Introdução a Redes de Computadores

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Redes de Computadores
e Comunicação de Dados
Parte 1: Introdução e Conceitos Básicos
 
Redes de Computadores I
Prof. Alex Luiz de Sousa
alex.sousa@udesc.br
Bacharelado em Sistemas de Informação
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Programa
• Conceitos Básicos de Informática
• O que é a Internet?
• Bordas da Rede
• Núcleo da Rede
• Topologias de Rede
• Sistemas Numéricos
• Largura de Banda
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Conceitos Básicos de Informática
• Elementos Básicos de Hardware
• Elementos Básicos de Software
• Terminologia Básica de Rede
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• Muitos dispositivos de rede são computadores 
com funcionalidades especiais, com muitas das 
mesmas partes dos PCs "normais"
• Funcionalidades especiais
• Servidores que armazenam dados importantes e 
gerenciam contas de funcionários
– Ex.: Active Directory, Samba PDC
• Servidores para www (web), para disponibilizar 
páginas na Internet
Ex.: Apache, Tomcat, IIS
• Servidores para correio eletrônico, firewall, DNS, etc...
Ex.: Sendmail, pfSense, bind9, etc
• Outros dispositivos: Impressora de rede, Access point, 
Smartphones, Câmeras IP, Roteadores, Firewall, etc.
Elementos Básicos de Hardware
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Conceitos Básicos de Informática
Elementos Básicos de Hardware
Barramento
CPU: processador
Memória: RAM, ROM, FLASH, EPROM, CACHE
Armazenamento: Disco rígido, CD, DVD, PEN DRIVE, disquete e outros
Interfaces: conectores e periféricos seriais e paralelos
Como os computadores 
são constituintes importantes 
de uma rede, é importante 
ser capaz de reconhecer e 
de saber os nomes dos 
principais componentes de 
um PC
Pode-se imaginar os 
componentes internos 
de um PC como uma rede 
de dispositivos, todos 
conectados ao barramento 
do sistema
• Um computador idealizado: 
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Conceitos Básicos de Informática
Elementos Básicos de Hardware
instruções de inicialização - armazenadas na ROM, até serem enviadas
aplicativos de software - armazenados na RAM depois de serem carregados
RAM e ROM - constantemente em comunicação com a CPU através do barramento 
informações sobre o aplicativo - armazenadas na RAM enquanto os aplicativos estão sendo usados
informações salvas - movem-se da RAM para alguma forma de dispositivo de armazenamento
informações exportadas - movem-se da RAM e da CPU, através do barramento e dos slots de expansão, 
para a impressora, para a placa de vídeo, para a placa de som ou para a placa de rede
As informações e a 
energia elétrica estão 
em constante fluxo em
 um PC. Isso ajuda a 
entender as redes se 
analisar o computador 
como uma 
rede em miniatura, 
com todos os vários 
dispositivos dentro da 
unidade de sistema 
ligados uns aos outros e 
comunicando-se 
entre si
• Fluxo de informações:
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Conceitos Básicos de Informática
Elementos Básicos de Hardware
Como mostrado na figura, uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que
fornece capacidades de comunicação por rede de e para um computador pessoal
Como mostrado na figura, uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que
fornece capacidades de comunicação por rede de e para um computador pessoal
Uma placa de redeplaca de rede 
se comunica com a 
rede através de uma 
conexão em sérieconexão em série e 
com o computador 
através de uma 
conexão paralelaconexão paralela
1
2
Cada placa precisa de uma IRQ: 
pedido de interrupção, que é um sinal
que informa a uma CPU a ocorrência 
de um evento que requer sua atenção
• Placa de rede (NIC):
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Conceitos Básicos de Informática
Elementos Básicos de Hardware
A placa de rede permite que os hosts se conectem à rede e, por isso, é considerada 
um componente chave
A placa de rede permite que os hosts se conectem à rede e, por isso, é considerada 
um componente chave
1
- Adicionar uma placa de redeplaca de rede 
a um PC que não tenha uma
- Substituir uma placa de rede 
inadequada ou danificadainadequada ou danificada 
- Fazer a atualizaçãoatualização de uma 
placa de rede de 10 Mbps10 Mbps
para uma placa de rede de 
 10/100/100010/100/1000 MbpsMbps
- Adicionar uma placa de redeplaca de rede 
a um PC que não tenha uma
- Substituir uma placa de rede 
inadequada ou danificadainadequada ou danificada 
- Fazer a atualizaçãoatualização de uma 
placa de rede de 10 Mbps10 Mbps
para uma placa de rede de 
 10/100/100010/100/1000 MbpsMbps
2
– Instalação de um placa de rede
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Alguns tipos de softwaretipos de software:Alguns tipos de softwaretipos de software:
Agora que já se tem alguma ideia do 
que envolve o hardware do computador, 
falta o segundo ingredientesegundo ingrediente:
Agora que já se tem alguma ideia do 
que envolve o hardware do computador, 
falta o segundo ingredientesegundo ingrediente:
1
o software do computadoro software do computadoro software do computadoro software do computador
A finalidade do softwarefinalidade do software é permitir a interação com o computadorinteração com o computador ou com o 
dispositivo de rede dispositivo de rede (placa, modem, roteador), para levá-lo a fazer o que você deseja
A finalidade do softwarefinalidade do software é permitir a interação com o computadorinteração com o computador ou com o 
dispositivo de rede dispositivo de rede (placa, modem, roteador), para levá-lo a fazer o que você deseja
2
Portanto: depois que o hardware for instaladohardware for instalado, o software deverá software deverá 
ser configuradoser configurado
Portanto: depois que o hardware for instaladohardware for instalado, o software deverá software deverá 
ser configuradoser configurado
3
Sistemas 
operacionais
Linux, BSD, 
Windows, etc
Sistemas 
operacionais
Linux, BSD, 
Windows, etc
Software 
de sistema
Drivers, BIOS, 
periféricos
Software 
de sistema
Drivers, BIOS, 
periféricos
Software aplicativo e
utilitários
MS-Office, 
BrOffice,
Corel Draw
Software aplicativo e
utilitários
MS-Office, 
BrOffice,
Corel Draw
Elementos Básicos de Software
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Conceitos Básicos de Informática
Elementos Básicos de Software
Exemplos de software utilitários, típicos de 
rede:
– Scanners de rede... (Languard, Angry IP, Nmap, 
Nessus...) (detectar portas abertas, vulnerabilidades e informações da rede)
– Comandos Windows: ipconfig, ping, nslookup, 
tracert...
– Comandos Linux: ifconfig, ping, traceroute...
– Conexão remota: RDP, VNC, TeamViewer, Telnet, 
SSH, NoMachine NX...
– Analisadores de fluxo ou protocolos: IPTraf, 
Wireshark, Aircrack, NetStumbler, TCPDump... 
(fluxo de informações, consumo de recursos, diagnósticos)
– Navegadores: Internet Explorer, Firefox, Opera, 
Links... (software essenciais para linguagem de marcação hipertexto - HTML)
Elementos Básicos de Software
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• Alguns termos utilizados em redes
– Dispositivos de rede: qualquer equipamento que se conecta 
a uma rede de comunicação.
• Ex.: impressora de rede, servidor, desktop, roteador, modem ADSL, Hub, 
Switch, etc.
– Servidores: sistemas computacionais que fornecem serviços 
a uma rede de computadores.
• Ex.: correio eletrônico, compartilhamento de arquivos, SGBDs, www, etc.
– Host: qualquer dispositivo conectado a uma rede que possa 
ser identificável por um endereço.
• Ex.: uma impressora de rede, um roteador, etc (Obs.: Hub não possui um 
endereço)– BDS: é a sigla de Berkeley Software Distribution, um sistema 
operacional UNIX desenvolvido pela Universidade de Berkeley, 
na Califórnia, durante os anos 70 e 80.
Terminologias Básica de Rede
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– DNS: é a sigla para Domain Name System ou Sistema de 
Nomes de Domínios. É uma base de dados hierárquica, 
distribuída para a resolução de nomes de domínios em 
endereços IP e vice-versa
• Exemplo: resolve o nome ceplan.udesc.br para o IP 200.19.99.2
– Firewall: dispositivo de uma rede de computadores que tem 
por objetivo aplicar uma política de segurança a um 
determinado ponto de controle da rede
• Exemplo: bloquear correio eletrônico, permitir apenas navegação, 
bloquear MSN, etc.
– Scanner de rede: ferramenta para detectar e corrigir 
vulnerabilidades ou falhas em um host remoto ou local.
– Host local: o próprio equipamento que está sendo utilizado, 
o computador de trabalho. 
– Host remoto: o equipamento que está sendo acessado a 
partir de um host local.
Terminologias Básica de Rede
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• Principais unidades de medida em redes
– 1 bit = binary digit [0,1]: menor unidade de informação que 
pode ser armazenada ou transmitida
– 1 Byte = 8 bits (1 caractere)
– 1 Kilobyte (KB) = 1000 bytes (e não 1024 bytes, de 2^10)
– 1 Megabyte (MB) = 1000 KB
– 1 Gigabyte (GB) = 1000 MB
– 1 Terabyte (TB) = 1000 GB
• Obs.: KB diferente de Kb (B = byte, b = bit)
– Bps = bytes por segundos (diferente de bps, “bits por 
segundo”)
• KBps, Kbps / MBps, Mbps / GBps, Gbps
– m/s = metros por segundo (tempo de propagação)
– 1 ms (milissegundo) = 0,001 segundos
Terminologias Básica de Rede
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O que é a Internet?
• Visão Geral
• Protocolo, Hierarquia e Padrões
• Infraestrutura e Serviços de Comunicação
• As Bordas e o Núcleo da Internet
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 Visão Geral da Internet
• Milhões de elementos de 
computação interligados: 
hospedeiros = sistemas finaishospedeiros = sistemas finais
(correio eletrônico, servidor web, etc)
• Executando aplicações aplicações 
distribuídas distribuídas (Projetadas para executar em 
mais de um computador. Ex.: web, acesso simultâneo)
• Enlaces de comunicaçãoEnlaces de comunicação: 
fibra, cobre, rádio, satélite
(vias físicas por onde trafega a informação: cabos, radio)
taxa de transmissão = largura de taxa de transmissão = largura de 
banda banda (qtd de bits transmitidos por segundo, que 
determina a velocidade da informação)
• RoteadoresRoteadores: enviam pacotespacotes 
(blocos de dados) (conhecem 
determinados caminhos e encaminham a informação 
até o destino, “roteiam”) Figura: visão geral da estrutura de rede Internet
O que é a Internet?
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 Padrões e Hierarquia
• ProtocolosProtocolos: controlam o 
envio e a recepção de 
mensagens Ex.: TCPTCP, IPIP, 
HTTPHTTP, FTPFTP, PPP PPP (determinam padrões 
para que haja compatibilidade na comunicação) 
• InternetInternet: “rede de redesrede de redes” 
fracamente hierárquica 
(com caminhos alternativos: para reduzir problemas 
de comunicação)
– Composta por redes públicaspúblicas e 
redes privadasprivadas (intranets)
• PadrõesPadrões (Internet standards): 
RFCRFC: Request for comments 
IETFIETF: Internet Engineering Task 
Force
Padrões: definem as características de comunicação 
e especificações do meio físico (http://www.ietf.org)
Figura: visão geral da estrutura de rede Internet
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Infraestrutura e Serviços
• A infraestrutura de infraestrutura de 
comunicaçãocomunicação permite 
descentralizaçãodescentralização:
• Serviços / aplicações Serviços / aplicações 
distribuídas em diferentes distribuídas em diferentes 
pontos da redepontos da rede (web, e-mail, 
compartilhamento de arquivos, 
e-commerce, jogos, etc)
 
• Serviços de comunicaçãoServiços de comunicação 
oferecidos: sem conexão sem conexão 
(a perda de alguma informação não é agravante) 
e orientado à conexão orientado à conexão 
(onde uma conexão é estabelecida e para cada dado 
enviado ou recebido existe uma confirmação)
Figura: visão geral da estrutura de rede Internet
O que é a Internet?
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Bordas e o Núcleo da 
Internet
• Borda da redeBorda da rede: 
(periferia, “os contorno da rede”, ou “pontas da 
Internet” onde estão conectadas as redes locais) 
aplicaçõesaplicações e hospedeiros hospedeiros (outlook 
ou mozilla thunderbird / servidor de e-mails)
• Núcleo da redeNúcleo da rede: roteadores, 
rede de redes (ISPs regionais, provedores 
de serviços de Internet como a Embratel, Oi, Net, etc)
• Bordas e Núcleo são Bordas e Núcleo são 
interligados interligados (redes de 
acesso, meio físico): enlaces enlaces 
de comunicação de comunicação (caminhos físicos por 
onde a informação percorre de uma origem até um 
destino)
Figura: visão geral da estrutura de rede Internet
O que é a Internet?
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Bordas da Rede Internet
• Visão Geral
• Serviços Orientados à Conexão
• Serviços Não Orientados à Conexão
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• Sistemas finaisSistemas finais (hospedeiroshospedeiros):
– Executam programas de 
aplicação (ex.: web, e-mail)
– Localizados nas extremidades extremidades 
da rededa rede (bordas)
• Tipos de sistemas finais: 
– Modelo cliente/servidorcliente/servidor: onde 
o clientecliente toma a iniciativa 
enviando pedidosenviando pedidos que são 
respondidos por servidoresservidores
• Ex.: web client (browser) / 
server; e-mail client / server 
(IExplorer/IIS ou Firefox / Apache, Outlook / 
Sendmail)
• Modelo peer-to-peer peer-to-peer (ponto-a-ponto):
– Mínimo (ou nenhum) uso de 
servidores dedicadosservidores dedicados
• Ex.: Torrent, Ares (Ex.:apenas 
validar um usuário para acesso a rede) Figura: usuário doméstico (c/ web client) acessando servidor web
Roteadores de borda
Sistema
final
Bordas da Rede Internet
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Serviço TCP [RFC 793RFC 793]
- Transferência de dados Transferência de dados confiávelconfiável e sequencialsequencial, orientada à cadeia de bytes (seq. de octetos)
Tratamento de perdas: c/ funções de reconhecimentos e de retransmissões
- Controle de fluxo Controle de fluxo (fluxo de pacotes – dados ou informações)
Evita que o transmissortransmissor afogue o receptor receptor (enviando mais pacotes que o suportado no receptor) 
- Controle de congestionamentoControle de congestionamento 
O transmissor reduz sua taxareduz sua taxa (de transmissão) quando a rede fica congestionadacongestionada
MetaMeta: transferênciatransferência de dados entre sistemas finaissistemas finaisMetaMeta: transferênciatransferência de dados entre sistemas finaissistemas finais
HandshakingHandshaking: estabelece as condições
para o envio de dadosenvio de dados antes de enviá-los 
Ex.: “Alô”, protocolo humano
HandshakingHandshaking: estabelece as condições
para o envio de dadosenvio de dados antes de enviá-los 
Ex.: “Alô”, protocolo humano
Estados de “conexão”Estados de “conexão” controlam
a troca de mensagenstroca de mensagens entre dois 
hospedeiros (sistemas finais)
Estados de “conexão”Estados de “conexão” controlam
a troca de mensagenstroca de mensagens entre dois 
hospedeiros (sistemas finais)
Elementos: 1 2
TCPTCP - Transmission Control ProtocolTransmission Control Protocol
Realiza o serviço orientado à conexãoserviço orientado à conexão da Internet
Bordas da Rede Internet
Serviços orientados à conexão
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MetaMeta: transferênciatransferência de dados entre sistemasfinaissistemas finais
(a meta é a mesma do TCP!)
MetaMeta: transferênciatransferência de dados entre sistemas finaissistemas finais
(a meta é a mesma do TCP!)
Serviço UDP [RFC 768RFC 768]
- Transferência de dados não confiável não confiável (inadequado p/ determinadas app's)
- Sem Sem controle de fluxocontrole de fluxo (não faz nenhuma verificação se o pacote chegou ao destino)
- Sem controle de congestionamento Sem controle de congestionamento (simplesmente envia)
UDPUDP – User Datagram ProtocolUser Datagram Protocol
Oferece o serviço sem conexãoserviço sem conexão da Internet
App's usando TCP:
HTTP (Web), 
FTP (transferência de arquivo s/ corrompê-lo), 
Telnet (login remoto), 
SMTP (e-mail) (ex.: garantir autenticidade
de login e senha p/ liberar as mensagens, + segurança)
App's usando TCP:
HTTP (Web), 
FTP (transferência de arquivo s/ corrompê-lo), 
Telnet (login remoto), 
SMTP (e-mail) (ex.: garantir autenticidade
de login e senha p/ liberar as mensagens, + segurança)
App’s usando UDP:
Streaming de midia (TV, rádio online),
teleconferência, 
DNS (devido ao grande numero de consultas) 
(ventagens do UDP: menor custo computacional,
menor fluxo de informações, maior velocidade)
App’s usando UDP:
Streaming de midia (TV, rádio online),
teleconferência, 
DNS (devido ao grande numero de consultas) 
(ventagens do UDP: menor custo computacional,
menor fluxo de informações, maior velocidade)
Bordas da Rede Internet
Serviços não orientados à conexão
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Núcleo da Rede Internet
• Visão Geral
• Comutação de Circuitos
• Comutação de Pacotes
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Visão geral
• Malha de roteadoresroteadores 
interconectadosinterconectados
• A questão fundamentalquestão fundamental: 
como os dados são 
transferidos através da rede?
– Comutação de circuitosComutação de circuitos: usa 
um canal dedicado para 
cada conexão Ex.: rede 
telefônica (ocorre chaveamento de links)
– Comutação de pacotesComutação de pacotes: 
os dados são enviados 
em “blocos” discretos 
(a informação é partilhada – dividida – em 
blocos, chamados “pacotes”)
Núcleo da rede Internet
Figura: parte do núcleo da rede de um ISP Regional (ex. Embratel, que se conecta a outro ISP regional, como a Eletrobrás ou Eletronorte, etc)
Núcleo da Rede Internet
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Comutação de circuitos
• Recursos fim-a-fimfim-a-fim são 
reservados por “chamada”por “chamada” 
(fim-a-fim: diretamente entre origem e destino. Não é 
uma reserva exclusiva – o meio físico é dinâmico) 
– Taxa de transmissão, 
capacidade dos comutadores capacidade dos comutadores 
(taxa: qtdade. de bits transmitidos por segundo) 
– Recursos dedicadosdedicados: não não 
háhá compartilhamento compartilhamento (o canal 
torna-se exclusivo após a chamada)
– Desempenho análogo 
aos circuitos físicos circuitos físicos (estáticos) 
(QoS garantidoQoS garantido)
– Exige estabelecimento de estabelecimento de 
conexão conexão (ocorre após a chamada e a 
reserva do recurso)
Figura: conexão fim-a-fim entre sistemas finais A e B 
Obs.: comutador de circuito diferente do roteador (terminologia c/ figuras) enlace = meio físicoenlace = meio físico
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Comutação de circuitos
• Recursos da redeRecursos da rede (ex.: capacidade de transmissão) é 
dividida em pedaços dividida em pedaços (mais conexões no comutador, menor capacidade de cada recurso)
– Os pedaçospedaços são alocados às chamadas alocados às chamadas (após a conexão)
– Um pedaço do recurso é desperdiçadodesperdiçado se não for
usado pelo dono da chamadadono da chamada (sem divisão, link exclusivo enquanto conectado) 
• Formas de divisão da capacidadedivisão da capacidade de transmissão em 
pedaços:
– Divisão em frequênciaDivisão em frequência (FDMFDM – Frequency-Division 
Multiplexing)
– Divisão temporalDivisão temporal (TDMTDM - Time-Division Multiplexing)
MultiplexaçãoMultiplexação = combinação de vários sinais em um único circuito ou canal
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Comutação de Circuitos: FDM x TDM
– Multiplexação por Divisão de Freqüência (MDF), ou do 
inglês Frequency Division MultiplexingFrequency Division Multiplexing (FDMFDM)
• Permite transmitir simultaneamentetransmitir simultaneamente vários sinaisvários sinais, dentro do 
mesmo espaço físico (meio de transmissão ou enlace)
• Cada sinalCada sinal (canal de comunicação), possui uma banda espectral banda espectral 
própriaprópria e bem definida
– Multiplexação por Divisão de Tempo (MDT), ou do 
inglês Time Division MultiplexingTime Division Multiplexing (TDMTDM)
• Também permite transmitir simultaneamentetransmitir simultaneamente vários sinaisvários sinais, dentro 
do mesmo espaço físico
• Cada sinalCada sinal (canal de comunicação), possui um tempo próprio e tempo próprio e 
definidodefinido de uso da banda para transmissão
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• A frequência de modulação de cada canal difere das 
adjacentes em um valor que garanta que um canal não vai 
se sobrepor a outro
– São utilizados filtros para evitar que o sinal (de um canal - ω) interfira no 
outro na recepção. Ex. Eliminar sinais fora de uma determinada faixa, ruídos, etc.
Núcleo da Rede Internet
Comutação de Circuitos: Funcionamento do FDM
Modulador
~
Filtro
f
1
Canal X
1
 (ω)
Modulador
~
Filtro
f
2
Canal X
2
 (ω)
Modulador
~
Filtro
f
n
Canal X
3
 (ω)
Y (ω)
DemoduladorFiltro f1
Demodulador
DemoduladorFiltro fn
Y (ω)
Filtro f
2
X
1
 (ω)
X
1
 (ω)
X
n
 (ω)
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• Permite que mais de um sinal compartilhe simultaneamente 
um mesmo canal de comunicação dividindo o domínio de 
tempo
– Esta divisão é feita em janelas fixas de tempo, cada janela (parcela 
de tempo) fica reservada para um canal
Núcleo da Rede Internet
Comutação de Circuitos: Funcionamento do TDM
3 canais distintos
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Comutação de Circuitos: Vantagens e Desvantagens
• Vantagens
– Garantia de recursosGarantia de recursos (recurso exclusivo para o dono da conexão)
– Disputa pelo acessoDisputa pelo acesso somente na fase de conexãofase de conexão (“chamada”)
– Não há processamentoprocessamento nos nós intermediáriosnós intermediários (equipamentos que 
compõe o circuito), menor tempo de transferênciatempo de transferência (mais rapidez)
– ControleControle nas extremidadesextremidades (entre comutador da chamada e do destino)
• Desvantagens
– Desperdício de bandaDesperdício de banda durante períodos de silêncioperíodos de silêncio (quando o meio 
não está sendo utilizado)
– ErrosErros são recuperados fim-a-fimrecuperados fim-a-fim e não nos nós intermediários 
(maior demora)
– Probabilidade de bloqueioProbabilidade de bloqueio (limitação do comutador com circuitos circuitos 
ocupadosocupados em um dado instante, necessidade de fazer várias chamadasvárias chamadas)
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Atividades
• Seja uma comunicação entre A e C, que possui como elemento 
intermediário B, e que utilize comutação de circuitos com os seguintes 
parâmetros:
– Tempo de alocação de circuito: 100 ms
– Taxa de transmissão: 10 Mbps
– Tempo de propagação do sinal no meio: 10.000 m/s
– Distância entre os equipamentos: 100 m
– Tamanho da mensagem (dados): 1 Mbit
– Tamanho de uma mensagem de controle: 1000 bits por 
mensagem (chamada e aceite)
• (a) Qual a quantidade total de bytes transmitida?
• (b) Qual o tempo total (tempo de estabelecimento de conexão, tempo 
de transmissão, tempo de encerramentode conexão) de transmissão 
da mensagem?
1
Atividades
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Atividades
Resolver os exercícios da Lista 1, Capítulo 1
(ver no moodle) 
Atividades
• Resolver os exercícios da Lista 1, Capítulo 1 (ver no moodle).
• Leitura complementar: A História da Internet (ver no moodle).
2
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	Slide 1
	Example Bullet Point slide
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	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
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