Redes de Dados e Comunicações

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Redes de Dados e Comunicações
Prof. Érico José Ferreira
professor@ericonet.com.br
blog.ericonet.com.br
twitter: @ericonet
orkut: Erico Jose Ferreira
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Quem sou eu
●29 anos de atuação em TIC
● Trabalho na Dataprev há 23 anos
● Analista de TIC formado pela PUC-RJ
● Professor universitário
● Pós-Graduado em Redes e Telecom pela Universidade 
Salvador-BA
● Mestrando em Engenharia Elétrica na UNB
● Trabalho com software Livre desde 1994
● Dentre outras atividades fui “tester” do debian-cdd-br, hoje 
BrDesktop
● Atualmente gerencio a Unidade de Desenvolvimento de 
Software Livre na Dataprev
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Redes de Dados e Comunicações
 Referências Bibliográficas
• FOROUZAN, Behrouz A. , 
Comunicação de Dados e Redes de 
Computadores, 3ª ed. São Paulo: 
Bookman, 2008.
• TANENBAUM, A. , Redes de 
Computadores, Tradução da 4ª 
edição. Rio de Janeiro: Campus, 
2003.
• KUROSE, James F. e ROSS, Keith 
W. Redes de Computadores e a 
Internet, 3ª ed. São Paulo: Pearson, 
2007.
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Sistema Genérico de Comunicações
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Redes de Dados e Comunicações
 Sistema Genérico de Comunicações
• 1. Fonte: produz a informação na forma de símbolos 
(ex. 'A', 'B', 'C');
• 2. Destino: para quem a informação é dirigida;
• 3. Codificador: transforma a informação para uma 
forma que possa ser transmitida no
• canal. (exemplo: caractere ‘A' para '0100 0001');
• 4. Decodificador: recupera o símbolo original da 
informação;
• 5. Emissor: entrega um sinal de energia adequada ao 
meio (modulador);
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Sistema Genérico de Comunicações
• 6. Meio: propaga a energia entregue pelo 
emissor até o receptor;
• 7. Receptor: retira a energia do meio e 
recupera o código transmitido (demodulador);
• 8. Ruído: fator inerente ao meio de 
comunicação;
• 9. Canal: transporta os símbolos e a 
informação associada da fonte ao destino.
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Redes de Computadores
• Conjunto de computadores autônomos 
interconectados por uma única tecnologia.
• Interconexão existe quando pode haver troca de 
informações/compartilhamento de recursos.
• Interconexão pode ser feita com fios de cobre, fibras 
óticas, microondas, infravermelho e satélites de 
comunicação.
• Cada meio tem vantagens e desvantagens (custo, 
alcance, facilidade de instalação, etc.).
• Existem redes em muitos tamanhos, modelos e 
formas.
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Contexto Corporativo
• Globalização, computadores e facilidades de 
comunicação de dados, estão transformando o 
modo de condução das pessoas e das 
empresas.
• Facilidade de acesso à informação, integração 
e conectividade são elementos que geram 
vantagem competitiva e consequente sucesso 
empresarial.
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 Contexto Corporativo
• Três forças diferentes têm controlado a 
arquitetura e a evolução das facilidades de 
comunicação de dados e redes:
Crescimento do tráfego;
Desenvolvimento de novos serviços;
Avanços tecnológicos.
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 Tendências Tecnológicas
• Busca pelo mais rápido e mais barato 
computadores mais poderosos, links de alta 
velocidade (fibra ótica, Gb Ethernet, etc.)
• Redes atuais mais “inteligentes”  QoS e serviços 
personalizáveis em gerência e segurança.
• Conceitos da internet e serviços Web migraram para 
dentro das empresas através das intranets e extranets.
• Mobilidade  correio de voz, celulares, correio 
eletrônico, portais internet, redes wireless.
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Usos de Redes de Computadores
• Aplicações: vistas pelos usuários finais. 
Convergência de dados, voz, imagens e vídeos.
• Serviços: rede de informações em termos dos serviços 
que ela oferece para suportar as aplicações.
• Gerenciamento: rede como provedor de serviços. 
Incluem controle e disponibilidade, autenticação, 
gerenciamento de capacidade, QoS, etc.
• Infra-Estrutura: enlaces de comunicação, LANs, 
WANs e conexões com a internet.
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 Usos de Redes de Computadores
• Necessidades das Empresas
Maior valor para 
a empresa
Aplicações
Serviços
Gerencia 
mento
Infra
Convergência voltada 
para a empresa
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 Motivações para uso de redes
• Compartilhamento de recursos: significa a 
disponibilidade para qualquer usuário de 
programas, dados, dispositivos físicos, 
independente de sua localização geográfica.
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 Motivações para uso de redes
• Confiabilidade: é o grau no qual um sistema 
pode tolerar:
Defeitos: físicos ou algoritmos que podem gerar 
erros
Erros: itens de informação que quando processados 
por algoritmos normais do sistema produzem falhas
Falhas: eventos para os quais as especificações do 
sistema são violadas
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 Motivações para uso de redes
• Disponibilidade: é a probabilidade de um 
sistema estar em funcionamento, mesmo que 
degradado, a despeito de falhas, a qualquer 
instante
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 Motivações para uso de redes
• Extensibilidade:é a capacidade de sistemas 
serem facilmente adaptados a novos ambientes 
e necessidades e terem o porte alterado sem 
interrupção de seu funcionamento. Também 
chamado de crescimento incremental.
• Desempenho: definido mais frequentemente 
em termos de vazão e tempo de resposta
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 Motivações para uso de redes
• Meio de comunicação: é usado no lugar de 
telefonemas, cartas, documentos, fax, etc.
• Treinamento à distância
• Custo do hardware: estações de trabalho PC x 
mainframes
• Motivações econômicas e tecnológicas
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 Motivações para uso de redes
• Acesso a informação remota
Instituições financeiras, home shopping, jornais e 
outros periódicos, biblioteca, Web
Interação pessoa com banco de dados/servidor
Educação à distância
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 Motivações para uso de redes
• Comunicação entre pessoas
E-mail, videoconferência, newsgroups
• Entretenimento interativo
Vídeo sob demanda, televisão interativa, jogos
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 Questões sociais no uso de redes de computadores
• Problemas sociais, éticos e políticos
• Disponibilização de material ofensivo.
Como tratar ?
• Responsabilidade das operadoras.
Quais são ?
• Direitos de empregados e empregador.
Até onde vai o limite ?
• Uso em juízo de informação enviada/recebida 
através da rede
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Redes de Dados e Comunicações
Evolução das Redes
• Sneakernet
Partilha de dados através de disquetes.
Cada vez que um arquivo era modificado, tinha de 
ser novamentedistribuído.
Torna-se difícil a gestão de versões.
Pouco eficiente.
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Redes de Dados e Comunicações
 Evolução das Redes
• Redes Pessoais (PAN – Personal Area Network)
Redes de curtíssima distância (30-50m)
Permite a interconexão de dispositivos de uso pessoal: 
notebook, celular, fones de ouvido, MP4 Player, etc.
Cada vez mais comuns nos dias de hoje
Normalmente faz uso de tecnologia de transmissão 
Bluetooth ou RF.
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Redes de Dados e Comunicações
 Evolução das Redes
• Redes Locais (LAN – Local Area Network)
Foram criadas normas para redes que permitiam a 
interligação de computadores.
Permitiu que o equipamento de rede de vários fabricantes fosse 
compatível.
Permite a interligação de meios informáticos 
(computadores, impressoras, etc.).
Distâncias relativamente curtas.
Cada Rede Local pode ser vista como uma ilha.
À medida que as necessidades de comunicação subiam 
tornou-se óbvio que as Redes Locais não eram suficientes.
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Redes de Dados e Comunicações
 Evolução das Redes
• Redes Metropolitanas e Redes Globais
Redes Metropolitanas (MAN – Metropolitan Area 
Network)
interligam Redes Locais ao nível de uma cidade
Redes Globais (WAN – Wide Area Network)
interligam Redes Locais a uma escala planetária.
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Redes de Dados e Comunicações
Evolução das Redes
• Redes Sem Fio (wireless)
Utilizam ondas de rádio
Meio físico é o ar ou o espaço
As ondas de rádio estão na faixa das microondas e 
para este tipo de freqüência existem dois elementos 
importantes:
as torres de retransmissão.
comunicação via satélite.
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Redes de Dados e Comunicações
Protocolos de Redes
• Conjuntos de protocolos (protocol suites) são coleções de 
regras que permitem a comunicação de um host para 
outro através da rede.
• Um protocolo é uma descrição formal de um conjunto de 
regras e convenções que definem um aspecto particular 
do modo como os dispositivos se comunicam numa rede.
• Os protocolos definem o formato, temporização, 
seqüência e controle de erros numa comunicação de 
dados.
• Sem os protocolos, um computador não pode reconstruir 
o fluxo de bits que recebe de outro computador no seu 
formato original.
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Redes de Dados e Comunicações
 Protocolos de Redes
• Os protocolos controlam todos os aspectos da 
comunicação:
como é construída a rede física;
como os computadores são ligados à rede;
como é formatada a informação;
como é enviada a informação;
como lidar com os erros.
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Redes de Dados e Comunicações
 Protocolos de Redes
• Os protocolos são criados e mantidos por 
organizações e comités:
 Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)
American National Standards Institute (ANSI)
Telecommunications Industry Association (TIA)
Electronic Industries Alliance (EIA)
 International Telecommunications Union (ITU) 
anteriormente conhecido como Comité Consultatif 
International Téléphonique et Télégraphique (CCITT).
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Arquitetura de Redes
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 Arquitetura de Redes
• Decomposição em Camadas:
Para dois sistemas comunicarem entre si é necessário 
que partilhem um conjunto comum de regras.
Este conjunto de regras é complexo para ser 
compreendido como um todo.
A solução é a divisão num conjunto de peças individuais 
de tamanho compreensível e manuseável.
Esta partição é feita em funções individuais.
Permite a adição e a atualização de funções sem que 
para isso se desestabilize todo o conjunto de regras
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Redes de Dados e Comunicações
Arquitetura de Redes
• Decomposição em Camadas:
 O propósito de cada camada é oferecer serviços às 
camadas superiores, “escondendo” a forma como 
esses serviços são implementados.
 O número n de camadas difere de um tipo de rede 
para outro.
 A camada n de uma máquina conversa com a camada 
n de outra máquina.
 As regras estabelecidas para essa conversa são 
chamadas de protocolo da camada n.
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Arquitetura de Redes
• Comunicação direta (horizontal) entre entidades pares 
é virtual e executada através do protocolo da camada 
n
• Comunicação real (vertical) é feita entre entidades na 
mesma hierarquia
• Comunicação entre máquinas ocorre efetivamente na 
camada mais baixa através de um meio físico
• A abstração da comunicação entre entidades pares é 
fundamental no projeto de rede
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Arquitetura de Redes
• Existe uma interface entre camadas adjacentes
• A interface define as operações primitivas e serviços 
da camada n para as camadas superiores
• A interface tem um papel importante no projeto de 
redes
Este é um problema geral de engenharia de 
software
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Arquitetura de Redes
• Detalhes de implementação e especificação de 
interfaces não fazem parte da arquitetura
Nota: não confundir interface com serviços
• Pilha de protocolos (protocol stack): protocolos 
usados em cada camada (um por camada) em um 
sistema
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Arquitetura de Redes
O conjunto de protocolos e camadas é chamado Arquitetura de Redes
Máquina 1 Máquina 2
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Arquitetura de Redes
• Exemplo de comunicação multi-nível
Brasil França
Português Francês
Tradutor 1 
Português/Inglês
Tradutor 2
Inglês/Francês
Mensageiro 1 Mensageiro 2
Estou projetando um novo componente 
eletrônico
I’m designing a new chip
e-mail 
Je conçois une nouvelle pièce électronique
Pesquisador 1 Pesquisador 2
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Arquitetura de Redes
• Questões de Projetos Relacionadas com as Camadas
Endereçamento de entidades:
É necessário um mecanismo para identificar entidades 
(máquinas, processos, aplicações, etc.) transmissoras e 
receptoras
Existe a questão da comunicação ponto-a-ponto X 
um-para-vários (comunicação em grupo)
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Arquitetura de Redes
• Questões de Projetos Relacionadas com as Camadas
Regras para transferência de dados:
Direção da comunicação:
 Simplex: dados transmitidos em uma direção
 Half-duplex: nas duas direções mas não simultaneamente
 Full-duplex: nas duas direções simultaneamente
Número de canais lógicos associados a conexão e 
suas prioridades
Exemplo: dois canais – um para dados normais e 
outro para dados urgentes
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Arquitetura de Redes
• Questões de Projetos Relacionadas com as Camadas
Controle de erro:
É responsável pela detecção e correção de erros físicos
As entidades pares devem concordar no mecanismo 
usado para detectar e corrigir erros
RX deve usar um mecanismo para indicar ao TX 
mensagens recebidas corretamente ou não
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Arquitetura de Redes
• Questões de Projetos Relacionadas com as Camadas
Seqüenciamento de mensagens:Problema: nem todos os canais de comunicação 
preservam a ordem em que as mensagens foram 
transmitidas
O protocolo deve prover um mecanismo para o RX 
reconstituir a informação original. Exemplo: número de 
seqüência
Problema decorrente: o que fazer com informações que 
chegam fora de ordem
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Arquitetura de Redes
• Questões de Projetos Relacionadas com as Camadas
Controle de fluxo:
Problema: como evitar que o TX envie dados acima da 
capacidade de processamento do RX – ocorre em todas 
as camadas
Existem várias soluções. Exemplo: Enviar o estado 
corrente do RX para o TX diretamente ou não
Permitir ao TX enviar dados dentro de certas taxas
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Arquitetura de Redes
• Questões de Projetos Relacionadas com as Camadas
Tamanho de mensagens:
Problema: transmissão e tratamento de mensagens 
arbitrariamente longas
Mensagens são normalmente divididas, transmitidas e 
reconstituídas no destino
Problema relacionado: transmissão de mensagens 
pequenas demais o que torna o processo ineficiente
A solução é agrupar mensagens para o mesmo endereço 
em uma mensagem maior, e desmembrá-la no destino
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Redes de Dados e Comunicações
Arquitetura de Redes
• Questões de Projetos Relacionadas com as Camadas
Multiplexação de conexões:
Problema: num protocolo orientado a conexão pode ser 
caro ou inconveniente estabelecer conexões entre todas 
as entidades pares
Uma conexão pode ser compartilhada por várias 
entidades pares não relacionadas, desde que isso seja 
feito de forma transparente 
É comum na camada física
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Redes de Dados e Comunicações
Arquitetura de Redes
• Questões de Projetos Relacionadas com as Camadas
Roteamento:
É necessário quando existem múltiplos caminhos entre 
origem e destino
Pode ser feito em dois ou mais níveis. Por exemplo, 
primeiro uma decisão de alto nível e depois em função 
do tráfego
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Redes de Dados e Comunicações
 Modelos de Referência
• O que são?
Propostas concretas de arquiteturas de rede
• Existem várias propostas:
Modelo de referência OSI/ISO
Arquitetura TCP/IP
IEEE 802
Padrão ATM
WAP, Bluetooth, ...
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Redes de Dados e Comunicações
 Modelos de Referência
• Duas arquiteturas de rede importantes:
Modelo OSI–Open Systems Interconnection da 
ISO
Modelo OSI não é uma arquitetura em si porque não 
especifica serviços e protocolos em cada nível
ISO especificou separadamente padrões de protocolos 
para cada nível
• TCP/IP
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Redes de Dados e Comunicações
O Modelo de Referência OSI
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada Física
Responsável pela transmissão física de bits no canal de 
comunicação
• Questões:
Tensão para representar 1's e 0's
“Tempo de duração” de um bit
Regras para transferência de dados
Regras para estabelecer e terminar uma conexão
Padrões mecânicos, elétricos e procedimentais da parte 
física
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Enlace
Unidade de informação é chamada de quadro 
(frame)
Responsável por prover uma linha de transmissão 
sem erros para a camada de rede
Trata de quadros recebidos incorretamente, 
perdidos ou duplicados
Usa quadros de confirmação (positiva e negativa) 
para indicar recebimento correto ou não de quadros 
de dados
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Enlace
Diferentes tipos de serviços podem ser oferecidos
Normalmente o mecanismo de controle de fluxo é 
integrado com o controle de erro
Redes tipo difusão devem implementar um 
mecanismo de controle de acesso ao meio
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Enlace – Serviços
Enquadramento e acesso ao enlace: 
encapsula datagrama num quadro incluindo cabeçalho e cauda, 
implementa acesso ao canal se meio for compartilhado, 
‘endereços físicos’ são usados em cabeçalhos de quadros para 
identificar origem e destino de quadros em enlaces multiponto
Entrega confiável: 
Pouco usada em fibra óptica, cabo coaxial e alguns tipos de pares 
trançados devido a taxas de erro de bit muito baixas. 
Usada em enlaces de rádio, onde a meta é reduzir erros evitando 
assim a retransmissão fim a fim.
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Enlace – Serviços
 Controle de Fluxo: 
compatibilizar taxas de produção e consumo de quadros entre 
remetentes e receptores
 Detecção de Erros: 
erros são causados por atenuação do sinal e por ruído 
receptor detecta presença de erros 
receptor sinaliza ao remetente para retransmissão, ou simplesmente 
descarta o quadro em erro
 Correção de Erros: 
mecanismo que permite que o receptor localize e corrija o erro sem 
precisar da retransmissão
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Rede
Responsável pela operação da sub-rede de 
comunicação
Duas questões importantes desta camada:
Roteamento
Controle de Fluxo
• Outras funções:
Contabilidade
Interconexão entre redes diferentes
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Transporte
Responsável pelo transporte fim-a-fim dos dados entre 
origem e destino
Dependendo do tráfego a ser transportado pode fazer 
multiplexação ou divisão de conexões das entidades de 
transporte
Oferece diferentes tipos de serviço para a camada de 
sessão:
Conexão ponto-a-ponto confiável que garante a ordem de 
transmissão das mensagens
Difusão de mensagens
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Transporte
Outras funções:
Mecanismo de identificação de mensagens
Controle de fluxo
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Sessão
Responsável por estabelecer sessões entre usuários 
em máquinas diferentes
Outras funções:
Controle de diálogo
Gerenciamento de tokens
Sincronização
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Apresentação
Trata da sintaxe e semântica da informação 
transmitida
Por exemplo, codificação dos dados
Notação ASN-1 (Abstract Syntax Notation)
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Camada de Aplicação
Contém vários protocolos comumente usados por 
usuários
Por exemplo, protocolos da 1a geração: ftp, telnet, 
email
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Transmissão de dados
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Críticas ao Modelo
Expectativa no final da década de 80:
Modelo OSI e seus protocolos iriam ser a arquitetura de 
rede predominante
Expectativa não se concretizou por problemas de:
Momento da disponibilização dos padrõesTecnologia
Implementações
Política
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Momento da disponibilização dos padrões
Protocolos TCP/IP já eram muito utilizados pelo 
meio acadêmico quando os protocolos OSI 
apareceram
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Problema da Tecnologia
Modelo e protocolos têm falhas de projeto
Por exemplo, problemas com as camadas:
Enlace e rede: possuem muitas funções o que levou a 
serem divididas em sub-camadas
Sessão: pouca utilidade na maior parte das aplicações
Apresentação: quase sem função
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Problema da Tecnologia
Razão principal para ter sete camadas:
Produzir um modelo de referência similar ao SNA 
(Systems Network Architecture) da IBM que tem sete 
camadas.
No final da década de 70, havia um medo que a IBM 
pudesse dominar o mercado com o modelo SNA
 Protocolos complexos e de difícil compreensão
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Problema da Tecnologia
Algumas funções como endereçamento, controle de 
fluxo e controle de erro reaparecem em cada camada
Não é claro onde certas funções devem se encaixar:
Terminal virtual: passou da camada de apresentação para 
aplicação
Segurança de dados, criptografia e gerência de rede: não 
houve acordo onde deveria entrar
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Problema da Tecnologia
Ignorou serviços sem conexão apesar da maior 
parte das redes locais funcionar dessa forma
Modelo é dominado por características de 
comunicações que não são apropriadas para
A forma como computadores e softwares 
trabalham. Exemplo:
Indication x Receive
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Problema das Implementações
Primeiras implementações eram de qualidade ruim
A imagem não mudou quando os produtos 
melhoraram de fato
Espiral decrescente
Primeiras implementações do TCP/IP eram de boa 
qualidade e grátis e faziam parte do UNIX de 
Berkeley
Espiral crescente
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência OSI
• Problema da Política
Visão que predominou na década de 80:
O modelo OSI é o melhor e deve ser usado por todos
Forte suporte da comunidade européia e depois da 
americana
Poucos esforços têm sido feitos hoje
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Redes de Dados e Comunicações
O Modelo de Referência TCP/IP
• Surgiu com a ARPANET
• Camada Inter-rede (Internet)
– Serviço de Comutação de Pacotes Não Orientado a 
Conexões: habilidade de sobreviver a falhas no 
hardware da sub-rede
– Protocolo IP
• Nível TCP
– TCP: Orientado a conexões  confiável
– UDP: Não Orientado a Conexões  não confiável
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Redes de Dados e Comunicações
O Modelo de Referência TCP/IP
– Serviços Orientados a Conexões 
• Objetos são enviados de uma extremidade e 
recebidas em outra na mesma ordem
• Transferência de arquivos 
– Serviços Não-Orientados a Conexões
• Cada mensagem carrega o endereço de destino
• Datagramas (Pacotes)
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência TCP/IP
• Comunicação em Camadas – O Modelo TCP/IP
•Foi desenvolvido pelo 
Departamento de Defesa dos 
Estados Unidos (DoD).
•É uma norma aberta.
•É o conjunto de normas 
utilizado na Internet.
•Apesar de alguns níveis terem 
a mesma designação no modelo 
OSI, os níveis no dois modelos 
não correspondem exatamente.
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Redes de Dados e Comunicações
O Modelo de Referência TCP/IP
• Comunicação em Camadas – Encapsulamento de dados
Quadro
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Redes de Dados e Comunicações
 O Modelo de Referência TCP/IP
• Comunicação em Camadas – OSI x TCP/IP
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Redes de Dados e Comunicações
OSI x TCP/IP
• 1º O Modelo
– Bem geral
– Houve a necessidade de 
criar subcamadas
• Camada de Rede
– Orientada e Não Orientada 
a Conexões 
• Camada de Transporte
– Orientada a Conexões
• 1º Os Protocolos
– Bem específicos
– Não descrevem bem redes 
diferentes 
• Camada de Rede
– Não Orientada a Conexões
• Camada de Transporte
– Orientada e Não Orientada 
a Conexões
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Redes de Dados e Comunicações
O Modelo de Referência TCP/IP
• Comunicação em Camadas – Protocolos TCP/IP
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Redes de Dados e Comunicações
O Modelo de Referência TCP/IP
• Hosts se comunicando numa LAN
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Redes de Dados e Comunicações
A Camada Física
• Os meios físicos de transmissão servem para 
levar a informação da origem ao destino no 
processo de comunicação de dados, 
determinando a quantidade de informação que 
pode ser transmitida em certo intervalo de 
tempo e também a distância máxima que a 
informação pode percorrer na rede sem 
repetidores.
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Redes de Dados e Comunicações
A Camada Física
• A quantidade de informação está relacionada 
diretamente com a freqüência dos sinais elétricos 
codificados, e quanto maior a freqüência, maior é a 
atenuação e a distorção dos sinais.
• A atenuação é uma perda de potência devido à 
dissipação dos sinais no meio, e a distorção é uma 
deformação na forma de onda devido à diferença de 
velocidade com que se propagam as diferentes 
componentes de freqüência do sinal original.
• Se estes fatores ultrapassarem certos limites, o sinal é 
irrecuperável no receptor, provocando perda de 
informação na transmissão.
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Redes de Dados e Comunicações
 A Camada Física
• Existem vários protocolos (regras) para efetuar a 
comunicação utilizando como suporte os meios 
físicos. Vamos ver as particularidades de cada um dos 
mais utilizados atualmente.
• As principais particularidades abordadas são as 
seguintes:
custo;
 banda passante (ou velocidade máxima);
 imunidade a ruído e confiabilidade;
 limitação geográfica devido à atenuação característica do 
meio.
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Redes de Dados e Comunicações
 A Camada Física
• Estas particularidades são muito importantes 
para a escolha do meio de transmissão 
adequado à determinada aplicação, além de 
influenciar no custo do sistema.
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Redes de Dados e Comunicações
 A Camada Física
• Os meios físicos abordados são os seguintes:
meio magnético
par trançado
cabo coaxial,
fibra ótica
vácuo (ondas de rádio)
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Redes de Dados e Comunicações
Meio Magnético
• Uma das formas mais comuns para transportar dados 
de um ponto a outro. Consiste em gravar as 
informações em um disquete, fita magnética, CD, etc. 
e colocar a bordo de um carro ou outro meio de 
transporte, levar para o outro ponto e recuperar lá as 
informações, sem a necessidade de um canal de 
transmissão de dados entre os pontos fonte e destino.
Só para memorizar : Transmissão “molequelá”
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Redes de Dados e Comunicações
Meio Magnético
• Normalmenteesta não é a solução mais rápida 
e eficiente para a transmissão, pois existem 
muitas aplicações que não suportam este tipo 
de comunicação (imagine o sistema bancário 
baseado neste tipo de comunicação).
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Redes de Dados e Comunicações
Par de Fios ou UTP – Unshielded Twisted Pair
• O par trançado é a mais antiga e também a 
mais popular forma de meio físico para 
transmissão de dados. Normalmente os dois 
fios são trançados para reduzir a interferência 
elétrica entre pares próximos (dois fios em 
paralelo constituem uma antena simples, 
enquanto que um par trançado não).
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Redes de Dados e Comunicações
Par de Fios ou UTP – Unshielded Twisted Pair
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Redes de Dados e Comunicações
Par de Fios ou UTP – Unshielded Twisted Pair
• Os pares de fios trançados foram padronizados pela 
EIA (Electronics Industries Association), e pela TIA 
(Telecommunications Industry Association), que 
determinaram uma divisão em graduações.
• De acordo com esse padrão, quanto mais elevado o 
número do grau, menor a atenuação do cabo e mais 
tranças ele tem por metro, melhorando sua 
característica de interferência entre pares próximos.
• Nos cabos categorias 3, 4 e 5, o número mínimo é de 
9 tranças por metro, e estas nunca podem repetir o 
mesmo padrão de trança no cabo (entre pares), 
reduzindo o fenômeno de linha cruzada.
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Redes de Dados e Comunicações
Par de Fios ou UTP – Unshielded Twisted Pair
• O par trançado é largamente utilizado devido a certos fatores, 
entre eles pode-se citar o preço baixo e seu uso disseminado 
no sistema telefônico.
• O principal problema deste tipo de meio físico é sua 
suscetibilidade a influências externas, como por exemplo, 
raios, descargas elétricas e campos magnéticos (como o gerado 
por motores), causando ruídos e perda de informação.
• Além disso, o par trançado sofre problemas de atenuação (que 
é maior à medida que aumenta a freqüência da transmissão), 
necessitando de repetidores para distâncias acima de alguns 
quilômetros.
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Redes de Dados e Comunicações
Par de Fios ou UTP – Unshielded Twisted Pair
• Esses fatores citados são diminuídos em pares 
trançados de mais alta qualidade, que possuem um 
cabo melhor e um enrolamento mais acentuado, 
evitando maiores interferências.
• Um cabo de par trançado não blindado categoria 5 
possui uma fina camada metálica envolvendo-o, 
evitando ainda mais a interferência eletromagnética e 
atingindo maiores velocidades.
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Redes de Dados e Comunicações
Par de Fios ou UTP – Unshielded Twisted Pair
Cabo UTP blindado (acima) e UTP com dupla blindagem (abaixo)
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Redes de Dados e Comunicações
Par de Fios ou UTP – Unshielded Twisted Pair
Categoria para cabos UTP da EIA/TIA.
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Redes de Dados e Comunicações
Cabo STP (Shielded Twisted Pair)
• Existem ainda os pares trançados blindados, que 
possuem uma blindagem envolvendo cada par 
trançado dentro do cabo. Este tipo de cabo é 
confeccionado industrialmente com impedância 
característica de 150 ohms, podendo alcançar 
freqüências de 300 MHz em 100m de cabo.
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Redes de Dados e Comunicações
 Cabo STP (Shielded Twisted Pair)
Cabo STP
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Redes de Dados e Comunicações
 Cabo STP (Shielded Twisted Pair)
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Redes de Dados e Comunicações
Cabo Coaxial
• O cabo coaxial é constituído de um condutor interno 
circundado por uma malha condutora externa, tendo 
entre ambos um dielétrico que os separa.
• O cabo coaxial, ao contrário do par trançado, mantém 
uma capacitância constante e baixa, teoricamente 
independente do comprimento do cabo.
• Esse fator faz com que os cabos coaxiais possam 
suportar velocidades mais elevadas que o par 
trançado.
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Redes de Dados e Comunicações
Cabo Coaxial
• Existem dois tipos de cabo coaxial: 
coaxial de 50 ohms: usado para transmissão digital 
em banda básica, como, por exemplo, o Ethernet.
coaxial de 75 ohms: utilizado tipicamente para TV 
a cabo e redes de banda larga.
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Redes de Dados e Comunicações
 Cabo Coaxial
• A forma de construção do cabo coaxial (com a 
blindagem externa) proporciona uma alta imunidade a 
ruído.
• Sua geometria permite uma banda passante de 60 
kHz a 450 MHz.
• Sua velocidade de transmissão pode chegar a 10 
Mbps em distâncias de um quilômetro.
• Maiores velocidades podem ser obtidas com cabos 
mais curtos.
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Redes de Dados e Comunicações
Cabo Coaxial
• Um problema em relação ao cabo coaxial é o 
que sua topologia inerente é barra, herdando 
seus problemas.
• É por este motivo que analistas de mercado 
dizem que o cabo coaxial está condenado em 
transmissão digital, pois o par trançado pode 
fazer tudo o que o cabo coaxial faz e com 
custo menor.
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Redes de Dados e Comunicações
Fibra Ótica
• A fibra ótica, apesar de possuir um custo mais 
elevado que os outros tipos de meios físicos, 
tem várias vantagens, como, por exemplo:
Baixo índice de atenuação do sinal;
Leves, flexíveis e pouco volumosas;
Baixa influência de ruídos externos, provocando 
uma transmissão mais confiável;
Grande velocidade de transmissão de dados.
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Redes de Dados e Comunicações
 Fibra Ótica
• Como desvantagens, pode-se citar o custo das 
interfaces eletro-ópticas, a dificuldade de 
efetuar multiponto e as perdas nas 
terminações.
• Um sistema de fibra ótica possui três 
componentes principais:
meio de transmissão
transmissor
receptor.
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Redes de Dados e Comunicações
 Fibra Ótica
• O meio de transmissão mais utilizado é a sílica.
• Outros meios podem ser utilizados, como a fibra de 
vidro e o plástico.
• O plástico é mais barato, mas possui taxas de 
atenuação mais elevadas.
• Ao redor do filamento (núcleo), existem outras 
substâncias de menor índice de refração, que fazem 
com que os raios sejam refletidos internamente, 
minimizando assim as perdas na transmissão.
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Redes de Dados e Comunicações
 Fibra Ótica
• O transmissor pode ser um LED (Light 
Emitting Diode - diodo emissor de luz) ou um 
diodo laser.
• Ambos emitem luz quando recebem um pulso 
elétrico.
• O receptor é um fotodiodo, que gera um pulso 
elétrico quando uma luz incide sobre ele.
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Redes de Dados e Comunicações
 Fibra Ótica
Tipos de Fibra Óptica
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Redes de Dados e Comunicações
 Fibra Ótica
• Fibras monomodo requerem diodos a laser 
(mais caros) para enviar a luz ao invés dos 
LEDs (baratos) utilizados em fibras 
multimodo, mas são mais eficientes e podem 
atingir maiores distâncias.
• A idéia é que o diâmetro do núcleo seja tão 
pequeno que apenas um raio de luz seja 
transmitido. 
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Redes de Dados e Comunicações
 Ondas de Rádio
• Meio físico é o ar ou o espaço
• As ondas de rádio estão na faixa das 
microondas e para este tipo de freqüência 
existem dois elementos importantes:
as torres de retransmissãocomunicação via satélite.
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Redes de Dados e Comunicações
 Ondas de Rádio
• A comunicação via torres de retransmissão necessita 
visibilidade entre as torres, pois as microondas 
percorrem uma linha reta, sem acompanhar a 
curvatura do globo terrestre.
• Um satélite de comunicações pode ser imaginado 
como um grande repetidor de microondas no céu.
• Existem satélites síncronos (ou geoestacionários) e 
assíncronos.
• Os satélites síncronos acompanham a trajetória da 
terra, ficando sobre a linha do equador a 36.000 km 
de altitude.
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Redes de Dados e Comunicações
 Ondas de Rádio
• Um problema com a transmissão via satélite são os atrasos na conexão fim 
a fim.
• Um atraso típico de satélite é de 250 a 300 ms.
• A título de comparação, links terrestres de microondas tem um atraso de 
propagação de aproximadamente 4 μs/km e cabo coaxial tem um atraso de 
aproximadamente 5 μs/km.
• Uma informação interessante sobre satélites é que o custo para transmitir 
uma mensagem é independente da distância percorrida.
• O custo de transmitir uma mensagem através do oceano em um link 
intercontinental é o mesmo que para transmitir a mensagem para o outro 
lado da rua.
• A transmissão é broadcast, ou seja, não possui um destinatário específico.
• Qualquer antena direcionada adequadamente pode receber a informação.
• Isto faz com que algumas emissoras enviem mensagens criptografadas 
(codificadas), para evitar a recepção por pessoas não autorizadas.
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Redes de Dados e Comunicações
 Ondas de Rádio
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Redes de Dados e Comunicações
Base Teórica para Comunicação de Dados
• Definições
Período (T)
Freqüência (f)
Amplitude
Fase
Comprimento de onda (λ)
Domínios 
• do tempo 
• da freqüência
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Redes de Dados e Comunicações
A Onda
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Redes de Dados e Comunicações
Exemplos de Sinais Periódicos
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Redes de Dados e Comunicações
A Onda
• Da análise das ondas anteriores, vê-se que podemos variar três 
componentes da onda para imprimir uma informação na 
portadora. Assim, variando amplitude, freqüência ou fase 
podemos "modular" a onda de acordo com a variação da onda 
moduladora (que contém a informação).
 Amplitude: a altura de uma onda
 Freqüência: número de ciclos da onda por segundo (Hz = ciclos / s)
 Fase: Posição instantânea da onda, em graus.
• Ainda na mesma onda, pode-se definir comprimento de onda 
(λ), que significa a distância mínima que o ciclo se repete (em 
metros), e T, que é o período da onda, ou o tempo que leva 
para a onda efetuar um ciclo (em segundos).
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Redes de Dados e Comunicações
A Onda
Relações entre freqüência e comprimento de ondas eletromagnéticas.
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Redes de Dados e Comunicações
Sinais com Banda Passante Limitada
• Medidas
Freqüência Hertz (Hz)
Amplitude Volts (V)
baud (número de mudanças por segundo)
Transmitir um caractere de 8 bits num canal de b bps
o o tempo necessário é de 8/b sec
o a freqüência da primeira harmônica é b/8 Hz
• Canal de voz
a freqüência de corte é 3 kHz
Transmitir 8 bits implica em 3000/(b/8) harmônicas
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Redes de Dados e Comunicações
Largura de Banda
• A largura de banda de um canal de 
comunicação é a diferença entre a maior e a 
menor freqüência que pode ser utilizada por 
este canal.
• Esta limitação pode ser física (devido ao tipo 
de meio físico utilizado) ou imposta através de 
filtros (como no canal telefônico).
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda
• Como exemplo de limitação de largura de banda 
imposta, temos o canal telefônico, que tem uma 
largura de banda de 4 KHz.
• Qualquer sinal acima disto é filtrado e descartado da 
transmissão.
• Isto é necessário no sistema telefônico devido ao fato 
da companhia telefônica utilizar as mesmas linhas 
para transmitir mais de uma ligação telefônica 
simultaneamente, através da multiplexação por 
divisão de freqüência.
• Multiplexar é utilizar a mesma linha física para 
transmitir vários canais
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda
• Praticamente todo o espectro de freqüência está 
dividido em bandas, reservado para rádio AM, rádio 
FM, polícia, satélite, faixa do cidadão, televisão, e 
assim por diante.
• A figura a seguir mostra uma parte do espectro de 
freqüências e as tabelas a seguir mostram alguns 
exemplos de utilização do espectro.
• A tabela de freqüências é padronizada no Brasil pela 
Anatel.
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda
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Redes de Dados e Comunicações
Largura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia
• Os sinais de voz que partem do ser humano são 
analógicos e sonoros, ou seja, o ar é empurrado com 
mais ou menos intensidade, um determinado número 
de vezes por segundo, gerando uma onda que se 
propaga.
• Quando atinge um ouvido, este decodifica as ondas 
sonoras e as transforma em percepções ao cérebro, 
que identifica um padrão e monta uma mensagem.
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia
• A freqüência da voz humana, ou seja, o número de 
vezes por segundo que o ar é empurrado, é dada pelas 
cordas vocais, gerando um som mais agudo (de maior 
freqüência), ou mais grave (de menor freqüência).
• Normalmente, o ser humano consegue emitir sinais 
sonoros aproximadamente entre 100 Hz e 8.000 Hz 
(8KHz).
• Um ouvido humano perfeito consegue captar 
aproximadamente de 16 Hz a 18.000 Hz.
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia
• Entretanto, numa conversação normal, geralmente 
não se passa de 3KHz.
• Assim, visando utilizar melhor o canal, criou-se uma 
largura de banda de 4KHz para canais de telefonia, 
que é o que utilizamos atualmente em nossas 
ligações.
• O motivo básico para isso é que o sistema de telefonia 
utiliza os canais de forma multiplexada, necessitando 
alocar uma determinada largura de banda para cada 
canal de voz
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia
• Em testes práticos, julgou-se que a faixa de 
freqüências entre 300Hz e 3400Hz permitia uma 
conversação normal.
• Desta forma, utiliza-se filtros eletrônicos para cortar 
sinais com freqüências acima disto.
• O valor de 4KHz é utilizado como uma tolerância 
para evitar interferências entre canais multiplexados 
lado a lado.
• A figura a seguir ilustra isso.
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia
• Isso foi feito para conseguir mais ligações entre 
centrais públicas utilizando o mesmo meio físico, que 
é o princípio da multiplexação.
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Redes de Dados e Comunicações
 Largura de Banda em Centrais Públicas de Telefonia
• Foi criada uma limitação de 4KHz nos canais detelefonia, a 
fim de poder multiplexar mais canais nas comunicações entre 
centrais públicas diferentes, gerando economia e dando uma 
resposta satisfatória ao usuário.
• Caso você esteja assistindo ao vivo uma orquestra sinfônica e 
queira telefonar a uma pessoa para ela escutar como estão 
bonitas as músicas, tenha certeza que o seu interlocutor não 
vai conseguir perceber o que você está ouvindo, pois o som 
estará limitado em menos de 4KHz.
• Instrumentos como o piano trabalham normalmente entre 
20Hz a 7KHz (chegando a 18KHz), e o violino vai de 200Hz a 
10KHz (chegando a 20KHz).
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Redes de Dados e Comunicações
Características da Transmissão
• A direção do fluxo de dados pode ser do tipo 
simplex, half-duplex ou full-duplex;
• Pode-se ter transmissão digital ou analógica;
• A transmissão pode ser serial (síncrona e 
assíncrona) ou paralela;
• Largura de banda
• Pode-se transmitir um sinal em banda base ou 
com modulação.
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Redes de Dados e Comunicações
 Direção do Fluxo de Dados
• Canais Simplex
A informação é transmitida em uma única direção, 
ou seja, somente do transmissor para o receptor.
Um exemplo deste tipo de transmissão é a 
comunicação entre um computador e uma 
impressora.
Neste caso, a impressora somente recebe a 
informação e o computador somente envia os 
dados.
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Redes de Dados e Comunicações
 Direção do Fluxo de Dados
• Canais Simplex
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Redes de Dados e Comunicações
 Direção do Fluxo de Dados
• Canais Half-Duplex
A informação é transmitida em ambos os sentidos, de 
modo alternado, ou seja, em um determinado instante a 
informação só vai ou só vem, a fim de evitar conflitos na 
linha de dados.
Um exemplo de comunicação half-duplex é entre duas 
pessoas utilizando um canal de rádio tipo PX.
Quando uma pessoa fala a outra deve escutar.
Quando a primeira pessoa termina de falar, diz "câmbio" e 
libera o canal para a outra pessoa, que pode então utilizar o 
canal.
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Redes de Dados e Comunicações
 Direção do Fluxo de Dados
• Canais Half-Duplex
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Redes de Dados e Comunicações
 Direção do Fluxo de Dados
• Full-Duplex
A informação é transmitida em ambos os sentidos 
de modo simultâneo.
Normalmente é uma transmissão a 4 fios, ou seja, 
dois pares de fios.
Entretanto, existe uma forma de utilizar transmissão 
full-duplex a dois fios, alocando parte da largura de 
banda para a comunicação A->B e a outra parte 
para a comunicação B->A.
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Redes de Dados e Comunicações
 Direção do Fluxo de Dados
• Full-Duplex
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Redes de Dados e Comunicações
Transmissão Analógica e Digital
• Transmissão Analógica
Na transmissão analógica, os sinais elétricos 
variam continuamente entre todos os valores 
possíveis, permitidos pelo meio físico de 
transmissão.
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Redes de Dados e Comunicações
 Transmissão Analógica 
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Redes de Dados e Comunicações
 Transmissão Analógica
• VANTAGENS: precisa de uma pequena largura de 
banda para transmitir o sinal.
• DESVANTAGENS: quando necessita repetidor, o 
repetidor amplifica também o ruído.
• Vale lembrar que QUALQUER SINAL que trafegue 
sobre um meio wireless é, obrigatoriamente, 
analógico.
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Redes de Dados e Comunicações
Transmissão Digital
• Na transmissão digital, envia-se uma série de sinais, 
que tem apenas dois valores ou uma gama discreta de 
valores, e correspondem à informação que se deseja 
transmitir.
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Redes de Dados e Comunicações
 Transmissão Digital
• VANTAGENS:
Quando necessita repetidor, há uma regeneração do sinal, 
pois ele é digital e pode ser totalmente recuperado, 
eliminando completamente o ruído até aquele ponto da 
transmissão.
Os avanços da microeletrônica estão permitindo circuitos 
digitais a preços cada vez mais baixos.
Circuitos analógicos são muito caros e pouco próprios para 
integração e produção em larga escala.
Em comunicação digital pode-se integrar facilmente voz, 
dados e imagem num mesmo tronco de comunicação, já 
que tudo é representado por bits.
Os sinais analógicos são de difícil encriptação.
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Redes de Dados e Comunicações
 Transmissão Digital
• Vantagens
Os sistemas de comunicação nacionais e internacionais são 
cada vez mais baseados em troncos de fibra ótica, que estão 
totalmente estruturados em comunicação digital.
A comunicação ótica (projetada para ser a tecnologia do 
futuro), é projetada para comunicação digital.
Consegue-se transmitir muito mais informação em sinais 
digitais
As funções de roteamento, comutação, armazenamento e 
controle, próprias de um sistema de comunicação, são mais 
facilmente realizadas pelos sistemas digitais (computadores 
e centrais de programa armazenado – CPAs, roteadores, 
etc.
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Redes de Dados e Comunicações
 Transmissão Digital
• Desvantagens
como o sinal é digital (onda quadrada), precisa de uma 
grande largura de banda para executar a transmissão.
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Redes de Dados e Comunicações
Transmissão em Banda Base
• A transmissão de um sinal em banda base 
consiste em enviar o sinal de forma digital 
através da linha, ou seja, enviar os bits 
conforme a necessidade, de acordo com um 
padrão digital, como por exemplo a 
codificação manchester, utilizada em redes 
locais.
• A transmissão digital pode ser unipolarizada 
ou bipolarizada.
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Redes de Dados e Comunicações
Transmissão em Banda Base
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Redes de Dados e Comunicações
Transmissão em Banda Base
• Uma característica da transmissão digital é que 
ocupa uma alta largura de banda, como foi 
visto na análise de sinais e transformada de 
Fourier.
• Assim, a transmissão banda base é muito 
usada quando tem-se largura de banda 
disponível, tipo com LPCDs.
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Redes de Dados e Comunicações
Transmissão Banda Base em Linhas Telefônicas
• As linhas telefônicas possuem uma limitação de 
4KHz na sua largura de banda.
• Como fazer para transmitir os dados através destas 
linhas?
• Transmissão com modulação, cujo objetivo é 
transformar o sinal digital a ser enviado em um sinal 
analógico dentro da faixa de 4KHz, transmitir este 
sinal através da linha telefônica e remontar o sinal no 
seu destino.
• O equipamento que faz esta tarefa é conhecido como 
modem,que é a contração da palavra modulador e 
demodulador.
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Redes de Dados e Comunicações
 Transmissão Banda Base em Linhas Telefônicas
Modem
Modem
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Redes de Dados e Comunicações
Transmissão com Modulação
• Modulação é a variação das características de uma 
onda (denominada portadora) de acordo com outra 
onda ou sinal (denominado sinal modulador).
• O objetivo do processo de modulação é imprimir uma 
informação em uma onda portadora, para permitir que 
esta informação seja transmitida no meio de 
comunicação.
• Na tecnologia atual, existem dois tipos de portadora: 
portadora analógica (senóide)e a portadora digital 
(trem de pulsos).
• O sinal modulador pode ser analógico (como a voz) 
ou digital (dados).
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Redes de Dados e Comunicações
 Transmissão com Modulação
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Redes de Dados e Comunicações
 Modulação com Portadora Analógica
• Moduladora analógica:
– AM (Amplitude Modulation) ou modulação em amplitude;
– FM (Frequency Modulation) ou modulação em freqüência;
– PM (Phase Modulation) ou modulação em fase
• Moduladora digital:
– ASK (Amplitude Shift Keying) ou modulação por 
deslocamento de amplitude;
– FSK (Frequency Shift Keying) ou modulação por 
deslocamento de freqüência;
– PSK (Phase Shift Keying) ou modulação por deslocamento 
de fase
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Redes de Dados e Comunicações
Multiplexação
• Multiplexar é enviar um certo número de canais 
através do mesmo meio de transmissão.
• Os dois tipos mais utilizados são: multiplexação por 
divisão de freqüências (FDM) e multiplexação por 
divisão de tempo (TDM).
• O objetivo básico para a utilização desta técnica é 
economia, pois utilizando o mesmo meio de 
transmissão para diversos canais economiza-se em 
linhas, suporte, manutenção, instalação, etc.
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Redes de Dados e Comunicações
Multiplexação
• O problema em uma transmissão multiplexada é evitar a 
interferência entre os vários canais que se está transmitindo.
• Cada técnica utiliza uma método diferente para não deixar essa 
interferência ocorrer.
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Redes de Dados e Comunicações
 Multiplexação
• Existem duas técnicas especiais de 
multiplexação:
– FDM – frequency division multiplexing 
(multiplexação por divisão de freqüência)
– TDM – time division multiplexing (multiplexação 
por divisão de tempo)
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Redes de Dados e Comunicações
FDM – Frequency Division Multiplexing
• Em FDM, o espectro de freqüências é dividido 
em vários canais lógicos, com cada usuário 
possuindo sua largura de banda própria.
• Dessa forma, cada canal analógico é modulado 
em freqüências diferentes entre si, evitando a 
interferência.
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Redes de Dados e Comunicações
 FDM – Frequency Division Multiplexing
• A figura a seguir mostra uma multiplexação de 3 
canais de telefone (faixa de freqüência original de 0 a 
4KHz) sendo multiplexados entre 12KHz e 24KHz.
• Cada canal continua com um espaço equivalente à sua 
largura de banda original (4KHz), porém, deslocado 
em freqüência no espectro.
• A recuperação do sinal é semelhante, com o 
demultiplexador deslocando o sinal para a faixa de 
freqüência original.
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 FDM – Frequency Division Multiplexing
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Redes de Dados e Comunicações
 FDM – Frequency Division Multiplexing
• Em um sistema de telefonia, a comunicação de voz faz um 
trajeto desconhecido pela maioria das pessoas, passando por 
diversos tipos de meio físico, como par de fios, fibra ótica, 
comunicação via microondas, sofrendo sucessivas 
multiplexações e reconstituições do sinal, sendo digitalizado e 
recuperado novamente, algumas vezes indo até o satélite a 
36.000 km de altitude e retornando para outro ponto na terra, e 
assim por diante.
• Além disto, não são apenas um ou dois usuários que estão 
envolvidos nesta comunicação.
• Na verdade existem milhares de pessoas se comunicando 
simultaneamente, levando à necessidade de existir uma 
estrutura que suporte isto.
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Redes de Dados e Comunicações
 FDM – Frequency Division Multiplexing
• Para tornar realidade essa interconectividade, foi necessário o 
uso extensivo da multiplexação dos canais de voz.
• No primeiro nível de multiplexação FDM, 12 canais de voz 
são multiplexados, formando o chamado canal de Grupo.
• Cinco canais de Grupo, por sua vez, são multiplexados em um 
canal de Supergrupo, que contém 60 canais de voz.
• No terceiro nível, cinco canais de Supergrupo são 
multiplexados em um canal de Grupo Mestre, que carrega 300 
canais de voz.
• Em seguida o Super Grupo Mestre, com 900 canais (ITU-T).
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 FDM – Frequency Division Multiplexing
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Redes de Dados e Comunicações
 TDM – Time Division Multiplexing
• Na multiplexação por divisão de tempo, são 
amostrados ciclicamente os diversos canais 
tributários e em cada amostragem é recolhida 
uma fatia de sinal (fatia de tempo), que é 
utilizada na montagem de um quadro 
agregado, que corresponde às amostragens de 
todos tributários durante um ciclo de 
amostragem.
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Redes de Dados e Comunicações
 TDM – Time Division Multiplexing
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Redes de Dados e Comunicações
 TDM – Time Division Multiplexing
• Um ponto importante a ser observado é que a 
velocidade necessária na linha (Ta) deve ser, 
no mínimo, igual à soma das velocidades de 
todos os canais de entrada (Tt), pois de outra 
forma não haveria tempo para amostrar e 
transmitir os sinais de todos os canais.
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Multiplexação síncrona no tempo
• As principais características da multiplexação TDM 
síncrona são as seguintes:
– Sistema é totalmente síncrono e as taxas, tanto dos canais 
tributários como do canal agregado, são constantes e fixas.
– Num sistema TDM, a soma das taxas dos tributários deve 
ser igual à taxa do canal agregado
– Sistemas TDM são implementados em hardware, através 
de equipamentos específicos.
– TDM é largamente utilizado no suporte telefônico onde a 
base são os canais digitais de voz de taxa fixa.
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Redes de Dados e Comunicações
 Multiplexação síncrona no tempo
• Nos multiplexadores TDM síncronos, é 
enviado um sinal (pode ser bit ou byte) de 
cada canal, independente se este canal está 
ativo ou não.
• A figura a seguir mostra um exemplo de 
transmissão para n canais.
• A flag enviada no início de cada quadro possui 
o objetivo de sincronizar os dois 
multiplexadores.
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Redes de Dados e Comunicações
 Multiplexação síncrona no tempo
• Neste tipo de multiplexador, existe um desperdício na 
transmissão de dados, pois é alocado uma janela ou 
slot para o canal independente se este canal está 
transmitindo dados ou não.
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Redes de Dados e Comunicações
Multiplexação assíncrona no tempo
• Um outro tipo de multiplexador TDM, 
utilizado para resolver o problema do 
desperdício,é chamado multiplexador 
estatístico ou ATDM (Asynchronous TDM).
• Envia primeiro o endereço do canal relativo à 
informação, para então enviar o dado.
• Otimiza o processo de multiplexação 
recolhendo nas portas tributárias os pacotes de 
dados de acordo com a sua demanda ou taxa.
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Redes de Dados e Comunicações
Multiplexação assíncrona no tempo
• Portas inativas não ocupam espaço no quadro 
agregado.
• É necessário que os pacotes contenham um cabeçalho 
para que possa ser distinguido a que porta se destina o 
pacote.
• As portas tributárias devem ter buffers adequados 
para atender picos de demanda dos canais para que 
não haja perda de pacotes.
• É atualmente a tecnologia maisavançada na 
otimização dos meios de comunicação.
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Multiplexação assíncrona no tempo
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Redes de Dados e Comunicações
Multiplexação assíncrona no tempo
• O multiplexador estatístico é bastante utilizado para 
multiplexar a comunicação de vários terminais com 
um computador central.
• Nem todos os terminais estão ativos simultaneamente, 
e quando estão, tem várias pessoas trabalhando com 
edição de texto ou processos que não exigem tanto do 
meio de transmissão.
• É possível utilizar uma linha única que não necessita 
de uma velocidade igual à soma das velocidades dos 
terminais, barateando custos de transmissão.
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Redes de Dados e Comunicações
Multiplexação assíncrona no tempo
• Caso todos os terminais enviem dados 
simultaneamente, o multiplexador estatístico 
enfrenta problemas, pois a velocidade que 
seria necessária para suportar tal demanda 
seria maior que a soma das velocidades de 
cada terminal (agora existe a necessidade de 
enviar também um endereço).
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Redes de Dados e Comunicações
Multiplexação assíncrona no tempo
• Para evitar perda de dados devido a esse 
problema (a velocidade da linha é inferior à 
soma das velocidades dos terminais), ele 
possui um buffer que armazena informações 
em excesso, para depois enviá-las conforme a 
linha for descongestionando.
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Redes de Dados e Comunicações
Comparação entre FDM e TDM
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Redes de Dados e Comunicações
Características da Multiplexação FDM
• É a técnica de multiplexação mais antiga;
• É própria para multiplexação de sinais analógico;
• Canal lógico multiplexado é caracterizado por uma 
banda B associada que deve ser menor que a banda do 
meio;
• É pouco eficiente (exige muita banda de resguardo);
• Exige hardware (filtros) próprios para cada canal 
lógico;
• É caro e de difícil implementação.
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Redes de Dados e Comunicações
Características da Multiplexação TDM
• Técnica própria para multiplexação de sinais digitais;
• Os canais lógicos multiplexados são caracterizados 
por uma taxa medida em bit/s, cuja soma deve ser 
igual à taxa máxima do meio (canal agregado);
• É eficiente, exige pouco ou nenhum tempo de 
resguardo;
• Pode ser implementado por software ou hardware;
• É simples e de fácil implementação.
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Redes de Dados e Comunicações
Canais Lógicos e Multiplexação
• O canal lógico possui uma implementação 
física real no nível físico, não deve ser 
confundido com o conceito de circuito virtual 
ou canal virtual do nível de rede.
• O canal lógico é uma entidade física que 
possui uma caracterização através das técnicas 
de multiplexação tanto em FDM como TDM.
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Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 da Placa de Rede
Placas de rede executam funções importantes da camada de 
enlace: 
Controle de link lógico - comunica-se com camadas superiores no 
computador; 
Nomeação - fornece identificador exclusivo de endereço MAC; 
Enquadramento - parte do processo de encapsulamento, 
empacotando bits para transporte; 
Media Access Control (MAC) - fornece acesso estruturado aos 
meios de acesso compartilhados; 
Sinalização - cria sinais e faz interface com os meios, usando 
transceivers embutidos. 
 A Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 da Placa de Rede
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 da Placa de Rede
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Switches
Tecnologia que alivia o congestionamento nas LANs 
Ethernet, reduzindo tráfego e aumentando largura de 
banda;
Switches, freqüentemente substituem hubs 
compartilhados e trabalham com infra-estruturas de cabo 
existentes para garantir que sejam instalados com o 
mínimo de interrupção nas redes existentes; 
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Switches
Hoje, nas comunicações de dados, todos os equipamentos 
de switching e roteamento executam duas operações 
básicas:
Switch de quadro de dados - operação de armazenamento e 
encaminhamento, onde um quadro chega pelos meios de 
entrada e é transmitido para meios de saída; 
Manutenção das operações de switching - switches 
constroem e mantêm tabelas de switching e procuram 
loops. Roteadores constroem e mantêm as tabelas de 
roteamento e de serviço; 
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Switches
Como bridges, switches conectam segmentos LAN, usam 
tabela de endereços MAC a fim de determinar o segmento 
para onde datagrama precisa ser transmitido e reduzem 
tráfego;
Switches operam em velocidades muito mais altas que 
bridges e podem suportar novas funcionalidades, como 
LANs virtuais; 
Switch Ethernet tem muitas vantagens, como permitir que 
vários usuários se comuniquem paralelamente através de 
circuitos virtuais e de segmentos de rede dedicados em um 
ambiente livre de colisões;
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Switches
 Isso maximiza largura de banda disponível em um meio 
compartilhado;
Outra vantagem é que mudar para um ambiente de LAN 
comutada é muito econômico porque cabeamento e 
hardware existentes podem ser usados mais de uma vez;
Administradores da rede têm grande flexibilidade em 
gerenciá-la através do poder do switch e do software para 
configurar a LAN.
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 do Switch
Switches LAN são considerados bridges multiportas sem 
nenhum domínio de colisão, devido à 
microssegmentação;
Dados são trocados, em altas velocidades, comutando o 
pacote para o seu destino;
Lendo informações da camada 2 do endereço MAC 
destino, switches podem obter transferências de dados em 
alta velocidade, conforme faz uma bridge;
Pacote é enviado à porta da estação receptora antes que 
pacote todo entre no switch;
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 do Switch
 Isso leva a níveis de latência baixos e à uma alta taxa de 
velocidade de encaminhamento de pacotes; 
Comutação da Ethernet aumenta a largura de banda 
disponível em uma rede;
Ela faz isso criando segmentos de rede dedicados, ou 
conexões ponto-a-ponto, e conectando esses segmentos a 
uma rede virtual no switch;
Esse circuito de rede virtual existirá apenas quando dois 
nós precisarem se comunicar;
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 do Switch
 Isso é chamado de circuito virtual, porque existirá apenas 
quando for necessário e será estabelecido no switch; 
Mesmo que switch LAN reduza tamanho dos domínios 
de colisão, todos os hosts conectados ao switch ainda 
estarão no mesmo domínio de broadcast;
Logo, um broadcast de um nó ainda estará sendo vistopor todos os outros nós conectados através do switch 
LAN; 
 Dispositivos da Camada de Enlace
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 181
Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 do Switch
Switches são dispositivos da camada de enlace que, como 
bridges, permitem que vários segmentos LAN físicos sejam 
interconectados em uma única rede maior;
Similares às bridges, switches encaminham e 
sobrecarregam tráfego com base nos endereços MAC, mas 
como switching é executado no hardware em vez do 
software, ele é bem mais rápido;
 Dispositivos da Camada de Enlace
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 182
Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 do Switch
Pode-se imaginar cada porta do switch como uma micro-
bridge ⇒ microssegmentação;
Assim, cada porta de switch age como uma bridge separada 
e oferece largura de banda total do meio para cada host.
Dispositivos da Camada de Enlace
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 183
Redes de Dados e Comunicações
• Operações da Camada 2 do Switch
 Dispositivos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Serviços
• Detecção de Erros 
• Protocolos Elementares
• Protocolos de Janela Deslizante
• Exemplo de Protocolo
• Subcamada de Acesso ao Meio (MAC)
Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
Protocolos da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Enquadramento e acesso ao enlace: 
encapsula datagrama num quadro incluindo cabeçalho e 
cauda, 
 implementa acesso ao canal se meio for compartilhado, 
 ‘endereços físicos’ são usados em cabeçalhos de quadros 
para identificar origem e destino de quadros em enlaces 
multiponto
• Entrega confiável: 
Pouco usada em fibra óptica, cabo coaxial e alguns tipos de 
pares trançados devido a taxas de erro de bit muito baixas. 
Usada em enlaces de rádio, onde a meta é reduzir erros 
evitando assim a retransmissão fim a fim.
 Serviços da Camada de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
• Controle de Fluxo: 
compatibilizar taxas de produção e consumo de quadros 
entre remetentes e receptores
• Detecção de Erros: 
erros são causados por atenuação do sinal e por ruído 
 receptor detecta presença de erros 
 receptor sinaliza ao remetente para retransmissão, ou 
simplesmente descarta o quadro em erro
• Correção de Erros: 
mecanismo que permite que o receptor localize e corrija o 
erro sem precisar da retransmissão
 Serviços da Camada de Enlace
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 188
Redes de Dados e Comunicações
• Protocolo da camada de enlace é implementado totalmente no 
adaptador (placa de rede). Adaptador tipicamente inclui: 
RAM, circuitos de processamento digital de sinais, interface 
do barramento do computador e interface do enlace
• Operações de transmissão do adaptador: encapsula (coloca 
número de seqüência, informação de realimentação, etc.), 
inclui bits de detecção de erros, implementa acesso ao canal 
para meios compartilhados, coloca no enlace
 Implementação de Protocolo da Camada de Enlace
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 189
Redes de Dados e Comunicações
 Implementação de Protocolo da Camada de Enlace
• Operações de recepção do adaptador: verificação e correção 
de erros, interrompe computador para enviar quadro para a 
camada superior, atualiza informação de estado a respeito de 
realimentação para o remetente, número de seqüência, etc.
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 190
Redes de Dados e Comunicações
EDC= bits de Detecção e Correção de Erros (redundância)
D = Dados protegidos por verificação de erros, 
 podem incluir alguns campos do cabeçalho 
•detecção de erros não é 100% perfeita;
• protocolo pode não identificar alguns erros, mas é raro
• maior campo de EDC permite melhorar detecção e correção
 Detecção de Erros
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 191
Redes de Dados e Comunicações
Paridade de 1 Bit:
Detecta erros em um único bit
Paridade de Bit Bidimensional:
Detecta e corrige em um único bit
 Uso de Bits de Paridade
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 192
Redes de Dados e Comunicações
• Checksum “Internet”
 Remetente considera dados como compostos de inteiros 
de 16 bits; soma todos os campos de 16 bits (usando 
aritmética de complemento de um) e acrescenta a soma ao 
quadro; o receptor repete a mesma operação e compara o 
resultado com o checksum enviado com o quadro.
 
 Métodos de “Checksum”
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 193
Redes de Dados e Comunicações
• Códigos de Redundância Cíclica (Cyclic 
Redundancy Codes): 
Dados considerados como a seqüência de coeficientes de 
um polinômio (D)
É escolhido um polinômio Gerador, (G), (=> r+1 bits)
Divide-se (módulo 2) o polinômio D*2r por G. 
Acrescenta-se o resto (R) a D. Observa-se que, por 
construção, a nova seqüência <D,R> agora é exatamente 
divisível por G
 
 Métodos de “Checksum”
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 194
Redes de Dados e Comunicações
• Remetente realiza em tempo real por hardware a divisão da 
seqüência D pelo polinômio G e acrescenta o resto R a D
• O receptor divide <D,R> por G; se o resto for diferente de 
zero, a transmissão teve erro
• Padrões internacionais de polinômios G de graus 8, 12, 15 e 32 
já foram definidos
• A ARPANET utilizava um CRC de 24 bits no protocolo de 
enlace de bit alternado
• ATM utiliza um CRC de 32 bits em AAL5 
• HDLC utiliza um CRC de 16 bits
 Implementação de CRC 
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Redes de Dados e Comunicações
• Protocolo Simplex sem restrições
• Protocolo Simplex Pare-e-Espere (Stop-and-wait)
• Protocolo Simplex para um canal com ruído
 Protocolos Elementares
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 196
Redes de Dados e Comunicações
• Transmissão num único sentido
• O nível de rede está sempre pronto para transmitir e 
receber
• O tempo de processamento é ignorado
• Buffers infinitos
• Canal de comunicação perfeito
 Protocolo Simplex sem restrições
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 197
Redes de Dados e Comunicações
Transmissor ReceptorEnlace
 Protocolo Simplex sem restrições
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 198
Redes de Dados e Comunicações
• Os buffers não são infinitos
• O tempo de processamento não é ignorado
• O transmissor não envia outra mensagem até que a 
anterior tenha sido aceita como correta pelo receptor
• Embora o tráfego de dados seja simplex, há fluxo de 
quadros em ambos os sentidos 
 Protocolo Simplex Pare-e-Espere (Stop-and-wait)
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 199
Redes de Dados e Comunicações
Transmissor ReceptorEnlace
 Protocolo Simplex Pare-e-Espere
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 200
Redes de Dados e Comunicações
Transmissor ReceptorEnlace
X
(erro)
Detectado erro.
Quadro ignorado
Liga timer
Estoura timer
Desliga timer
Religa timer
 Protocolo Simplex para um Canal com Ruído 
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 201
Redes de Dados e Comunicações
Transmissor ReceptorEnlace
Liga timer
Estoura timer
X
(erro)
DUPLICATA!Desliga timer
Religa timer
SOLUÇÃO: Números de
Seqüência
 Protocolo Simplex para um Canal com Ruído 
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 202
Redes de Dados e Comunicações
• Os quadros são numerados seqüencialmente
• O tx transmite um quadro
• O rx envia uma quadro de reconhecimentose o 
quadro for recebido corretamente, caso contrário, 
há um descarte e é aguardada uma retransmissão 
• Quadros não reconhecidos são retransmitidos 
(temporização) 
 Protocolo Simplex para um Canal com Ruído 
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 203
Redes de Dados e Comunicações
• Transmissão de dados em ambos sentidos
• Utilizam a técnica de carona (piggybacking)
• Possui janelas para transmissão e recepção
 Janela de transmissão
números de seqüência habilitados para transmissão
 Janela de recepção
números de seqüência habilitados para recepção
• Os quadros são mantidos na memória para 
possível retransmissão
 Protocolos de Janela Deslizante 
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 204
Redes de Dados e Comunicações
Inicialmente Após a tx do
1o. quadro
Após a rx do
1o. quadro
Após a rx do
1o. Reconhe-
cimento
 Janela Deslizante de Tamanho 1
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 205
Redes de Dados e Comunicações
• A janela de tamanho 1 compromete a eficiência para
 longo tempo de trânsito (ida e volta)
alta largura de banda
comprimento de quadro curto
 Protocolos com Pipelining
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 206
Redes de Dados e Comunicações
• Solução:
Deixar o transmissor transmitir até w quadros (sem receber 
o reconhecimento do primeiro) antes de ser bloqueado. 
Devemos escolher w de modo que o transmissor possa 
transmitir quadros por um tempo igual ao de trânsito, antes 
de encher a janela 
 Protocolos com Pipelining
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 207
Redes de Dados e Comunicações
• O que fazer se um quadro no meio da janela for 
danificado ou perdido?
• Abordagens:
Volte a n (Go Back n)
Retransmissão Seletiva (Selective Reject)
 Protocolos com Pipelining
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 208
Redes de Dados e Comunicações
• Volte a n
O receptor descarta os quadros seguintes ao errado
O transmissor identifica que houve erro, com estouro da 
temporização sem que tenha recebido um reconhecimento
 Ineficiente se a taxa de erros for alta
Janela de recepção  1
 Protocolos com Pipelining
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 209
Redes de Dados e Comunicações
• Retransmissão seletiva
O nó armazena os quadros corretos que chegarem após o 
com erro. O transmissor retransmite apenas o com erro.
Ao receber o quadro que faltava, o nó entrega os diversos 
quadros já recebidos rapidamente e envia um 
reconhecimento do quadro de ordem mais alta
Necessita de maior quantidade de memória no nó
Janela de recepção  maior que 1
 Protocolos com Pipelining
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 210
Redes de Dados e Comunicações
Alternativa: quadro correto fora da seqüência dispara a
transmissão de um quadro de NAK antecipando o início
da retransmissão dos quadros.
 Protocolo Volte a n
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Redes de Dados e Comunicações
 Protocolo com Retransmissão Seletiva
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Redes de Dados e Comunicações
• HDLC (High-level Data link Control)
É uma evolução do protocolo SDLC (Synchronous Data 
Link Control) desenvolvido pela IBM 
Padronizado pela ISO
O ITU-T modificou o HDLC para o seu LAPB (Link 
Access Procedure Balanced) utilizado no X.25
 Exemplo de Protocolo de Enlace
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Redes de Dados e Comunicações
Flags
Endereço: usado para
identificar terminais em
canais multiponto ou 
para distinguir comandos
de respostas.
Controle: inclui nos. de seqüência,
reconhecimentos, etc.
Dados: de comprimento
variável.
CRC-CCITT
 Formato do Quadro para Protocolos Orientados a Bits
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Redes de Dados e Comunicações
Quadro de Informação:
Quadro de Supervisão:
Quadro Não Numerado:
 Campo de Controle
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Redes de Dados e Comunicações
• Controle de acesso a um meio físico compartilhado 
entre múltiplas estações
 Subcamada de Acesso ao Meio
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Redes de Dados e Comunicações
• Comparando Ethernet e IEEE802.3
Ethernet é a tecnologia de rede local (LAN) mais 
amplamente usada;
Ethernet foi projetada para ocupar espaço entre redes de 
longa distância, com baixa velocidade e redes 
especializadas de sala de computação que transportam 
dados em alta velocidade por distâncias muito limitadas;
Ethernet é adequada a aplicativos em que um meio de 
comunicação local deva transportar tráfego esporádico, 
ocasionalmente intenso, a altas taxas de dados;
 Ethernet e IEEE802.3
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 217
Redes de Dados e Comunicações
• Comparando Ethernet e IEEE802.3
Arquitetura Ethernet originou-se nos anos 60, na 
Universidade do Havaí, onde método de acesso usado pela 
Ethernet (CSMA/CD) foi desenvolvido;
Palo Alto Research Center (PARC) , da Xerox Corporation, 
desenvolveu o primeiro sistema Ethernet experimental no 
início dos anos 70;
 Isso foi usado como base para a especificação 802.3 do 
Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), 
lançada em 1980;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Comparando Ethernet e IEEE802.3
Após especificação 802.3 de 1980 da IEEE, Digital 
Equipment Corporation, Intel e Xerox desenvolveram 
juntas especificação Ethernet, versão 2.0, substancialmente 
compatível com IEEE 802.3;
 Juntas, Ethernet e IEEE 802.3 detêm atualmente a maior 
fatia de mercado de todos os protocolos LAN;
Termo Ethernet é freqüentemente usado para se referir a 
todas as LANs baseadas em CSMA/CD que normalmente 
estão de acordo com especificações Ethernet, incluindo 
especificação IEEE 802.3;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Comparando Ethernet e IEEE802.3
Ethernet e IEEE 802.3 especificam tecnologias similares: 
ambas são LANs baseadas em CSMA/CD;
Estações em uma LAN CSMA/CD podem acessar a rede a 
qualquer momento:
Antes de enviar dados, estações CSMA/CD escutam a rede para 
determinar se ela já está em uso;
Se estiver, elas aguardam, senão estações transmitem;
Colisão: duas estações escutam a rede, não ouvem nada e transmitem 
ao mesmo tempo ⇒ duas transmissões são prejudicadas e estações 
devem retransmitir mais tarde;
Algoritmos de recuo determinam quando estações que colidiram 
podem retransmitir. Estações CSMA/CD podem detectar colisões, 
assim, elas sabem quando devem retransmitir;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Comparando Ethernet e IEEE802.3
Ambas as LANs Ethernet e IEEE 802.3 são redes de 
broadcast;
 Isso significa que todas as estações podem ver todos os 
quadros, independentemente de serem ou não o destino 
daqueles dados;
Cada estação deve examinar os quadros recebidos para 
determinar se ela é o destino;
Se for, o quadro é passado a um protocolo de camada mais 
alto dentro da estação para processamento apropriado;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Comparando Ethernet e IEEE802.3
Diferenças entre LANs Ethernet e IEEE 802.3 são sutis;
Ethernet fornece serviços correspondentes às camadas 1 e 2 
do modelo de referência OSI;
 IEEE 802.3 especifica camada 1 (física), e parte de acesso 
a canais da camada 2 (enlace), mas não define protocolo de 
controle de enlace lógico;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Comparando Ethernet e IEEE802.3
LANs Ethernet e IEEE 802.3 são implementadas através de 
hardware;
Normalmente, parte física desses protocolos é uma placa de 
interface em um computador host ou um conjunto de 
circuitos em uma placa de circuitos principal no 
computador host. 
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Comparando Ethernet e IEEE802.3
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Árvore da Família Ethernet
Existem pelo menos 18 variedades de Ethernet 
especificadas ou em processo de especificação;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Árvore da Família Ethernet
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Árvore da Família Ethernet
BarramentoEstrela100 m1000M bpsUTP Cat. 51000Base-T
BarramentoEstrela2000 m100M bpsFibra Multi100Base-FX
BarramentoEstrela100 m100M bpsUTP Cat. 5100Base-TX
BarramentoEstrela2000 m10M bpsFibra Multi10Base-FL
BarramentoEstrela Estendida100 m10M bps
UTP 
Cat. 510Base-T
BarramentoBarramento500 m10M bpsCoaxial Grosso10Base-5
Topologia 
Lógica
Topologia 
Física
Comprimento 
Máximo do 
Segmento
Velocidade 
MáximaMídiaTipo
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Formato de Quadro da Ethernet
Campos de quadros Ethernet e IEEE 802.3: 
Preâmbulo
• padrão alternado de 1s e 0s informa às estações receptoras se 
um quadro é Ethernet ou IEEE 802.3;
• quadro Ethernet inclui um byte adicional, que é o equivalente ao 
campo Start of Frame (SOF) especificado no quadro IEEE 
802.3. 
Início do quadro (SOF, start-of-frame)
• byte delimitador IEEE 802.3 termina com dois bits 1 
consecutivos, que servem para sincronizar as partes de recepção 
de quadro de todas as estações na LAN;
• SOF é explicitamente especificado na Ethernet. 
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Formato de Quadro da Ethernet
Endereços de origem e de destino
3 primeiros bytes dos endereços são especificados pelo IEEE, 
dependendo do fabricante;
3 últimos bytes são especificados pelo fabricante da Ethernet ou 
IEEE 802.3;
endereço de origem é sempre um endereço unicast (nó único);
endereço de destino pode ser unicast, multicast (grupo), ou 
broadcast (todos os nós). 
Tipo (Ethernet) - especifica protocolo da camada superior 
para receber dados depois que processamento da Ethernet 
estiver concluído;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Formato de Quadro da Ethernet
Campos de quadros Ethernet e IEEE 802.3 estão descritos 
nos resumos a seguir: 
Tamanho (IEEE 802.3) - indica número de bytes de 
dados que vêm depois desse campo; 
Dados (Ethernet)
• depois que processamento da camada física e de enlace estiver 
concluído, dados contidos no quadro serão enviados a um 
protocolo da camada superior, identificado no campo de tipos;
• embora Ethernet versão 2 não especifique qualquer enchimento, 
ao contrário da IEEE 802.3, ela espera receber, pelo menos, 46 
bytes de dados. 
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Formato de Quadro da Ethernet
Dados (IEEE 802.3)
depois que processamento das camadas física e de enlace estiver 
concluído, dados serão enviados a um protocolo da camada 
superior, devendo estar definido na parte de dados do quadro;
se dados no quadro forem insuficientes para preencher quadro de 
tamanho mínimo de 64 bytes, bytes de enchimento serão inseridos 
para garantir um quadro de, pelo menos, 64 bytes. 
Frame check sequence (FCS)
seqüência contém verificador de redundância cíclica de 4 bytes 
(CRC), criado pelo dispositivo emissor e recalculado pelo 
dispositivo de recepção para verificar se há quadros danificados. 
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Formato de Quadro da Ethernet
Quadro IEEE 802.3
Quadro Ethernet
Delimitador 
de InícioPreâmbulo Tipo
Endereço 
Destino
Endereço 
Origem Dados
Verificação 
de Quadro
1 1 6 6 2 46-1500 4
Delimitador 
de InícioPreâmbulo Tamanho
Endereço 
Destino
Endereço 
Origem Dados
Verificação 
de Quadro
1 1 6 6 2 46-1500 4
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• MAC Ethernet
Ethernet é uma tecnologia de broadcast de meios 
compartilhados;
Método de acesso CSMA/CD usado na Ethernet executa 
três funções:
Transmitir e receber pacotes de dados; 
Decodificar pacotes de dados e verificar se endereços são 
válidos, antes de passá-los às camadas superiores do 
modelo OSI; 
Detectar erros dentro dos pacotes de dados ou na rede. 
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• MAC Ethernet
No CSMA/CD, dispositivos de rede com dados para 
transmissão pelos meios da rede funcionam em um modo 
"escutar antes de transmitir”;
 Isso significa que, quando um dispositivo desejar enviar 
dados, ele deverá, primeiramente, verificar se os meios da 
rede estão ocupados;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• MAC Ethernet
Dispositivo deverá verificar se existem sinais nos meios da 
rede:
ele começará a transmitir dados depois de determinar se os 
meios de rede não estão ocupados;
enquanto estiver transmitindo dados na forma de sinais, 
dispositivo também estará escutando;
ele faz isso para garantir que nenhuma outra estação esteja 
transmitindo dados para os meios de rede ao mesmo tempo;
quando terminar de transmitir os dados, dispositivo retornará 
ao modo de escuta. 
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• MAC Ethernet
Dispositivos de rede poderão informar quando colisão 
ocorrer porque a amplitude do sinal nos meios da rede 
aumentará;
Quando colisão ocorrer, cada dispositivo que estiver 
transmitindo continuará a transmitir dados por um pequeno 
espaço de tempo;
 Isso acontece para garantir que todos os dispositivos vejam 
a colisão;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• MAC Ethernet
Quando todos os dispositivos na rede tiverem visto que 
uma colisão aconteceu, cada um chamará um algoritmo;
Todos os dispositivos na rede recuam por um certo período 
de tempo (diferente para cada dispositivo);
Em seguida, qualquer dispositivo poderá tentar acessar 
meios da rede novamente;
Quando transmissão de dados for retomada na rede, 
dispositivos envolvidos na colisão não terão prioridade 
para transmitir dados;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• MAC Ethernet
Ethernet é um meio de transmissão de broadcast;
 Isso significa que todos os dispositivos de uma rede 
podem ver todos os dados que passam pelos meios da 
rede;
Entretanto, nem todos os dispositivos da rede processarão 
os dados;
Apenas dispositivos cujos endereços MAC e IP 
coincidam com endereços MAC e IP de destino, 
carregados pelos dados, copiarão os dados; 
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• MAC Ethernet
Depois queum dispositivo tiver verificado endereços MAC 
e IP de destino carregados pelos dados, ele verificará se 
pacote de dados tem erros;
Se dispositivo detectar erros, pacote de dados será 
descartado;
Dispositivo de destino não notifica dispositivo de origem, 
quer tenha o pacote chegado ou não com êxito;
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• MAC Ethernet
Ethernet é uma arquitetura de rede sem conexões, sendo 
conhecida como um sistema de entrega de melhor esforço 
(best effort). 
 Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Sinalização Ethernet
Codificação de sinais é uma forma de combinar as 
informações de dados e de relógio em um fluxo de sinais 
através de um meio;
Regras da codificação Manchester definem o 0 como um 
sinal alto para a primeira metade do período e baixo para 
a segunda metade;
Regras definem o 1 como um sinal baixo para a primeira 
metade do período e alto para a segunda metade;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Sinalização Ethernet
Transceivers 10Base-T são projetados para enviar e receber 
sinais por um segmento, que consiste em 4 fios (1 par de fios 
para transmitir dados e 1 par para recebê-los); 
Obs.: Codificação Manchester: 0 sendo codificado como 
transição de alta para baixa e 1 como transição de baixa para 
alta;
Em decorrência de 0s e 1s resultarem em transição para o 
sinal, relógio pode ser eficazmente recuperado no receptor; 
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Em uma LAN, onde topologia em estrela é usada, meios de 
rede são lançados a partir de um hub central para todos os 
dispositivos conectados à rede;
Disposição física da topologia em estrela se parece com os 
raios do eixo de uma roda;
Um ponto central de controle é usado na topologia em 
estrela;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Quando topologia em estrela for usada, comunicação 
entre dispositivos conectados à rede local é feita por 
cabeamento ponto-a-ponto até o link ou até hub central;
Todo tráfego da rede, em uma topologia em estrela, passa 
pelo hub;
Hub recebe quadros em uma porta, depois copia e 
transmite (repete) o quadro à todas as outras portas;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Hub pode ser passivo ou ativo:
Hub ativo conecta os meios de rede e também gera 
novamente o sinal;
Na Ethernet, onde hubs agem como repetidores multiportas, 
às vezes eles são chamados de concentradores;
Gerando novamente o sinal, hubs ativos permitem que dados 
trafeguem por distâncias maiores;
Hub passivo é um dispositivo usado para conectar os meios 
de rede, não gerando novamente um sinal.
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Vantagem da topologia em estrela: ser considerada a mais 
fácil de projetar e instalar;
 Isso porque meios de rede são executados diretamente do 
hub central à cada área de estação de trabalho;
Outra vantagem: facilidade de manutenção, já que única 
área de concentração localiza-se no hub;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Na topologia em estrela, é fácil modificar disposição usada 
para os meios de rede e solucionar problemas relacionados;
Estações de trabalho podem ser facilmente adicionadas à 
uma rede que empregue topologia em estrela;
Se segmento do meio de rede estiver partido ou em curto, 
apenas dispositivo conectado a esse ponto estará inativo, 
resto da LAN continuará funcionando;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Em resumo, topologia em estrela representa maior 
segurança;
De certa forma, vantagens de uma topologia em estrela 
também podem ser consideradas desvantagens;
Por ex., limitar um dispositivo por segmento de meios de 
rede pode facilitar diagnóstico dos problemas, mas aumenta 
quantidade de meios de rede exigidos e custos de 
instalação;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Hub pode tornar manutenção mais fácil, mas representa um 
ponto único de falha (se hub falhar, a conexão da rede de 
todos será perdida);
TIA/EIA-568-A especifica que disposição física, ou 
topologia, usada para cabeamento horizontal, deve ser uma 
topologia em estrela;
 Isso significa que terminação mecânica de cada 
tomada/conector de telecomunicações está localizada no 
patch panel, no wiring closet;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Cada tomada é ligada independentemente e diretamente ao 
patch panel;
Especificação TIA/EIA-568-A para comprimento máximo 
do cabeamento horizontal para cabo de par trançado não 
blindado é 90 m;
Comprimento máximo para patch cable no conector/tomada 
de telecomunicações é 3 m e para patch cable/jumpers na 
conexão horizontal é 6 m;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Distância máxima para segmento de cabeamento 
horizontal, ligando hub a todas as estações de trabalho, é 
100 m (99 m, geralmente arredondada para 100 m.);
Esse número inclui 90 metros do cabeamento horizontal, 
três metros dos patch cables e 6 metros dos jumpers na 
conexão horizontal;
Cabeamento horizontal é executado em topologia em 
estrela, a partir do hub, como raios de uma roda;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
 Isso significa que uma LAN que use esse tipo de topologia 
poderá abranger a área de um círculo com um raio de 100 m;
Haverá vezes em que área a ser coberta por uma rede 
excederá comprimento máximo especificado pela TIA/EIA-
568-A que uma topologia em estrela simples consiga 
acomodar;
Por ex., imagine um prédio onde as dimensões são 250 m x 
250 m;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Topologia em estrela simples que atendesse ao padrão de 
cabeamento horizontal especificado pela TIA/EIA-568-A 
não conseguiria uma cobertura completa para esse prédio;
 Instaladores ficam então tentados a resolver problema da 
cobertura inadequada dessa topologia, aumentando 
comprimento dos meios de rede além do máximo 
especificado pela TIA/EIA-568-A;
Quando sinais saem da estação de transmissão, são claros e 
facilmente reconhecíveis;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Entretanto, quanto maior o comprimento do cabo, mais 
fracos e deteriorados os sinais se tornam, à medida que 
passam pelos meios da rede;
Se um sinal trafegar além da distância máxima 
especificada, não haverá garantia de que, quando atingir 
uma placa de rede, ela conseguirá lê-lo;
Se uma topologia em estrela não puder fornecercobertura 
suficiente para uma área em uma rede, usar dispositivos de 
internetworking que não causem atenuação de sinal poderá 
estendê-la;
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
• Meios e Topologias Ethernet 10Base-T
Topologia resultante é designada como uma topologia em 
estrela estendida;
Usando repetidores, distância de operação da rede será 
estendida;
Repetidores captam sinais enfraquecidos, os amplificam e 
retemporizam, enviando-os de volta à rede. 
Ethernet e IEEE802.3
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Redes de Dados e Comunicações
Wireless LAN (WLAN)
• Benefícios
– Mobilidade
– Áreas Difíceis de cabear
– Redes Temporárias
– Patrimônios Históricos
– Casa da Sogra (meu caso)
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 256
Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN (WLAN)
• Problemas Potenciais
– Propagação Multipath (variável no tempo, no atraso, na 
atenuação)
– Perdas de Potência (varia com o quadrado da distância)
– Interferência de sinais de rádio
– Duração das baterias
– Interoperabilidade dos sistemas
– Segurança
– Problemas de conectividade das aplicações
– Planejamento de instalações
– Riscos de saúde (???)
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 257
Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN (WLAN)
• Faixa de frequência ISM (Industry, Cientific, 
Medical)
– 902 - 928 Mhz
– 2,4 - 2,4835 GHz
– 5,725 - 5,850 GHz 
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 258
Redes de Dados e Comunicações
Usuários WLANs
• End-user appliances
– Interface entre usuário e a rede wireless
• Classes
– Estações de trabalho desktop
– Computadores laptop
– Computadores palmtop
– PCs de mão
– Computadores pen-based
– PDAs (personal digital assistants)
– Scanners de mão e coletores de dados
– Impressoras portáteis
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 259
Redes de Dados e Comunicações
Wireless LAN (WLAN)
• Características Gerais
– Sistema de comunicações estabelecido através do uso de 
rádio freqüência, que pode funcionar ou como extensão de 
uma LAN existente, ou como uma alternativa para uma 
LAN cabeada
• Tecnologias
– Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
– Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
– Infravermelho
– Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 260
Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN (WLAN)
• Topologias
– Rede de Infraestrutura
– Peer-to-Peer
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Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN - Aplicações
• Acesso Nômade
• Interconexão de Prédios
• Extensão de LAN(pontes)
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 262
Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN - Aplicações
• Extensão de LANs
– Grandes áreas de espaços abertos (fábricas, armazéns, garagens, etc)
– Prédios históricos
– Pequenos escritórios (custo cabeação)
– Instalações temporárias (show-room, eventos, etc)
• Interconexão entre prédios
– Rapidez (emergências)
– Flexibilidade
• Acesso Nômade
– Mobile computing (laptos, palmtops, etc)
– Redes improvisadas em aeroportos, shoppings, hospitais, hotéis, etc 
(redes ad-hoc)
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 263
Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN - Padronização IEEE 802.11
• Diferenças relativas às redes cabeadas
– Gerência de energia
• Vida útil das baterias
– Banda Passante
• Limitada
– Segurança
• Privacidade - nível físico vulnerável
– Endereçamento
• Mobilidade - reconhecimento de nível 2
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 264
Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN - IEEE 802.11
• Camada Física
– FHSS - 1 Mbps e 2 Mbps (opcional)
– DSSS - 1 Mbps e 2 Mbps
• IEEE 802.11b (adaptativo)
– 1, 2, 5.5 e 11 Mbps
• High-rate DSSS com Complementary Code Key (CCK)
• IEEE 802.11a (adaptativo)
– 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 e 54 Mbps em 5 GHz
• Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
– 12 canais de 20 MHz
• IEEE 802.11g
– Até 54 Mbps com OFDM em 2,4 GHz
• 3 canais de 30 MHz
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 265
Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN - Características Básicas
• Seleção de Freqüência
– Necessidade de se oferecer um padrão que pudesse 
ser usado globalmente  2,4 GHz (ISM)
– Banda passante 83 MHz
• Máxima Potência Transmitida
– América do Norte : 1W
– Europa : 100 mW
– Japão : 10 mW/MHz
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 266
Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN 
• Elementos Básicos
– BSA - Basic Service Area
– BSS - Basic Service Set
– ESA - Extended Service Area
– ESS - Extended Service Set
• Identificação da rede
– NID = ESS-ID + BSS-ID
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Redes de Dados e Comunicações
Wireless LAN (WLAN)
• Arquitetura IEEE 802.11
Medium Dependent Layer
Convergent Layer
Medium Independent Layer
MAC ManagementMAC
802.2 LLC
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Redes de Dados e Comunicações
 Wireless LAN - Serviços IEEE 802.11
• Serviços na estação
– Autenticação
– Desautenticação
– Privacidade
– MSDU (MAC Service Data Unit) delivery
• Serviços no Sistema de Distribuição
– Associação
– Desassociação
– Distribuição
– Integração
– Reassociação
 UNIP/2010 Prof. Érico José Ferreira 269
Redes de Dados e Comunicações
FIM
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