Protocolo Ethernet

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
FELIPE BENIGNO LOPES DE SOUZA 
LUIZ CARLOS DA SILVA NETO 
MARCELO HENRIQUE DA SILVA 
MATHEUS NOGUEIRA MONTEIRO 
MURILO DE BRITO CUSSA 
 
 
 
 
 
 
 
 
REDES INDUSTRIAIS E SISTEMAS SUPERVISÓRIOS 
ETHERNET 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO 
2019 
FELIPE BENIGNO LOPES DE SOUZA 
LUIZ CARLOS DA SILVA NETO 
MARCELO HENRIQUE DA SILVA 
MATHEUS NOGUEIRA MONTEIRO 
MURILO DE BRITO CUSSA 
 
 
 
 
 
 
 
REDES INDUSTIRAIS E SISTEMAS SUPERVISÓRIOS 
PROTOCOLO ETHERNET 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Projeto de Pesquisa apresentado a turma de 
Redes Industriais e Sistemas Supervisórios, da 
Faculdade Estácio de Sá, como diretrizes para 
manufatura do Trabalho de conclusão da 
disciplina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RIO DE JANEIRO 
2019 
RESUMO 
 
Existem inúmeros protocolos de rede disponíveis no mercado atualmente, cada 
um deles com suas características de utilização, com seus meios físicos para a 
fabricação, sua inteligência, além de vantagens e desvantagens, o que será abordado 
neste trabalho será um deles, com o passar do tempo o nome do mesmo passou a 
ser muito conhecido graças a popularização da internet, grande parte das casas 
atualmente possuem equipamentos destinados a este tipo de protocolo, será 
abordado nesse trabalho o protocolo Ethernet, desde suas categorias, meio físico, 
como é utilizado, dispositivos para a sua utilização, sua velocidade, vantagens e 
desvantagens de sua utilização, basicamente uma descrição para o seu melhor 
entendimento. A sua compreensão é de grande importância para o enriquecimento do 
conhecimento a respeito da matéria Redes Industriais e Sistemas Supervisórios, 
esperamos ser claros e abordar o máximo de informação possível afim de entregar 
um bom entendimento, mas sem que se torne algo maçante. 
Palavras-chaves: Ethernet, velocidade, meio físico, categorias, protocolo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
There are numerous network protocols available on the market today, each with 
its characteristics of use, its physical means for manufacturing, its intelligence, and 
advantages and disadvantages, which will be addressed in this work, will be one of 
them, over the years. time the name of the same became well known thanks to the 
popularization of the internet, most homes currently have equipment for this type of 
protocol, will be addressed in this work Ethernet protocol, from its categories, physical 
environment, how it is used, devices For its use, its speed, advantages and 
disadvantages of its use, basically a description for your better understanding. Your 
understanding is of great importance for the enrichment of knowledge about the 
subject Industrial Networks and Supervisory Systems, we hope to be clear and to 
address as much information as possible in order to deliver a good understanding, but 
without becoming dull. 
Keywords: Ethernet, speed, media, categories, protocol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
FIGURA 1- RELAÇÃO DAS CAMADAS OSI E CAMADAS IEEE 802 ...................... 12 
FIGURA 2- FUSÃO DO FIBRE CHANNEL COM O ETHERNET ............................... 14 
FIGURA 3- PADRÕES GIGABIT ETHERNET .......................................................... 15 
FIGURA 4- UM TOKEN-BUS .................................................................................... 17 
FIGURA 5- FORMATO DE FRAME DA NORMA IEEE 802.4 .................................... 18 
FIGURA 6-EXEMPLIFICAÇÃO UNICAST ................................................................ 23 
FIGURA 7- EXEMPLIFICAÇÃO MULTICAST .......................................................... 23 
FIGURA 8- EXEMPLIFICAÇÃO BROADCAST ........................................................ 24 
FIGURA 9 - QUADRO ETHERNET 802.1Q ............................................................... 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
TABELA 1- TABELA DE PROTOCOLOS DE TRANSMISSÃO ................................ 16 
TABELA 2 - VARIAÇÃO OPÇÕES DE UTILIZAÇÃO MAC ...................................... 20 
TABELA 3 - ESPECIFICAÇÕES TECNOLOGIAS ETHERNET ................................ 32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 9 
2. HISTÓRIA DA ETHERNET ................................................................................ 10 
3. PADRÕES IEEE 802 .......................................................................................... 12 
3.1. PADRÃO 802.1 ............................................................................................ 13 
3.2. PADRÃO 802.3 ............................................................................................ 13 
3.3. PADRÃO GIGABIT ETHERNET .................................................................. 13 
3.4. PROTOCOLO FAST ETHERNET ................................................................ 15 
3.5. PADRÃO 802.4 ............................................................................................ 16 
3.6. PADRÃO 802.5 ............................................................................................ 18 
3.7. PADRÃO 802.11 .......................................................................................... 19 
3.8. CAMADA LLC DO PADRÃO 802 ................................................................ 19 
3.9. CAMADA MAC DO PADRÃO 802 .............................................................. 20 
3.9.1. CAMADA FÍSICA DO PADRÃO 802 .................................................... 20 
3.10. VLANS ......................................................................................................... 25 
4. GERENCIAMENTO DA REDE ATRAVÉS DOS SWITCH’S .............................. 27 
4.1. CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES DO SWITCH: ....................................... 27 
4.2. TIPOS DE SWITCH ..................................................................................... 27 
4.2.1. SWITCH LAYER 2 ................................................................................ 27 
4.2.2. SWITCH LAYER 3 ................................................................................ 27 
4.2.3. SWITCH LAYER 4 ................................................................................ 27 
5. PROTOCOLOS .................................................................................................. 29 
5.1. O QUE SERIA UM PROTOCOLO ............................................................... 29 
5.2. TIPOS DE PROTOCOLOS .......................................................................... 29 
5.2.1. TCP/IP ................................................................................................... 29 
5.2.2. MODBUS/TCP ....................................................................................... 29 
5.2.3. PROFINET............................................................................................. 30 
5.2.4. ETHERNET/IP ....................................................................................... 30 
5.2.5. IEC-61850.............................................................................................. 30 
6. TOPOLOGIA ETHERNET .................................................................................. 32 
6.1. O PRINCÍPIO DE TRANSMISSÃO .............................................................. 33 
6.2. TRANSMISSÃO EM HALF-DUPLEX:......................................................... 33 
6.3. TRANSMISSÃO EM FULL-DUPLEX: ......................................................... 34 
6.4. ETHERNET COMUTADA ............................................................................ 34 
6.5. CATEGORIAS DO MEIO FÍSICO ................................................................ 35 
6.6. DTE E DCE .................................................................................................. 36 
7. VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA REDE ETHERNET ................................... 37 
8. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 38 
9. ANEXO A – SLIDES PARA APRESENTAÇÃO ................................................ 39 
9 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O protocolo Ethernet funciona utilizando, em resumo, como uma rede que por 
sua vez conecta diversas máquinas entre si, formando grupos, separando cada 
equipamento podendo dar a cada um à sua prioridade, enviando informações a cada 
um quando é pertinente. Ele conecta equipamentos em uma rede local, nomeada 
como LAN (Local Area Network) se comunicando através de uma língua igualitária 
(protocolo) sobre todos os dispositivos, a LAN cobre apenas uma pequena área, 
sendo alguns exemplos, escritórios de empresas, grupos familiares, industrias, porém, 
existe uma outra rede que abrange uma área bem maior, chamada de rede WAN 
(Wide Area Network), essa é parecida com a dita anteriormente, porém faz a conexão 
entre diversas outras redes, unificando cada uma delas para que assim consigam 
acessar o que chamamos de internet. 
A Ethernet visa controlar a distribuição de informações dentro da rede, dizendo 
como os dispositivos da rede podem transmitir e também quem pode transmiti-los, 
além de também controlar o modo de formatação de dados para que em seu 
recebimento os mesmos possam ser lidos, sem problemas de conflito de linguagem. 
Para que os dados sejam transmitidos deve haver um meio, um dos maiores 
problemas dentro da criação e utilização de tecnologias é o seu meio físico, na teoria 
uma tecnologia pode sempre funcionar, mas quando se trata da realidade existem 
muitas barreiras para tal acontecimento. A rede Ethernet não é diferente das outras, 
dependendo de sua distância, velocidade, tipo de rede, como a rede se comporta, o 
meio físico muda drasticamente, também mudando assim o preço da utilização desse 
protocolo, também como sua utilização de equipamentos, a seguir será mostrado um 
pouco mais sobre essas características. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
2. HISTÓRIA DA ETHERNET 
 
A Ethernet foi criada como um protocolo a ser seguido para conexão entre 
dispositivos, a mesma foi desenvolvida por Robert Metcalfe e Dave Boggs começou a 
funcionar apenas em novembro de 1973, mas foi concebida em maio do mesmo ano, 
porém antes disso existiu um caso, sobre essa mesma tecnologia sendo estabelecida 
na verdade em ilhas do Havaí, mais precisamente em 1970 conhecida como Alohanet, 
pode parecer brincadeira ao ler esse nome, mas esse sistema era utilizado através de 
uma rede de rádio projetada para distribuir informação entre dispositivos através de 
um protocolo entre as estações transmissoras, esse sistema funcionava de modo que 
se uma estação não utilizasse o mesmo protocolo que as outras, ou seja, se não 
seguissem as regras estipuladas pela Alohanet, ela deveria ser retransmitida após um 
período de espera. 
Funcionam com base em existir somente dois canais de comunicação, um 
canal para transmissão do computador aos terminais, onde os transmissores eram 
somente utilizados no computador central, os receptores eram utilizados em cada 
terminal, também se utilizava um canal para transmissão dos terminais ao computador 
onde seus transmissores eram obtidos por cada terminal deste canal, e ao contrário 
de antes, os receptores eram somente do computador central. 
 Esses padrões, e maneiras de se portar perante conexões entre dispositivos 
foi usado como base para o padrão Ethernet logo em seguida. 
Metcalfe e Boggs, então estudante de graduação na Universidade de Stanford, 
trabalharam durante meses para construir um tipo de rede que fosse rápida o 
suficiente para enviar mensagens para as impressoras a laser que a PARC estava 
inventando. O resto viria mais tarde: e-mail, imagens, voz, música e vídeo, tudo em 
pequenos feixes de dados chamados “pacotes”. Com base no conceito de pacotes da 
Arpanet (uma fase primitiva da internet) e a ajuda de muitos outros na PARC (Palo 
Alto Research Center, foi uma importante divisão de pesquisa da Xerox 
Corporation baseada em Palo Alto, Califórnia). Em um memorando para a equipe em 
22 de maio de 1973, Metcalfe descreveu a arquitetura que eles conceberam e deu-
lhe um nome: The Ether Network. Esse foi o começo de uma tecnologia que avançaria 
até que atualmente uma nova geração de pesquisadores exploraria uma Ethernet que 
carregará um terabyte por segundo. 
A Ethernet não foi uma descoberta acidental. Depois de passar cerca de dois 
anos trabalhando na Arpanet, Metcalfe foi contratado pela PARC para desenvolver 
uma rede que ligaria os novos computadores nela. Um visionário da PARC, chamado 
Alan Kay, tinha inventado um sistema chamado Alto, que era um computador inteiro 
para a área de trabalho de cada usuário. "Um problema que nunca existiu antes foi 
criado", disse Metcalfe. “E esse problema foi: 'O que você faz quando tem um prédio 
cheio de computadores pessoais?'". 
Havia algumas LANs naquela época, mas elas tinham sérias limitações, 
Metcalfe disse. A PARC usava uma, chamada de Data General MCA (Multiprocessor 
Communications Adapter), entre seus minicomputadores Data General Nova. Mas só 
foi possível conectar 16 sistemas, e todos eles tinham de estar na mesma sala. Os 
cabos tinham cerca de 1,5 centímetro de espessura, lembrou. 
11 
 
Em suas mesas, Metcalfe e seus colegas tinham terminais de texto ASCII 
(Código Padrão Americano para o Intercâmbio de Informação) que conversavam com 
um minicomputador a 300 bits por segundo. Isso não era velocidade suficiente para 
enviar arquivos para uma impressora a laser de alta resolução, uma página por 
segundo. Eles estavam entrando no mundo digital de amanhã com a conectividade 
de ontem. Embora nem todo mundo tenha concordado na PARC, Metcalfe disse, ele 
insistia que a rede era fundamental para os novos computadores. O sistema de 
Metcalfe e Boggs tinha que superar qualquer LAN da época. 
"Nossa especificação foi que queríamos conectar 255 computadores pessoais 
a uma distância de um quilômetro e meio, a centenas de kilobytes por segundo...e nós 
queríamos fazê-lo com um mínimo de cabeamento, porque todas as redes 
antecessoras tinham estas salas cheias de cabos que chamávamos de 'ninhos de 
ratos'", disse Metcalfe. 
A rede que Metcalfe e Boggs propuseram cumpriu todas essas qualificações, 
incluindo uma velocidade máxima de 2.94 Mbps. Essa velocidade hoje é um 
desempenho decente em um celular 3G. Mas, em comparação com conexões de 300 
bps nos desktops, a nova rede era cerca de 10 mil vezes mais rápida. 
Metcalfe e Boggs fizeram a rede funcionar em novembro de 1973. No início, os 
funcionários da PARC poderiam pedir um Alto com ou sem Ethernet, mas logo todo 
mundo dependia dela, disse Metcalfe. Uma das razões foi um pedido de teste de 
memória de semicondutores de cada Alto, que ainda era uma tecnologia não 
comprovada. Um cientista da PARC, Chuck Thacker, escreveu uma rotina de 
diagnóstico que seria executada no Alto e testaria sua memória enquanto o usuário 
estava fora. 
Mas as principais utilizações foram o envio de trabalhos para impressoras e 
atingir a Arpanet através de um roteador com linhas de longa distância. A evolução foi 
gradual: as impressoras a laser vieram em 1974 e o e-mail por volta de1976, Metcalfe 
disse. 
Ao longo da década de 1970, o uso da Ethernet expandiu, mas apenas perto 
das instalações da Xerox e algumas outras instituições, como Stanford e MIT, onde a 
pesquisa da computação de ponta estava sendo feita. A Casa Branca também tinha 
Ethernet, juntamente com alguns Altos que a Xerox doou. 
Ao final de 1980, a Ethernet tinha efetivamente ganhado a corrida pelo padrão 
de rede local, Metcalfe disse. Seus apoiadores incluíam Intel, Digital e uma pequena 
empresa que Metcalfe lançou para atender o mercado nascente de adaptadores. 
 
 
 
 
 
12 
 
3. PADRÕES IEEE 802 
Para toda tecnologia criada existem regras a serem seguidas para uma melhor 
otimização dos sistemas, ainda mais em sistemas onde a interligação entre 
dispositivos é de extrema importância, por isso o IEEE (Instituto de Engenheiros 
Eletricistas e Eletrônicos) se esforça tanto para garantir que esses meios funcionem 
através dessas normas aprovadas, que não somente são aplicadas nas redes que os 
conectam, mas também na fabricação dos dispositivos que participam dela. Essa 
organização foi fundada nos Estados Unidos em 1964, sendo originalmente uma 
junção de outras instituições, o AIEE (Instituto Americano de Engenheiros Elétricos) e 
o IRE (Instituto de Engenheiros de Rádio). Em 1 de janeiro de 1963, hoje em dia 
conhecida como uma das organizações com maior número de funcionários do mundo, 
ela é uma organização sem fins lucrativos. 
A partir da criação desse instituto descrito acima, foram criados vários padrões 
responsáveis pela administração de redes, a seguir será descrito alguns deles: 
O padrão IEEE (leia-se I3E) 802 trata-se de um conjunto de padrões para definir 
métodos de acesso e controle para redes locais (LANs) e metropolitanas (MANs). A 
série 802 não foi a única série de padrões de protocolos criadas pelo IEEE, porém a 
mais importante. O nome dado a série refere-se ao ano e mês de seu início (fevereiro 
de 80). 
Os protocolos IEEE 802 correspondem à camada física e à camada Enlace de 
dados do modelo ISO/OSI, largamente adotado na interconexão de sistemas abertos, 
porém dividem a camada de enlace em duas subcamadas, conforme ilustrado na 
figura 1. 
 
Figura 1- Relação das camadas OSI e camadas IEEE 802 
 
 
 
13 
 
3.1. PADRÃO 802.1 
 
O padrão 802.1 do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos é uma 
norma que está relacionada com administração de redes, questões de 
interconectividade e interação dos padrões do instituto com o modelo OSI. A 
norma IEEE 802.1 possui uma série de subdivisões, e cada uma delas traz diretrizes 
específicas sobre diferentes áreas ou segmentos relacionados com a 
interconectividade. Estas subdivisões podem ser diferenciadas pelas letras que segue 
o número da norma, por exemplo a IEEE 802.1Q, que trata das redes de áreas virtuais 
locais (VLAN), e a IEEE 802.1X, que se relaciona com o acesso a redes com base em 
portas. 
O modelo OSI tinha como objetivo de ser um padrão para protocolos de 
comunicação dos mais variados sistemas, garantindo uma melhor intercomunicação. 
OSI é o modelo de referência da ISO. Foi criado em 1983, mas apenas em 1995 que 
foi formalizado. O modelo permite que se estabeleça comunicação entre maquinas 
diferentes e traz algumas diretivas básicas e genéricas para criação de quase 
qualquer tipo de redes de computador, podendo ser de curta a longa distância. 
3.2. PADRÃO 802.3 
 
A norma 802.3 do Instituto de Engenheiro Eletricistas e Eletrônicos (IEEE) 
define padrões para o funcionamento, fabricação, uso e manutenção das redes de 
ethernet. Esta norma é um padrão geral para estes tipos de arquitetura de 
interconexão que conectam dois ou mais aparelhos para que estas se comuniquem 
entre si. A ethernet funciona em pontos, ou seja, ele transfere dados e informação de 
um determinado ponto para outro por meio de cabos. Diferente das redes wi-fi, que se 
baseiam na norma IEEE 802.11, a ethernet não tem tecnologia sem fios, ela funciona 
exclusivamente com o uso de cabos conectados em pontos distintos formando uma 
rede entre eles. 
3.3. PADRÃO GIGABIT ETHERNET 
 
Em julho de 1996 foi criada a IEEE 802.3z task force com o objetivo de 
desenvolver o padrão Gigabit Ethernet. O padrão deveria possuir as seguintes 
características: 
• Utilização do frame Ethernet (IEEE 802.3); 
• Compatibilidade total com o Ethernet a partir da camada LLC para cima (IEEE 
802.2 LLC); 
• Utilização de CSMA/CD como método de acesso; 
• Compatibilidade com os padrões 10BaseT e 100BaseT; 
• Operação em half-duplex e full-duplex a velocidade de1000Mbps. 
 
A solução adotada foi fundir as tecnologias Ethernet IEEE 802.3 e Fibre 
Channel ANSI X3T11, como mostrado na figura 2. 
14 
 
Figura 2- Fusão do Fibre Channel com o Ethernet 
 
 
 
Desta maneira o novo padrão poderia se utilizar da intreface de alta velocidade 
do Fibre Channel, já existente, e manter o formato do frame Ethernet IEEE 802.3, 
operando em full-duplex ou half-duplex com o CSMA/CD. Vale observar que todo o 
cabeamento já instalado para uso com o Fibre Channel seria compatível com o padrão 
e, do mesmo modo, componentes óticos e codificadores/decodificadores 8B/10B 
poderiam ser utilizados por ambos os padrões. Com isso temos redução de custos, 
devido a produção em larga escala, e redução no tempo de desenvolvimento dos 
produtos Gigabit Ethernet. 
 
O padrão IEEE 802.3z também especificou suporte a cabos de cobre como 
meio de transmissão. Para pequenas distâncias um cabo de cobre balanceado e 
blindado seria usado e para distâncias maiores 4 pares trançados não blindados de 
categoria 5. Esta última opção resultou na criação de um novo padrão, o IEEE 
802.3ab, devido a necessidade de utilização de tecnologias de processamento digital 
de sinais. 
 O Gigabit Ethernet então foi divido nos padrões 1000BaseX, já padronizado 
pelo IEEE (802.3z), e 1000BaseT, que deve se tornar padrão em 1999 (802.3ab). 
 O padrão 1000BaseX, por sua vez, foi subdividido em 1000BaseLX, 
1000BaseSX e 1000BaseCX. O 1000BaseLX utiliza fibras óticas multi-modo e mono-
modo com lasers de comprimento de onda longo. O 1000BaseSX utiliza somente 
fibras óticas multi-modo com lasers de comprimento de onda curto. E o 1000BaseCX 
utiliza um tipo específico de cabo de cobre. 
15 
 
 Já o 1000BaseT foi criado com o objetivo de reutilizar instalações de cabeamento 
estruturado de categoria 5, de acordo com o padrão ANSI/TIA/EIA-568-A. 
 Na figura 3 temos um diagrama com os padrões do Gigabit Ethernet. 
Figura 3- Padrões Gigabit Ethernet 
 
A GMII (Gigabit Media Independent Interface ou Interface Gigabit Independente 
do Meio), foi concebida para facilitar a configuração de equipamentos, que poderia ser 
feita porta por porta, cada uma atendendo a um padrão diferente, de forma a tornar a 
rede mais flexível. Contudo, seu uso nos equipamentos não foi estabelecido como 
obrigatório. 
3.4. PROTOCOLO FAST ETHERNET 
 
Criada em 1995 com um objetivo de otimizar as conexões que já estavam 
ficando defasadas da Ethernet, foi desenvolvido uma nova tecnologia de padrão para 
conexões de redes cabeadas, a então chamada, “Fast Ethernet” (que também é 
conhecida como 10/100). 
O fast ethernet foi capaz de aumentar a taxa de transferência em 10 vezes em 
relação ao padrão ethernet, chegando a uma taxa de até 100 Mbps, como Padrão 
principal, temos o 100BASE-TX, que é um padrão para cabos de par trançado, 
utilizado em mais de 80% dos dispositivos, neste padrão foi mantida a distância 
máxima de 100 metros, mas foi adicionado o suporte ao modo-full duplex, onde as 
estações podem enviar e receber dados simultaneamente (100 megabits em cada 
direção), desde que seja usado um switch. 
Alguns de seus benefícios são a facilidade para instalação, gerenciamentoda 
rede e manutenção. Outro benefício é que as redes e dispositivos Fast Ethernet são 
mais baratos em relação aos do Gigabit Ethernet, porém não serão muito eficientes 
em transferências de dados mais pesados, como um serviço de Streaming. Caso a 
necessidade gire em torne de até 100 Mbps, a Fast Ethernet é uma ótima opção. 
16 
 
Tabela 1- Tabela de Protocolos de Transmissão 
 
 
3.5. PADRÃO 802.4 
 
Devido às restrições da norma IEEE 802.3, principalmente quanto ao acesso 
não determinístico ao meio físico e a impossibilidade, devido ao formato dos quadros 
IEEE 802.3, da definição de mecanismos de prioridade de quadros, foi que se chegou 
na norma IEEE 802.4. 
 Este padrão permite a comunicação num suporte de transmissão do tipo 
barramento, mas baseado na existência de uma ficha (token) que representa o direito 
de transmissão de uma estação. 
 Embora as estações sejam conectadas através de um barramento, caracterizando 
uma estrutura linear ou arborescente de comunicação, estas podem ser vistas como 
se constituíssem um anél lógico, onde cada estação conhece o endereço das 
estações vizinhas do anel. Uma vez que o anel lógico é inicializado, a estação que 
possui o endereço mais elevado pode transmitir o primeiro quadro. Uma vez que esta 
transmitiu o seu quadro, ela cede o direito de transmissão à estação vizinha, enviando 
a está um quadro especial denominado token. Desta forma, a ficha se propaga ao 
longo do anel lógico, tendo como regra fundamental o fato de que apenas a estação 
possuidora da ficha tem o direito de transmitir um quadro. Sendo assim, a ocorrência 
de colisões é praticamente impossibilitada. 
 Um ponto importante a salientar é a total independência entre a localização física 
das estações na rede e a composição do anel lógico. Quando uma estação transmite 
a ficha, ela endereça à estação imediatamente vizinha no anel lógico, 
independentemente de sua localização física. 
 
 
 
 
 
 
17 
 
 
 
Ainda, por construção, o suporte de transmissão opera em modo difusão. Além 
disso, quando uma estação conectada ao barramento entra em funcionamento, ela 
não é automaticamente inserida no anel lógico. O protocolo IEEE 802.4 é quem 
assume a função de inserção ou retirada de uma estação do anel lógico. 
 O protocolo funciona da seguinte maneira: quando o anel lógico é inicializado, 
as estações de trabalho colocam-se sequencialmente segundo a ordem decrescente 
do valor de seu endereço físico. A passagem da ficha se dá segundo esta ordem. A 
cada vez que uma estação se torna proprietária da ficha, ela possui o direito 
exclusivo de transmissão sobre o barramento, este direito pode ser exercido durante 
um certo período de tempo, após o qual ela deve ceder a ficha para a próxima 
estação do anel. No caso de quadros curtos, um grande número deles pode ser 
transmitido durante este período, de maneira consecutiva. Se uma estação 
possuidora da ficha não tem quadros a enviar, ela retransmite imediatamente a ficha 
à estação seguinte do anel lógico. 
 O protocolo de barramento com ficha define um mecanismo de prioridades a 
quatro níveis referenciados por 0 (menor prioridade), 2, 4 e 6 (maior prioridade). Isto 
pode ser visto como se cada estação fosse dividida em quatro subestações, uma 
para cada nível de prioridade. Assim, quando uma estação recebe a ficha, o direito 
de transmissão é cedido à subestação de nível 6, após à estação 4, e assim por 
adiante, até a estação 0, até que o período de emissão seja esgotado e a ficha 
tenha de ser retransmitida à próxima estação do anel. 
 A figura 5 apresenta o formato de um quadro IEEE 802.4, onde os seguintes 
campos são definidos: 
 O preamble, que permite a sincronização do emissor e do receptor a nível de bit; 
 O Delimitador de Início de Quadro, que permite a sincronização a nível de caracter; 
 O Controle de Quadro, que permite fazer a distinção entre os quadros de dados 
(carregando junto a prioridade) e os quadros de controle do anel lógico; 
 Os campos Endereço Destino e Endereço Origem, podem ser ambos de 2 bytes 
ou de 6 bytes. O endereçamento individual e de grupo é idêntico ao 802.3; 
Figura 4- Um token-bus 
18 
 
 O campo de Dados, que pode ter até 8182 bytes de comprimento; 
 O campo de Controle (FCS), que permite efetuar o controle de erros através da 
técnica de redundância longitudinal; 
 O Delimitador de Fim de Quadro, que indica o fim da transmissão de um quadro. 
 
 
Para a camada física, o token bus usa o cabo coaxial de 75 Ohms broadband. 
São possíveis velocidades de 1, 5 e 10 Mbps. 
 O processo de evolução do anel lógico dá-se em função do estado de cada 
estação fazendo parte deste. A cada instante, tem-se uma determinada quantidade 
de estações ativas e outras que, por alguma razão encerraram as suas atividades. 
 O protocolo de acesso ao meio oferece instruções permitindo a atualização do 
anel lógico de maneira ordenada. 
 Uma vez que o anel lógico está constituído com as estações ativas num dado 
instante, cada estação compondo o anel deve manter os endereços das suas 
estações vizinhas nos dois sentidos considerados. Periodicamente, a estação que 
detêm a ficha consulta as estações inativas para verificar se alguma delas quer fazer 
parte do anel lógico. Isto é feito pelo envio de um quadro do tipo “Procura Sucessor”. 
Este quadro vai indicar o endereço da estação que emite o quadro e o da estação 
seguinte a esta no anel lógico. Apenas as estações cujos endereços no anel lógico 
estiverem entre os dois endereços indicados poderão candidatar-se à participação no 
anel lógico. Isto permite que seja respeitada a ordem de composição do anel. 
 Se nenhuma estação apresenta interesse, a estação proprietária da ficha retoma 
a evolução normal do anel. Se apenas uma estação apresenta-se como candidata, 
ela passa a compor o anel lógico e torna-se a próxima destinatária da ficha. 
 Caso duas ou mais estações estejam se candidatando, ocorrerá colisões de seus 
quadros, o que requer que a estação proprietária da ficha resolva o conflito. Neste 
caso, ela permite um quadro “Resolução Conflito” destinada a inicializar o processo 
de resolução de contenção. Por outro lado, as estações possuem, normalmente, um 
indicador de 0 a 3 bits que permite atrasar a resposta com objetivo de evitar colisões. 
Já o abandono do anel é mais simples: se uma estação X, situada entre as estações 
A e B quer abandonar o anel, basta que ela envie à estação A um quadro indicando 
que sua vizinha (seguinte) a partir de agora será a estação B. 
 
3.6. PADRÃO 802.5 
 
O Token ring é um protocolo de rede local defino pela IEEE 802.5 que teve 
início nos anos 90 (criado pela IBM) para fazer concorrência com o padrão Ethernet, 
Figura 5- Formato de frame da norma IEEE 802.4 
19 
 
suas características envolvem uma taxa de transmissão de 4 Mbps ou 16 Mbps, 
comunicação unidirecional (denominada Simplex), arquitetura ponto a ponto e 
topologia logica em anel. 
Seu funcionamento é bem simples, o token ou envelope, fica circulando pela 
rede em anel até que uma das estações faz uma solicitação do token e o captura para 
fazer uma transferência de dados até outra estação, a estação que captou o token, 
insere seus dados no mesmo E o transmite a próxima estação até que chega na 
desejada, quando a estação destinada a mensagem recebe o token, captura os dados 
que foram transmitidos e insere um sinal de recebimento e devolve o token para 
retornar a estação emissora que ao receber o token novamente verá que a estação 
recebeu a sua mensagem através da leitura do sinal posto no token e após essa 
confirmação devolverá o token a rede para que outra estação possa utilizado. 
3.7. PADRÃO 802.11 
 
A norma 802.11 do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos(IEEE) 
define padrões para o funcionamento de redes sem fio. O padrão IEEE 802.11 é a 
base para existência do Wi-Fi, então praticamente todos os equipamentos de redes 
sem fios locais (WLAN) possuem as funções e os serviços definidos pela norma. Além 
do funcionamento interno, o padrão abrange técnicas e procedimentos para que duas 
redes WLAN coexistam em um mesmo local sem nenhum conflito. A credibilidade da 
norma é tão alta que, hoje em dia, falar Wi-Fi e rede sem fio é praticamente a mesma 
coisa que falar IEEE 802.11. O padrão está tão consolidado que fica muito difícil 
encontrar qualquer aparelho ou placa que não o siga, não só pela credibilidade que 
possui, mas também por ser o mais eficiente. 
Os equipamentos que seguem as normas IEEE 802.11 não são apenas os 
roteadores de redes sem fio. Os computadores e qualquer dispositivo que se conecte 
a uma WLAN também está de acordo com o padrão. As conexões sem fio, também 
conhecidas como Wi-Fi ou Wireless, permitem que equipamentos eletrônicos que 
recebam o sinal conectem-se em uma rede local, podendo trocar dados sem a 
necessidades de fio. Além disso, é possível a disponibilização de acesso à internet na 
área preenchida pelo sinal wireless. 
3.8. CAMADA LLC DO PADRÃO 802 
A camada LLC especifica os mecanismos para endereçamento e conexões das 
estações conectadas ao meio, a geração de quadros e mensagens, controla a troca 
de dados entre os usuários da rede e também controla os erros. 
Esta subcamada define os service access points (SAPs). 
 O protocolo HDLC (high-level data link control) é a base para operação e 
formato deste padrão. 
 A camada LLC estabelece três tipos de serviços: 
1. Sem conexão e sem reconhecimento; 
2. Com conexão; 
3. Com reconhecimento e sem conexão. 
20 
 
3.9. CAMADA MAC DO PADRÃO 802 
A camada MAC difere conforme o padrão IEEE 802 utilizado e permite que os 
dispositivos compartilhem a capacidade de transmissão de uma rede. Também tem 
controle do acesso ao meio de transmissão e detecção de colisões. Esta subcamada 
mantém uma tabela dos endereços físicos dos dispositivos. Cada dispositivo será 
atribuído e deverá ter um endereço MAC exclusivo se o dispositivo for participar da 
rede. 
3.9.1. CAMADA FÍSICA DO PADRÃO 802 
Composta pelos meios físicos para a transmissão dos dados, que podem ser 
Fios, Fibra ou Sem Fio. 
A IEEE 802 apresenta várias opções de MAC, associadas a vários meios 
físicos, como: 
Tabela 2 - Variação opções de utilização MAC 
 
* Par de fios trançados 
As Redes Ethernet se consolidaram como padrão de comunicação entre 
computadores desde sua invenção, como a Automação Industrial se convergiu ao 
longo dos últimos anos com a Tecnologia da Informação (TI), as Redes Ethernet se 
desenvolveram dentro do universo da Tecnologia da Automação (TA), ganhando 
características que delinearam um cenário de total aderência aos novos projetos e 
atualização de sistemas legados de rede para automação e controle. 
As Redes Ethernet desde quando foram inventadas, vem sendo até hoje o 
padrão mais aceito no mundo para intercomunicação de dados em rede. 
O Padrão Ethernet define o meio físico de conexão do cabeamento, define o controle 
de acesso do dado na rede e define o quadro (frame) de informação, tudo isso 
baseado na norma IEEE 802-2 e IEEE 802-3, que em suas subdivisões, estabelece 
características técnicas dos padrões de rede. 
As Redes Ethernet oferecem diversos benefícios em suas aplicações, podemos 
descrever abaixo alguns principais: 
 Rede simples de projetar e implantar; 
 Componentes de baixo custo, comparados a outras redes; 
 Permite diversos Protocolos dentro do Padrão; 
 Rede padronizada por normas em constante evolução; 
21 
 
 Pode ser aplicada desde ambientes domésticos até industriais (componentes 
especiais); 
 Rede interoperável e escalar. 
Para entender e até relembrar como estas redes evoluíram, podemos 
descrever desde seu surgimento as mídias de conexão que permitem acesso ao meio, 
por exemplo: 
 No início, cabo coaxial; 
 Conexão de cabo RJ-45; 
 Fibra Óptica; 
 E as redes Sem Fio Wi-Fi. 
Para aplicações na indústria, foi necessário um desenho da rede que pudessem 
atender esta nova realidade, todavia, não poderiam mudar o padrão de acordo com a 
IEEE 802-3, sendo estas características abaixo, necessárias para esta realidade na 
indústria: 
 Aplicação em Ambientes Severos (Hardware); 
 Temperatura 75º C a -35º C (exemplo); 
 Proteção Mecânica Especial; 
 IP (Grau de Proteção Alto); 
 Suportar Vibração e Impacto; 
 Alta Imunidade a Ruídos (EMI); 
 Arranjos de Alta Disponibilidade (Redundâncias); 
 Uso de Protocolos Industriais. 
As Redes Ethernet, se baseiam no princípio de funcionamento do CSMA/CD 
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), na prática, o padrão trabalha 
enviando dados na rede e detectando colisões de pacotes, abaixo um descritivo 
básico do seu funcionamento: 
22 
 
 
Figura 7- Protocolo de Transmissão 
 
 
1. Início da transmissão: Se o canal está livre, inicia-se a transmissão, senão vai para 
o passo <4>; 
2. Transmissão da informação: se colisão é detectada, a transmissão continua até 
que o tempo mínimo para o pacote seja alcançado (para garantir que todos os 
outros transmissores e receptores detectem a colisão), então segue para o passo 
<4>. 
3. Fim de transmissão com sucesso: informa sucesso para as camadas de rede 
superiores, sai do modo de transmissão; 
4. Canal está ocupado: espera até que o canal esteja livre; 
5. Canal se torna livre: espera-se um tempo aleatório, e vai para o passo <1>, a 
menos que o número máximo de tentativa de transmissão tenha sido excedido; 
6. Número de tentativa de transmissão excedido: informa falha para as camadas de 
rede superiores, sai do modo de transmissão. 
 
O endereço MAC é administrado pelo IEEE se for de administração global. É 
composto de duas partes: os campos OUI e o NIC Specific. 
OUI (Organizationally Unique Address) define o código do fabricante da 
interface (placa) de rede, NIC Specific define o número de série da interface de rede 
do fabricante. O endereço MAC é único no mundo, quando o bit 2 do Byte 6 (mais 
significativo) for = 0 (globally unique), sendo administrado pelo IEEE. Se este bit for = 
1 o endereço MAC é de administração local. 
O endereço MAC pode ser usado para endereçar um quadro IEEE 802.3 
conforme a seguir: UNICAST: um DTE se comunica com outro DTE, MULTICAST: um 
DTE envia mensagens a um grupo restrito de DTEs de uma rede, BROADCAST: um 
DTE envia mensagens a todos os DTEs de uma rede. 
23 
 
UNICAST: Um DTE envia um quadro a outro DTE da rede, o campo Destination 
Address define o endereço MAC do DTE de destino 
Figura 6-Exemplificação UNICAST 
 
 
MULTICAST: Um DTE envia um quadro a um grupo de DTEs na rede, o 
campo Destination Address define o endereço de um grupo de DTEs da rede. O 
endereço MAC é um endereço de grupo se o Bit1 do Byte 6 for = 1 (Multicast). 
Nesse caso, um DTE atende com o seu endereço individual (UNICAST) e de grupo 
MULTICAST. Faixa de endereços multicast: 01-00-5E-00-00-00 a 01-00- 5E-7F-FF-
FF O switch replica o quadro aos DTEs do grupo. 
Figura 7- Exemplificação MULTICAST 
 
BROADCAST: Um DTE envia um quadro a todos os DTEs na rede, o campo 
Destination Address possui o valor reservado FF:FF:FF:FF:FF (Broadcast). Nesse 
caso, um DTE atende com o seu endereço individual (UNICAST) e de BROADCAST 
O switch replica o quadro aos DTEs da rede. 
24 
 
Figura 8- Exemplificação BROADCAST 
 
 
Entendido que, a rede funciona baseada no envio de pacotes, e estes são 
tratados através das colisões, temos o conceito de encaminhamento, que demonstra 
os princípios de envio das informações, sendo abaixo o funcionamento básico: 
 A origem(informação) é sempre UNICAST (Único Ponto); 
 O destino é BROADCAST (Informação em Toda Rede); 
 O destino pode ser MULTCAST (Múltiplos Locais, mas com Informação 
Dirigida); 
 O destino pode ser UNICAST (Único Local); 
 ANYCAST tem o destino definido em um ROUTER; 
Desta forma, podemos entender que é necessário um controle para gerenciar 
estas informações na Rede Ethernet, sendo o Switch o principal equipamento que tem 
essa atribuição como componente de rede, onde vamos ver mais a frente, o 
funcionamento destes. 
Uma das maiores questões técnicas que foram barreiras quanto à aplicação da 
Ethernet na indústria, se refere ao determinismo de rede, pois o princípio de colisão 
de dados não permite a certeza de entrega e recebimento de uma informação em uma 
base de tempo conhecida, para sistemas de controle, por exemplo, isso é fator 
fundamental. 
Sendo assim, a característica de entrega e recebimento de uma mensagem na 
rede é baseada no tempo, isto é, a certeza de entrega e no tempo programado. 
As Redes Ethernet se baseiam no CSMA/CD e não permite determinismo, pois 
trabalham com colisão de dados, os switches permitem o gerenciamento Broadcast 
para Multcast ou Unicast. 
25 
 
Ethernet Industrial para Controle (determinística) utiliza características de 
controle de sincronismo dentro de seu Protocolo, sem alterar características do 
Padrão, por exemplo, (Profinet, Ethernet/IP). 
Padrão Ethernet com visão de infraestrutura, para isso os componentes de rede 
serão aplicados nas camadas (1) física, (2) enlace, (3) rede e (4) transporte, ainda 
existindo outras aplicações dentro do contexto, vamos entender estas principais. 
Os switches são os principais componentes de uma Rede Ethernet, na prática 
eles controlam os encaminhamentos de rede, conforme vimos acima, são as chaves 
de conexão, que controlam o trafego de dados. 
Eles podem ser gerenciáveis ou não, sendo que, os nãos gerenciáveis, 
possuem funções básicas, que controlam o direcionamento dos dados (origem e 
destino) e gerenciam colisões, de forma a não “travar” a rede. 
Os gerenciáveis, além das funções básicas, possuem funções de segurança e 
gerenciamento individual de portas e informações, por exemplo, criação de VLAN 
Redes Virtuais. 
3.10. VLANS 
As VLANs – LANs Virtuais (Virtual Local Area Network), em português: redes 
locais virtuais são regulamentadas sob a norma IEEE 802.1Q. Este artifício técnico 
agrupa máquinas em redes locais Ethernet atribuídas de maneira lógica e não 
necessariamente física. Assim, podem ser classificadas como redes logicamente 
independentes. Para isso usa-se a atribuição de números em cabeçalhos de pacotes 
Ethernet. Portanto, é possível definir uma ou várias VLANs que podem coexistir em 
um mesmo dispositivo comutador (switch). Assim, dividimos a rede local (física) em 
mais de uma rede (virtual), criando domínios de broadcast independentes. 
Um domínio de broadcast é um segmento lógico (trecho) de uma rede de elementos 
digitais. Nele, qualquer dispositivo conectado à rede é capaz de se comunicar com 
outro sem a necessidade de utilizar um equipamento que realize roteamento. Sendo 
está uma característica de dispositivos roteadores. 
Assim, deste modo são adicionados rótulos (tags) de 32 bits em cabeçalhos de 
quadros (frames) Ethernet. O propósito é dizer aos elementos comutadores (switches, 
bridges) da camada de enlace para trocarem entre si, unicamente quadros que 
contenham um mesmo número (tag). 
Figura 9 - Quadro Ethernet 802.1Q 
 
26 
 
O uso de VLANs ainda possibilita colocar em um mesmo domínio 
de broadcast, hosts com localizações físicas distintas e ligadas 
em switches diferentes. Outro propósito de uma rede virtual é restringir acesso a 
recursos de rede sem considerar a topologia física da rede. 
Com o advento dos Switches gerenciáveis, podemos criar diversas redes e sub-
redes de forma virtual, chamadas de VLAN, e com isso obter algumas funções 
avançadas para controle e gerenciamento, como vimos abaixo: 
 Controle de Broadcast na rede; 
 Priorização de tráfego de dados (informação e controle); 
 Elevação da segurança de acesso. 
Como item da Rede Ethernet, a característica de segurança é fundamental para 
o funcionamento do sistema, para isso em uma arquitetura, utilizamos os Firewalls, 
que são equipamentos de hardware e software que tem por objetivo proteger a rede 
contra acessos não autorizados, ele gerencia permissões de acesso e a origem e 
destino de dados e permite criptografia de dados para interconexão de serviços entre 
dispositivos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
4. GERENCIAMENTO DA REDE ATRAVÉS DOS SWITCH’S 
 
4.1. CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES DO SWITCH: 
 Automação das redes; 
 Localização física (porta/segmento); 
 Localização lógica (rede/sub-rede); 
 Priorização de mensagens; 
 Identificação dos tipos de mensagem; 
 Gerenciar a qualidade mensagem QoS; 
 Tratar erros e falhas; 
 Gerenciar tempos e sincronismo. 
 
4.2. TIPOS DE SWITCH 
 
4.2.1. SWITCH LAYER 2 
 
 Trabalham com Endereçamento MAC (de equipamento); 
 Possuir gerenciamento de VLAN (dentro da rede) – gerenciável; 
 Gerencia pacote de erros, mas não bloqueia Broadcast; 
 Podem possuir funções para Profinet (RT/IRT) e Ethernet/IP (IGMP); 
 
* VLAN (Rede Virtual), RT (Real Time), IRT (Isochronous Real-Time), IGMP (Internet 
Group Management Protocol) 
4.2.2. SWITCH LAYER 3 
 
 Todas as funções do L2; 
 Gerenciam rotas de endereços lógicos (IP); 
 Intercomunicam VLAN; 
 Gerenciam banda de comunicação e latência; 
 Gerencia múltiplos serviços na rede (liberação de acesso); 
 
4.2.3. SWITCH LAYER 4 
 
 Possui todas as funções do L2 e L3; 
 Tem capacidade de distinguir serviços (HTTP, FTP…) 
 Configurável para tomada de decisões pelo UDP (User Datagram Protocol); 
 Gerencia tráfico de rede baseado no QoS (Qualidade do Serviço); 
28 
 
 Podem-se tomar decisões de rota, baseado em erros, latência e demanda; 
 É a base das SDN (Redes Baseada em Software). 
Quando pensamos em redes, devemos entender que é necessário em muitos 
projetos a segmentação destas, com objetivo de segurança, organização e elevação 
de desempenho de tráfego, estas sub-redes, podem ser físicas ou lógicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
 
5. PROTOCOLOS 
 
5.1. O QUE SERIA UM PROTOCOLO 
 
 Um Protocolo de Comunicação são as “regras” que controlam a troca de 
informações em uma rede; 
 O Protocolo caracteriza a sintaxe, semântica e a sincronização do dado na 
rede; 
 O Protocolo deve ser igual (inclusive em sua versão), dentro de uma rede, 
mesma “linguagem” 
 
5.2. TIPOS DE PROTOCOLOS 
 
5.2.1. TCP/IP 
 
Conjunto de protocolos de comunicação entre computadores em rede; 
TCP (Transmission Control Protocol – Protocolo de Controle de Transmissão) 
e o IP (Internet Protocol – Protocolo de Internet, ou ainda, protocolo de interconexão); 
Vantagens: 
 
 Padronização; 
 Interconectividade; 
 Roteamento; 
 Robustez; 
 Internet. 
 
5.2.2. MODBUS/TCP 
 
Protocolo de comunicação industrial, originalmente desenvolvido para RS-
232/485; 
Para trabalhar em redes Ethernet, os dados são encapsulados em TCP, 
trabalha em CSMA-CD e tem modelo Cliente-Servidor; 
Vantagens: 
 
 Protocolo consolidado; 
 Simples de configurar; 
 Frame simplificado; 
 Fácil conversão de padrão 
 
30 
 
5.2.3. PROFINET 
 
PROFINET é uma rede baseada em um padrão de comunicação Ethernet 
Industrial padronizado pelas normas IEC 61158-5 e IEC 61158-6; 
100% compatível com a tecnologia Ethernet (IEEE 802.3) adotada pela associação PI 
– PROFIBUS & PROFINET International. 
 
Vantagens: 
 
 Protocolo aberto; 
 Manutençãointeligente; 
 Alta disponibilidade e segurança; 
 Tempo real e Sincronismo. 
 
5.2.4. ETHERNET/IP 
 
É um protocolo industrial baseado em Ethernet que combina a função CIP 
(Common Industrial Protocol), gerido pela ODVA (Open DeviceNet Vendors 
Association); 
A função CIP trabalha baseado no IGMP (Internet Group Management 
Protocol), onde a informação da rede e gerenciada em grupos Multicast; 
 
Vantagens: 
 
 Múltiplos serviços TI e TA; 
 Gerenciamento da Rede na TA; 
 Diagnóstico Avançado; 
 Sincronismo e Segurança. 
5.2.5. IEC-61850 
 
É um padrão de comunicação para sistemas de automação elétrica; 
Os modelos de dados abstratos definidos na norma IEC 61850 pode ser mapeado 
para um número de protocolos, mapeamentos atuais do padrão devem ser: 
 
 MMS (Manufacturing Message Specification); 
 GOOSE (Generic Object Oriented Subestação Event); 
 SMV (Amostras de Valores Medidos) e Web Services; 
 Estes protocolos podem ser executados através de TCP/IP ou redes LANs 
subestação utilizando alta velocidade Ethernet comutada para obter os tempos de 
resposta necessários abaixo de milissegundos para sistemas de proteção. 
 Quando tempos múltiplos protocolos na arquitetura da Rede Ethernet e é 
necessário fazer tudo se comunicar no único padrão, por exemplo, imagine que você 
31 
 
tenha um Centro de Controle de Motores (CCM), em uma rede Ethernet/IP e o seu 
sistema de controle seja um PLC com I/O Controler em Profinet, então se faz 
necessário a implantação de um Gateway de rede, que na prática converte o 
Protocolo. 
O padrão Ethernet também suporta perfil de Safety, por exemplo, o Protocolo 
Profinet suporta o perfil Profisafe para sistemas de segurança, podendo na mesma 
Rede Ethernet, trafegar dados de informação, controle e segurança. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
6. TOPOLOGIA ETHERNET 
A Ethernet (também conhecida como norma IEEE 802.3) é um padrão de 
transmissão de dados para rede local baseada no seguinte princípio: todas as 
máquinas da rede Ethernet estão conectadas a uma mesma linha de comunicação, 
constituída por cabos cilíndricos. 
 
Distinguem-se diferentes alternativas de tecnologias Ethernet, segundo o tipo 
e o diâmetro dos cabos utilizados, tais como 10Base2: o cabo utilizado é um cabo 
coaxial fino de fraco diâmetro chamado thin Ethernet, 10Base5: o cabo utilizado é um 
cabo coaxial de grande diâmetro chamado thick Ethernet, 10Base-T: o cabo utilizado 
é um par trançado com débito atingido de cerca de 10 Mbps, 100Base-FX: permite 
obter débito de 100 Mbps utilizando uma fibra ótica multimodo, 100Base-TX: como o 
10Base-T, mas com débito 10 vezes maior (100 Mbps), 1000Base-T: utiliza um duplo 
par trançado de categoria 5 e permite débito Gigabit por segundo, 1000Base-SX: 
baseado numa fibra ótica multimodo que utiliza um sinal de fraco comprimento de 
onda de 850 nanômetros, 1000Base-LX: baseado numa fibra ótica multimodo que 
utiliza um sinal de comprimento de onda elevado de 1.350 nm. 
Veja nesta tabela as especificações destas e de outras alternativas Ethernet: 
 
Tabela 3 - Especificações Tecnologias Ethernet 
Sigla Denominação Cabo Conector Débito Alcance 
10Base2 Ethernet fina 
(thin Ethernet) 
Cabo coaxial (50 
Ohms) de diâmetro 
fino 
BNC 10 Mb/s 185m 
10Base5 Ethernet 
espessa 
(thick Ethernet) 
Cabo coaxial de 
diâmetro espesso 
(0.4 avanços lento) 
BNC 10Mb/s 500m 
10Base-T Ethernet padrão Par trançado 
(categoria 3) 
RJ-45 10 Mb/s 100m 
100Base-
TX 
Ethernet rápida 
(Fast Ethernet) 
Duplo par trançado 
(categoria 5) 
RJ-45 100 
Mb/s 
100m 
100Base-
FX 
Ethernet rápida 
(Fast Ethernet) 
Fibra ótica 
multimodo (tipo 
62.5/125) 
 100 
Mb/s 
2 km 
1000Base-
T 
Ethernet Gigabit Duplo par trançado 
(categoria 5) 
RJ-45 1000 
Mb/s 
100m 
33 
 
1000Base-
LX 
Ethernet Gigabit Fibra ótica 
monomodo ou 
multimodo 
 1000 
Mb/s 
550m 
1000Base-
SX 
Ethernet Gigabit Fibra ótica 
multimodo 
 1000 
Mbit/s 
550m 
10GBase-
SR 
Ethernet de 10 
Gigabits 
Fibra ótica 
multimodo 
 10 
Gbit/s 
500m 
10GBase-
LX4 
Ethernet de 10 
Gigabits 
Fibra ótica 
multimodo 
 10 
Gbit/s 
500m 
 
A Ethernet é uma tecnologia de rede muito utilizada porque seu preço não é 
muito elevado. 
 
6.1. O PRINCÍPIO DE TRANSMISSÃO 
 
Todos os computadores de uma rede Ethernet estão conectados a uma mesma 
linha de transmissão e a comunicação é feita pelo protocolo CSMA/CD. Com este 
protocolo, qualquer máquina está autorizada a transmitir pela linha a qualquer 
momento e sem nenhuma prioridade entre elas. 
 Esta comunicação é feita de maneira bem simples. Cada máquina verifica se 
não há nenhuma comunicação na linha antes de transmitir. Se duas máquinas 
transmitirem simultaneamente, haverá uma colisão (ou seja, várias tramas de dados 
encontram-se na linha ao mesmo tempo). As duas máquinas interrompem a sua 
comunicação e esperam um prazo aleatório. Em seguida, a primeira que ultrapassar 
este prazo poderá transmitir novamente. Este princípio tem várias restrições, ou seja, 
os pacotes de dados devem ter uma dimensão máxima e é preciso haver um tempo 
de espera entre duas transmissões. 
 O tempo de espera varia de acordo com a frequência das colisões, ou seja, 
após a primeira colisão uma máquina espera uma unidade de tempo, após a segunda 
colisão a máquina espera duas unidades de tempo, após a terceira colisão a máquina 
espera quatro unidades de tempo e assim sucessivamente. 
6.2. TRANSMISSÃO EM HALF-DUPLEX: 
 
O controle das transmissões no modo Half-duplex é efetivado pelo CSMA/CD. 
O princípio do CSMA/CD no Gigabit é o mesmo do Ethernet e Fast Ethernet, 
permitindo a utilização da tecnologia em redes que utilizam HUBs. 
“Outra mudança foi a introdução da rajada de quadros – frame burst. A rajada 
de quadros é uma característica opcional, através da qual uma estação pode transmitir 
vários pacotes para o meio físico sem perder o controle. A transmissão em rajada é 
feita preenchendo-se o espaço entre os quadros com bits, de maneira que o meio 
34 
 
físico não fique livre para as outras estações transmitirem.” (apud Beethovem Zanella 
Dias e Nilton Alves Jr. em: “Evolução do Padrão Ethernet”).... 
 
6.3. TRANSMISSÃO EM FULL-DUPLEX: 
 
Na transmissão em Full-duplex, a banda aumenta de 1 para 2 Gb/s, aumentam-
se as distâncias de alcance e é eliminada a colisão. O controle das transmissões não 
é feito pelo CSMA/CD, mas pelo controle de fluxo (Flow Control). 
O mecanismo Flow Control é acionado quando a estação que está recebendo 
os dados se congestiona, então ela envia de volta um quadro chamado Pause Frame, 
que determina a parada de envio de informações durante um intervalo de tempo. A 
estação que está enviando dados espera o tempo determinado e logo após volta a 
enviar os dados, ou então a que está recebendo os dados envia um pacote com o 
time-to-wait igual a zero e as instruções para que o envio seja recomeçado. 
 
6.4. ETHERNET COMUTADA 
 
Pouco tempo atrás, a topologia Ethernet era a Ethernet compartilhada. Nela, 
qualquer mensagem emitida é entendida pelo conjunto das máquinas conectadas e a 
banda larga disponível é compartilhada pelo conjunto delas. De uns anos para cá, 
houve uma evolução importante e chegou-se à Ethernet comutada. 
 A topologia física continua a ser uma estrela organizada em volta de 
um comutador (switch). O comutador tem um mecanismo de filtragem e de comutação 
muito similar ao utilizado pelas pontes estreitas (gateways). Ele inspeciona os 
endereços de fonte e destino das mensagens, elabora uma tabela que lhe permite 
saber qual máquina está conectada em qual porta do switch.Conhecendo a porta de destino, o comutador transmitirá a mensagem apenas 
na porta adequada enquanto as portas restantes, já livres para outras transmissões, 
poderão se produzir simultaneamente. O resultado é que cada troca pode ser feita em 
fluxo nominal (mais compartilhamento de largura de banda), sem colisões, com 
aumento substancial na largura de banda da rede (com velocidade nominal igual). 
Quanto a saber se todas as portas de um comutador podem dialogar ao mesmo tempo 
sem perda de mensagens, isso vai depender da qualidade do switch. 
 Já que a comutação evita as colisões e que as técnicas 10/100/1000 base T 
(X) dispõem de circuitos separados para a transmissão e a recepção (um par trançado 
por sentido de transmissão), a maioria dos comutadores modernos permite desativar 
a detecção de colisão e passar para o modo full-duplex (bidirecional) nas portas. Desta 
forma, as máquinas podem transmitir e receber ao mesmo tempo, o que também 
contribui para o desempenho da rede. O modo full-duplex é particularmente 
interessante, principalmente para os servidores que devem servir vários clientes. 
 Os comutadores de Ethernet modernos também detectam a velocidade de 
transmissão utilizada por cada máquina e se o equipamento suportar várias 
velocidades (10, 100 ou 1000 megabits/s) começa a negociar com ele para selecionar 
tanto uma velocidade como o modo de transmissão: semi-duplex ou full-duplex. Isto 
35 
 
permite contar com um grupo de máquinas com desempenhos diferentes (ex: um 
conjunto de computadores com diversas configurações de hardware). 
 Como o tráfego transmitido e recebido já não se transmite para todas as portas, 
fica muito mais difícil rastrear o que se passa. Isso contribui para a segurança global 
da rede, tema muito sensível hoje. Para concluir, o uso de comutadores permite 
construir redes mais vastas geograficamente. Na Ethernet compartilhada, uma 
mensagem deve poder esperar qualquer outra máquina num intervalo de tempo 
específico (slot time) sem o qual o mecanismo de detecção de colisões (CSMA/CD) 
não funciona corretamente. 
 Isto já não se aplica mais aos comutadores de Ethernet. A distância já não é 
mais limitada, exceto pelos limites técnicos do suporte utilizado (fibra ótica ou par 
trançado, a potência do sinal emitido e a sensibilidade do receptor, etc.). 
 
6.5. CATEGORIAS DO MEIO FÍSICO 
 
A impedância é sempre de 100 ohms, porém, há outras características de 
desempenho, tais como Near End Crosstalk, são definidos pelo TIA/EIA 568-A. 
(NEXT) é uma condição de erro que pode ocorrer quando os conectores são 
conectados ao cabeamento de par trançado. NEXT geralmente é causado por pares 
de fios cruzados ou triturados. A condição de erro não exige que os fios sejam 
esmagados tanto que os condutores internos fiquem expostos. Dois condutores 
precisam apenas estar próximos o suficiente para que o sinal de irradiação de um dos 
fios possa interferir no sinal que viaja no outro. A maioria dos testadores de cabo de 
médio a alto nível é capaz de testar esses erros. EIA/TIA-568 é o conjunto de padrões 
de telecomunicações da Associação das Indústrias de Telecomunicações. Os padrões 
são relacionados ao cabeamento de edifícios comerciais para produtos e serviços 
de telecomunicações. 
Categoria 1 – sua largura de banda é de 0,4 MHz era utilizado para telefonia e 
linhas de modem, atualmente não mais utilizado por não atender as exigências da TIA 
(Telecommunications Industry Association). 
Categoria 2 – sua largura de banda é de 4 MHz, eram usados em sistemas 
“legados”, usados em redes Arcnet de 2.5 Mbps e redes Token Ring de 4 Mbps, como 
a categoria anterior, não atende mais as exigências da TIA 
Categoria 3 – sua largura de banda é de 16 MHz. Criados para o uso exclusivo 
de redes, a partir desses cabos é utilizado o método de trança dos pares de cabos, 
possui ao menos 24 tranças por metro. Hoje esses cabos são utilizados para 
instalações telefônicas. Pode ser usado com 10Base-T 
Categoria 4 – sua largura de banda é de 20 MHz, apesar de ser uma categoria 
acima da 3, esta categoria se encontra obsoleta pelos mesmos motivos da categoria 
1 e 2, essa categoria era utilizada em redes Token Ring de 16 Mbps. Pode ser usado, 
como anteriormente, com 10Base-T 
Categoria 5 – sua largura de banda é de 100 MHz, foi uma grande evolução 
para os meios físicos das redes, são os mais populares por conta da velocidade 
36 
 
suportada pelos mesmos. Pode ser usado com 10Base-T, 100Base-T4, 100Base-T2 
e 100Base-TX. 
Categoria 5e – sua largura de banda é de 125 MHz, ele é uma versão 
melhorada do cabo Cat5, e é daí que vem o significado do “e” em seu nome, ele é 
referente a palavra do inglês “enhanced”, que significa aperfeiçoamento, existe uma 
grande chance de esse ser o cabo que é utilizado em sua casa. Também suporta 
10Base-T, 100Base-T4, 100Base-T2 e 100BaseTX 
Categoria 6 – sua largura de banda é de 250MHz, mesmo tendo essa largura 
de banda, e ter o seu foco em redes Gigabit Ethernet (será abordado sobre essa 
definição), esses cabos não foram responsáveis por transformar a categoria 5e em 
uma categoria obsoleta, porque além de serem mais caras que sua antecessora ainda 
contém limitação que a sua categoria anterior tem, a distância em que pode ser 
utilizada é de 100 metros, mas se for utilizado 10 Gbps a distância cai para apenas 55 
metros, dando apenas benefícios a redes que desejam utilizar se sua velocidade 
elevada. 
Categoria 6ª – sua largura de banda é de 500 MHz, como a categoria 5e é uma 
versão superior a 5, esta categoria exerce da mesma ideia, o seu “a” vem do inglês 
“augmented” que vem da palavra ampliado, por isso seu objetivo principal é aumentar 
a distância de utilização de sua antecessora, permitindo a utilização da velocidade de 
10 Gbps na distância de 100 metros 
 
6.6. DTE E DCE 
 
De forma a entender melhor como funciona, foram atribuídas categorias de 
acordo com suas funções na rede, categorias estas chamadas de “DTE” e “DCE”, 
sendo a primeira como dispositivos que geram o pacote de dados a ser enviado ou os 
receptores desse mesmo pacote, e o segundo como retransmissores, são colocados 
entre o caminho de dois ou mais dispositivos do tipo DTE, com o intuito de controlar, 
ampliar o sinal do pacote a ser transmitido. 
 Sendo assim os nós de uma rede podem ser de dois tipos: Data terminal 
equipment (DTE)—São dispositivos geradores ou destinatários finais dos pacotes de 
dados. DTEs são tipicamente PCs, estações de trabalho, servidores de arquivos, 
impressoras de rede, etc. Todos com a característica de estação destinatária. – Data 
communication equipment (DCE), dispositivos intermediários de rede, que recebem e 
retransmitem pacotes de dados ao longo da rede. DCEs podem ser dispositivos 
autônomos tais como repetidores, comutadores (switches) ou roteadores ou interfaces 
de comunicação tais como placas de rede, modens. 
 
 
 
 
 
 
37 
 
7. VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA REDE ETHERNET 
 
O sistema de rede Ethernet é muito utilizado em redes industriais pelos 
seguintes motivos: 
• Maior disponibilidade de dados- quando se trabalha com a rede Ethernet é possível 
disponibilizar diversos pontos de acesso em uma linha de produção, facilitando a 
vida dos usuários e deixando o sistema mais dinâmico, pois a nível de supervisão 
se tem uma visualização melhor de todo sistema, pela simplicidade de acesso. 
• Diagnósticos Detalhados- Através do supervisório em rede Ethernet é possível 
extrair diagnósticos mais ricos em detalhes, possibilitando melhor análise dos 
dados transmitidos pelo mesmo, assim o operador consegue visualizar os 
problemas e agir em cima do mesmo a fim de estabelecer o sistema. 
• Manutenção Simples- é sistema que tem a possibilidade de ser feita a manutenção 
remotamente realizando ajustes através de uma rede localdisponibilizada via 
internet. Esse ponto não só agiliza, mas também reduz o custo da manutenção, 
pois não se faz necessária a presença física de um técnico para a resolução de 
problemas, assim eliminando os custos com translado de pessoas e equipamentos 
para realização da manutenção. Além disso é possível realizar atualização de 
firmware também através da internet. 
• Baixo Número de Periféricos- Por ser um sistema com uma arquitetura mais 
simples dos que outros sistemas adotados em indústrias, tem uma montagem mais 
fácil e utilização de poucos periféricos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
38 
 
8. BIBLIOGRAFIA 
 
Meirelles, Adriano. “Redes, Guia Prático 2ª Ed. (Atualização) Categorias de cabos”. 
2008. Disponível em: https://www.hardware.com.br/livros/redes/categorias-
cabos.html. Acesso em: 14/10/2019. 
Moreira, Amanda. “Transmissão De Dados E Interferências Em Cabos De Par 
Trançado”. 2013. Disponível em:https://www.webartigos.com/artigos/transmissao-de-
dados-e-interferencias-em-cabos-de-par-trancado/104923. Acesso em: 14/10/2019. 
Guilherme, Luis. “REDES 802-11 (Camada de Enlace)”. Disponível em: 
https://www.gta.ufrj.br/grad/01_2/802-mac/R802_11-2.htm. Acesso em 18/10/2019. 
Lawson, Stephen. “Ethernet completa 40 anos e um dos criadores conta sua história”. 
2013. Disponível em: https://itmidia.com/ethernet-completa-40-anos-e-um-dos-
criadores-conta-sua-historia/. Acesso em 18/10/2019. 
Jenny, Juliana. “Padrões IEEE 802”. 2017. Disponível em: 
http://jkolb.com.br/padroes-ieee-802/. Acesso em: 27/10/2019. 
Christina, Débora. “Arquitetura IEEE 802, Padrões IEEE 802.3, 802.11, 802.2”. 
Disponível em: http://www.midiacom.uff.br/debora/images/disciplinas/2017-
2/redes/parte6a-1.pdf. Acesso em 27/10/2019. 
Venturelli, Márcio. “Redes Ethernet Industrial: Conceito e aplicação na Automação e 
Controle Industrial”. 2016. Disponível em: https://www.automacaoindustrial.info/redes-
ethernet-industrial-conceito-e-aplicacao-na-automacao-e-controle-industrial/. Acesso 
em 27/10/2019. 
Saude, Pedro. “Ethernet”. 2017. Disponível em: https://br.ccm.net/contents/673-
ethernet. Acesso em 27/10/2019. 
Ana. “Token Ring 802.5”. 2013. Disponível em: 
https://redesdc.blogs.sapo.pt/1449.html. Acessado em 28/10/2019. 
Moreto, Marcelo. “IEEE 802.6”. Disponível em: 
http://penta2.ufrgs.br/rc952/trab2/m_dqdb1.html. Acessado em: 27/10/2019. 
“Formato de frame da norma IEEE 802.4”. Disponível em: 
http://albt.tripod.com/anexo5.htm. Acessado em: 27/10/2019. 
Alexandre, João. “Gigabit Ethernet”. Disponível em: 
https://www.gta.ufrj.br/grad/98_2/joao/padrao.html. Acessado em: 27/10/2019. 
Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Gigabit_Ethernet. Acessado em: 
27/10/2019. 
Garrett, Filipe. “Fast Ethernet e Gigabit Ethernet: entenda as diferenças entre 
padrões”. 2018. Disponível em: https://www.techtudo.com.br/noticias/2018/04/fast-
ethernet-e-gigabit-ethernet-entenda-as-diferencas-entre-padroes.ghtml. Acessado 
em: 27/10/2019. 
Santos, Mariana. “Fast Ethernet e Gigabit Ethernet”. 2005. Disponível em: 
https://www.gta.ufrj.br/grad/05_1/redesopticas/FastEtherneteGigabitEthernet.html. 
Acessado em: 27/10/2019. 
39 
 
9. ANEXO A – SLIDES PARA APRESENTAÇÃO 
 
 
40 
 
41 
 
42 
 
43 
 
44 
 
45 
 
46 
 
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48 
 
49 
 
50 
 
51 
 
52 
 
53 
 
54 
 
55 
 
56 
 
57 
 
58 
 
59 
 
60 
 
 
	1. INTRODUÇÃO 9
	2. HISTÓRIA DA ETHERNET 10
	3. PADRÕES IEEE 802 12
	3.9.1. CAMADA FÍSICA DO PADRÃO 802 20
	4. GERENCIAMENTO DA REDE ATRAVÉS DOS SWITCH’S 27
	4.2.1. SWITCH LAYER 2 27
	4.2.2. SWITCH LAYER 3 27
	4.2.3. SWITCH LAYER 4 27
	5. PROTOCOLOS 29
	5.2.1. TCP/IP 29
	5.2.2. MODBUS/TCP 29
	5.2.3. PROFINET 30
	5.2.4. ETHERNET/IP 30
	5.2.5. IEC-61850 30
	6. TOPOLOGIA ETHERNET 32
	7. VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA REDE ETHERNET 37
	8. BIBLIOGRAFIA 38
	9. ANEXO A – SLIDES PARA APRESENTAÇÃO 39
	1. INTRODUÇÃO
	2. HISTÓRIA DA ETHERNET
	3. PADRÕES IEEE 802
	3.1. PADRÃO 802.1
	3.2. PADRÃO 802.3
	3.3. PADRÃO GIGABIT ETHERNET
	3.4. PROTOCOLO FAST ETHERNET
	3.5. PADRÃO 802.4
	3.6. PADRÃO 802.5
	3.7. PADRÃO 802.11
	3.8. CAMADA LLC DO PADRÃO 802
	3.9. CAMADA MAC DO PADRÃO 802
	3.9.1. CAMADA FÍSICA DO PADRÃO 802
	3.10. VLANS
	4. GERENCIAMENTO DA REDE ATRAVÉS DOS SWITCH’S
	4.1. CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES DO SWITCH:
	4.2. TIPOS DE SWITCH
	4.2.1. SWITCH LAYER 2
	4.2.2. SWITCH LAYER 3
	4.2.3. SWITCH LAYER 4
	5. PROTOCOLOS
	5.1. O QUE SERIA UM PROTOCOLO
	5.2. TIPOS DE PROTOCOLOS
	5.2.1. TCP/IP
	5.2.2. MODBUS/TCP
	5.2.3. PROFINET
	5.2.4. ETHERNET/IP
	5.2.5. IEC-61850
	6. TOPOLOGIA ETHERNET
	6.1. O PRINCÍPIO DE TRANSMISSÃO
	6.2. TRANSMISSÃO EM HALF-DUPLEX:
	6.3. TRANSMISSÃO EM FULL-DUPLEX:
	6.4. ETHERNET COMUTADA
	6.5. CATEGORIAS DO MEIO FÍSICO
	6.6. DTE E DCE
	7. VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA REDE ETHERNET
	8. BIBLIOGRAFIA
	9. ANEXO A – SLIDES PARA APRESENTAÇÃO