O ATM é uma tecnologia de comunicação de dados de alta velocidade usada para interligar redes locais, metropolitanas e de longa distância para aplicações de dados, voz, áudio, e vídeo.

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3.7 ATM (Assyncrhonous Transfer Mode) 
3.7.1- Histórico 
A origem do ATM foi através do desenvolvimento da rede ISDN de banda larga 
(B-ISDN ou Broadband Integrated Services Digital Network). 
Foi um padrão idealizado nos anos 1980/1990 para altas taxas de transmissão 
(155Mbps a 622 Mbps e mais alto). 
O ATM foi idealizado como uma tecnologia de transporte e comutação de 
informações digitais de dados, voz, imagem e multimídia para ser usada em backbones 
de alta velocidade. 
3.7.2- Objetivo 
 O objetivo da ATM é o transporte integrado de voz, dados e imagens com foco 
nas redes públicas de comunicação, compartilhando o meio de transmissão. 
3.7.3- Características do ATM 
3.7.3.1 – O que é o ATM? 
ATM é uma tecnologia de comutação de pacotes de tamanho fixo (também 
chamados de células) e multiplexação estatística de circuitos na qual a banda de 
transmissão para uma determinada porta é alocada de acordo com a sua demanda. 
Os dados são divididos em pequenos blocos (células), transmitidos e roteados 
pela rede ATM. A alocação de banda permite que uma aplicação tansfira um volume de 
dados maior que o normal num determinado instante. 
As células podem carregar informações de voz, dados ou imagens digitalizadas. 
Quando os dados (as células) atingem o destino, a estação receptora reagrupa as células 
e decodifica os dados no formato digital. Os canais de comunicação de uma rede ATM 
devem ser de alta velocidade, na faixa de dezenas de megabits/segundo, interligando 
equipamentos roteadores e switches que fazem o encaminhamento das células ao 
destino. Os switches ATM são os equipamentos que fazem o roteamento dos dados no 
formato de células dentra da rede ATM. 
Quando um arquivo qualquer vai ser transmitido por uma rede ATM, ele é 
dividido em células ATM de tamanho fixo (53 bytes-5 bytes de cabeçalho e 48 bytes de 
carga útil) as quais são transmitidas ao longo da rede. O receptor reagrupa as células, 
formando o arquivo original. 
O ATM usa normalmente como meio de transmissão (camada física), fibras 
óticas (utiliza o padrão SONET com velocidades de 155,52Mbps a 622Mbps). 
 
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3.7.3.2 – Modelos de serviço ATM 
O ATM possui quatro modelos de serviços que podem ser contratados junto ao 
provedor. São eles: 
Serviço de Taxa Constante (CBR – Constant Bit Rate) 
 - a taxa oferecida é usada pelo usuário com o menor atraso fim-a-fim 
 - baixa taxa de atraso e perda de pacotes ATM 
 - ideal para transmitir áudio de taxa constante de bits (ligação telefônica 
digitalizada – voz digital) e tráfego de vídeo em tempo real (TV digital) 
 - velocidade do link do usuário é definida e será sempre a mesma 
Serviço de Taxa Variável (VBR – Variable Bit Rate) 
- objetiva serviços de tansmissão em tempo real (telefonia) e não real 
(aplicações que não precisem de sincronia entre receptor e transmissor) 
- taxa de transferência não é fixa 
- Exemplo de aplicação: tráfego de voz e TV digital com compressão, 
tráfego de redes de computadores com protocolos orientados e não-orientados à 
conexão 
Serviço de Taxa Disponível (ABR – Available Bit Rate) 
 - é especificada uma taxa de transferência mínima e a taxa de 
transferência aumenta automaticamente se a rede estiver congestionada 
- garantia de uma taxa mínima para transmissão de células (MCR – 
minimum cell rate- como a CIR no Frame Relay) 
- realimentação para o transmissor sobre congestionamento na rede 
Serviço de taxa Não Especificada (UBR) 
 - não garante qualquer velocidade de transferência 
- não especifica qualquer nível de qualidade, sendo usada para 
transmissão de dados comuns, como arquivos, textos, etc.. 
- não há garantia na entrega das células 
- existe apenas o controle para entrega das células na ordem correta 
3.7.3.3 Correção de erros 
O ATM não fornece retransmissão em caso de erro nas transmissão das células. 
Se um comutador ATM detectar um erro no cabeçalho de célula, tenta corrigir o 
erro; 
Caso não consiga corrigir, descarta a célula sem pedir retransmissão. 
 
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3.7.4- Arquitetura ATM 
O modelo de referência ATM, como ilustrado a seguir, é composto das seguintes 
camadas ATM: 
- Camada Física: Análoga à camada física do modelo OSI, a camada física 
ATM gerencia a transmissão dependente da mídia. 
- Camada ATM: Combinada com a camada de adaptação (AAL), a camada de 
ATM é ligeiramente análoga à camada de enlace de dados do modelo de referência OSI. 
A camada ATM é responsável por estabelecer conexões e transmitir células através da 
rede ATM. Para tanto, ela usa as informações de cabeçalho de cada célula ATM. 
- Camada de adaptação (AAL): Combinada com a camada ATM, a AAL é 
ligeiramente análoga à camada de enlace de dados do modelo OSI. A AAL isola os 
protocolos de camadas mais altas dos detalhes dos processos ATM. As AALs 
comumente empregadas são AAL1, AAL3/4, AAL5. A AAL1 requer sincronização 
entre a origem e o destino sendo adequada à manipulação de circuitos, como voz e 
vídeoconferência. A AAL3/4 dá suporte tanto a dados orientados à conexão quanto sem 
conexão. Ela foi projetada para provedores de serviço de rede e encontra-se 
estreitamente alinhada com o Switched Multimegabit Data Service (SMDS - Serviço de 
dados público de alta velocidade baseado em comutação de pacotes que permite alta 
performance em MANs ou WANs sem limite de distância com velocidades entre 34 
Mbps e 155 Mbps). A AAL3/4 é utilizada para transmissão de pacotes SMDS por uma 
rede ATM. A AAL5 é a AAL primária para dados e dá suporte tanto para dados não-
SMDS, como IP clássico por ATM e Emulação LAN (LANE). 
- Camadas mais altas: residem acima da AAL aceitam os dados de usuário, os 
organizam em pacotes e os passam à AAL. 
 
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3.7.4.1-Funções das camadas de forma geral 
3.7.4.1.1– Camada Física 
A camada física tem as seguintes funções: 
-Controle de transmissão e recebimento de bits no meio físico (acesso ao meio 
de transmissão- feito pela PMD) 
- Detecção de erros (TC) 
- Conversão de bits em células (TC) 
- Empacotamento das células nos tipos de quadro apropriados ao meios físico 
(geração e delimitação das células ATM de 53 bytes) (TC) 
A camada física se compõe de duas partes (subcamadas ): 
Subcamada de Convergência de Transmissão (TC- Transmission convergence): 
adapta a camada ATM acima à subcamada física abaixo (PMD)(como LLC na Enlace). 
Subcamada Dependente do Meio (PMD - Physical Medium Dependent): depende 
do tipo de meio físico que está sendo empregado (como MAC na Enlace). 
 
 
 
 Camada Física 
� Subcamada de Convergência de Transmissão(TC): 
Funções da TC : 
� No lado transmissor gera: 8 bits de CRC; 
� No lado receptor: usa os 8 bits CRC para correção de erros; 
� Delineamento de célula(verificação de erros) 
� Geração de células 
� Geração de quadro 
� Geração e verificação de soma de verificação 
� Subcamada Dependente do Meio Físico (PMD) 
� Duas classes de subcamadas PMD: 
� PMD com estrutura de transmissão de quadros; e 
� PMD sem estrutura de Tx de quadros. 
� PMD com estrutura de transmissão de quadros: 
 TC 
 
PMD 
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� Função: responsável pelo mecanismo de transmissão dos quadros 
� Tecnologias que fazem parte dessa subcamada PMD: 
� SONET/SDH: estrutura de transmissão de quadros com alta velocidade. 
� Possue sincronização de bits entre transmissor e receptor; 
� Várias velocidades: 
� OC1 = 51.84 Mbps; 
� OC3 = 155.52 Mbps; 
� OC12 = 622.08 Mbps. 
� T1/T3: estrutura de transmissão de quadros (velha hierarquia de telefonia: 1.5 
Mbps/ 45 Mbps. (SMDS) 
� No Brasil usa-se a hierarquia européia E1/E3: 2 / 34 Mbps 
� Trabalha sobre fibra ótica, microondas e cobre. 
� PMD sem estrutura de transmissão de quadros: 
� Baseada em células sem quadro (mesmo que não haja dadospara transmitir, envia 
células vazias) => faz parte da tecnologia para manter sincronismo entre Tx e Rx). 
3.7.4.1.2 Camada ATM 
A camada ATM tem como principais funções, o seguinte: 
Multiplexação e demultiplexação de células de diferentes conexões (VCI/VPI) em 
um único fluxo de células. 
Translação dos identificadores da célula quando necessário em muitos casos 
quando a célula é comutada de uma conexão física para outra em um switch ATM. Essa 
translação pode ser efetuada sobre o VCI ou VPI separadamente ou em ambos 
simultaneamente. 
Funções de qualificação da classe de QoS (classes de A a X –Ver Gabriel Torres) 
e de congestionamento em tráfego entre usuários. 
Extração/adição do cabeçalho de célula antes/depois da célula ser enviada para a 
Camada de Adaptação ATM. 
Implementação do mecanismo de controle de fluxo na interface de rede do 
usuário. 
 
� A célula possui 53 bytes (5 bytes de cabeçalho e 48 bytes de carga útil) 
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Formato genérico da célula 
 
� Questão: Carga útil com 48 bytes. Porque? 
�carga útil pequena => pequeno atraso de criação de célula para voz 
digitalizada 
� rápido roteamento 
- Célula ATM 
 
� Campos: 
� Cabeçalho: 
�GFC (Generic Flow Control) => utilizado no controle de fluxo das interfaces 
UNI 
� VPI: Identificador de caminho virtual (8 ou 12 bits) 
� VCI: identificador de canal virtual (16 bits) 
� pode mudar de enlace para enlace através da rede 
� PT: Tipo de payload (ex. célula de dados, célula inativa(sem dados)) 
� CLP: bit de Prioridade de Perda de Célula 
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� CLP = 1 => implica célula de baixa prioridade, pode ser descartada em 
caso de congestão 
� HEC: Verificação de Erros no Cabeçalho 
� verificação cíclica de erros (CRC) 
� ATM Cell Payload (Dados) => carga útil (48 bytes) 
- Canais virtuais (CV) 
 
� Transporte em CV: células são transportadas sobre CV da fonte ao destino. 
� estabelecimento de conexão, necessário para cada chamada antes que o 
fluxo de dados possa ser iniciado. 
� cada pacote (célula) transporta um identificador de CV (VCI-Virtual 
Channel Identifier) e de caminho (VPI – Virtual Path Identifier). 
� recursos do enlace e do comutador (banda passante, buffers) podem ser 
alocados por CV: para obter um comportamento semelhante a um circuito físico 
� CVs Permanentes (PVCs) 
� conexões de longa duração 
� tipicamente: rota “permanente” entre roteadores IP 
� garante disponibilidade de uma conexão e não requer procedimentos de 
configuração de chamada entre comutadores. 
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- Configuração de subinterface ATM 
 
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� CVs Comutados (SVC): 
� dinamicamente criados, e permanece em uso apenas enquanto os dados 
estão sendo transferidos. 
� 
� Vantagens do uso de circuitos virtuais no ATM: 
�índices de QoS garantidos para conexões mapeadas em circuitos virtuais 
(banda passante, buffers pré-estabelecidos, estabelecimento de prioridades) 
� Problemas no uso de circuitos virtuais: 
�Um PVC entre cada par origem/destino não tem boa escalabilidade (rotas 
fixas). 
�CVC introduz latência (variação) de estabelecimento de conexão e atrasos de 
processamento para conexões de curta duração. 
3.7.4.1.3 Camada de Adaptação ATM (AAL) 
 A Camada de Adaptação existe apenas nos dispositivos ATM na borda de uma 
rede ATM. 
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Essa camada permiti que os protocolos (Ex: IP) e as aplicações existentes (Ex: 
vídeo) de taxa constante rodem sobre ATM. 
Segmentação e remontagem(recomposição) faz parte dessa camada e é simples 
porque não existe número de sequência. Essa subcamada apenas aceita a unidade de 
dados de protocolo subcamada superior (convergência) e a segmenta em SAR-PDUs de 
48 octetos, sem dicionar qualquer outro campo. A remontagem (recomposição) é o 
agrupamento das células, retornando os dados ao formato original e entregando à 
camada superior. A figura a seguir apresenta a subcamada de convergência da camada 
de adaptação comentada anteriormente. 
 
A figura a seguir mostra uma típica célula AAL5 em que o quadro de carga útil é 
quebrado em um bloco de 48 bytes pelo processo SAR e empacotado em uma célula 
ATM de 53 bytes. 
 
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� A ITU e o Fórum ATM padronizaram diversas AALs, quais sejam: 
AAL1 => requer sincronização entre a origem e o destino sendo adequada à 
manipulação de circuitos, como voz e vídeoconferência para serviços de taxa constante 
de bits (CBR) (Ex: Emulação de circuitos de voz ou videoconferência em tempo real); 
AAL3/4 => dá suporte tanto a dados orientados à conexão quanto sem conexão. 
Ela foi projetada para provedores de serviço de rede e encontra-se estreitamente 
alinhada com o Switched Multimegabit Data Service (SMDS - Serviço de dados público 
de alta velocidade baseado em comutação de pacotes que permite alta performance em 
MANs ou WANs sem limite de distância com velocidades entre 34 Mbps e 155 Mbps). 
AAL5 => dá suporte tanto para dados não-SMDS, como IP clássico por ATM 
(para transporte de datagramas) e Emulação LAN (LANE). 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Será dado ênfase apenas a AAL5 pela sua (importância para a nossa disciplina). 
� Usada para transportar datagramas IP. 
� Unidade de dados de protocolo AAL (PDU AAL) 
�Equivalente a um segmento UDP ou TCP: 
 
 
 
 
- PAD => garante que a PDU seja um numero inteiro de 48 bytes 
- Comprimento => identifica o tamanho da carga útil da PDU 
- CRC => detecção de erro 
- Carga útil => dados do usuário 
� Os segmentos da camada (dados) são fragmentados em múltiplas células ATM 
 
Carga util 
 
0-65535 
PAD 
 
0-47 
Comprimento 
 
2 
CRC 
 
4 
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Questão: ATM: camada de rede ou de enlace? 
Visão: transporte ponto-a-ponto: “ATM de computador a computador” 
�ATM é uma tecnologia de camada de enlace dentro de regiões localizadas da 
Internet; 
Realidade: usada para conectar roteadores IP de backbone 
� “IP sobre ATM” (será comentado a seguir!) 
� ATM é usado como uma camada de enlace comutada, conectando roteadores 
IP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. IP sobre ATM 
 - Cada interface de roteador que se conecta à rede ATM terá dois endereços: 
 - Um endereço IP 
 - Um endereço ATM (é um endereço de LAN em uma rede ATM) 
5.1 -Viagem de um Datagrama numa Rede IP-sobre-ATM: 
� Roteador de entrada: 
� Examina o endereço de destino do datagrama 
� Indexa sua tabela de roteamento e determina o endereço IP do roteador de 
saída (próximo roteador na rota do datagrama) 
� Para levar o datagrama até o roteador de saída, o roteador de entrada vê a 
rede ATM simplesmente como um outro protocolo de camada de enlace. 
Para transportar o datagrama até o roteador seguinte, deve ser determinado 
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o endereço físico do roteador do próximo salto. No caso de uma interface 
ATM, o roteador de entrada indexa uma tabela ARP ATM com o endereço 
IP do roteador de saída e determina o endereço ATM desse roteador de 
saída. 
� Após a conclusão das etapas anteriores, a tarefa de levar o datagrama até o 
roteador de saída sai das mãos do IP e passa para as mãos do ATM. O ATM deve 
levar o datagrama até o endereço de destino ATM. O ATM tem duas tarefas: 
� Segmentar o datagrama em células no lado remetente do canal virtual ( 
roteador de entrada- camada AAL) 
� Determinar o VCI para o canal virtual que leva ao endereço de destino 
ATM(camada ATM) 
� O roteador de entrada então passa o datagrama, juntamente com o endereço 
ATM do roteador de saída, para baixo, para a camada de enlace (camada 
ATM) 
� O roteador de saída ao receber as células faz o seguinte: 
�Remontar as células do datagrama original no lado receptor do canal 
virtual (roteador de saída- camada AAL)14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5.2- ARP e ATM 
 ARP tem a importante incumbência de traduzir o endereço do roteador de saída 
para um endereço de destino ATM. 
 Se o mapeamento não existir na tabela, o protocolo ARP deverá entrar em contato 
com o roteador de saída e obter o mapeamento. 
 A tecnologia Ethernet envia uma mensagem de requisição ARP dentro de um 
pacote broadcast. 
 O ATM não faz igual à Ethernet => é uma tecnologia de comutação. 
 O ATM para conseguir o mapeamento pode fazer o seguinte: 
 -Transmitir mensagens de requisição ARP para todos os destinos 
 -Usar um servidor ARP 
Transmitindo mensagens de requisição ARP: 
 Roteador de entrada constrói mensagem de requisição ARP; 
 Converte a mensagem em células e envia para a rede ATM através de um canal 
virtual especial. 
 Roteador de saída recebe a mensagem de requisição ARP e envia ao roteador de 
entrada uma resposta ARP. 
 Roteador de entrada atualiza sua tabela. 
Servidor ARP 
 Um servidor ARP é agregado diretamente a um dos comutadores ATM com CVPs 
entre cada roteador e o servidor ARP. 
 Cada CVP tem o mesmo VCI em todos os enlaces; 
Rede 
Aplicação 
Transpor
te 
Rede 
Aplicação 
Transpor
te 
HTTP,FTP, 
etc 
 
 
TCP, UDP 
 
HTTP,FTP, 
etc 
 
 
TCP, UDP 
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 O servidor ARP contém uma tabela ARP atualizada que confronta endereços IP 
com endereços ATM. 
6 – Interfaces ATM 
 A conexão de equipamentos em uma rede ATM é efetuada por interfaces padrão. 
 A definição dessas interfaces entre dispositivos ATM é conhecido como Network 
Interface. 
 Essas interfaces definem um conjunto de especificações de comunicação no meio 
físico com regras especificas de sinalização entre os dispositivos ATM. 
 Em uma conexão ATM típica podem existir dois tipos de interface: 
 - interface (UNI) - estação para switch 
 - interface (NNI) - switch para switch 
 - interface PNNI (Private Network Iinterface) – sinalização entre switches ATM 
UNI (User-to-Network Interface) 
-Especifica a conexão de um usuário a rede ATM. 
-Existe UNI privada (usuário de rede local) e UNI publica (liga usuário remoto a rede 
ATM) 
NNI (Network-to-Network Interface) 
- Especifica a conexão entre dois switches ATM. 
- Existe NNI privada (switch ATM de uma rede local) e NNI publica (switch de uma 
rede remota) 
Nas células NNI, não existe o campo GFC (Controle de Fluxo Genérico), ao contrário 
do que acontece nas células UNI. 
Como este campo é raramente utilizado não há, na prática, diferenças funcionais entre 
células UNI e NNI. 
 
 
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PNNI (Private Network-Network Interface) 
A PNNI proporciona roteamento dinâmico ATM com suporte a QoS. O 
protocolo PNNI é usado como protocolo de roteamento dinâmico para a interconexão de 
redes ATM global e, portanto, foi especificado como protocolo de roteamento 
hierárquico. A PNNI é dinâmica porque apura a topologia da rede e as informações de 
alcance com configuração mínima. Ela se adapta automaticamente às alterações da rede, 
anunciando informações de estado de topologia. 
A PNNI utiliza roteamento por prefixo e suporta hierarquia de endereços 
aritrária, ou seja, é possível escalar uma rede através de uma organização hierárquica da 
topologia. 
7 – Roteamento ATM em redes Privadas 
 Redes ATM privadas usam um endereço de 20 octetos ou 40 caracteres 
hexadecimais na UNI chamados de NSAP (Network Service Access point- ponto de 
acesso de serviço de rede). O endereço é significativo a partir da esquerda. 
 Como exemplo, uma rede de três roteadores poderia ser indentificada como 
segue: 
 
 Onde o “x” representa um “não importa qual bit”. O primeiro caracter 
hexadecimal é suficiente par adientificar os três roteadores. 
A figura a seguir mostra um exemplo típico de roteamento por prefixo ATM 
utilizando endereços NSAP. Os endereços NSAP são usados para identificar os nós 
ATM, tendo função semelhante ao endereço IP. 
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Resumindo o ATM usa roteamento por prefixo. O roteamento ATM faz a 
correspondência mais adequada possível, partindo do caracter mais significativo da 
esquerda. 
7 - LANE: ATM como LAN Virtual 
 A LANE (LAN Emulation) é um padrão definido pelo ATM Forum que fornece 
à estações conectadas via ATM os mesmos recursos que elas normalmente obtêm de 
LANs legadas, como Ethernet e Token Ring. Como sugere o nome, a função do 
protocolo LANE é emular uma Lan no topo de uma rede ATM. 
 Especificamente, o protocolo LANE define mecanismos para emulação de uma 
LAN, seja Ethernet 802.3, Token Ring 802.5. 
 A figura abaixo mostra os componentes de uma LANE. 
 
 Na figura anterior temos: 
 - Cliente LE (LEC) – Uma entidade em uma extremidade, como uma estação 
de trabalho ou roteador, que executa encaminhamento de dado, resolução de endereços 
e outras funções de controle para uma única extremidade em uma ELAN. O LEC 
fornece um serviço de LAN-padrão a quaisquer camadas mais altas que façam interface 
com ele. O LEC registra o seu endereço MAC junto ao LES 
 - LAN Emulation Server(LES) – Fornece um recurso de registro para que os 
clientes registrem endereços MAC unicast e multicast. O LES manipula requisições 
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ARP de Emulação LAN (LE-ARP). E mantém uma lista de endereços MAC de destino 
à LAN. 
 - Broadcast and Unknown Server (BUS) – Um servidor multicast que efetua o 
espalhamento (flood) do tráfego de destino desconhecido e encaminha tráfego multicast 
e broadcast para clientegs dentro de uma ELAN. 
 - LAN Emulation Configuration Server (LECS) – Mantém um banco de 
dados de endereços MAC ou ATM de LEC e ELANs associadas. Somente um LECs 
pode existir por nuvem de comutação ATM, podendo servir a várias ELANs. 
 Quando uma estação de trabalho deseja se conectar com outra estação, as 
seguintes transações ocorrem: 
o O software LEC na estação de trabalho envia um LE-ARP ao LES 
o O LES responde com um endereço NSAP OSI do destino, se conhecido. 
o O LEC estabelece um SVC para se comunicar co o endereço MAC de 
destino. 
o Se o LES não souber o endereço de destino, ele poderá enviar o ARP 
para todos os outros LECs. 
o O destino poderá responder ao LES ou à estação de tabalho remetente.