Capítulo 4 - teoria

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Capítulo 4: Acesso à Rede 
Para suportar nossa comunicação, o modelo OSI divide as funções de uma rede de dados em camadas. Cada camada funciona 
com as camadas acima e abaixo para transmitir dados. Duas camadas do modelo OSI estão tão associadas, que de acordo com o 
modelo TCP/IP, em essência são apenas uma camada. Essas duas são a camada de enlace de dados e a camada física. 
No dispositivo origem, a função da camada de enlace de dados é preparar os dados para transmissão e controlar o modo como 
eles acessam o meio físico. Entretanto, a camada física controla como os dados são transmitidos no meio físico codificando os 
dígitos binários que representam dados em sinais. 
No dispositivo destino, a camada física recebe sinais pelo meio físico ao qual se conecta. Depois de decodificar o sinal em dados 
outra vez, a camada física passa o quadro à camada de enlace de dados para aceitação e processamento. 
Este capítulo começa com as funções gerais da camada física e os padrões e protocolos que gerenciam a transmissão de dados 
pelo meio físico local. Este capítulo também apresenta as funções de camada de enlace de 
Gerenciamento do Meio 
Você e seu colega estão participando de uma conferência de redes. Há muitas aulas e apresentações realizadas durante o evento 
e, como elas se sobrepõem, vocês podem escolher participar somente de um conjunto limitado de sessões. 
Assim, vocês decidem se dividir, e cada um participa de um conjunto separado de apresentações. Depois, vocês compartilham os 
slides e os conhecimentos adquiridos durante o evento. 
Quer você esteja se conectando a uma impressora local em casa ou a um site em outro país, antes que qualquer comunicação de 
rede possa ocorrer, é preciso estabelecer uma conexão física com uma rede local. Uma conexão física pode ser uma conexão 
com fio usando um cabo ou uma conexão sem fio usando ondas de rádio. 
O tipo de conexão física usado depende totalmente da configuração da rede. Por exemplo, em muitos escritórios corporativos, os 
funcionários possuem desktops ou laptops fisicamente conectados por um cabo a um switch compartilhado. Esse tipo de 
configuração é uma rede conectada. Os dados são transmitidos por meio de um cabo físico. 
Além das conexões com fio, muitas empresas também oferecem conexões sem fio para notebooks, tablets e smartphones. Com 
dispositivos sem fio, os dados são transmitidos usando ondas de rádio. O uso da conectividade sem fio é comum, conforme 
indivíduos e empresas descobrem as vantagens de oferecer esse tipo de serviço. Para oferecer o recurso sem fio, os dispositivos 
em uma rede sem fio devem ser conectados a um access point (AP) sem fio. 
Os dispositivos de switches e os pontos de acesso sem fio geralmente são dois dispositivos diferentes dedicados em uma 
implementação de rede. No entanto, também há dispositivos que oferecem conectividade com e sem fio. Em muitas casas, por 
exemplo, os indivíduos implementam roteadores de serviços integrados (ISRs), como mostra a Figura 1. Os ISRs oferecem um 
switch com poucas portas, que permite conectar vários dispositivos na LAN por meio de cabos, conforme mostra a Figura 2. Além 
disso, muitos ISRs também incluem um AP, o que permite conectar dispositivos sem fio também. 
Placas de Interface de Rede 
As placas de interface de rede (NICs) conectam um dispositivo à rede. As NICs Ethernet são usadas para uma conexão com fio, 
conforme mostrado na Figura 1, enquanto NICs WLAN são usadas para conexão sem fio. Um dispositivo de usuário final pode 
incluir um ou os dois tipos de NICs. Uma impressora de rede, por exemplo, pode só ter uma NIC Ethernet e, portanto, deve ser 
conectada à rede com um cabo Ethernet. Outros dispositivos, como tablets e smartphones, só contém uma NIC WLAN e devem 
usar uma conexão sem fio. 
Nem todas as conexões físicas são iguais, em termos de nível de desempenho, durante uma conexão com uma rede. 
Por exemplo, um dispositivo sem fio apresentará degradação no desempenho com base em sua distância de um access point sem 
fio. Quanto mais longe o dispositivo estiver do access point, mais fraco será o sinal que recebe. Isso pode significar menos largura 
de banda ou ausência de conexão sem fio. A Figura 2 mostra que um extensor de alcance sem fio pode ser usado para regenerar 
o sinal sem fio para outras partes da casa que estão muito distantes do access point sem fio. Por sua vez, uma conexão com fio 
não terá o seu desempenho afetado. 
Todos os dispositivos sem fio compartilharam o acesso às ondas aéreas que os conectam ao access point sem fio. Isso significa 
que poderá ocorrer um desempenho de rede mais lento, à medida que mais dispositivos sem fio acessarem a rede ao mesmo 
tempo. Um dispositivo com fio não precisa compartilhar seu acesso à rede com outros dispositivos. Cada dispositivo com fio tem 
um canal de comunicações separado em seu cabo Ethernet. Isso é importante ao considerar algumas aplicações, como jogos 
online, streaming de vídeo e videoconferência, que exigem mais largura de banda dedicada do que outras aplicações. 
Nos próximos tópicos, você saberá mais sobre as conexões da camada física que ocorrem e como elas afetam o transporte de 
dados. 
A camada Física 
A camada física do modelo OSI fornece os meios para transportar os bits que formam um quadro da camada de enlace de dados 
no meio físico de rede. Ela aceita um quadro completo da camada de enlace de dados e o codifica como uma série de sinais que 
são transmitidos para o meio físico local. Os bits codificados que formam um quadro são recebidos por um dispositivo final ou por 
um dispositivo intermediário. 
O processo pelo qual os dados passam de um nó origem para um nó de destino é: 
 Os dados do usuário são segmentados pela camada de transporte, colocados em pacotes pela camada de rede e depois 
encapsulados em quadros pela camada de enlace de dados. 
 A camada física codifica os quadros e cria os sinais de onda elétrica, óptica ou de rádio que representam os bits em cada 
quadro. 
 Em seguida, esses sinais são enviados no meio físico, um de cada vez. 
 A camada física do nó destino recupera esses sinais individuais do meio físico, restaura-os às suas representações de bits e 
passa os bits para a camada de enlace de dados como um quadro completo. 
 
Meios da Camada Física 
Há três formas básicas de meio físico de rede. A camada física produz a representação e os agrupamentos de bits para cada tipo 
de meio físico como: 
 Cabo de cobre: os sinais são padrões de pulsos elétricos. 
 Cabo de fibra óptica: os sinais são padrões de luz. 
 Sem fio: os sinais são padrões de transmissões de micro-ondas. 
A figura mostra exemplos de sinalização para cobre, fibra óptica e sem fio. 
Para permitir a interoperabilidade da camada física, todos os aspectos dessas funções são orientados por organizações 
padronizadoras. 
Padrões da Camada Física 
Os protocolos e operações das camadas OSI superiores são executados em softwares projetados por engenheiros de software e 
cientistas da computação. Os serviços e protocolos na suíte TCP/IP são definidos pela Internet Engineering Task Force (IETF). 
A camada física consiste em circuitos eletrônicos, meios físicos e conectores desenvolvidos pelos engenheiros. Portanto, é 
aconselhável que os padrões que regem esse hardware sejam definidos pelas organizações de engenharia de comunicações e 
elétrica relevantes. 
Há muitas organizações nacionais e internacionais diferentes, organizações reguladoras de governo e empresas privadas 
envolvidas no estabelecimento e na manutenção de padrões da camada física. Por exemplo, os padrões de hardware da camada 
física, meio físico, codificação e sinalização são definidos e orientados pela: 
 International Organization for Standardization (ISO) 
 Telecommunications Industry Association/Electronic Industries Association (TIA/EIA) 
 União Internacional de Telecomunicações (ITU) 
 Instituto Nacional de Padronização Americano (ANSI) 
 Institute of Electrical and ElectronicsEngineers (IEEE) 
 Autoridades reguladoras de telecomunicações nacionais, incluem Federal Communication Commission (FCC) nos EUA e 
European Telecommunications Standards Institute (ETSI) 
Além desses, com frequência há grupos de padrões de cabeamento regionais, como CSA (Canadian Standards Association), 
CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) e JSA/JIS (Japanese Standards Association), que 
desenvolvem especificações locais. 
 
 
Funções 
Os padrões da camada física abordam três áreas funcionais: 
Componentes Físicos 
Os componentes físicos são dispositivos de hardware eletrônicos, meios físicos e outros conectores que transmitem e transportam 
os sinais para representar os bits. Os componentes de hardware, como NICs, interfaces e conectores, materiais de cabo e 
projetos de cabo são especificados nos padrões associados à camada física. As várias portas e interfaces em um roteador Cisco 
1941 também são exemplos de componentes físicos com conectores e conexões específicos decorrentes de padrões. 
Codificação 
A codificação ou codificação de linha é um método para converter um fluxo de bits de dados em um "código” predefinido. Os 
códigos são agrupamentos de bits usados para fornecer um padrão previsível que pode ser reconhecido tanto pelo emissor quanto 
pelo receptor. Em outras palavras, a codificação é o método ou o padrão usado para representar as informações digitais. 
Semelhante ao código Morse, codifica uma mensagem com uma série de pontos e traços. 
Por exemplo, a codificação Manchester representa um bit 0 por uma transição de alta para baixa voltagem, e um bit 1 é 
representado como uma transição de baixa para alta voltagem. Um exemplo de codificação Manchester é mostrado na Figura 1. A 
transição ocorre no meio de cada período de bit. Esse tipo de codificação é usado na Ethernet de 10 Mb/s. Taxas de dados mais 
rápidas exigem uma codificação mais complexa. A codificação Manchester é usada em padrões de Ethernet mais antigos, como 
10BASE-T. A família 100BASE-X Ethernet usa a codificação 4B/5B e 1000BASE-X usa a codificação 8B/10. 
Sinalização 
A camada física deve gerar os sinais elétricos, ópticos ou sem fio que representam os valores “1” e “0” no meio físico. O método 
de representação de bits é chamado de método de sinalização. Os padrões de camada física devem definir que tipo de sinal 
representa o valor “1” e que tipo de sinal representa o valor “0”. Isso pode ser tão simples quanto uma alteração no nível de um 
sinal elétrico ou de um pulso óptico. Por exemplo, um pulso longo pode representar um 1, enquanto um pulso curto representa um 
0. 
Isso é semelhante ao método de sinalização usado no código Morse, que pode usar uma série de tons de ligar e desligar, luzes ou 
cliques para enviar o texto por fios telefônicos ou entre as embarcações no mar. 
Há várias maneiras de transmitir sinais. Um método comum de envio de dados é o uso de técnicas de modulação. A modulação é 
um processo pelo qual a característica de uma onda (o sinal) modifica outra onda (a portadora). 
A natureza dos sinais reais que representam os bits na mídia dependerá do método de sinalização utilizado. 
A Figura 2 demonstra como as técnicas AM e FM são usadas para enviar um sinal. 
Largura de Banda 
Meios físicos diferentes aceitam a transferência de bits a taxas diferentes. Em geral, a transferência de dados é discutida em 
termos de largura de banda e throughput (taxa de transferência). 
Largura de banda é a capacidade de um meio de transportar dados. A largura de banda digital mede a quantidade de dados que 
podem fluir de um lugar para outro durante um determinado tempo. A largura de banda geralmente é medida em quilobits por 
segundo (kb/s), megabits por segundo (Mb/s) ou gigabits por segundo (Gb/s). Às vezes, a largura de banda é pensada como a 
velocidade em que os bits viajam, no entanto, isso não é preciso. Por exemplo, tanto na Ethernet de 10Mb/s quanto na de 
100Mb/s, os bits são enviados na velocidade da eletricidade. A diferença é o número de bits que são transmitidos por segundo. 
Uma combinação de fatores determina a largura de banda prática de uma rede: 
 As propriedades do meio físico 
 As tecnologias escolhidas para sinalização e detecção de sinais de rede 
As propriedades do meio físico, as tecnologias atuais e as leis da física desempenham sua função na determinação da largura de 
banda disponível. 
A tabela mostra as unidades de medida comumente usadas para largura de banda. 
Taxa de Transferência (Throughput) 
Taxa de transferência é a medida da transferência de bits através da mídia durante um determinado período. 
Devido a alguns fatores, geralmente a taxa de transferência não corresponde à largura de banda especificada nas 
implementações da camada física. Muitos fatores influenciam a taxa de transferência, inclusive: 
 A quantidade de tráfego 
 O tipo de tráfego 
 A latência criada pelo número de dispositivos de rede encontrados entre a origem e o destino 
O termo latência se refere ao tempo, incluindo atrasos, para os dados viajarem de um determinado ponto a outro. 
Em uma rede interligada ou rede com vários segmentos, a taxa de transferência não pode ser mais rápida do que o link mais lento 
no caminho da origem para o destino. Mesmo se a maioria ou se todos os segmentos tiverem largura de banda alta, basta apenas 
um segmento do caminho com baixa taxa de transferência para criar um ponto de estrangulamento para a taxa de transferência de 
toda a rede. 
Há muitos testes de velocidade online que podem revelar a taxa de transferência de uma conexão de Internet. A figura fornece 
exemplos de resultados de um teste de velocidade. 
Há uma terceira medição para avaliar a transferência de dados usáveis, conhecida como goodput. Goodput é a medida de dados 
usáveis transferidos em um determinado período. O goodput é a taxa de transferência (throughput) menos a sobrecarga de tráfego 
para estabelecer sessões, confirmações e encapsulamento. 
Tipos de Meios Físicos 
A camada física produz a representação e os agrupamentos de bits como voltagens, frequências de rádio ou pulsos de luz. 
Diversas organizações padronizadoras contribuíram para a definição das propriedades físicas, elétricas e mecânicas das mídias 
disponíveis para diferentes comunicações de dados. Essas especificações garantem que os cabos e conectores funcionarão 
conforme antecipado com diferentes implementações da camada de enlace de dados. 
Por exemplo, os padrões da mídia de cobre são definidos por: 
 Tipo de cabeamento de cobre utilizado 
 Largura de banda da comunicação 
 Tipo de conectores utilizados 
 Pinagem e códigos de cor das conexões da mídia 
 Distância máxima da mídia 
A figura mostra diferentes tipos de interfaces e portas disponíveis em um roteador 1941. 
 
 
Características do Cabeamento de Cobre 
As redes usam o meio físico de cobre por ser barato, fácil de instalar e ter baixa resistência à corrente elétrica. Entretanto, ela é 
limitada pela distância e interferência de sinal. 
Os dados são transmitidos por cabos de cobre como pulsos elétricos. Um detector na interface de rede de um dispositivo destino 
tem que receber um sinal que poderá ser decodificado com êxito para corresponder ao sinal enviado. No entanto, quanto mais o 
sinal viaja, mais se deteriora. Isso se chama atenuação de sinal. Por isso, todos as mídias de cobre devem seguir limitações de 
distância rigorosas, conforme especificado nos padrões de orientação. 
A temporização e a voltagem dos pulsos elétricos também são suscetíveis à interferência de duas fontes: 
 Interferência eletromagnética (EMI) ou interferência de radiofrequência (RFI) - Os sinais de EMI e RFI podem distorcer 
e corromper os sinais de dados transportados pelas mídias de cobre. Possíveis fontes de EMI e RFI são dispositivos de 
ondas de rádio e eletromagnéticos, como luzes fluorescentes ou motores elétricos. 
 Crosstalk (Diafonia) - Crosstalk é um distúrbio causado pelos campos elétricosou magnéticos de um sinal em um cabo 
para o sinal em um cabo adjacente. Nos circuitos de telefone, o crosstalk pode fazer com que parte de outra conversa de 
voz de um circuito adjacente seja ouvida (linha cruzada). Especificamente, quando uma corrente elétrica flui através de um 
cabo, ela cria um pequeno campo magnético circular ao redor do cabo, que pode ser captado por um cabo adjacente. 
A figura mostra como a transmissão de dados pode ser afetada pela interferência. 
Para contrabalançar os efeitos negativos da EMI e da RFI, alguns tipos de cabos de cobre têm proteção metálica e exigem 
conexões devidamente aterradas. 
Para contrabalançar os efeitos negativos do crosstalk, alguns tipos de cabos de cobre têm pares de cabos de circuitos opostos 
juntos, o que efetivamente cancela o crosstalk. 
A susceptibilidade dos cabos de cobre ao ruído elétrico também pode ser limitada por: 
 Seleção do tipo ou categoria de cabo mais adequado para um determinado ambiente de rede. 
 Elaboração de uma infraestrutura de cabos para evitar fontes conhecidas e potenciais de interferência na estrutura do 
prédio. 
 Uso de técnicas de cabeamento que incluam a correta manipulação e conexão dos cabos 
Mídia de Cobre 
Há três tipos principais de mídias de cobre usadas em redes: 
 Par trançado não blindado (UTP) 
 Par trançado blindado (STP) 
 Coaxial 
Esses cabos são usados para interconectar nós em dispositivos de LAN e infraestrutura, como switches, roteadores e access 
points sem fio. Cada tipo de conexão e os dispositivos correspondentes têm requisitos de cabeamento estipulados pelos padrões 
da camada física. 
Padrões de camada física diferentes especificam o uso de conectores diferentes. Esses padrões especificam as dimensões 
mecânicas dos conectores e as propriedades elétricas de cada tipo. Os meios físicos de rede usam conectores e plugues 
modulares para proporcionar conexão e desconexão fáceis. Além disso, um único tipo de conector físico pode ser utilizado para 
diversos tipos de conexões. Por exemplo, o conector RJ-45 é amplamente usado nas LANs com um tipo de meio físico e em 
algumas WANs com outro tipo. 
Par Trançado Não Blindado 
O cabeamento de par trançado não blindado (UTP) é o meio físico de rede mais comum. O cabeamento UTP, terminado com 
conectores RJ-45, é usado para interconexão de hosts de rede com dispositivos de rede intermediários, como switches e 
roteadores. 
Nas LANs, o cabo UTP consiste em quatro pares de cabos codificados por cores que foram trançados e depois colocados em uma 
capa plástica flexível que protege contra danos físicos menores. O processo de trançar cabos ajuda na proteção contra 
interferência de sinais de outros cabos. 
Conforme visto na figura, os códigos de cores identificam os pares e cabos individuais e ajudam na terminação do cabo. 
Cabo de Par Trançado Blindado 
O par trançado blindado (STP) oferece maior proteção contra ruído do que o cabeamento UTP. No entanto, em comparação com 
o cabo UTP, o cabo STP é significativamente mais caro e de difícil instalação. Assim como o cabo UTP, o STP usa um conector 
RJ-45. 
Os cabos STP combinam as técnicas de blindagem para contrabalançar a EMI e a RFI, e são trançados para conter o crosstalk. 
Para aproveitar totalmente a blindagem, os cabos STP são terminados com conectores de dados STP blindados especiais. Se o 
cabo não estiver devidamente aterrado, a blindagem poderá atuar como uma antena e captar sinais indesejados. 
O cabo STP mostrado usa quatro pares de cabo, envolvidos em blindagens, que são colocados em uma proteção ou revestimento 
geral metálico. 
Cabo Coaxial 
O cabo coaxial, ou coax para abreviar, recebeu seu nome porque tem dois condutores que compartilham o mesmo eixo. Conforme 
mostrado na figura, o cabo coaxial consiste em: 
 Um condutor de cobre usado para transmitir os sinais elétricos. 
 Uma camada de isolamento plástico flexível em volta de um condutor de cobre. 
 O material de isolamento é envolvido em uma malha de cobre com tecido, ou uma folha metálica, que atua como o segundo 
cabo no circuito e uma proteção para o condutor interno. Essa segunda camada, ou blindagem, também reduz a quantidade 
de interferência eletromagnética externa. 
 Todo o cabo é coberto com um revestimento para evitar danos físicos menores. 
Há tipos diferentes de conectores utilizados com o cabo coax. 
Embora o cabo UTP tenha basicamente substituído o cabo coaxial nas instalações modernas de Ethernet, o design do cabo 
coaxial é usado em: 
 Instalações sem fio: cabos coaxiais ligam antenas a dispositivos sem fio. O cabo coaxial transporta a energia de 
radiofrequência (RF) entre as antenas e o equipamento de rádio. 
 Instalações de Internet a cabo: os provedores de serviços a cabo fornecem conectividade com a Internet para seus 
clientes substituindo parte dos cabos coaxiais e dos elementos de amplificação por cabos de fibra óptica. No entanto, o 
cabeamento dentro das instalações do cliente ainda é coaxial. 
Segurança das Mídias de Cobre 
Todos os três tipos de mídia de cobre são suscetíveis a incêndios e choque elétricos. 
O risco de incêndio existe porque o isolamento do cabo e as proteções podem ser inflamáveis ou produzir fumaça tóxica quando 
aquecidos ou queimados. Os responsáveis pelo prédio ou pela empresa devem estipular os padrões de segurança relacionados 
ao cabeamento e às instalações de hardware. 
O choque elétrico é um problema em potencial porque os fios de cobre podem conduzir eletricidade de maneira indesejada. Isso 
pode sujeitar as pessoas e os equipamentos a choques elétricos. Por exemplo, um dispositivo de rede com defeito pode conduzir 
correntes para o chassi de outros dispositivos de rede. Além disso, o cabeamento de rede pode apresentar níveis de voltagem 
indesejados quando utilizado para conectar dispositivos com fontes de energia de diferentes potenciais de terra. Essas situações 
são possíveis quando o cabeamento de cobre é usado para conectar redes em prédios diferentes ou andares separados que 
usam instalações elétricas distintas. Finalmente, o cabeamento de cobre pode conduzir voltagens provocadas por raios que caiam 
nos dispositivos de rede. 
O resultado das voltagens e correntes indesejadas incluem danos aos dispositivos de rede e aos computadores conectados ou 
acidentes com o pessoal. É importante que o cabeamento de cobre seja instalado de forma adequada e de acordo com as 
especificações relevantes e com as normas do prédio, para evitar possíveis prejuízos e acidentes. 
A figura exibe as práticas corretas de cabeamento que ajudam a evitar possíveis incêndios e choques elétricos. 
 
 
Propriedades do Cabo UTP 
Quando usados como um meio físico de rede, os cabos de par trançado não blindados (UTP) são quatro pares de fios de cobre 
codificados por cores que foram trançados e depois envolvidos em capas plásticas flexíveis. Seu tamanho reduzido pode ser 
vantajoso durante a instalação. 
O cabo UTP não usa blindagem para contrabalançar os efeitos de EMI e RFI. Em vez disso, os designers de cabo descobriram 
que podem limitar o efeito negativo do crosstalk por: 
 Cancelamento: agora, os projetistas utilizam pares de fios num circuito. Quando dois fios de um circuito elétrico são 
colocados próximos um do outro, seus campos magnéticos serão opostos. Assim, os dois campos magnéticos cancelam um 
ao outro e também podem cancelar sinais externos de EMI e RFI. 
 Variação do número de tranças por par de cabo: para melhorar ainda mais o efeito do cancelamento nos pares de fios do 
circuito, os projetistas variam o número de tranças de cada par de fios em um cabo. O cabo UTP deve seguir especificações 
precisas que orientam quantas tranças são permitidas por metro (3,28 pés) do cabo. Observe na figura que o par 
laranja/laranja e branco é menos trançado do que o par azul/azul e branco. Cada par colorido é trançado um número de 
vezes diferente. 
O cabo UTP depende exclusivamente do efeito de cancelamento produzido pelos paresde fios trançados para limitar a 
degradação de sinal e fornecer efetivamente a autoblindagem para cabos trançados na mídia de rede. 
Padrões de Cabeamento UTP 
O cabeamento de UTP está em conformidade com os padrões estabelecidos conjuntamente pela TIA/EIA. Especificamente, o 
TIA/EIA-568 estipula os padrões de cabeamento comerciais para instalações de LAN e é o padrão mais usado em ambientes de 
cabeamento de LAN. Alguns dos elementos definidos são: 
 Tipos de cabo 
 Comprimento do cabo 
 Conectores 
 Terminação do cabo 
 Métodos de teste de cabo 
As características elétricas do cabeamento de cobre são definidas pelo Instituto de Engenharia Elétrica e Eletrônica (IEEE). O 
IEEE classifica o cabeamento UTP de acordo com o desempenho. Os cabos são colocados nas categorias, com base na 
capacidade de transportar taxas de largura de banda mais altas. Por exemplo, o cabo da categoria 5 (Cat5) é usado comumente 
nas instalações de Fast Ethernet 100BASE-TX. Outras categorias incluem cabo de Categoria Aprimorada 5 (Cat5e), Categoria 6 
(Cat6) e Categoria 6a. 
Os cabos em categorias mais altas são desenvolvidos e construídos para suportar taxas de dados mais elevadas. Conforme 
novas tecnologias Ethernet de velocidade gigabit são desenvolvidas e adotadas, o Cat5e é, hoje em dia, o tipo de cabo mínimo 
aceito. O Cat6 é o tipo recomendado para novas instalações em prédios. 
Clique em cada categoria de cabo na figura para saber mais sobre suas propriedades. 
Alguns fabricantes produzem cabos que excedem as especificações da Categoria TIA/EIA 6a e os classificam como Categoria 7. 
Conectores para UTP 
O cabo UTP geralmente é terminado com um conector RJ-45. Esse conector é usado para uma gama de especificações da 
camada física, uma das quais é Ethernet. O padrão TIA/EIA-568 descreve os códigos de cores de cabos para atribuições dos 
pinos (pinagem) para cabos Ethernet. 
Conforme mostra a Figura 1, o conector RJ-45 é o componente macho, na extremidade do cabo. O socket é o componente fêmea 
de um dispositivo de rede, parede, tomada de divisória ou patch panel. 
Cada vez que um cabeamento de cobre é terminado; há a possibilidade de perda de sinal e introdução de ruído no circuito de 
comunicação. Quando terminado incorretamente, o cabo é uma fonte potencial de degradação do desempenho da camada física. 
É importante que todas as conexões de mídia de cobre sejam de boa qualidade para garantir o máximo desempenho com as 
atuais e futuras tecnologias de rede. 
A Figura 2 mostra um exemplo de um cabo UTP com terminação incorreta e um cabo UTP bem terminado. 
Tipos de Cabo UTP 
Situações diversas podem exigir que os cabos UTP sejam conectados de acordo com diferentes convenções de fiação. Isso 
significa que os fios individuais do cabo precisam ser conectados em ordem diferente para conjuntos diferentes de pinos nos 
conectores RJ-45. 
Estes são os principais tipos de cabo obtidos com o uso de convenções de cabeamento específicas: 
 Ethernet Direto: o tipo mais comum de cabo de rede. Geralmente é usado para interconectar um host a um switch e um 
switch a um roteador. 
 Ethernet Crossover: um cabo usado para interconectar dispositivos semelhantes. Por exemplo, para conectar um switch a 
um switch, um host a um host, ou um roteador a um roteador. 
 Rollover: um cabo proprietário da Cisco usado para conectar uma estação de trabalho a uma porta de console do roteador 
ou do switch. 
A figura mostra o tipo de cabo UTP, os padrões relacionados e a aplicação típica desses cabos. Ele também identifica os pares de 
cabos individuais para os padrões TIA-568A e TIA-568B. 
O uso incorreto de um cabo crossover ou direto entre dois dispositivos não danifica os dispositivos, mas a conectividade e 
comunicação entre os dispositivos não será realizada. Esse erro é comum em laboratório e verificar se as conexões do dispositivo 
estão corretas deve ser a primeira ação de verificação a ser realizada se a conectividade não for estabelecida. 
Testando Cabos UTP 
Após a instalação, um testador de cabos UTP, como o que é mostrado na figura, deve ser usado para testar os seguintes 
parâmetros: 
 Mapa de fios 
 Comprimento do cabo 
 Perda de sinal devido a atenuação 
 Crosstalk 
É recomendável verificar completamente se todos os requisitos de instalação de cabos UTP foram atendidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Propriedades do Cabeamento de Fibra Óptica 
O cabo de fibra óptica transmite dados por longas distâncias e a larguras de banda mais altas do que qualquer outra mídia de 
rede. Diferentemente dos fios de cobre, o cabo de fibra óptica pode transmitir sinais com menos atenuação e é completamente 
imune à interferência de EMI e RFI. A fibra óptica é comumente usada para interconectar dispositivos de rede. 
A fibra óptica é um fio flexível, extremamente fino e transparente de vidro muito puro, não muito maior do que um fio de cabelo 
humano. Os bits são codificados na fibra como pulsos de luz. O cabo de fibra óptica atua como um guia de onda, ou “tubo de luz”, 
para transmitir luz entre as duas extremidades com o mínimo de perda do sinal. 
Como uma analogia, considere um rolo de papel toalha vazio com o interior revestido como um espelho. Ele tem mil metros de 
comprimento e um pequeno ponteiro laser é usado para enviar sinais de código Morse na velocidade da luz. Basicamente, é assim 
que o cabo de fibra óptica funciona, só que tem um diâmetro menor e usa tecnologias de luz sofisticadas. 
Agora, o cabeamento de fibra óptica é usado em quatro setores: 
 Redes corporativas: usado para aplicações de cabeamento de backbone e interconexão de dispositivos de infraestrutura. 
 Fiber-to-the-Home (FTTH): usado para fornecer serviços de banda larga sempre ativos para casas e pequenas empresas. 
 Redes de longa distância: usado por provedores de serviço para conectar países e cidades. 
 Redes a cabo submarinas: usado para fornecer soluções confiáveis de alta velocidade e alta capacidade, capazes de 
sobreviver em ambientes submarinos hostis e em distâncias transoceânicas. Clique aqui para ver um mapa 
telegeográfico que descreve a localização dos cabos submarinos. 
Nosso foco neste curso é o uso de fibra dentro da empresa. 
Tipos de Fibra 
Pulsos de luz que representam os dados transmitidos como bits no meio físico são gerados por: 
 Lasers 
 LEDs 
Dispositivos semicondutores eletrônicos chamados fotodiodos detectam os pulsos de luz e os convertem em voltagens. A luz do 
laser transmitida pelo cabeamento de fibra óptica pode danificar o olho humano. Deve-se tomar cuidados para evitar olhar no fim 
de uma fibra óptica ativa. 
Os cabos de fibra óptica são amplamente classificados em dois tipos: 
 Fibra monomodo (SMF): consiste em um núcleo muito pequeno e usa a cara tecnologia de laser para enviar um único raio 
de luz, conforme mostrado na Figura 1. Popular nas situações de longa distância que abrangem centenas de quilômetros, 
como aquelas necessárias na telefonia de longa distância e em aplicações de TV a cabo. 
 Fibra multimodo (MMF): consiste em um núcleo grande e usa emissores de LED para enviar pulsos de luz. 
Especificamente, a luz de um LED entra na fibra multimodo em ângulos diferentes, conforme mostrado na Figura 2. Popular 
nas LANs porque pode ser acionada por LEDs de baixo custo. Ela fornece largura de banda até 10 Gb/s por links de até 550 
metros. 
Uma das maiores diferenças entre a fibra multimodo e a fibra monomodo é a quantidade de dispersão. O termo dispersão se 
refere ao espalhamento do pulso de luz com o tempo. Quanto mais dispersão houver, maior será a perda na força do sinal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.submarinecablemap.com/
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conectores de Fibra Óptica 
Um conector de fibra óptica termina a extremidade de uma fibra óptica. Há vários conectores de fibra óptica disponíveis. As 
principais diferenças entre os tipos de conectores são as dimensões e os métodos deacoplamento. As empresas decidem os tipos 
de conectores que serão usados, com base no seu equipamento. 
Clique em cada conector na Figura 1 para saber quais são os três tipos mais populares de conectores de fibra óptica, ST, SC e 
LC. 
Como a luz só pode viajar em uma direção na fibra óptica, duas fibras são necessárias para a operação full duplex. Assim, os 
cabos de fibra ótica são compostos por dois cabos de fibra óptica e terminados com um par de conectores padrão de fibra única. 
Alguns conectores de fibra aceitam tanto as fibras de transmissão quanto de recebimento em um único conector, conhecido como 
conector duplex, conforme mostrado no Conector LC Multimodo Duplex na Figura 1. 
Os cabos de fibra são necessários para interconectar dispositivos da infraestrutura. A Figura 2 exibe vários cabos comuns. O uso 
das cores diferencia entre cabos monomodo e multimodo. A cor amarela indica cabos de fibra monomodo e o laranja é para cabos 
de fibra multimodo. 
Os cabos de fibra devem ser protegidos com uma pequena tampa de plástico quando não estiverem em uso. 
Testes de Cabos de Fibra 
A terminação e a fusão do cabeamento de fibra óptica exige treinamento e equipamento especial. A terminação incorreta da fibra 
óptica provoca a diminuição nas distâncias de sinalização ou falha total na transmissão. 
Os três tipos comuns de erro de terminação e fusão de fibra óptica são: 
 Alinhamento incorreto: o meio físico de fibra óptica não foi alinhado corretamente ao outro quando foi fundido. 
 Gap no final: o meio físico não toca completamente o conector ou a fusão. 
 Impurezas: a extremidade da mídia não está bem limpa ou há sujeira na terminação. 
Um teste de campo rápido e fácil pode ser feito, refletindo uma ponteira laser em uma das extremidades da fibra enquanto se 
observa a outra extremidade. Se a luz for visível, então a fibra será capaz de passar luz. Embora isso não assegure o 
desempenho, é uma forma rápida e barata de descobrir se a fibra está quebrada. 
Conforme mostrado na figura, um Refletômetro Óptico no Domínio do Tempo (OTDR) pode ser usado para testar cada segmento 
de cabo de fibra óptica. Esse dispositivo injeta um pulso de luz de teste no cabo e mede a dispersão e a reflexão da luz detectada 
em função do tempo. O OTDR vai calcular a distância aproximada nas quais essas falhas foram encontradas ao longo do 
comprimento do cabo. 
Fibra Versus Cobre 
Há muitas vantagens de usar cabos de fibra óptica em comparação com os cabos de cobre. A figura destaca algumas dessas 
diferenças. 
Considerando que as fibras utilizadas na mídia de fibra óptica não são condutores elétricos, a mídia estará imune à interferência 
eletromagnética e não conduzirá correntes elétricas indesejadas devido a problemas de aterramento. As fibras ópticas são finas e 
têm relativamente uma menor perda de sinal, elas podem operar em distâncias muito maiores do que as mídias de cobre. 
Algumas especificações de camada física da fibra óptica permitem distâncias que podem chegar a vários quilômetros. 
No momento, em ambientes mais empresariais, a fibra óptica é usada principalmente em cabeamentos de backbone para 
conexões ponto-a-ponto com muito tráfego entre as instalações de distribuição de dados e a interconexão dos prédios em campi 
com várias instalações. Pelo fato da fibra óptica não conduzir eletricidade e ter pouca perda de sinal, ela é adequada para esses 
usos. 
 
 
Propriedades do Meio Físico Sem Fio 
O meio físico sem fio transporta sinais eletromagnéticos que representam os dígitos binários das comunicações de dados usando 
frequências de rádio ou de micro-ondas. 
O meio físico sem fio fornece mais opções de mobilidade do que qualquer outro meio, e o número de dispositivos sem fio continua 
aumentando. À medida que as opções de largura de banda da rede aumentam, cresce rapidamente a popularidade da conexão 
sem fio nas redes corporativas. 
A figura destaca vários símbolos relacionados à conexão sem fio. 
A conexão sem fio possui alguns aspectos a serem considerados, incluindo: 
 Área de cobertura: as tecnologias de comunicação de dados sem fio funcionam bem em ambientes abertos. No entanto, 
alguns materiais de construção utilizados em prédios e estruturas, e o terreno local, limitarão a eficácia da cobertura. 
 Interferência: a tecnologia sem fio é suscetível a interferências e pode ser interrompida por dispositivos comuns, como 
telefones sem fio, alguns tipos de lâmpadas fluorescentes, fornos micro-ondas e outras comunicações sem fio. 
 Segurança: a cobertura da comunicação sem fio não requer acesso a uma mídia física. Portanto, os dispositivos e usuários 
que não estão autorizados a acessar a rede podem obter acesso à transmissão. A segurança da rede é o principal 
componente da administração de uma rede sem fio. 
 Meio compartilhado: as WLANs operam em half-duplex, o que significa que apenas um dispositivo pode enviar ou receber 
de cada vez. O meio sem fio é compartilhado com todos os usuários sem fio. Quanto mais usuários precisarem de acesso 
simultâneo à WLAN, menos largura de banda haverá para cada usuário. O half-duplex é discutido posteriormente neste 
capítulo. 
Embora a popularidade da conexão sem fio esteja aumentando para a conectividade de desktops, cobre e fibra são as mídias 
mais populares de camada física para implantações de redes. 
Tipos de Meio Físico Sem Fio 
O IEEE e os padrões do setor de telecomunicações para a comunicação de dados sem fio abrangem as camadas física e de 
enlace de dados. Clique em cada padrão na figura para obter mais informações. 
Observação: outras tecnologias sem fio, como comunicação por celular e satélites, também podem fornecer conectividade de 
rede de dados. No entanto, essas tecnologias sem fio estão fora do escopo deste capítulo. 
Em cada um desses padrões, as especificações de camada física se aplicam a áreas que incluem: 
 Codificação de dados para sinal de rádio 
 Frequência e potência de transmissão 
 Requisitos de recepção e decodificação de sinal 
 Projeto e construção de antenas 
Wi-Fi é uma marca comercial registrada da Wi-Fi Alliance. Wi-Fi é usada com produtos certificados que pertencem a dispositivos 
WLAN que se baseiam nos padrões IEEE 802.11. 
LAN Sem Fio 
Uma implementação comum de dados sem fio permite que dispositivos se conectem sem fio por meio de uma LAN. Em geral, uma 
LAN sem fio exige os seguintes dispositivos de rede: 
 Access Point (Ponto de Acesso) Sem Fio (AP): concentra os sinais sem fio dos usuários e se conecta, geralmente por 
meio de um cabo de cobre, a uma infraestrutura de rede de cobre existente, como a Ethernet. Roteadores sem fio 
domésticos e de pequenas empresas integram as funções de um roteador, switch e ponto de acesso em um único 
dispositivo, como mostrado na figura. 
 Placas de Rede Sem Fio: fornecem o recurso da comunicação sem fio para cada host da rede 
Como a tecnologia se desenvolveu, vários padrões baseados na Ethernet WLAN surgiram. Deve-se tomar cuidado ao comprar 
dispositivos sem fio para assegurar que sejam compatíveis e que tenham interoperabilidade. 
Os benefícios das tecnologias da comunicação de dados sem fio são evidentes, especialmente a economia nos custos de fiação 
local e a conveniência da mobilidade de host. Os administradores de rede precisam desenvolver e aplicar políticas de segurança 
restritivas e processos para proteger as LANs sem fio de acessos não autorizados e danos. 
A Camada de Enlace 
A camada de enlace de dados do modelo OSI (Camada 2), conforme mostra a Figura 1, é responsável por: 
 Permitir que as camadas superiores acessem o meio físico 
 Aceitar pacotes de Camada 3 e empacotá-los em quadros 
 Preparar os dados de rede para a rede física 
 Controlar o modo como os dados são colocados e recebidos no meio físico 
 Trocar quadros entre os nós por uma mídia de rede física, como UTP ou fibra óptica 
 Receber e direcionar pacotes a um protocolo de camada superior 
 Executar a detecção de errosA notação de Camada 2 para dispositivos de rede conectados a um meio comum é chamada de nó. Os nós criam e encaminham 
quadros. Conforme mostra a Figura 2, a camada de enlace de dados OSI é responsável pela troca de quadros entre nós origem e 
destino na mídia de rede. 
A camada de enlace de dados separa efetivamente as transições do meio físico que acontecem quando o pacote é encaminhado 
do processos de comunicação das camadas superiores. A camada de enlace de dados recebe e direciona os pacotes de/para um 
protocolo de camada superior, nesse caso, IPv4 ou IPv6. Esse protocolo de camada superior não precisa saber que meio físico 
será usado pela comunicação. 
Subcamadas de Enlace de Dados 
A camada de enlace de dados é dividida em duas subcamadas: 
 Controle Lógico de Enlace (Logical Link Control - LLC) - essa subcamada superior se comunica com a camada de rede. 
Ela coloca a informação no quadro que identifica qual protocolo de camada de rede está sendo usado para o quadro. Essas 
informações permitem que vários protocolos de camada 3, como o IPv4 e o IPv6, utilizem a mesma interface e meio físico 
de rede. 
 Controle de Acesso ao Meio (Media Access Control - MAC) - essa subcamada inferior define os processos de acesso ao 
meio físico realizados pelo hardware. Fornece à camada de enlace de dados endereços e acesso a várias tecnologias de 
rede. 
A figura ilustra como a camada de enlace de dados é separada nas subcamadas LLC e MAC. A LLC se comunica com a camada 
de rede enquanto a subcamada MAC permite várias tecnologias de acesso à rede. Por exemplo, a subcamada MAC se comunica 
com a tecnologia de LAN Ethernet para enviar e receber quadros pelo cabo de cobre ou fibra óptica. A subcamada MAC também 
se comunica com as tecnologias sem fio como Wi-Fi e Bluetooth para enviar e receber quadros sem o uso de cabos. 
Controle de Acesso ao Meio 
Os protocolos de Camada 2 especificam o encapsulamento de um pacote em um quadro e as técnicas para colocar e retirar o 
pacote encapsulado de cada meio. A técnica usada para encaminhar o quadro através de cada meio físico é chamada de método 
de controle de acesso ao meio. 
Como os pacotes trafegam do host origem para o host destino, eles normalmente passam por diferentes redes físicas. Essas 
redes físicas podem ser constituídas de diferentes tipos de meios físicos, como fios de cobre, fibras ópticas e conexão sem fio, 
que consiste em sinais eletromagnéticos, frequências de rádio e de micro-ondas, além de links de satélite. 
Sem a camada de enlace de dados, um protocolo de camada de rede, como o IP, teria de estar preparado para se conectar a 
cada tipo de meio físico que poderia existir ao longo do caminho. Além disso, o IP teria de se adaptar toda vez que uma nova 
tecnologia ou meio de rede fosse desenvolvido. Este processo impediria a inovação e o desenvolvimento de protocolo e mídias de 
rede. Esta é a razão principal para o uso de uma abordagem em camadas para redes de comunicação. 
A animação na figura fornece um exemplo de um PC em Paris que se conecta a um laptop no Japão. Embora os dois hosts se 
comuniquem exclusivamente usando IP, é provável que diversos protocolos de camada de enlace de dados sejam usados para 
transportar os pacotes IP pelos vários tipos de LANs e WANs. Cada transição em um roteador pode exigir um protocolo de 
camada de enlace de dados diferente para transportar em um novo meio. 
Fornecimento de Acesso ao Meio 
Os diferentes métodos de controle de acesso ao meio podem ser necessários durante uma única comunicação. Cada ambiente de 
rede que os pacotes encontram à medida que eles viajam de um host local a um host remoto pode ter diferentes características. 
Por exemplo, uma LAN Ethernet é formada por vários hosts que disputam para acessar o meio físico de rede. Os links seriais 
consistem em uma conexão direta entre apenas dois dispositivos. 
As interfaces do roteador encapsulam o pacote no quadro apropriado e um método adequado de controle de acesso ao meio é 
usado para acessar cada link. Em qualquer troca de pacotes de camada de rede pode haver várias transições de camadas de 
enlace de dados e de meios físicos. 
Em cada salto ao longo do caminho, um roteador: 
 Aceita um quadro de um meio 
 Desencapsula o quadro 
 Encapsula novamente o pacote em um novo quadro 
 Encaminha o novo quadro apropriado para o meio desse segmento da rede física 
O roteador da figura tem uma interface Ethernet para se conectar à LAN e uma interface serial para se conectar à WAN. À medida 
que o roteador processa os quadros, ele usará os serviços da camada de enlace de dados para receber o quadro de um meio, 
desencapsulá-lo para a PDU de Camada 3, encapsular novamente a PDU em um novo quadro e colocar o quadro no meio do 
próximo link da rede. 
Padrões de Camada de Enlace de Dados 
Diferente dos protocolos das camadas superiores da suíte TCP/IP, os protocolos de camada de enlace de dados não costumam 
ser definidos por Request for Comments (RFCs). Embora a Internet Engineering Task Force (IETF) mantenha os protocolos e 
serviços funcionais para a suíte de protocolos TCP/IP nas camadas superiores, a IETF não define as funções e a operação para a 
camada de acesso à rede desse modelo. 
As organizações que definem os padrões e protocolos abertos que se aplicam à camada de acesso à rede incluem: 
 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 
 União Internacional de Telecomunicações (ITU) 
 International Organization for Standardization (ISO) 
 Instituto Nacional de Padronização Americano (ANSI) 
Controlar o Acesso ao Meio Físico 
A regulação da colocação de quadros de dados no meio físico é gerenciada pela subcamada de controle de acesso ao meio. 
O controle de acesso ao meio físico é o equivalente às regras de trânsito que regulam a entrada de veículos motores em uma 
rodovia. A ausência da qualquer controle de acesso ao meio físico seria o equivalente a veículos ignorando todo o tráfego e 
entrando na rodovia sem respeitar os outros veículos. No entanto, nem todas as rodovias e entradas são as mesmas. O tráfego 
pode entrar na rodovia por um entroncamento, esperando pela sua vez num sinal de parada, ou obedecendo os sinais luminosos. 
Um motorista segue um conjunto diferente de regras para cada tipo de entrada. 
Da mesma forma, existem diferentes métodos de regular a colocação de quadros no meio físico. Os protocolos na camada de 
enlace de dados definem as regras de acesso a diferentes meios físicos. Estas técnicas de controle de acesso ao meio físico 
definem se e como os nós compartilham a mídia. 
O método real de controle de acesso ao meio físico usado depende da(o): 
 Topologia - Como a conexão entre os nós aparece na camada de enlace de dados. 
 Compartilhamento do meio físico - Como os nós compartilham o meio físico. O compartilhamento do meio físico pode ser 
ponto a ponto, como em conexões WAN, ou ser compartilhado, como em redes LAN. 
Topologias Físicas e Lógicas 
A topologia de rede é o arranjo ou relacionamento dos dispositivos de rede e as interconexões entre eles. As topologias LAN e 
WAN podem ser visualizadas de duas maneiras: 
 Topologia física - refere-se às conexões físicas e identifica como os dispositivos finais e os dispositivos de infraestrutura, 
como roteadores, switches e pontos de acesso sem fio estão interconectados. As topologias físicas são geralmente ponto a 
ponto ou estrela. Veja a Figura 1. 
 Topologia lógica - refere-se ao modo como uma rede transfere quadros de um nó para o seguinte. Esse arranjo consiste 
em conexões virtuais entre os nós de uma rede. Esses caminhos de sinal lógico são definidos pelos protocolos da camada 
de enlace. A topologia lógica de links ponto a ponto é relativamente simples enquanto o meio compartilhado oferece 
métodos de controle de acesso diferentes. Veja a Figura 2. 
A camada de enlace de dados “vê” a topologia lógica da rede quando controla o acesso de dados ao meio físico. É a topologia 
lógica que influenciao tipo de enquadramento de rede e o controle de acesso ao meio usado. 
Topologias Físicas WAN Comuns 
As WANs são interconectadas geralmente usando as seguintes topologias físicas: 
 Ponto a ponto - essa é a topologia mais simples que consiste em um link permanente entre dois pontos. Por essa razão, 
trata-se de uma topologia WAN muito popular. 
 Hub e spoke - uma versão WAN da topologia em estrela em que um local central interconecta os locais das filiais usando 
links ponto a ponto. 
 Mesh - essa topologia oferece alta disponibilidade, mas requer que cada sistema final esteja interconectado cada um dos 
outros sistemas. Portanto, os custos administrativos e físicos podem ser significativos. Cada link é essencialmente um link 
ponto a ponto para outro nó. 
As três topologias WAN físicas comuns estão ilustradas na figura. 
Híbrida é uma variação ou uma combinação das topologias acima. Por exemplo, uma malha parcial é uma topologia híbrida em 
que alguns dispositivos finais, mas não todos, são interconectados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Topologia Física de Ponto a Ponto 
As topologias físicas ponto a ponto conectam diretamente dois nós como mostrado na figura. 
Nessa organização, dois nós não têm de compartilhar o meio físico com outros hosts. Além disso, um nó não precisa fazer 
nenhuma determinação sobre se um quadro de entrada está destinado a ele ou a outro nó. Portanto, os protocolos de enlace de 
dados podem ser muito simples, assim como todos os quadros no meio físico podem trafegar apenas para os dois nós ou a partir 
deles. Os quadros são colocados no meio físico pelo nó em uma extremidade e removidos do meio físico pelo nó na outra 
extremidade do circuito ponto a ponto. 
Topologia Lógica Ponto a Ponto 
Os nós finais que se comunicam em uma rede ponto-a-ponto podem ser fisicamente conectados através de vários dispositivos 
intermediários. No entanto, o uso de dispositivos físicos na rede não afeta a topologia lógica. 
Conforme mostrado na Figura 1, os nós origem e destino podem ser indiretamente conectados um ao outro a uma determinada 
distância geográfica. Em alguns casos, a conexão lógica entre os nós forma o que é chamado de circuito virtual. Um circuito virtual 
é uma conexão lógica criada dentro de uma rede entre dois dispositivos de rede. Os dois nós em cada fim do circuito virtual 
trocam os quadros um com o outro. Isto ocorre mesmo se os quadros forem direcionados por meio de dispositivos intermediários 
conforme mostrado na Figura 2. Circuitos virtuais são importantes construtos de comunicação lógica usados por algumas 
tecnologias de Camada 2. 
O método de acesso ao meio usado pelo protocolo da camada de enlace de dados é determinado pela topologia lógica ponto a 
ponto, não pela topologia física. Isto significa que a conexão ponto-a-ponto lógica entre os dois nós pode não ser necessariamente 
entre dois nós físicos um em cada ponta de um único link físico. 
Topologias Físicas de LAN 
A topologia física define como os sistemas finais são interconectados fisicamente. Em redes locais de meio físico compartilhado, 
os dispositivos finais podem ser interconectados usando as seguintes topologias físicas: 
 Estrela - os dispositivos finais são conectados a um dispositivo intermediário central. As primeiras topologias em estrela 
interconectavam dispositivos finais usando hubs Ethernet. No entanto, as topologias em estrela agora usam switches 
Ethernet. A topologia em estrela é fácil de instalar, muito escalável (fácil de adicionar e remover dispositivos finais) e fácil 
para solucionar problemas. 
 Estrela estendida ou híbrida - em uma topologia de estrela estendida, os dispositivos intermediários centrais interconectam 
outras topologias de estrela. Uma estrela estendida é um exemplo de uma topologia híbrida. 
 Barramento - todos os sistemas finais são encadeados entre si e terminados de alguma forma em cada extremidade. Os 
dispositivos de infraestrutura, como switches, não são necessários para interconectar os dispositivos finais. As topologias 
em barramento que usam cabos coaxiais foram utilizadas em redes Ethernet legadas por serem baratas e fáceis de 
configurar. 
 Anel - os sistemas finais são conectados ao seu respectivo vizinho formando um anel. Ao contrário da topologia em 
barramento, o anel não precisa ser terminado. As topologias em anel foram usadas em redes FDDI e Token Ring legadas. 
A figura ilustra como os dispositivos finais são interconectados em redes locais. Nos desenhos de rede, é comum ter uma linha 
reta representando uma LAN Ethernet, inclusive estrela simples e estrela estendida. 
Método de Transmissão: Half-Duplex e Full-Duplex 
As comunicações duplex se referem à direção da transmissão de dados entre os dois dispositivos. As comunicações half-duplex 
restringem a troca de dados a uma direção de cada vez, enquanto o full-duplex permite o envio e o recebimento de dados ao 
mesmo tempo. 
 Comunicação half-duplex - Ambos os dispositivos podem transmitir e receber no meio, mas não podem fazer isso 
simultaneamente. O modo half-duplex é usado nas topologias de barramento legadas e com hubs Ethernet. As WLANs 
também operam em half-duplex. O half-duplex permite que apenas um dispositivo envie ou receba de cada vez no meio 
compartilhado e é usado com métodos de acesso baseados em contenção. A Figura 1 mostra uma comunicação half-
duplex. 
 Comunicação full-duplex - ambos os dispositivos podem transmitir e receber no meio ao mesmo tempo. A camada de 
enlace de dados supõe que o meio físico está disponível para transmissão para ambos os nós a qualquer momento. Os 
switches Ethernet operam no modo full-duplex por padrão, mas podem operar em half-duplex se conectados a um 
dispositivo como um hub Ethernet. A Figura 2 mostra uma comunicação full-duplex. 
É importante que duas interfaces interconectadas, como a NIC de um host e uma interface em um switch Ethernet operem com o 
mesmo modo duplex. Caso contrário, haverá uma incompatibilidade de duplex que criará ineficiência e latência no link. 
Métodos de Controle de Acesso ao Meio 
Algumas topologias de rede compartilham um meio comum com múltiplos nós. Essas são chamadas redes multiacesso. LANs e 
WLANs Ethernet são exemplos de redes multiacesso. A qualquer hora, podem existir vários dispositivos tentando enviar e receber 
dados usando o mesmo meio físico de rede. 
Algumas redes multiacesso exigem regras para determinar como os dispositivos compartilham o meio físico. Existem dois 
métodos básicos de controle de acesso para meio físico compartilhado. 
 Acesso baseado em contenção - todos os nós que operam em half-duplex competem pelo uso do meio físico, mas apenas 
um dispositivo pode enviar de cada vez. No entanto, haverá um processo se mais de um dispositivo transmitir ao mesmo 
tempo. LANs Ethernet que usam hubs e WLANs são exemplos desse tipo de controle de acesso. A Figura 1 mostra o 
acesso baseado em contenção. 
 Acesso controlado - Cada nó tem seu próprio tempo para usar o meio. Esses tipos determinísticos de redes são ineficazes, 
pois um dispositivo precisa esperar sua vez para acessar o meio físico. As LANs Token Ring legadas são um exemplo desse 
tipo de controle de acesso. A Figura 2 mostra o acesso controlado. 
Por padrão, os switches Ethernet operam no modo full-duplex. Isso permite que o switch e o dispositivo full-duplex conectado 
enviem e recebam ao mesmo tempo. 
Acesso Baseado em Contenção – CSMA/CD 
WLANs, LANs Ethernet com hubs, e redes de barramento Ethernet legadas são exemplos de redes de acesso baseado em 
contenção. Todas essas redes operam no modo half duplex. Isso requer um processo que determine quando um dispositivo pode 
enviar e o que acontece quando vários dispositivos enviam ao mesmo tempo. 
O processo Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD) é usado nas LANs Ethernet half-duplex. A Figura 
1 mostra uma LAN Ethernet usando um hub. Este é o processo CSMA: 
1. O PC1 tem um quadro Ethernetpara enviar ao PC3. 
2. A NIC de PC1 precisa determinar se alguém está transmitindo no meio físico. Se não detectar um sinal de portadora, em outras 
palavras, se não estiver recebendo transmissões de outro dispositivo, ela assumirá que a rede está disponível para envio. 
3. A NIC de PC1 envia o Quadro Ethernet, conforme mostrado na Figura 1. 
4. O hub Ethernet recebe o quadro. Um hub Ethernet também é conhecido como repetidor multiporta. Os bits recebidos em uma 
porta de entrada são gerados novamente e enviados a todas as outras portas, conforme mostrado na Figura 2. 
5. Se outro dispositivo, como PC2, quiser transmitir, mas estiver recebendo um quadro no momento, ele deverá esperar a 
liberação do canal. 
6. Todos os outros dispositivos conectados ao hub receberão o quadro. Como o quadro tem um endereço de enlace de dados 
destino para PC3, somente esse dispositivo aceitará e copiará todo o quadro. As NICs de todos os outros dispositivos vão ignorar 
o quadro, conforme mostrado na Figura 3. 
Se dois dispositivos transmitirem simultaneamente, ocorre uma colisão. Ambos os dispositivos detectam a colisão na rede, isso é 
a detecção de colisão (CD). Isso é feito pela NIC, com a comparação dos dados transmitidos com os dados recebidos, ou 
reconhecendo que a amplitude de sinal é mais alta que o normal na mídia. Os dados enviados por ambos os dispositivos serão 
corrompidos e precisarão ser reenviados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Acesso Baseado em Contenção – CSMA/CA 
Outra forma de CSMA que é usada por WLANs IEEE 802.11 é Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA). O 
CMSA/CA usa um método semelhante ao CSMA/CD para detectar se a mídia está livre. O CMSA/CA também usa técnicas 
adicionais. O CMSA/CA não detecta colisões, mas tenta evitá-las esperando antes de transmitir. Cada dispositivo que transmite 
inclui o tempo necessário para a transmissão. Todos os outros dispositivos sem fio recebem essas informações e sabem por 
quanto tempo o meio ficará indisponível, conforme mostrado na figura. Depois que um dispositivo sem fio enviar um quadro 
802.11, o receptor retornará uma confirmação para que o remetente saiba que o quadro chegou. 
Quer se trate de uma LAN Ethernet que use hubs, ou uma WLAN, os sistemas baseados em contenção não escalam bem sob uso 
intenso. É importante observar que as LANs Ethernet que usam switches não utilizam um sistema baseado em contenção porque 
o switch e a NIC do host operam no modo full-duplex. 
 
 
 
O Quadro 
A camada de enlace de dados prepara um pacote para transporte pelo meio físico local encapsulando-o com um cabeçalho e um 
trailer para criar um quadro. A descrição de um quadro é o elemento principal da cada protocolo de camada de enlace de dados. 
Embora existam muitos protocolos de camada de enlace de dados diferentes que descrevem os quadros de camada de enlace de 
dados, cada tipo de quadro tem três partes básicas: 
 Cabeçalho 
 Dados 
 Trailer 
Todo protocolo de camada de enlace de dados encapsula a PDU de Camada 3 dentro do campo de dados do quadro. No entanto, 
a estrutura do quadro e os campos contidos no cabeçalho e trailer variam de acordo com o protocolo. 
Não há uma estrutura de quadro que satisfaça a todas as necessidades de todo transporte de dados através de todos os tipos de 
mídia. Dependendo do ambiente, a quantidade de informações de controle necessária no quadro varia para corresponder às 
exigências de controle de acesso ao meio físico e à topologia lógica. 
Como mostra a figura, um ambiente frágil requer mais controle. 
Campos do Quadro 
O enquadramento quebra o fluxo em agrupamentos decifráveis, com a informação de controle inserida no cabeçalho e trailer como 
valores em diferentes campos. Este formato dá aos sinais físicos uma estrutura que pode ser recebida pelos nós e decodificada 
em pacotes no destino. 
Como mostrado na figura, os tipos de campo genérico de quadro incluem: 
 Flags indicadores de início e fim de quadro - Usados para identificar os limites de início e fim do quadro. 
 Endereçamento - Indicam os nós origem e destino no meio físico 
 Tipo - Identifica o protocolo da Camada 3 no campo de dados. 
 Controle - Identifica serviços especiais de controle de fluxo, como qualidade do serviço (QoS). O QoS é usado para dar 
prioridade de encaminhamento a certos tipos de mensagens. Os quadros de enlace de dados que transmitem pacotes de 
voz sobre IP (VoIP) normalmente têm prioridade, pois são sensíveis a atrasos. 
 Dados - contêm o payload do quadro (ou seja, cabeçalho do pacote, cabeçalho do segmento e os dados). 
 Detecção de Erros - Esses campos do quadro são usados para detecção de erro e são incluídos depois dos dados para 
formar o trailer. 
Nem todos os protocolos incluem todos esses campos. Os padrões para um protocolo de enlace de dados específico definem o 
formato real do quadro. 
Os protocolos da camada de enlace acrescentam um trailer ao final de cada quadro. O trailer é usado para determinar se o quadro 
chegou sem erro. O processo é chamado de detecção de erro e é realizado colocando-se um resumo lógico ou matemático dos 
bits que compõem o quadro no trailer. A detecção de erros é adicionada à camada de enlace de dados, porque os sinais sobre a 
mídia podem estar sujeitos a interferência, distorção, ou perda que modificariam substancialmente os valores dos bits que aqueles 
sinais representam. 
Um nó de transmissão cria um resumo lógico dos conteúdos do quadro, conhecido como valor de verificação de redundância 
cíclica (cyclic redundancy check - CRC) Este valor é colocado no campo Sequência de Verificação do Quadro (Frame Check 
Sequence - FCS) para representar os conteúdos do quadro. No trailer Ethernet, o FCS fornece um método para o nó de 
recebimento determinar se o quadro apresentou erros de transmissão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Endereço da Camada 2 
A camada de enlace de dados fornece o endereçamento que é usado no transporte de um quadro por meio da mídia local 
compartilhada. Os endereços de dispositivos nesta camada são chamados de endereços físicos. O endereçamento da camada de 
enlace de dados está contido no cabeçalho do quadro e especifica o nó destino do quadro na rede local. O cabeçalho do quadro 
também pode conter o endereço de origem do quadro. 
Diferente dos endereços lógicos de Camada 3, que são hierárquicos, os endereços físicos não indicam em qual rede o dispositivo 
está localizado. Em vez disso, o endereço físico é um endereço exclusivo do dispositivo específico. Se o dispositivo é movido para 
outra rede ou sub-rede, ela ainda funcionará com o mesmo endereço físico de Camada 2. 
As Figuras 1 a 3 mostram a função dos endereços de Camada 2 e 3. Conforme o pacote IP viaja do host para o roteador, de 
roteador para roteador e de roteador para host, em cada ponto ao longo do caminho, o pacote IP é encapsulado em um novo 
quadro de enlace de dados. Cada quadro de enlace de dados contém o endereço de enlace de dados da NIC origem que envia o 
quadro, e o endereço de enlace de dados da NIC destino que recebe o quadro. 
Um endereço que é específico do dispositivo e não hierárquico não pode ser usado para localizar um dispositivo em grandes 
redes ou pela Internet. Isso seria como tentar encontrar uma única casa no mundo todo, com nada mais do que um nome de rua e 
o número da casa. O endereço físico, contudo, pode ser usado para localizar um dispositivo dentro de uma área limitada. Por esse 
motivo, o endereço da camada de enlace de dados é usado somente para a entrega local. Os endereços nessa camada não têm 
significado além da rede local. Compare isso com a Camada 3, na qual os endereços no cabeçalho do pacote são transportados 
do host origem para o host destino, apesar do número de saltos de rede ao longo da rota. 
Se os dados precisarem passar em outro segmento de rede, um dispositivo intermediário, como um roteador, será necessário. O 
roteador deve aceitar os quadroscom base no endereço físico e desencapsular o quadro para examinar o endereço hierárquico ou 
endereço IP. Usando o endereço IP, o roteador pode determinar o local da rede do dispositivo destino e o melhor caminho para 
acessá-lo. Quando sabe para onde encaminhar o pacote, o roteador cria um novo quadro para o pacote e o novo quadro é 
enviado para o próximo segmento de rede em direção ao seu destino final. 
Quadros de LAN e WAN 
Em uma rede TCP/IP, todos os protocolos de Camada 2 do modelo OSI trabalham com o IP na Camada 3 do modelo. No entanto, 
o protocolo de Camada 2 usado depende da topologia lógica e do meio físico. 
Cada protocolo desempenha controle de acesso ao meio para as topologias lógicas da Camada 2 especificadas. Isso significa que 
vários dispositivos de rede diferentes podem agir como nós que operam na camada de enlace de dados ao implementar esses 
protocolos. Esses dispositivos incluem as NICs em computadores, bem como as interfaces em roteadores e switches de Camada 
2. 
O protocolo de Camada 2 usado para uma topologia de rede particular é determinado pela tecnologia usada para implementar 
aquela topologia. A tecnologia é, por sua vez, determinada pelo tamanho da rede - em termos de número de hosts e escopo 
geográfico - e os serviços a serem fornecidos através da rede. 
Uma rede local normalmente usa uma tecnologia de largura de banda alta que seja capaz de suportar um grande número de 
hosts. Uma área geográfica de rede local relativamente pequena (um edifício simples ou um campus multiedifício) e sua alta 
densidade de usuários tornam essa tecnologia mais econômica. 
No entanto, o uso de uma tecnologia de alta largura de banda geralmente não é economicamente viável para WANs que 
abrangem grandes áreas geográficas (cidades ou várias cidades, por exemplo). O custo de links físicos de longa distância e a 
tecnologia usada para transportar os sinais através dessas distâncias resulta tipicamente em capacidade de largura de banda 
mais baixa. 
A diferença na largura de banda resulta normalmente no uso de diferentes protocolos para LANs e WANs. 
Os protocolos da camada de enlace de dados incluem: 
 Ethernet 
 802.11 sem fio 
 Protocolo ponto a ponto (PPP) 
 HDLC 
 Frame Relay