Redes_-_Aula_1o

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Redes  ‐ Aula 1
Conceitos Básicos
LANs, Ethernet, Token ring e Modelo OSI
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O que são redes?
? Conjunto de dois ou mais dispositivos (nós) que usam 
um conjunto de regras em comum para compartilhar 
recursos (hardware, dados, mensagens)
? Exemplos de rede
? Rede local de um domícilio
? Rede telefônica
? Internet
? Exemplos de dispositivos (ou nós)
? Computadores
? Impressoras
? Switches
? Roteadores
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Endereçamento
• Cada dispositivo tem uma identificação única, ou seja, 
um endereço
• Os endereços se comunicarão via rede, por meio dos 
protocolos de transmissão
• Na Internet, endereços utilizados são IP, do protocolo 
TCP/IP
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Protocolo
• Protocolos definem as regras de construção 
de um pacote, criando uma linguagem 
comum entre diferentes máquinas, que 
inclui:
– Endereços
– Correções de erros 
– Regras de reconstrução de pacotes
– Controle de fluxo
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Serviços de rede
? Conjunto de operações implementadas por um protocolo
? Cada serviço pode ser usado por diferentes aplicações
? Uma aplicação também pode usar vários serviços
? Ex. Browser de internet
? Serviços orientados à conexão
? Estabelece conexão prévia à transmissão dos dados
? Gera uma comunicação de dados confiável
? Possibilita correção de erros e controle de fluxo
? Gera overhead na comunicação
? Serviços sem conexão
? Envia dados sem conhecimento prévio
? Mais rápido
? Menos confiável, pois não há garantia de entrega
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Meios
• Ambiente físico usado para conectar os nós de 
uma rede
• Meios físicos são variados:
– Cabo coaxial
– Cabo par trançado
– Fibra óptica
– Ondas de rádio 
– Infravermelho
– Outros meios
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Classificação das redes
• Por área geográfica
• Por topologia da rede
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Classificação por área
? LAN (Local Area Network) 
? Permite a conexão de equipamentos em uma pequena 
região (até 5‐10km) 
? Encontrada em lares e escritórios de empresas
?MAN (Metropolitan Area Network)
? Área de abrangência pouco maior que as LANs
? Considere uma empresa na mesma cidade, com várias 
sedes
?WAN (Wide Area Network)
? Geograficamente distribuída
? Altos custos de comunicação
? Velocidades menores
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Classificação por área
• Outras redes:
• SAN (Storage Area Network) – rede exclusiva 
para armazenamento de dados
• GAN (Global Area Network) – Coleções de 
redes de longa distância ao longo do Globo
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Classificação por área
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Classificação por topologia
• Barramento
– Computadores compartilham cabo único
– Dados são recebidos por todos, mas só a máquina de destino aceita
– Somente 1 computador por vez pode transmitir dados
– Se houver ruptura no cabo, toda rede é afetada
– Está em desuso, com popularização da Ethernet/estrela
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Classificação por topologia
• Anel 
– Estações conectadas por um único cabo, em forma de círculo
– Conceito de Token para transmissão
– Falha em um computador impacta toda rede
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Classificação por topologia
• Malha
– Utiliza vários segmentos de cabos
– Oferece redundância e confiabilidade
– Dispendiosa
– Geralmente utilizada em conjunto com outras topologias
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Classificação por topologia
• Estrela
– Topologia mais comum na atualidade
– Utilizam hubs e switches para intercomunicação
– Falha em um cabo não paralisa toda rede
– Ponto único de falha: Switch ou Hub
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Formas de transmissão
?Simplex
? Ocorre em apenas uma direção
? Ex. TV Aberta
?Half‐Duplex
? Ocorre em ambas as direções, mas um evento de cada 
vez
? Ex. Rádio amador
?Full Duplex
? Recepção e envio ocorrem simultaneamente
? Ex. tv a cabo
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Colisões
? Ocorrem quando dois ou mais computadores enviam 
dados ao mesmo tempo
? Ocorrem somente em half‐duplex
? CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision
Detection)
? Dispositivos são avisados da colisão e aguardam tempo aleatório 
para retransmitir
? Não efetivo em redes muito longas  ( a detecção é feita pela 
estação que irá transmitir)
? CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision
Avoidance)
? Manda um “aviso” de transmissão
? Mais eficaz, porém aumenta o tráfego na rede
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Colisões
• Prioridade de demanda
– Surgiu com as redes Fast Ethernet
– Padrão IEEE 802.12
– Se dois computadores enviam pedidos ao mesmo 
tempo, o switch atenderá primeiro o pedido com 
maior prioridade
– Se a prioridade é idêntica, são servidos com 
alternância
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Cabeamento ‐ Coaxial
• Usados nas redes com topologia de barramento
• Baixo custo, alta flexibilidade
• Utiliza conectores BNC
• Necessita terminador na rede
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Cabeamento – Par trançado
• Tecnologia mais comum na atualidade
• Pode ser blindado (STP) ou não (UTP)
• Tamanho máximo: 100 metros
• Cat 5 – certificada para 100 Mbps / Cat 5e – 1 Gbps
• Conector: RJ45
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Cabeamento – Fibra
? Tecnologia mais cara, mas atinge maiores distâncias
? Fibra monomodo
? Caminho único do feixe de laser
? Usada para comunicação de longa distância
? Mais difícil conexão – núcleo da fibra é mais fino
? Fibra multimodo
? Diversos caminhos para o feixe
? Usada para distâncias mais curtas
? A fibra é mais cara, mas a implementação é mais barata
? Núcleo maior permite uso de lasers mais baratos
? Conectores mais confiáveis e baratos
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Cabeamento – Fibra
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Modelo OSI
?Padronização de protocolos e padrões pela ISO 
para Interconexão de sistemas abertos
?Sistema aberto, não vinculado a hardware 
?Sozinho não define arquitetura da rede (Não diz 
como fazer, apenas o que fazer)
?Divisão em 7 camadas
? “Dividir para conquistar”
? Estabelece uma interface bem definida entre as 
camadas
? Vantagens: Implementação independente das 
camadas; Reutilização de código; Adaptabilidade
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Camadas ‐ comunicação
?Camadas parceiras se comunicam por um objeto 
chamado entidade da camada
?Entidade pode ser elemento de hardware ou de 
software
?Entidade significa: Capacidade de comunicação
? Ex: Protocolo IP, roteador, etc
?Comunicação entre camadas verticais: Serviços
?Comunicação entre camadas horizontais: 
Protocolos
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Camadas
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Camadas OSI
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Camada Exemplos Funcionalidades
Aplicação E‐mail, Web, ftp, etc Aplicações 
Apresentação Encriptação e 
compressão de dados
Sessão Controlar as sessões
Transporte TCP/UDPConectividade virtual 
ponto a ponto
Rede IP, X.25 Roteamento
Enlace Ethernet, PPP, ATM Comunicação com 
correção de erros
Física Transmissão do sinal
Camada física
? Fluxo de bits pelo meio físico
? Totalmente orientada a HW e trata dos aspectos do 
link físico entre dois computadores
? Define, dentre outras coisas:
? Técnica de transmissão dos dados (half duplex, etc)
? Pinagem do conector
? Níveis do sinal elétrico
? Como estabelecer e cancelar a conexão
? Não trata:
? Significado do que está sendo transmitido
? Erros de transmissão
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Camada de enlace
? Detecta e corrige os erros de transmissão da camada física
? Controle de Fluxo
? Delimitação de quadros
? Bits são organizados em frames, com frame check sequence
? FCS – Controle de erros (CRC, etc)
? Fornece ao nível de rede 3 tipos de serviços:
? Sem conexão e sem reconhecimento: Demora na transmissão é pior 
que perda de dados (Ex. Voz)
? Sem conexão com reconhecimento: Mais confiável – frames incorretos 
são descartados e retransmitidos
? Orientado à conexão: Garante entrega dos quadros na ordem correta e 
“error free” à camada de rede
? Subcamadas MAC (acesso ao meio) e LLC (interface com as demais 
camadas e controle de erros e de fluxo)
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Camada de rede
? Transparência com relação às camadas inferiores
? Função: Transporte de pacotes
? Comunicação se torna ponto a ponto
? Nos níveis anteriores, comunicação era apenas com o próximo 
nó
? Funções principais
? Endereçamento
? Roteamento
? Tradução de endereços lógicos em físicos (enlace)
? Controle de congestionamento
? Normalmente não orientado à conexão, mas pode existir o 
contrário
? Ex. Protocolo X.25
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Camada de transporte
• Principal função: garantir confiabilidade dos 
dados
• Particionamento da mensagem em 
segmentos
• Garante a comunicação entre os hosts
– Reconhece o recebimento de pacotes
– Controle de fluxo
– Sequenciamento e retransmissão de pacotes
– Pode ser orientado ou não à conexão
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Camada de sessão
? Conexão entre duas aplicações que residem em 
computadores diferentes
? Gerenciamento do “diálogo” entre essas máquinas
? Pontos de sincronização
? Ex. Transmissão de um arquivo muito grande ou envio de 
mensagens de correio
? Atividade – cada ponto de sincronização é uma 
unidade de diálogo. Cada grupo de unidades é uma 
atividade
? Estabelece direitos de atividades prioritárias (acessos 
de administrador, por exemplo)
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Camada de apresentação
• Um grande “tradutor”
• Define formato para trocas de mensagens
• Funções principais
– Tradução de protocolos
– Conversão de padrões (ASCII, ANSI, etc)
– Criptografia
– Compressão de dados
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Camada de aplicação
• “Janela” onde as aplicações conversam com 
a rede
• Identificação dos parceiros na comunicação
• Determinação dos níveis de serviço 
aceitáveis
– Retardo, tempo máximo de espera, taxa de 
erro tolerável
• Segurança de acesso e integridade dos 
dados
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Relacionamento entre camadas
• Comunicação virtual entre pares de camadas
• Pacotes são encapsulados da camada mais alta até a mais 
baixa, adicionando informações em cada camada
• O processo se repete até a camada física, onde os dados são 
enviados
• No host de destino, acontece o procedimento inverso
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PDU
• Protocol Data Unit
• É a informação transmitida como uma unidade em uma rede, 
que pode transportar informações de controle ou dados
• Conforme a camada do modelo OSI, tem diferentes nomes:
– Camada física – bit
– Camada de enlace – frame (quadro)
– Camada de rede – packet (pacote)
– Camada de transporte – segmento 
– Demais – dados 
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Redes Ethernet
?Camada 2 do modelo OSI
?Utilizada em pequenas e grandes redes
?Padronizado pela IEEE – especificação 802.3
?Velocidade: 10/100 Mbps e 1/10 Gbps
?Pode utilizar tanto cabos coaxiais quanto pares 
trançados
?Frames com tamanhos variando entre 64 e 1518 
bytes. 18 bytes são usados pelo próprio frame
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Redes Ethernet ‐ Características
• Topologia lógica: barramento
• Uso de CSMA/CD em half duplex
• Camada MAC faz encapsulamento e 
transmissão dos frames
• Pacotes enviados a toda a rede
• MTU – Maximum transfer Unit – delimita o 
tamanho máximo do frame
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Redes Ethernet ‐ Frame
• Preamble: seqüência  de bytes para sincronizar comunicação
• SOF – Start of frame: delimitador
• Endereços: usam os MACs das placas
• Type: Indica o tipo, para formatos opcionais
• Dados: Dados propriamente ditos
• FCS: Checagem de CRC
• Tamanho do frame: 64 (mín.) ou 1518 (máx) bytes
– Jumbo Frames: Não aceito pela ISO 802.3, permite até 9000 bytes
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Padrões Ethernet 10 Mbps
• 10BaseT
– Sistema de sinalização – barramento 
(normalmente se configura estrela ‐ hub)
– Cabo par trançado UTP ou STP
– Nós finais da rede: Os computadores
– Segmento máximo: 100 metros
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Padrões Ethernet 10 Mbps
?10Base2
? Cabo coaxial fino
? Segmento máximo: 185 metros
? Comprimento mínimo: 0,50 metros entre estações
?Máximo de 30 computadores por segmento
?Máximo de 5 segmentos interligados por 4 
repeaters
? Performance melhora caso se divida os segmentos 
(bridges)
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Padrões Ethernet 10 Mbps
• 10Base5
– Cabo coaxial grosso
– Segmento máximo: 500 metros
–Máximo de 100 nós (computadores e repetidores) 
por segmento
–Máximo de 5 segmentos interligados por 4 
repeaters
– Comum utilização de coaxiais finos e grossos na 
mesma rede (Tv a Cabo)
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Padrões Ethernet 10 Mbps
• 10BaseFL
– Fibra óptica
– Vantagem: Grande comprimento
– Desvantagem: Custo 
– Segmento máximo: 2 km
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Fast Ethernet 100 Mbps
?Mantém formato do frame, MTU e mecanismos 
MAC
?Capacidade de operação full duplex
? Aumento de velocidade e eliminação de colisões
?100BaseTX ou FX (Fast Ethernet)
? TX: Cabos par trançado cat 5
○ São usados apenas 2 pares (Pinos 1e2; 3e6)
? FX: Fibra ótica multimodo
? Extensão do padrão original 10BaseT (CSMA/CD)
? Full Duplex (802.3x) – somente switches
?Topologia física em estrela
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Gigabit Ethernet
? Norma: Operação full duplex, com switches
? Com half duplex:
? Carrier extension para que o frame atinja tamanho 
mínimo de 512 bytes; ou
? Frame bursting: envia múltiplos pequenos frames até 
o limite de 1500 bytes, sem controle CSMA/CD entre 
frames
? Utiliza fibra ótica ou par trançado
? Cabos UTP mínimos de categoria 5
? Cat 5e ou 6 são recomendados
? Velocidade 1 Gbps
? Usado para grandes backbones, no início
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Padrões Gigabit Ethernet
?1000‐BaseT
? Utiliza os 4 pares do cabo UTP
? Autonegociação é requerida
? Padrão bastante sensível ao cabeamento
? Cabos cat 5 de baixa qualidade geram erros de 
conexão?1000‐BaseTX
? Utiliza apenas 2 pares do cabo UTP
? Exige UTP Cat 6
? Menos sucesso comercial (mais caro e a exigência cat. 
6)
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Padrões Gigabit Ethernet
? 1000‐BaseCX
? Padrão inicial do GbE
? Utiliza cabos STP
? Distância máxima: 25m
? 1000‐BaseLX
? Fibra ótica com laser de comprimento de onda longo
? Especificação: 5km; Na prática: até 10 ou 20 km
? Funciona também na fibra multimodo: 550m
? 1000‐BaseSX
? Fibra ótica multimodo com comprimento de onda curto
? Especificaçao: 220m; Prática: até 550m
? Popular para ligação intra‐edifício em largas corporações
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10G Ethernet
?Suporta apenas full duplex
? Não suporta half duplex e nem CSMA/CD
?Conexões apenas com switches
? Hubs e pontes não são usados
?Cabos UTP mínimos de categoria 6
? Categoria 6a recomendada
?Velocidade 10 Gbps
?Usado para backbones de corporações
?Utiliza fibra ótica ou cabos UTP/STP
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Padrões 10G Ethernet
?10GBASE‐T
? Cabos par trançado UTP ou STP
? Distância: 100m
? Autonegociação também presente
?10GBASE‐SR
? Fibra ótica multimodo(Short Range)
? Distância típica: até 85m
?10GBASE‐LR
? Fibra ótica monomodo (Long Range)
? Distâncias típicas: 10 a 25 km
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Autonegociação
• Alta complexidade por várias taxas de dados e 
configurações de duplex diferentes
• Utilizados em cabos de par trançado (fibra 
ótica não suporta)
• Assim que o link for detectado, o processo 
começa
• É negociada sempre a melhor combinação 
velocidade/duplex possível
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Redes Token Ring
• Criada pela IBM nos anos 80
• Características
– Topologia em anel estrela (anel lógico em que o 
anel físico está no HUB)
–Método de acesso baseado na passagem do Token
– Cabo par trançado UTP ou STP (specs IBM)
– Taxa de Transferência de 4 e 16 Mbit
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Redes Token Ring
?Funcionamento
? Token percorre a rede até que uma estação se apodera
? Apenas a máquina que detém o token pode transmitir
? O frame percorre o anel até a máquina de destino e o 
retorno à máquina de origem com o status
? Máquina de origem então libera o Token
? Só há um Token por anel e ele só percorre a rede em uma 
direção (horário ou anti‐horário)
? Monitoração ou beaconing: Feito pelo primeiro 
computador que fica online, assegura entrega dos frames e 
existência de apenas um token na rede
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Redes Token Ring
?Cabeamento
? IBM 1,2 e 3
? MSAU = Hubs da tecnologia
? Conectores de interface de mídia para cabos tipo 1 e 2
? RJ‐45 para tipo 3
? Fibra ótica também é utilizada (maiores custo e 
alcance)
?Utilização bastante restrita atualmente
? Gerenciamento mais oneroso
? Congestionamento das pontes
? Velocidade inferior aos principais concorrentes
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Exercícios – Aula 1 ‐ Cabeamento
? (Susep/06 – Esaf) 71‐ Analise as seguintes afirmações relacionadas às 
especificações que definem as características funcionais, mecânicas e 
elétricas para rede local Ethernet.
? I. Uma rede local 10Base2 e uma 10Base5 utilizam, respectivamente, cabo 
coaxial grosso e fino.
? II. Uma rede local 10Base‐T utiliza cabo coaxial fino com conector BNC, ou 
cabo coaxial grosso.
? III. Uma rede local 10Base‐T utiliza cabos categorias 3, 4 e 5 com conectores 
RJ‐45.
? IV. Uma rede local 100Base‐TX utiliza cabo trançado, categoria 5, e conectores 
RJ‐45.
? Opção que contém todas as afirmações verdadeiras.
? a) I e II b) II e III 
? c) III e IV d) I e III 
? e) II e IV
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Exercícios – Aula 1 ‐ Topologia
? (Pref. Vitória/07 – CESPE) 51.  Uma rede de computadores pode ter 
topologia em malha, estrela, barramento ou anel, podendo, ainda, 
assumir formas híbridas. Em redes com topologia em estrela, cada 
máquina é diretamente ligada a cada uma das outras máquinas da rede.
? (STF/08 – Cespe) 82. A topologia de uma rede de computadores indica 
como as estações na rede são interconectadas. Em uma topologia em 
anel, a rede tipicamente contém repetidores interligados por enlaces 
físicos ponto a ponto, formando um anel, cada repetidor participa em dois 
enlaces e os dados circulam no anel.
? (TJPA/2006 – Cespe) Nas redes locais usando o padrão IEEE 802.5 (voltado 
para redes do tipo token ring), emprega‐se o mecanismo conhecido como 
binary exponential backoff para tratar colisões entre diferentes estações 
que tentem competir simultaneamente pelo acesso ao meio 
compartilhado, da mesma forma como ocorre na Ethernet.
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Exercícios – Aula 1 ‐ Ethernet
• (FUB/2008 – Cespe) 80 As redes ethernet, definidas no padrão IEEE 802.3 não possuem 
mecanismos de detecção de colisão.
• (FUB/2008 – Cespe) 81 O endereço de uma interface de rede ethernet, denominado 
endereço MAC (medium access control), possui 32 bits.
• (ABIN/2004 – Cespe)94. O emprego de concentradores de cabeamento (hubs) em rede 
ethernet com cabeamento 10baseT permite mudar a localização física de estações da 
rede e detectar quebras de cabos de forma mais simples que nas redes com cabeamento 
10base2 ou 10base5.
• (Cohab/2004 – Cespe) O padrão IEEE 802.3 define um conjunto de tecnologias para 
redes locais (LAN) conhecidas pelo termo genérico ethernet. Essas redes têm como 
característica a utilização de um protocolo de acesso ao meio sem contenção e com 
controle de transmissão pela emissão de tokens.
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Exercícios – Aula 1 – Quadro Ethernet
• (TCU/2008 – Cespe) 135 Ao avaliar a camada física de um dos segmentos
da rede da organização, o analista identificou as seguintes características:
o método de acesso ao meio é CSMA/CD, o meio de transmissão é cabo
de par trançado com fios de cobre e a transmissão de quadros apresenta
um preâmbulo, indicador de início de quadro, endereços, tamanho e
seqüência de validação. Nesse situação, é possível que a rede da
organização seja do tipo Eth ernet IEEE 802.3.
• (STF/2008 – Cespe) 87 Nas redes que adotam o padrão IEEE 802.3, a
técnica de controle de acesso ao meio denomina‐se CSMA/CD. Os dados
são transmitidos em quadros (frames) MAC, que contêm, entre outras
informações, um preâmbulo para sincronização e endereços da origem e
do destino do quadro.
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Exercícios – Aula 1 ‐ Gigabit
• (Pref. Rio Branco/2007 – Cespe) 87. O gigabit Ethernet 
permite taxas de transmissão na ordem de 1 Gbps. Por esse 
motivo, o padrão gigabit Ethernet não pode ser utilizado 
sobre cabos UTP.
• 88 O padrão 1000Base‐LX é definido para fibras monomodo.
• (STJ/2004 – Cespe) No formato do quadro gigabit‐ethernet, o 
campo de extensão (extention field) possui tamanho 
invariante pré‐fixado que permite garantir uma mínima 
duração de transmissão do quadro, o que é necessário para a 
operação em modo halfduplex a 1.000 Mbps.
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Exercícios – Aula 1 ‐ OSI
• (TSE/2006 – Cespe) Julgue os seguintes itens referentes ao modelo OSI da ISO.
• I Uma entidade pode se comunicar com entidades em camadas acima ou abaixo no mesmo 
sistema. Uma entidade implementa protocolos que possibilitam a comunicação com outras 
entidades na mesma camada em diferentes sistemas.
• II A camada de enlace provê a transferência confiável de dados entre sistemas conectadosvia 
múltiplos enlaces. Protocolos nessa camada podem garantir a sincronização e a detecção de 
erros, mas não o controle de fluxo.
• III A camada de rede provê uma comunicação que independe das tecnologias de chaveamento 
e de transmissão usadas. Protocolos na camada de rede não podem ser responsáveis por 
estabelecer, manter e encerrar conexões.
• IV A camada de transporte possibilita a comunicação confiável para a troca de dados entre 
processos em diferentes sistemas. O tamanho e a complexidade de um protocolo de 
transporte dependem dos serviços da camada de rede.
• V A camada de apresentação define a sintaxe usada entre entidades de aplicação e possibilita 
a seleção e modificação da representação usada. Essa camada resolve diferenças nos 
formatos e representações dos dados.
• A quantidade de itens certos é igual a
• A 1.B 2.C 3.D 4.
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