilidade entre hosts. A seguir, estão as características do 
UDP: 
• Sem conexão 
• Não confiável 
• Transmite mensagens (chamado de datagramas do usuário) 
• Não fornece verificação de software para a entrega da mensagem (não é confiável) 
• Não reagrupa as mensagens de entrada 
• Não usa confirmações 
• Não fornece controle de fluxo 
O TCP/IP é uma combinação de dois protocolos individuais, o TCP e o IP. O IP é um protocolo 
da camada 3, um serviço sem conexão que faz os melhores esforços para fazer a entrega 
através de uma rede. O TCP é um protocolo da camada 4, um serviço orientado para conexão 
que fornece controle de fluxo e confiabilidade. Unir os dois protocolos permite que eles 
forneçam uma quantidade maior de serviços. 
 
7.2 TCP – Transmission Control Protocol 
O UDP é um protocolo simples e tem alguns usos específicos, como interações cliente/servidor 
e multimídia; porém, para a maioria das aplicações da Internet, é necessária uma entrega 
confiável e em seqüência. O UDP não pode proporcionar isso. O TCP é o protocolo da camada 
de transporte responsável pela execução destas funções e é o principal elemento da Internet. 
O TCP foi formalmente definido na RFC 793 e refinado nas RFCs 1122 e 1323. 
 
7.2.1 Introdução ao TCP 
O TCP foi projetado especificamente para oferecer um fluxo de bytes fim a fim confiável em 
uma inter-rede não-confiável. Uma inter-rede é diferente de uma única rede porque suas 
diversas partes podem ter topologias, larguras de banda, retardos, tamanhos de pacote e 
outros parâmetros completamente diferentes. O