redes de computadores

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REDES DE COMPUTADORESREDES DE COMPUTADORES
MEIOS DE COMUNICAÇÃOMEIOS DE COMUNICAÇÃO
Autor: Me. Marcelo Takashi Uemura
R e v i s o r : R a f a e l R e h m
IN IC IAR
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introdução
Introdução
Olá, estudante!
Nesta unidade, vamos estudar os principais tópicos relacionados à comunicação
utilizados em ambientes de redes de comunicação. Iniciaremos com uma visão das
comunicações, desde os conceitos até as principais arquiteturas de topologias de
redes. No tópico seguinte, serão abordados os tipos e modos de comunicação,
relacionados a transmissão das informações, sincronismo entre os elementos e sua
direcionalidade. Também serão comentados os processos de comutação, com
enfoque para circuitos e pacotes e, para finalizar, conheceremos as principais
entidades padronizadoras que regulamentam a direção que os principais envolvidos
devem seguir quando implantadas as comunicações através de redes.
Bons estudos!
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Segundo Tanenbaum e Wetherall (2011), a fusão de computadores e comunicações
teve uma profunda influência na forma como os computadores são organizados, em
função da evolução no campo da aquisição, processamento e distribuição das
informações. O trabalho outrora feito por um computador central, em que o trabalho
era levado até este para realizar o processamento, foi substituído por um grande
número de computadores separados, processando de forma interconectada, em uma
arquitetura denominada redes de computadores.
Em uma rede de computadores, é essencial que a interligação entre os computadores
seja feita por meios de comunicação que permitam a troca de informações,
atendendo aos requisitos das aplicações em execução. Neste tópico, vamos
apresentar os principais conceitos relacionados aos meios de comunicação.
Fundamentos de Comunicação
O conceito de comunicação está relacionado à transferência de informação entre um
transmissor e um receptor (SOUSA, 2009). Para tanto, como transmissores e
receptores, podemos ter tanto pessoas como equipamentos se comunicando e
Visão das ComunicaçõesVisão das Comunicações
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utilizando uma mesma linguagem de comunicação, permitindo o entendimento entre
ambos.
O transmissor é responsável por propagar a informação para um ou mais receptores,
enquanto o receptor deve interpretar a informação recebida na comunicação (ver
Figura 1.1). Existem equipamentos que apresentam dispositivos que realizam a
transmissão e a recepção, chamados transceptores (transceivers).
É importante que a linguagem de comunicação utilizada seja a mesma no lado do
transmissor e do receptor, para que não haja problemas de comunicação, incorrendo
em falhas de entendimento e processamentos incorretos da informação. Por
exemplo: uma comunicação em que a transmissão é feita em inglês e o receptor só
entende português provoca uma comunicação ineficiente e ineficaz.
No caso de equipamentos, esta linguagem é chamada de protocolo de comunicação,
normalmente representada por comandos de programas codificados e transmitidos
por sinais, conforme o meio de transmissão utilizado. Os protocolos de comunicação
oferecem maior segurança à transmissão de dados entre computadores, criando
mecanismos que possam identificar erros de transmissão e possibilitando
retransmissões.
Figura 1.1 – Elementos de uma comunicação
Fonte: Elaborada pelo autor.
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Os meios de transmissão podem fazer uso de diferentes naturezas para a
representação da informação a ser transmitida. Podem ser de natureza elétrica, ótica
(luz) ou ondas de radiofrequência (comunicações sem fio). Esses meios podem ser
representados através de canais de comunicação, pelos quais os elementos
transmissores podem enviar a informação, conhecido como canal de transmissão (ou
Tx) e receber a informação nos receptores, no canal de recepção (ou Rx), conforme
mostrado na Figura 1.2, a seguir:
A seguir, falaremos sobre os diferentes modelos de comunicação utilizados
principalmente em ambientes de redes.
Modelos de Comunicação
Existem diversos modelos de comunicação de acordo com os requisitos da
informação a ser transmitida. Esses requisitos estão relacionados às aplicações que
farão uso da comunicação, tendo em vista que essas devem ser consistentes e
acessíveis e devem estar no local correto (STALLINGS, 2005).
Como primeiro modelo, temos a comunicação de voz, relacionada principalmente à
telefonia. Deve prover os recursos para que as pessoas possam se comunicar através
Figura 1.2 – Canal de Comunicação
Fonte: Elaborada pelo autor.
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da conversão das ondas mecânicas características da voz em sinais elétricos para que
possam ser enviados através de equipamentos, como os aparelhos telefônicos
ligados às linhas de uma central telefônica. Esses sinais elétricos podem ser
representados no formato digital, sendo transmitidos em uma taxa de bits/s.
O processo de conversão digital do sinal de voz segue os princípios do teorema de
Nyquist que implica em 8000 amostras do sinal por segundo para manter a
inteligibilidade da informação. Isso proporciona uma taxa de 64 kbits/s e, para fins de
otimização, podem ser utilizados codecs (codificadores e decodificadores) com
algoritmos para comprimir a quantidade de informação do sinal de voz. O principal
requisito de uma comunicação de voz é a rapidez no envio das informações e a
estabilidade do meio de comunicação, sendo permitida uma tolerância para a perda
de algumas informações ao longo do processo de transmissão.
O estabelecimento de uma comunicação de voz é normalmente feita através de um
plano de numeração, em que o elemento transmissor seleciona um número que
representa o destino para a comunicação (receptor). Assim, as centrais telefônicas às
quais esses elementos estão conectados podem buscar a conexão de um caminho
entre transmissão e recepção. Do ponto de vista corporativo, podem ser utilizados
equipamentos para a distribuição do sinal de voz em diferentes aparelhos
telefônicos, conhecidos como PABX, que atuam como uma pequena central
telefônica. As linhas conectadas ao PABX são conhecidas como ramais.
A comunicação de dados é um segundo modelo em que a transferência se refere a
informações provenientes de uma rede de computadores, como textos e dados
numéricos. Um exemplo é a transmissão de dados de um sistema de informações
para o processamento de transações financeiras. Esse tipo de informação não
demanda uma velocidade tão rápida quanto a comunicação de voz, porém, precisa de
uma confiabilidade maior na sua integridade, sendo pouco tolerante para perdas no
meio de comunicação.
A comunicação de dados tem tido um grande crescimento, pois muitos modelos de
negócios foram digitalizados através de softwares que requerem uma comunicação
através de ambientes de redes de comunicação. Um dos grandes propulsores foi o
crescimento da internet, que encurtou distâncias na comunicação do ponto de vista
lógico. Qualquer computador, com conexão à rede, pode se comunicar com outro
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através de protocolos de comunicação, utilizando endereços lógicos, em que o
transmissor pode endereçar suas mensagens para seu destinatário.
Outro modelo de comunicação que está sendo muito adotado é a comunicação de
vídeo, sendo entreguetradicionalmente no sistema de entrega unidirecional
(STALLINGS, 2005), para fins de entretenimento; porém, atualmente sendo tratado
também como um recurso de comunicação corporativo. Esse tipo de comunicação
demanda uma alta disponibilidade na taxa de transmissão, pois se tratam de dados
relacionados a imagens em movimento adicionados de fluxos de áudio. As empresas
têm obtido reduções de custos com esse modelo de comunicação, através dos
serviços de videoconferência que reduzem os gastos de viagens para reuniões
presenciais.    
Os modelos de comunicação são importantes para o correto dimensionamento dos
canais de comunicação que serão utilizados. Esses canais farão parte da
infraestrutura de uma rede de comunicação que será o próximo subtópico a ser
tratado.
Redes de Comunicação
Uma rede de comunicação é um conjunto de equipamentos interligados que
permitem a comunicação entre estes. De acordo com o modelo de comunicação a ser
utilizado, diferentes infraestruturas de redes de comunicação podem ser adotadas,
focando-se sempre na efetividade para atender aos requisitos de negócios; por
exemplo: a adoção dos serviços de uma infraestrutura de redes de telecomunicações
para o atendimento de comunicação de voz ou uma infraestrutura de redes de
computadores para serviços e comunicação de dados.
A rede de telecomunicações é utilizada para prover especialmente a infraestrutura
para o modelo de comunicação de voz. É composta de centrais telefônicas e uma
série de equipamentos de acesso e transmissão, permitindo o estabelecimento de
ligações telefônicas para a transmissão da voz.
Além dos serviços de voz, as redes de telecomunicações também permitem outros
serviços como serviços móveis pessoais, estações móveis (celulares) e serviços
multimídia (para o estabelecimento de sessões de videoconferências). Também
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fornecem soluções de acesso e transmissão para comunicação de dados de longa
distância, através de uma rede backbone de grande capacidade.
A rede de computadores apresenta uma infraestrutura de elementos que permitem o
estabelecimento da comunicação de dados, como envio de e-mails, transferência de
arquivos e tráfego de conteúdo web. Os computadores são considerados
equipamentos terminais, também conhecidos como estações de trabalho
(workstations), e são conectados a elementos de rede que possibilitam a comunicação
com outros computadores ou dispositivos (SOUSA, 2009).
Uma característica comum das redes de computadores é o compartilhamento de
recursos, como impressoras e espaços de armazenamento e a comunicação com
máquinas servidoras que irão prover serviços de rede para os computadores.
As redes de computadores têm ampliado sua abrangência em termos de distância,
tendo sido então definida uma classificação específica (TANENBAUM; WETHERALL,
2011):
Figura 1.3 – Redes de Computadores
Fonte: Rajesh Rajendran Nair / 123RF.
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As redes de telecomunicações e as redes de computadores têm promovido a
chamada convergência dos dados, principalmente com a evolução dos serviços de
voz para transmissão em redes de comunicação de dados. Assim, é possível o
compartilhamento de uma mesma infraestrutura de redes para a comunicação de voz
e dados.
No subtópico, a seguir, comentaremos sobre as arquiteturas de redes de
comunicação.
Arquiteturas de Redes de Comunicação
Na conexão física de uma rede de comunicação, podem ser adotadas diferentes
arquiteturas em relação à sua topologia, como a ponto a ponto, multiponto, estrela,
anel e barramento.
A arquitetura ponto a ponto é a interligação entre dois pontos (transmissor e
receptor) de forma direta, para a troca de informações (Figura 1.4). Essa arquitetura
não permite o compartilhamento do canal de comunicação com vários usuários.
Redes
Locais
(LAN - Local Area Networks): redes para conexão
de
computadores dentro de uma abrangência de
10 metros à 1 quilômetro, como as redes
empresariais em um prédio ou um campus de
universidade. Podem ser redes cabeadas ou
redes sem fio.
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Já na arquitetura multiponto (Figura 1.5), ou ponto-multiponto, um ponto central
pode enviar informações para vários pontos, utilizando um mesmo meio de
comunicação. Nesse caso, pode ser feito o uso de um derivador (hub, switch,
roteador), para compartilhar um canal de comunicação com vários pontos.
Figura 1.5 – Multiponto
Fonte: Cabral e Seraggi (2017, p. 50).
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Na arquitetura em estrela (Figura 1.6), todos os pontos convergem para um mesmo
ponto central. Esse ponto central permite o compartilhamento de uma informação
com vários pontos. Apresenta como grande desvantagem o caso de falha no ponto
central, no qual a comunicação fica prejudicada devido a essa dependência.
A conexão entre os pontos em um formato circular, sem um ponto central,
caracteriza a arquitetura em anel (Figura 1.7). Nessa arquitetura, temos um fluxo da
comunicação no sentido unidirecional, sendo a informação repassada ponto a ponto
até encontrar o destinatário.
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Na topologia da arquitetura de barramento (Figura 1.8), os pontos são conectados a
um cabo denominado barramento, e a informação é transportada ao longo deste para
todos os pontos.
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Finalizamos o tópico sobre uma visão ampla das comunicações. No próximo, serão
explanados os tipos de meios de comunicação que caracterizam a forma como esta
pode ser transportada em uma rede.
praticarVamos Praticar
A comunicação faz parte da rotina das pessoas, estabelecendo uma difusão de informações,
seja de forma próxima ou remota. Através de equipamentos interligados em rede, as
comunicações podem ocorrer para diversos propósitos, sempre voltados ao transporte da
informação de um ponto a outro(s), independentemente da distância. Dentro do contexto
das comunicações, analise as afirmativas a seguir.
I.  As comunicações são caracterizadas por transmissores, receptores, meios de
comunicação (canais de comunicação) e linguagens de comunicação.
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II.  As linguagens de comunicação permitem que a mensagem transmitida seja
corretamente entendida no receptor, como o uso de protocolos de comunicação.
III.  As redes ponto a ponto permitem a comunicação entre um ponto e vários pontos, desde
que haja um ponto central para realizar a difusão da informação.
IV.  Em uma rede local, a comunicação pode alcançar longas distâncias, por exemplo, entre
matriz e filial de uma empresa em diferentes países.
V.  Na comunicação de voz, o requisito de tempo é importante, pois é necessário que a
recepção da informação ocorra em um tempo muito próximo da transmissão.
Está correto o que se afirma em:
a) II, III e V, apenas.
b) I, III e V, apenas.
c) II, III e IV, apenas.
d) I, II e V, apenas.
e) I, II e IV, apenas.
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Neste tópico, verificaremos como as informações podem ser transmitidas em uma
comunicação de dados, tendo como foco o tipo e o modo de transmissão. Isso
possibilitará uma série de possíveis cenários que podem ser construídos em uma
rede de computadores, adequando o tráfego de dados para obter a forma adequada e
o melhor rendimento na comunicação.
Transmissãode Dados
Na comunicação de dados, a menor unidade de informação a ser transmitida é o bit
(bInary digiT). É a informação que possui um conjunto de dois símbolos binários, “0” e
“1”, que são utilizados pelos sistemas computacionais para o processamento de
dados. Para facilitar a quantificação de um número de bits, foi criado o termo byte,
que corresponde a um conjunto de 8 bits. As unidades de armazenamento utilizam
muito o conceito de byte, por exemplo: um disco rígido com capacidade de 1 Terabyte
equivale ao armazenamento de 8.796.093.022.208 bits de dados.
No fluxo de transmissão de dados, temos uma característica chamada vazão, ou
velocidade de transmissão, que corresponde à quantidade de informações que
Tipos de Comunicação deTipos de Comunicação de
DadosDados
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trafegam no meio por unidade de tempo. Normalmente, é utilizada a unidade bps
(bits por segundo), mas em alguns casos pode ser adotado Bps (Bytes por segundo).
Quanto maior a velocidade de transmissão, maior a quantidade de informação que
será transmitida em um intervalo de tempo, sendo comum o uso de potências de dez
para a representação da vazão, como kbps, ou kilobits por segundo (103 bits por
segundo) e Mbps, ou Megabits por segundo (106 bits por segundo).
É comum a adoção do termo caractere para representar uma unidade de informação
a ser transmitida na comunicação de dados. Um caractere pode corresponder a um
símbolo utilizado por editores de texto, como uma letra ou número, e possui o
tamanho de um byte, ou 8 bits. Uma tabela de codificação bastante comum para o
uso de caracteres é o ASCII, em que cada caractere corresponde a um símbolo
textual, utilizado pelos editores de texto, com uma quantidade de 256 caracteres
(SOUSA, 2009).
Cada bit que é transmitido pelo canal de comunicação segue o formato utilizado pelo
seu meio físico. Por exemplo, se o meio físico é elétrico, o bit será enviado no formato
de um sinal elétrico, se o meio é ótico, será enviado como um sinal luminoso, se o
meio é o ar, será enviado através de um sinal de radiofrequência. Como o meio físico
de transmissão não é perfeito, a comunicação está passível a perdas ou erros nas
informações recebidas. Sendo assim, é necessário um método de controle de erros
na transmissão e na recepção de dados, sendo o método mais utilizado o CRC (Cyclic
Redundancy Check), em que um algoritmo calcula com base no bloco de bits uma
informação adicional que será utilizada no lado receptor para verificar a
confiabilidade da informação (SOUSA, 2009). A seguir, veremos os diferentes tipos e
modos de transmissão para uma comunicação de dados.
Transmissão Serial e Paralela
A forma como os bits referentes aos dados serão transmitidos em uma comunicação
pode ser categorizada como modo de transmissão serial ou paralelo. Esse modo de
transmissão corresponde à quantidade de bits que podem ser enviados
simultaneamente (ver Figura 1.9, a seguir).
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Na transmissão serial, os bits são enviados sequencialmente, um bit de cada vez,
através de uma única via de transmissão. Nesse tipo de transmissão, os dados podem
ser enviados de forma síncrona ou assíncrona. Um conector bastante comum para
uso em uma comunicação serial é o RS-232, que apresenta um conector de 9 pinos
chamado DB-9 (ver Figura 1.10). Nos computadores atuais, a interface serial mais
utilizada é a USB (Universal Synchronous Bus).
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Na transmissão paralela, o meio de transmissão é na forma de barramento, sendo um
meio com diversas vias de transmissão, para que os bits possam ser transferidos
simultaneamente (SOUSA, 2009). A comunicação paralela implica em um custo
maior, tendo em vista uma maior quantidade de fios a serem utilizados na
transmissão.
Transmissão Síncrona e Assíncrona
As comunicações podem adotar outros modos de transmissão, relacionados ao
alinhamento entre transmissão e recepção, denominada sincronia da comunicação.
Segundo Sousa (2009), na transmissão assíncrona, o espaço de tempo entre um
caractere e outro não é fixo, ou seja, não há sincronismo. O início de um caractere é
designado por um bit de início (start). O fim de um caractere é designado por um ou
mais bits de parada (stop).
Os bits de caractere são transmitidos em sequência na transmissão assíncrona,
porém os caracteres podem seguir espaçados aleatoriamente uns dos outros, de
acordo com o volume de dados transmitido. É a forma de transmissão mais utilizada
para computadores pessoais, pois pode ser efetuada pela sua saída serial, sem a
necessidade de circuitos ou placas de sincronismo.
A transmissão síncrona apresenta o envio de dados com base em uma marcação
temporal, sendo o fluxo de dados na rede com velocidade de capacidade de
transferência (throughput) constante. O sinal que mantém o sincronismo é chamado
de clock e opera como um relógio entre o transmissor e o receptor, determinando o
início e o fim de cada transição de bit “0” para “1” e vice-versa. Existe um tempo fixo
de transmissão para cada caractere. Nas transmissões síncronas, os dados são
agrupados em blocos, e mesmo que não haja dados para serem transmitidos, o
transmissor envia caracteres de sincronismo (SOUSA, 2009).  
Transmissão Simplex, Half-duplex e
Full-duplex
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Na comunicação de dados, as transmissões podem ser classificadas com relação ao
sentido ou como as trocas de informações são realizadas. Temos, então, três tipos de
transmissão: transmissão simplex, transmissão half-duplex e transmissão full-duplex.
As transmissões simplex são aquelas que apresentam uma direcionalidade única, ou
seja, um único sentido para transmitir informações. É possível várias transmissões
simplex de um mesmo ponto de transmissão, porém não se obtém um retorno dos
receptores (veja Figura 1.11). Exemplos de comunicação simplex são as transmissões
de rádio e TV, em que não há retorno dos receptores para as transmissões feitas
nessas redes.
Quando há a transmissão no sentido contrário, porém que não seja de forma
simultânea, temos uma comunicação half-duplex ou semi-duplex. Nesse caso, após
uma transmissão de dados, é possível obter o retorno do lado do receptor, porém,
não é possível realizar de forma simultânea a transmissão nas duas direções. Um
exemplo clássico de comunicação half-duplex é o walkie-talkie. Outro exemplo é o da
Figura 1.12 a seguir, uma comunicação com uso de modems.
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Para permitir a simultaneidade das transmissões em ambos os sentidos, existem as
comunicações full-duplex, ou simplesmente duplex. Nesse caso, pode haver
transmissão e recepção de informações por um ponto através dos meios de
transmissão. Um exemplo de comunicação full-duplex são os aparelhos telefônicos
(Figura 1.13), em que se pode falar (transmitir) e ouvir (receber) ao mesmo tempo.
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No tópico a seguir, teremos os tipos de comutação utilizados para as comunicações
de dados, permitindo a transmissão através dos elementos de uma rede.
praticarVamos Praticar
2) Os tipos e modos de transmissão auxiliam na configuração adequada para uma
comunicação, principalmente em um ambiente de rede. Para tanto, as transmissões podem
ser classificadas com relação à direção da comunicação, sincronia entre os pontos e
quantidade simultânea de informações que podem ser transmitidas. Analise as afirmativas a
seguir e marque V para a(s) verdadeira(s)e F para a(s) falsa(s):
I.   (   ) Na transmissão assíncrona, deve ser utilizado um relógio de referência, conhecido
como clock.
II.  (   ) Na transmissão full-duplex, a transmissão pode ocorrer em ambos os sentido
simultaneamente.
III.  (   ) Na transmissão de uma comunicação serial, o fluxo de bits é feito de forma
sequencial, um por vez.
IV.  (   ) Na transmissão simplex, não é possível ter mais que um receptor para a comunicação.
Assinale a sequência correta:
a) V, V, V, F.
b) V, F, F, V.
c) F, V, V, F
d) F, V, F, F.
e) F, V, V, V.
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Em uma rede de comunicação, é possível interligar uma grande quantidade de
equipamentos, permitindo inúmeras combinações de comunicações. Isso poderia
acarretar em um alto volume de material para os meios de transmissão, chegando a
um ponto inviável fisicamente.
Para tanto, foram desenvolvidas tecnologias de comutação (chaveamento),
características dos equipamentos de telecomunicações. Esses comutadores
possibilitam criar um caminho entre origem e destino quando demandado.
Inicialmente, a comutação na telefonia era realizada manualmente por operadoras
através de cabos de conexão em mesas operadoras. Esse tipo de comutação evoluiu
para sistemas automáticos, em que, baseados em um endereço selecionado, a
comutação do caminho é estabelecida automaticamente.
Neste tópico, iremos abordar os diferentes tipos de comutação utilizados nas redes
de comunicação, como a comutação por circuitos, a comutação por mensagens, a
comutação por pacotes e os circuitos virtuais.
Comutação de Circuitos
Tipos de ComutaçãoTipos de Comutação
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Este tipo de comutação é encontrado principalmente nas redes de telecomunicações,
em que um caminho físico (circuito) é construído desde a origem da comunicação até
o seu destinatário. A comunicação só é iniciada se o caminho já estiver estabelecido
(TANENBAUM; WETHERALL, 2011). Na Figura 1.14, temos o exemplo de uma
comutação por circuitos em uma rede de telecomunicações:
Stallings (2005) menciona os seguintes passos para o estabelecimento de uma
conexão por circuitos:
Estabelecimento do circuito: antes da transmissão do sinal de informação,
um circuito é estabelecido baseado nos dados que endereçam o
destinatário, desde a origem até o destino.
Transferência dos dados: os dados podem ser transmitidos pelo caminho
estabelecido.
Desconexão do circuito: após um período de transferência de dados, a
conexão é encerrada por uma das partes (origem ou destino) e os circuitos
são liberados para outras conexões.
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Segundo Kurose e Ross (2010), na rede de comutação por circuitos, os recursos
necessários ao longo do caminho, como buffers e taxa de transmissão, devem ser
reservados pelo período que durar a comunicação, garantindo uma maior qualidade
e garantia de entrega da informação. Porém, torna-se também uma desvantagem no
requisito eficácia, pois mesmo que não haja informações a serem transmitidas, o
circuito continua estabelecido, desperdiçando recursos.
Comutação de Mensagens
Na comutação por mensagens, os dados são enviados pelos nós de rede por
caminhos disponíveis no momento da transmissão (SOUSA, 2009). É um tipo de
comutação que funciona como o correio, em que a mensagem vai sendo transportada
de um ponto a outro da rede até o seu destinatário, em um processo conhecido como
store and forward (armazenar e encaminhar), conforme é apresentado na Figura 1.15:
A ordem das mensagens entregues não é garantida, sendo esse controle feito pela
aplicação do usuário. No caso de falta de confirmação de recebimento do usuário,
após um determinado período, a mensagem é retransmitida.
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Comutação de Pacotes
A comutação por pacotes é baseada na transmissão de mensagens divididas em
pedaços, conhecidos como pacotes. Esse tipo de comutação é muito utilizada na
comunicação de dados em uma rede de computadores, incluindo as redes de longa
distância como a internet (SOUSA, 2009). Ela apresenta a vantagem de melhor
aproveitar os recursos para a comunicação de dados, sem o potencial desperdício
proporcionado na comutação por circuitos.
O estabelecimento de um caminho cujos recursos serão reservados, característica da
comutação por circuitos, não é apresentada na comutação por pacotes, pois os
pacotes podem seguir por caminhos diferentes para chegar ao destino, dependendo
das condições da rede. Isso possibilita que os pacotes possam chegar fora de ordem,
sendo necessário, então, que sejam reagrupados e colocados na sequência correta.
Pode ser realizado o gerenciamento de fluxo dos pacotes, controlando a sequência
dos mesmos na rede.
Na Figura 1.16, a seguir, temos um exemplo de comutação por pacotes, apresentando
a desordem de sequência dos pacotes durante o processo de comutação por pacotes,
sendo reordenados no destino.
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Conforme Kurose e Ross (2010), algumas características são inerentes às redes de
comutação por pacotes: atraso, perda e vazão. O atraso se refere ao tempo que o
pacote leva desde a origem, quando é transmitido, até o destino, quando é recebido e
processado.
Existem alguns tipos diferentes de atraso, como o atraso de processamento (tempo
de processamento nos elementos da rede de comutação por pacotes), o atraso de fila
(quando está sendo aguardado na fila dos elementos de rede para envio), o atraso de
transmissão (tempo do elemento de rede para enviar o pacote para a rede) e atraso
de propagação (tempo que um pacote leva para sair de um elemento de rede e chegar
ao próximo).
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O tempo de atraso total (atraso fim a fim), desde a origem até o destino, é chamado
de latência. Há também o atraso entre os pacotes recebidos, conhecido como jitter,
que é causado pelo tratamento dos dados aos pacotes ao longo da rede.
A perda de pacotes pode ocorrer em função de diversos fatores, como a fila de
espera nos elementos da rede de comutação por pacotes. Se houver um atraso muito
grande no pacote, este pode ser descartado, sendo, então, avaliada,
consequentemente, a necessidade de retransmissão ou não desse pacote. A perda
pode decorrer também das próprias limitações de recursos do elemento de
comutação, como o espaço de armazenamento para os pacotes.
Caso seja insuficiente, os pacotes também podem ser descartados (perdidos). A
vazão está relacionada à largura de banda disponibilizada para a comunicação de
dados na rede de comutação de pacotes. Depende muito da largura de banda
disponibilizada nos enlaces que compõem as conexões entre os elementos na rede
(KUROSE; ROSS, 2010).
Um dos meios de garantir um sequenciamento correto dos pacotes é através do uso
de circuitos virtuais, em que é disponibilizado pela rede um caminho fixo para os
pacotes até o término da conexão, como se fosse um circuito fixo. No próximo
subtópico, falaremos um pouco mais sobre os circuitos virtuais.
Circuitos Virtuais
Os circuitos virtuais (virtual circuit) são conexões criadas e relacionadas a caminhos
estabelecidos na rede de comutação por pacotes desde a origem até o destino, antes
que os pacotes de dados sejam transmitidos. Utilizando o método de circuitos
virtuais, uma rota pré-planejada pode ser estabelecida antes do envio de qualquer
pacote.
Como a rota éfixa durante o período dessa conexão lógica, o circuito virtual se
assemelha muito aos circuitos físicos utilizados na comutação por circuitos. Cada
pacote deverá conter um identificador de circuito virtual, além dos dados que devem
ser transmitidos. Assim, com base no identificador, cada elemento de rede irá utilizar
o mesmo caminho para direcionar os pacotes, conforme pode ser visto na Figura
1.17. Neste caso, não há a necessidade de processamento para o roteamento,
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tornando esse tipo de técnica mais rápida que a comutação por pacotes tradicional.
Porém, demanda uma configuração inicial dos circuitos virtuais para que os
identificadores possam ser corretamente utilizados nos elementos de comutação da
rede.
Os circuitos virtuais também podem ser classificados como PVC ou SVC. PVC
(Permanent Virtual Circuit) indica uma conexão virtual permanente, criada
manualmente, sendo desfeita por intervenção humana. SVC (Switched Virtual
Circuit) é uma conexão de circuitos virtuais criados sob demanda de protocolos de
sinalização, de forma dinâmica.
Figura 1.17 – Comutação de pacotes utilizando circuito virtual
Fonte: Stallings (2005, p. 261).
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Assim, finalizamos o tópico sobre tipos de comutação. No tópico a seguir, falaremos
sobre os principais órgãos normatizadores (padronizadores) utilizados em redes de
comunicação.
praticarVamos Praticar
O tipo de comutação indica o método pelo qual as informações serão transportadas desde a
origem até o seu destino. Em uma rede de computadores, é muito comum o uso de
comutação por pacotes, fragmentando as mensagens que devem ser enviadas em pedaços
denominados pacotes. Para tanto, os elementos de rede devem atuar com esse tipo de
comutação, realizando o processamento de cada pacote e dando o correto
encaminhamento. Assinale a alternativa que indica corretamente o atraso fim a fim
relacionado aos pacotes em uma rede de comutação por pacotes.
a) Atraso de fila.
b) Atraso de processamento.
c) Jitter.
d) Atraso de transmissão.
e) Latência.
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Conforme Tanenbaum e Wetherall (2011), os fabricantes e fornecedores de
elementos de rede têm suas ideias de como as coisas devem ser feitas. Porém, isso
causaria uma ambiente caótico para as redes, com equipamentos tendo
diversificadas formas de implementação, impedindo a comunicação adequada entre
diferentes fabricantes. Para resolver esse problema, a indústria conta com padrões
que visam a especificar técnicas que apoiem a compatibilidade entre os produtos de
redes. A seguir, serão apresentadas algumas entidades padronizadoras que
normatizam padrões reconhecidos nacional e internacionalmente.
Padrões Internacionais
As autoridades de padronização internacional são divididas em duas classes: as que
foram estabelecidas por tratados entre governos nacionais e as organizações
voluntárias, que foram criadas independentemente de tratados. Em se tratando de
redes de computadores, existem diversas organizações padronizadoras, como ITU,
ISO, IETF e IEEE, que serão citadas a seguir (TANENBAUM; WETHERALL, 2011).
ITU
Entidades PadronizadorasEntidades Padronizadoras
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A International Telecommunication Unit (ITU) tem como missão a padronização das
telecomunicações internacionais, sendo que em 1947 se tornou um órgão das
Nações Unidas. A ITU tem três setores principais: a ITU-T , que controla o sistema de
telefonia e comunicação de dados, a ITU-R, que coordena o uso das frequências de
rádio no mundo inteiro, e a ITU-D, que promove o desenvolvimento das tecnologias
de informação e comunicação (TANENBAUM; WETHERALL, 2011).
ISO
A International Standards Organization (ISSO) é uma organização voluntária
independente, criada em 1946 e que possui um alcance global, tendo publicado uma
variedade de padrões, como a ISO 9000, relacionada a padrões de qualidade e ISO
27000 voltada a segurança da informação. O trabalho da ISO é feito através de
grupos de trabalho, reunindo milhares de voluntários de todo o mundo
(TANENBAUM; WETHERALL, 2011).
IEC
A International Electrotechnical Comission (IEC) foi fundada em 1906 e é a
organização líder mundial na preparação e publicação de padrões internacionais para
todas as tecnologias eletrônicas, elétricas e relacionadas. Promove uma plataforma
para empresas, indústria e governo, para reuniões, discussões e desenvolvimento dos
padrões internacionais que são requeridos (IEC, 2019). Alguns de seus padrões são
desenvolvidos em conjunto com outra entidade padronizadora, a ISO.
IETF
A Internet Engineering Task Force (IETF) é um grupo de trabalho que faz parte da IAB
(Internet Architecture Board), com a missão de publicar documentos que descrevem
o funcionamento dos protocolos do modelo TCP/IP. Esses documentos são
conhecidos como RFC (Request for Comments), sendo numeradas sequencialmente
(TANENBAUM; WETHERALL, 2011).
IANA
A Internet Assigned Numbers of Authority (IANA) é responsável por coordenar a raiz
DNS, o endereçamento IP (distribuição de blocos IPV4 e IPV6) e outros recursos dos
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protocolos de internet (IANA, 2019).
IEEE
O Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) é a maior organização
profissional do mundo. Publica uma série de jornais (artigos) e promove diversas
conferências a cada ano, havendo um grupo de padronização que desenvolve
padrões nas áreas de engenharia elétrica e informática. Na área de redes,
importantes padrões foram criados pelo IEEE, como o comitê 802, que padronizou
vários tipos de LAN (TANENBAUM; WETHERALL, 2011).
ABNT
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é uma entidade padronizadora
brasileira privada e sem fins lucrativos, fundada em 1940. A ABNT é membro
fundador da ISSO, da Comisión Panamericana de Normas Técnicas (Copant) e da
Asociación Mercosur de Normalización (AMN) (ABNT, 2019).
saiba mais
Saiba mais
O IETF é a principal entidade padronizadora
responsável pelas normas que padronizam os
protocolos de comunicação na internet. Para
tanto, são geradas as chamadas RFCs (Request
For Comment). Para saber mais, acesse o Livro do
IETF que menciona em detalhes como é o
processo de elaboração e publicação das RFCs.
ACESSAR
https://www.nic.br/media/docs/publicacoes/1/o-livro-do-ietf.pdf
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A ABNT atua na elaboração de normas brasileiras, além da avaliação de
conformidade, dispondo de programas para certificação de produtos, sistemas e
rotulagem ambiental (ABNT, 2019).
praticarVamos Praticar
Leia o trecho a seguir:
“Os padrões definem o que é necessário para a interoperabilidade: nem mais, nem menos.
Isso permite o surgimento de um mercado maior e também que as empresas disputem com
base na qualidade de seus produtos. [...] Isso fica a critério de quem fabrica o produto”.
TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. Redes de Computadores. 5. ed. São Paulo: Pearson
Prentice Hall, 2011. p. 46.
Com base nesse contexto e nas informações apresentadas, assinale a alternativa que
representa o padrão gerado pelo IETF para os protocolos de comunicação baseados no
modelo TCP/IP.
a) RFC.
b) ISO.
c) ITU.
d) IANA.
e) IEEE.
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indicações
Material
Complementar
L IVRO
Redes de Computadores
Editora: Pearson Prentice Hall
Autor: Andrew S. Tanenbaum e David Wetherall
ISBN: 978-85-7605-924-0Comentário: leia o capítulo 1 do livro Redes de
Computadores, de Tanenbaum e Wetherall, em especial os
tópicos 1.1, 1.2 e 1.6, nos quais são abordados o uso de redes
de computadores nas aplicações cotidianas e os principais
envolvidos na padronização de redes. Essa leitura irá
complementar o entendimento dos assuntos tratados nesta
unidade.
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FILME
Afinal qual a Diferença entre as
Topologias de Rede?
Ano: 2018
Comentário: este vídeo retrata as diferentes topologias de
rede com recursos visuais para que você possa compreender
melhor as suas diferenças, utilizando cenários envolvendo
acesso wi-�, conexões de computadores, servidores, hubs e
switches.
TRAILER
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conclusão
Conclusão
Nesta unidade, você teve a oportunidade de conhecer os meios de comunicação,
desde seus elementos básicos até as entidades padronizadoras envolvidas. É
importante o entendimento das comunicações, em especial a comunicação de dados,
pois é a base para a qual as redes de computadores são construídas. Assim, como as
pessoas se comunicam, tendo ao menos uma pessoa falando e outra ouvindo, dentro
de um mesmo idioma, os equipamentos podem transmitir dados e outros receberem,
dentro de um mesmo protocolo de comunicação, através do uso de um meio de
comunicação. As arquiteturas de rede dependem muito de como esses meios de
comunicação serão utilizados, para que possam atender as expectativas de
funcionamento.
referências
Referências
Bibliográ�cas
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Conheça a ABNT. Disponível
em: http://www.abnt.org.br/abnt/conheca-a-abnt. Acesso em: 6 nov. 2019.
CABRAL, A. de L.; SERAGGI, M. R. Redes de Computadores: teoria e prática. São
Paulo: Editora SENAC, 2017.
http://www.abnt.org.br/abnt/conheca-a-abnt
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IANA. Disponível em: https://www.iana.org/. Acesso em: 6 nov. 2019.
INTERNATIONAL STANDARDS AND CONFORMITY ASSESSMENT FOR ALL
ELECTRICAL, ELECTRONIC AND RELATED TECHNOLOGIES. Sobre o IEC.
Disponível em: https://www.iec.ch/about/?ref=menu. Acesso em: 6 nov. 2019.
KUROSE, J. F.; ROSS, K. W. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem
top-down. 5. ed. São Paulo: Addison Wesley, 2010.
SOUSA, L. B. de. Redes de Computadores: guia total. São Paulo: Érica, 2009.
STALLINGS, W. Redes e Sistemas de Comunicação de Dados. 5. ed. Rio de Janeiro:
Elsevier, 2005.
TANENBAUM, A. S.; WETHERALL, D. Redes de Computadores. 5. ed. São Paulo:
Pearson Prentice Hall, 2011.
https://www.iana.org/
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