Ccna -modulo_1_-_conceitos_basicos_de_redes

Cisco CCNA 3.1 1
Capítulo 01: Introdução às Redes

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Visão geral Capítulo 01
Para entender o papel que os computadores exercem em um sistema de redes, considere
a Internet. A Internet é um recurso de grande importância; estar conectado a ela é
essencial no comércio, na indústria e na educação. A elaboração de uma rede que será
conectada à Internet exige um planejamento cuidadoso. Para que um computador pessoal
(PC) individual se conecte a Internet, é necessário algum planejamento e tomar algumas
decisões. Os recursos do computador precisam ser considerados para a conexão a
Internet. Isto inclui o tipo de equipamento que conecta o PC a Internet, tal como placa de
rede (NIC) ou modem. Protocolos, ou regras devem ser configurados antes que um
computador possa se conectar a Internet. A seleção de um navegador web apropriado
também é importante.
Os alunos, ao concluírem esta lição, deverão poder:
• Entender a conexão física que precisa ser realizada para o computador conectar-
se à Internet.
• Reconhecer os componentes do computador.
• Instalar e resolver problemas com placas de interface de rede e modems.
• Configurar o conjunto de protocolos necessários a conexão Internet.
• Usar procedimentos básicos para testar a conexão à Internet.
Demonstrar um conhecimento básico da utilização de navegadores web e seus plug-ins.

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1.1 Fazendo conexão à Internet
1.1.1 Requisitos para conexão à Internet
A Internet é a maior rede de dados do mundo. A Internet consiste em um grande número
de redes interconectadas, incluindo redes de pequeno, médio e grande porte.
Computadores individuais são as origens e destinos da informação que atravessa a
Internet. A conexão à Internet pode ser dividida em conexão física, conexão lógica e
aplicações.
A conexão física é realizada pela conexão de uma placa de expansão, como um modem
ou uma placa de rede, entre um PC e a rede. A conexão física é utilizada para transferir
sinais entre PCs dentro de uma Rede local (LAN) e para dispositivos remotos na Internet.
A conexão lógica utiliza padrões denominados: protocolos. Um protocolo é uma descrição
formal de um conjunto de regras e convenções que governam a maneira de comunicação
entre os dispositivos em uma rede. As conexões na Internet podem utilizar vários
protocolos. A suíte TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) é o principal
conjunto de protocolos utilizados na Internet. O conjunto TCP/IP coopera entre si para
transmitir e receber dados, ou informações.
A última parte da conexão são os aplicativos, ou programas, que interpretam e exibem os
dados de forma inteligível. Os aplicativos trabalham em conjunto com os protocolos para
enviar e receber dados através da Internet. Um navegador Web exibe HTML como página
Web. Exemplos de navegadores Web incluem o Internet Explorer e o Netscape. O File
Transfer Protocol (FTP) é utilizado para fazer a transferência de arquivos e programas
através da Internet. Os navegadores web também utilizam aplicativos plug-in proprietários
para exibir tipos de dados especiais tais como filmes ou animações em flash.
Esta é uma visão inicial da Internet, e poderá parecer um processo demasiadamente
simples. Ao explorarmos este tópico mais profundamente, tornar-se-á aparente que o
envio de dados através da Internet é uma tarefa complicada.

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1.1.2 Conceitos Básicos de PCs
Já que os computadores são elementos importantes de uma rede, é necessário poder
reconhecer e identificar os principais componentes de um PC. Muitos dispositivos de uma
rede são em si computadores com objetivos específicos, contendo muitos dos
componentes também utilizados em um PC normal.
Para poder utilizar um computador como meio confiável na obtenção de informações, tal
como o acesso a de confiança na obtenção de informação, tal como o acesso de um
curso baseado na Web, ele precisa estar em bom estado de funcionamento. Para manter
um PC em bom estado de funcionamento, será necessário ocasionalmente analisar e
resolver problemas simples com o hardware e software do computador. É portanto,
necessário poder reconhecer os nomes e o propósito dos seguintes componentes de um
PC:
Componentes Pequenos e Discretos
• Transistor – Um dispositivo que amplifica um sinal ou que abre e fecha um
circuito.
• Circuito integrado – Um dispositivo feito de material semicondutor que contém
vários transistores e realiza uma tarefa específica.
• Resistor – Um componente elétrico que limita ou regula o fluxo de corrente elétrica
em um circuito eletrônico.
• Capacitor – Um componente eletrônico que armazena energia na forma de campo
eletrostático que consiste em duas placas de metal condutor separadas por um
material isolante.
• Conector – A parte de um cabo que se liga a uma porta ou interface.
• Diodo emissor de luz (LED-Light emitting diode) – Um dispositivo semicondutor
que emite luz ao passar por ele uma corrente elétrica.
Subsistemas de um Computador Pessoal
• Placa de circuito impresso (PCB) – Uma placa de circuito que possui trilhas
condutoras superpostas, ou impressas, em um ou nos dois lados. Também pode
conter camadas internas de sinalização ou planos de terra e voltagem.
Microprocessadores, chips e circuitos integrados e outros componentes eletrônicos
são montados em uma PCB.
• Unidade CD-ROM (Compact disk read-only memory drive) – um dispositivo que
pode ler informações de um CD-ROM.
• Unidade central de processamento (CPU) – A parte do computador que controla
a operação de todas as outras partes. Ela obtém instruções da memória e as
decodifica. Executa operações matemáticas e lógicas, e traduz e executa
instruções.

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• Unidade de disco flexível – Uma unidade de disco que pode ler e gravar dados
em discos plásticos cobertos de metal de 3,5 polegadas. Um disco flexível padrão
pode armazenar aproximadamente 1 MB de informação.
• Unidade de disco rígido – Um dispositivo de armazenagem que usa um conjunto
de discos revestidos magneticamente, chamados de pratos, para armazenar dados
ou programas. As unidades de disco rígido estão disponíveis em diferentes
capacidades de armazenagem.
• Microprocessador – Um microprocessador é um processador que consiste de um
chip de silício projetado com um propósito e fisicamente muito pequeno. O
microprocessador utiliza tecnologia de circuito VLSI (Very Large-Scale Integration)
para integrar memória, lógica e controle do computador em um único chip. Um
microprocessador contém uma CPU.
• Placa-mãe – A placa impressa principal em um microcomputador. A placa-mãe
contém o barramento, o microprocessador, e os circuitos integrados usados para
controlar quaisquer periféricos integrados, tal como teclado, display, texto e
gráficos, portas serial e paralela, interfaces de joystick e de mouse.
• Barramento – Um conjunto de fios na placa-mãe através dos quais são
transmitidos os dados e sinais de temporização de uma parte do computador a
outra.
• Memória de acesso aleatório (RAM) – Também conhecida como memória de
Leitura-Gravação. Nela podem ser gravados novos dados e dela podem ser lidos
dados armazenados. A RAM exige alimentação elétrica para manter os dados
armazenados. Se o computador for desligado ou se falta energia, todos os dados
armazenados na RAM serão perdidos.
• Memória apenas de leitura (ROM) – Memória de um computador na qual foram
pré-gravados dados. Uma vez que foram gravados dados no chip ROM, não
podem ser removidos e só podem ser lidos.
• Unidade do sistema (system unit) – A parte principal de um PC, que inclui o
chassis, o microprocessador, a memória principal, o barramento e as portas. A
unidade do sistema não inclui o teclado, o monitor, ou qualquer dispositivo externo
ligado ao computador.

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• Slot de expansão – Um Conector na placa-mãe onde pode ser inserido uma placa
de circuitos para acrescentar novas capacidades ao computador. A figura mostra
slots de expansão PCI (Peripheral Component Interconnect) e AGP (Accelerated
Graphics Port). PCI provê conexão rápida para placas, como NICs, modems
internos, e placas de vídeo. A porta AGP provê conexão com grande largura de
banda entre dispositivos gráficos e a memória do sistema. AGP provê conexão
rápida para gráficos 3-D em sistemas de computador.
• Fonte de alimentação – O componente que fornece energia ao computador.
Componentes de backplane:
• Backplane – O backplane é uma placa de circuito eletrônico que contém circuitaria
e soquetes nos quais dispositivos eletrônicos em outras placas ou cartões podem
ser conectados adicionalmente; em um computador, geralmente é sinônimo da ou
de parte da placa-mãe.
• Placa de rede(NIC) – Uma placa de expansão inserida num computador para que
este possa ser conectado a uma rede.
• Placa de vídeo – Uma placa que é inserida em um PC para proporcionar-lhe
capacidades de exibição visual.
• Placa de áudio – Uma placa de expansão que permite que o computador manipule
e produza sons.
• Porta paralela – Uma interface com capacidade para transferir simultaneamente
mais de um bit e que é utilizada para conectar dispositivos externos tais como
impressoras.
• Porta serial – Uma interface que pode ser utilizada para comunicações seriais, nas
quais é transmitido apenas 1 bit de cada vez.
• Porta USB – Um conector Universal Serial Bus. Uma porta USB conecta
dispositivos como mouse ou impressora ao computador rapidamente e facilmente.
• Firewire – Um padrão de interface de barramento serial que oferece comunicação
de alta velocidade, e serviços de dados em tempo-real isócrono.
• Porta do mouse – Uma porta destinada à conexão de um mouse ao PC.
• Cabo de alimentação – Um cabo utilizado para ligar um dispositivo elétrico a uma
tomada elétrica que fornece energia ao dispositivo.
Pense nos componentes internos de um PC como uma rede de dispositivos, todos ligados
ao barramento do sistema. De certa maneira, um PC é uma pequena rede de
computador.

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1.1.3 Placa de Rede
Uma placa de rede (NIC), ou adaptador de rede, oferece capacidades de comunicações
nos dois sentidos entre a rede e um computador pessoal. Em um sistema de computação
desktop, é uma placa de circuito impresso que reside em um slot na placa-mãe e provê
uma interface de conexão ao meio de rede.
Em um sistema de computação laptop, é normalmente integrada ao laptop ou disponível
em um cartão PCMCIA, que é pequeno do tamanho de um cartão de crédito.
A placa de rede utilizada precisa ser compatível com o meio físico e com os protocolos
utilizados na rede local.
A placa de rede utiliza um pedido de interrupção (IRQ-Interrupt Request), um endereço de
I/O e um espaço na memória superior para interagir com o sistema operacional. Um valor
de IRQ (requisição de interrupção) é um local designado onde o computador sabe que um
dispositivo em particular pode interrompê-lo, quando o dispositivo enviar ao computador
sinais sobre sua operação. Por exemplo, quando a impressora termina de imprimir, ela
envia um sinal de interrupção ao computador. O sinal interrompe momentaneamente o
computador, de modo que ele possa decidir o que processar a seguir. Como múltiplos
sinais na mesma linha de interrupção podem não ser entendidos pelo computador, um
valor único deve ser especificado para cada dispositivo, assim como o seu caminho para
o computador.Antes de existirem dispositivos Plug-and-Play (PnP), usuários
freqüentemente tinham que configurar valores de IRQ manualmente, ou estar a par deles,
ao adicionar novos dispositivos a um computador.
Ao selecionar uma placa de rede, considere os seguintes fatores:

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• Protocolos – Ethernet, Token Ring, ou FDDI.
• Tipos de meios – Par trançado, coaxial, wireless, ou fibra óptica.
• Tipo de barramento do sistema – PCI ou ISA.
1.1.4 Instalação da placa de rede e modem
A conectividade à Internet exige uma placa adaptadora, que pode ser um modem ou uma
placa de rede.
Um modem, ou modulador-demodulador é um dispositivo que proporciona ao computador
a conectividade através de uma linha de telefone. O modem converte (modula) os dados
de um sinal digital em sinal analógico compatível com uma linha de telefone padrão. O
modem na extremidade receptora demodula o sinal, o qual é convertido novamente em
sinal digital. Os modems podem ser instalados internamente ou ligados ao computador
externamente usando uma linha telefônica.
A instalação de uma placa de rede, que proporciona a interface de um computador com a
rede rede, é exigida para cada dispositivo que se conecta à rede. Existem placas de rede
de vários tipos conforme a configuração do dispositivo. Notebooks podem ter interfaces
embutidas ou podem utilizar um cartão PCMCIA.
A Figura mostra placas de rede PCMCIA com e sem fio, e um adaptador Ethernet USB.
Desktops podem utilizar uma placa de rede interna chamada NIC ,
ou uma placa de rede externa que conecta a rede através de uma porta USB.

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Situações que requerem a instalação de uma placa de rede incluem as seguintes:
• A instalação de uma placa de rede em um PC que não tem uma já instalada;
• A substituição de uma placa de rede defeituosa ou danificada;
• Atualização de uma placa de rede de 10-Mbps para uma placa de rede de
10/100/1000-Mbps;
• A mudança para uma placa de rede diferente, como uma sem fio;
• A instalação de uma placa de rede secundária, ou backup, por razões de
segurança de redes;
Para realizar a instalação de uma placa de rede ou modem, poderão ser necessários os
seguintes recursos:
• Conhecimento da configuração do adaptador, incluindo os jumpers e o software
plug and play;
• A disponibilidade de ferramentas de diagnóstico;
• A capacidade de resolver conflitos nos recursos de hardware;

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1.1.5 Visão geral da conectividade em alta velocidade e por discagem
No início da década de 60, foram introduzidos modems para proporcionar a conectividade
de terminais burros com um computador central. Muitas empresas alugavam tempo nos
computadores devido à grande despesa de possuir um sistema nas próprias instalações,
o que era economicamente inviável. A taxa de transmissão de dados era muito lenta, 300
bits por segundo (bps), que se traduzia em aproximadamente 30 caracteres por segundo.
À medida que os PCs se tornaram mais acessíveis nos anos 70, começaram a aparecer
sistemas de quadro de avisos (BBS-Bulletin Board Systems). Estes BBSs permitiam que
os usuários se conectassem para colocar ou ler mensagens em um quadro de avisos. A
transmissão a 300 bps era aceitável, já que esta velocidade excedia a capacidade da
maioria das pessoas de ler e digitar. No início da década de 80, a utilização dos quadros
de avisos aumentou exponencialmente e a velocidade de 300 bps se tornou muito lenta
para a transferência de grandes arquivos e gráficos. Até os anos 90, os modems já
rodavam a 9600 bps e até 1998, atingiram o padrão atual de 56 kbps (56.000 bps).
Inevitavelmente, os serviços de alta velocidade utilizados no ambiente corporativo, tais
como Digital Subscriber Line (DSL) e acesso por cable modem, entraram no mercado
consumidor. Estes serviços já não exigem equipamentos caros ou uma linha de telefone
adicional. Estes serviços estão "sempre conectados" permitindo um acesso instantâneo e
não exigem o estabelecimento de uma conexão para cada sessão. Isto resulta em maior
confiabilidade e flexibilidade, e acabou facilitando o compartilhamento de conexões de
Internet em redes de escritórios pequenos e domésticos.

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1.1.6 Descrição e configuração TCP/IP
O Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) é um conjunto de protocolos
ou regras desenvolvidas para a cooperação entre computadores para que compartilhem
recursos através de uma rede. Para ativar o TCP/IP em uma estação de trabalho, esta
precisa ser configurada através das ferramentas do sistema operacional.
O processo é bastante semelhante independentemente da utilização de um sistema
operacional Windows ou Mac.

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1.1.7 Testando a conectividade com o ping
O ping é um programa básico que verifica se um endereço IP particular existe e pode
aceitar requisições. O acrônimo de computação ping significa Packet Internet or Inter-
Network Groper. O nome foi concebido para ser comparável ao termo usado em
submarinos para o som de um pulso de sonar retornando de um objeto submerso.
O comando ping funciona enviando vários pacotes IP, chamados datagramas ICMP de
Requisição de Eco, a um destino específico. Cada pacote enviado é uma solicitação de
resposta. A resposta de saída de um ping contém a relação de sucesso e o tempo de ida
e volta ao destino. A partir destas informações, é possível determinar se existe ou não
conectividade com um destino. O comando ping é utilizado para testar a função de
transmissão/recepção da placa de rede, a configuração do TCP/IP e a conectividade na
rede. Os seguintes tipos de testes ping podem ser emitidos:
• Ping 127.0.0.1 – Como nenhum pacote é transmitido, efetuar o ping da interface
loopback testa a configuração TCP/IP básica.
• Ping endereço IP do computador – Um ping para um PC host verifica a configuração do
endereço TCP/IP do computador local assim como a conectividade com o
computador.
• Ping endereço IP do gateway padrão – Um ping para o gateway padrão verifica se o
roteador que conecta a rede local a outras redes pode ser alcançado.
• Ping endereço IP do destino remoto – Um ping para o destino remoto verifica a
conectividade ao computador remoto.

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1.1.8 Navegador Web e plug-ins
Um navegador Web realiza as seguintes funções:
• Faz contato com um servidor da Web;
• Solicita informações;
• Recebe informações;
• Exibe os resultados na tela;
Um navegador Web é um software que interpreta a linguagem de marcação de hipertexto
(HTML-Hypertext Markup Language), uma das linguagens utilizadas para codificar o
conteúdo de páginas da Web. Outras linguagens de marcação com recursos mais
avançados fazem parte de tecnologias emergentes. A HTML, a linguagem de marcação
mais comum, pode exibir gráficos, tocar sons, filmes e outros arquivos de multimídia.
Hiperlinks são embutidos nas páginas da Web e proporcionam um link rápido para outro
local na mesma página ou em outra página da Web totalmente diferente.
Dois dos navegadores Web mais utilizados são o Internet Explorer (IE) e o Netscape
Communicator. Embora sejam idênticos nas tarefas que realizam, existem diferenças
entre estes dois navegadores. Certos websites talvez não suportem a utilização de um ou
outro, e poderá ser vantajoso contar com os dois programas instalados no computador.
Netscape Navigator:
• O primeiro navegador popular;
• Ocupa menos espaço no disco;
• Exibe arquivos HTML, realiza a transferência de e-mail e de arquivos, assim como
outras funções;

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Internet Explorer (IE):
• Fortemente integrado com outros produtos da Microsoft;
• Ocupa mais espaço no disco;
• Exibe arquivos HTML, realiza a transferência de e-mail e de arquivos, assim como
outras funções;
Também existem tipos de arquivos especiais, ou proprietários, que os navegadores Web
normais não podem exibir. Para visualizar tais arquivos, o navegador precisa ser

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configurado para utilizar aplicativos plug-in. Estes aplicativos trabalham em conjunto com
o navegador para iniciar o programa requerido para visualizar os seguintes tipos de
arquivos:
• Flash – toca arquivos de multimídia e foi criado pelo Macromedia Flash;
• Quicktime – toca arquivos de vídeo e foi criado pela Apple;
• Real Player – toca arquivos de áudio;
Para instalar o plug-in do Flash, faça o seguinte:
• Vá até o website da Macromedia.
• Faça a transferência do arquivo .exe. (flash32.exe)
• Rode-o e instale-o no Netscape ou no IE.
• Verifique a instalação e correta operação, acessando o website da Cisco Academy.
Além de configurar o computador para visualizar o currículo da Cisco Academy, os
computadores realizam várias outras tarefas úteis. No comércio, os funcionários
freqüentemente utilizam um conjunto de aplicativos que se apresentam como conjunto
para escritório, por exemplo, o Microsoft Office. Os conjuntos para escritório tipicamente
incluem os seguintes:
• Software de planilha, contendo tabelas constituídas de colunas e linhas onde
freqüentemente se utilizam fórmulas para processar e analisar dados.
• Um processador de texto é um aplicativo usado para criar e editar documentos de
texto. Os processadores de texto modernos permitem que o usuário crie
documentos sofisticados, que incluem gráficos e texto com rica formatação.
• O software de gerenciamento de banco de dados é utilizado para armazenar,
manter, organizar, classificar e filtrar registros. Um registro é uma compilação de
informações identificadas por algum conceito em comum, tal como nome de
cliente.
• O software de apresentação é utilizado para projetar e desenvolver apresentações
a serem exibidas em reuniões, aulas ou apresentações de vendas.
• Um gerenciador de informações pessoais inclui um utilitário de e-mail, uma lista de
contatos, um calendário e uma lista de tarefas a realizar.
Os aplicativos de escritório hoje fazem parte do trabalho diário, como era o caso da
máquina de escrever antes do advento do computador pessoal.

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1.1.9 Resolução de problemas com conexão na Internet
Neste exercício de identificação e resolução de problemas, existem problemas na
configuração do hardware, do software e da rede. O objetivo, dentro de um período de
tempo predeterminado, é identificar e resolver os problemas, permitindo finalmente o
acesso ao currículo. Este exercício demonstrará a complexidade da configuração até dos
processos mais simples de acesso à Web. Isto inclui os processos e procedimentos
envolvidos na resolução de problemas no hardware do computador, no software e nos
sistemas da rede.
Passos do processo de identificação e resolução de problemas em pcs e redes

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1.2 A Matemática das Redes
1.2.1 Apresentação binária dos dados
Os computadores funcionam e armazenam dados mediante a utilização de chaves
eletrônicas que são LIGADAS ou DESLIGADAS. Os computadores só entendem e
utilizam dados existentes neste formato de dois estados, ou seja, binário. Os uns e zeros
são utilizados para representar os dois possíveis estados de um componente eletrônico
em um computador. 1 representa um estado LIGADO, e 0 representa um estado
DESLIGADO. São denominados dígitos binários ou bits.
O American Standard Code for Information Interchange (ASCII) é o código mais
freqüentemente utilizado para representar dados alfanuméricos em um computador.
O código ASCII utiliza dígitos binários para representar os símbolos digitados no teclado.
Quando os computadores enviam estados LIGADOS/DESLIGADOS através de uma rede,
as ondas de rádio ou de luz são utilizadas para representar os 1s e 0s. Note que cada

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caractere possui um conjunto singular de oito dígitos binários designado para representar
o caractere.
Os computadores são desenhados para trabalharem com chaves
LIGADAS/DESLIGADAS, e portanto, os dígitos binários e números binários são naturais
para eles. Os seres humanos utilizam o sistema numérico decimal, que é relativamente
simples quando comparado com as longas séries de 1s e 0s utilizados pelos
computadores. Portanto, os números binários do computador precisam ser convertidos
em números decimais.
Às vezes os números binários precisam ser convertidos em números hexadecimais (hex),
o que reduz uma longa seqüência de dígitos binários em poucos caracteres
hexadecimais. Estes processos tornam os números mais fáceis de lembrar e manipular.
1.2.2 Bits e Bytes
Um 0 binário pode ser representado por 0 volts de eletricidade (0 = 0 volts).
Um 1 binário pode ser representado por +5 volts de eletricidade (1 = +5 volts).
Os computadores foram concebidos para utilizarem grupos de oito bits. Este grupo de oito
bits é denominado byte.
Em um computador, um byte representa um único local de armazenamento endereçável.
Estes locais de armazenamento representam um valor ou um único caractere de dados,
por exemplo, um código ASCII. O número total de combinações de oito chaves ligadas ou

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desligadas é de 256. A faixa de valores de um byte é de 0 a 255. Portanto, é importante
entender o conceito do byte ao trabalhar com computadores e redes.
1.2.3 Sistema Numérico Base 10
Os sistemas numéricos consistem em símbolos e regras para a utilização destes
símbolos. O sistema numérico mais freqüentemente utilizado é o sistema numérico Base
10 ou decimal. Base 10 utiliza os dez símbolos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9. Estes símbolos
podem ser combinados para representar todos os valores numéricos possíveis.
O sistema numérico decimal é baseado em potências de 10. Cada posição colunar de um
valor, da direita para a esquerda, é multiplicada pelo número 10, que é o número base,
elevado a uma potência, que é o exponente. A potência à qual é elevado o valor 10
depende da sua posição à esquerda do ponto decimal. Quando um número decimal é lido
da direita para a esquerda, a primeira posição, ou a mais à direita representa 100
(1), a
segunda posição representa 101
(10 x 1 = 10). A terceira posição representa 102
(10 x 10
= 100). A sétima posição à esquerda representa 106
(10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10
= 1,000,000). Esta é a verdade independentemente de quantas colunas sejam ocupadas
pelo número.

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Exemplo:
2134 = (2 x 103
) + (1 x 102
) + (3 x 101
) + (4 x 100
)
Existe o número 4 na posição das unidades, 3 na posição das dezenas, 1 na posição das
centenas e 2 na posição dos milhares. Este exemplo parece óbvio ao usar-se o sistema
numérico decimal. É importante entender exatamente como funciona o sistema decimal
porque este conhecimento é necessário para entender dois outros sistemas numéricos,
Base 2 e Base 16, hexadecimal. Estes sistemas utilizam o mesmo método do sistema
decimal.
1.2.4 Sistema Numérico Base 2
Os computadores reconhecem e processam dados, utilizando-se o sistema numérico
binário ou Base 2.
O sistema binário utiliza dois símbolos, 0 e 1, em vez dos dez símbolos utilizados no
sistema numérico decimal. A posição, ou casa, de cada algarismo da direita para a

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esquerda em um número binário representa 2, o número base, elevado a uma potência ou
expoente, começando com 0. Estes valores das casas são, da direita para a esquerda, 20
,
21
, 22
, 23
, 24
, 25
, 26
, e 27
, ou 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 e 128, respectivamente.
Exemplo:
101102 = (1 x 24
= 16) + (0 x 23
= 0) + (1 x 22
= 4) + (1 x 21
= 2) + (0 x 20
= 0) = 22 (16 + 0
+ 4 + 2 + 0)
Se o número binário (101102) for lido da esquerda para a direita, estão os números 1 na
posição dos 16, 0 na posição dos 8, 1 na posição dos 4, 1 na posição dos 2 e 0 na
posição das unidades, que, quando somados, equivalem ao número decimal 22.
1.2.5 Convertendo números decimais em números binários de 8 bits
Existem várias maneiras de converter números decimais em números binários. O
fluxograma (Algoritmo) descreve um dos métodos. O processo tenta descobrir quais
valores da potência 2 podem ser somados para obter o número decimal que está sendo
convertido em número binário. Este método é um dos vários que podem ser utilizados. É
melhor selecionar um método e ir praticando com ele até que sempre produza a resposta
correta.
Exercício de conversão
Use o exemplo a seguir para converter o número decimal 168 em número binário:
• 128 cabe dentro de 168. Portanto, o bit mais à esquerda do número binário é 1.
168 – 128 = 40.
• 64 não cabe dentro de 40. Portanto, o segundo bit da esquerda é 0.

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• 32 cabe dentro de 40. Portanto, o terceiro bit da esquerda é 1. Subtraindo 40 – 32
= 8.
• 16 não cabe dentro de 8. Portanto, o segundo bit da esquerda é 0.
• 8 cabe dentro de 8. Portanto, o quinto bit da esquerda é 1. 8 – 8 = 0. Portanto
todos os bits à direita são 0.
Resultado: 168 decimal = 10101000
Para ter mais prática, tente converter 255 decimal em binário. A resposta deve ser
11111111.
1.2.6 Conversão de números binários de 8 bits em números decimais
Existem duas maneiras básicas de converter números binários em números decimais. O
fluxograma na Figura abaixo mostra um exemplo.

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Os números binários também podem ser convertidos em números decimais, multiplicando
os dígitos binários pelo número base do sistema, o qual é Base 2, e elevando-os ao
expoente da sua posição.
Exemplo:
Converta o número binário 01110000 em um número decimal.
OBSERVAÇÃO:
Calcule da direita para a esquerda. Lembre-se de que qualquer número elevado à
potência de 0 equivale a 1. Portanto, 20
= 1
0 x 20
= 0
0 x 21
= 0

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0 x 22
= 0
0 x 23
= 0
1 x 24
= 16
1 x 2 = 325
1 x 2 = 646
0 x 2 = 07
___________
= 112
OBSERVAÇÃO:
A soma das potências de 2 que possuem o número 1 na sua posição.
1.2.7 Representação decimal pontuada em quatro octetos
Atualmente, os endereços designados a computadores na Internet consistem em números
binários de 32 bits.
Para facilitar a utilização destes endereços, o número binário de 32 bits é convertido em
uma série de números decimais. Para este fim, divida o número binário em quatro grupos
de oito dígitos binários. Em seguida, converta cada grupo de oito bits, também

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denominado octeto, em seu equivalente decimal. Faça esta conversão exatamente
conforme indicado no tópico de conversão de binário em decimal na página anterior.
Quando escrito, o número binário completo é representado por quatro grupos de dígitos
decimais separados por pontos. Esta representação é denominada notação decimal
pontuada e provê uma maneira compacta e fácil de lembrar de referir-se aos endereços
de 32 bits. Esta representação é usada freqüentemente mais adiante neste curso, de
modo que é necessário entendê-la. Ao converter em binário de decimal pontuado, lembre-
se de que cada grupo, que consiste em entre um e três dígitos decimais, representa um
grupo de oito dígitos binários. Se o número decimal a ser convertido for inferior a 128,
será necessário adicionar zeros à esquerda do número binário equivalente até que
existam um total de oito bits.
Exemplo:
Converta 10000000 01011101 00001111 10101010 em seu equivalente decimal
pontuado.
1.2.8 Hexadecimal
Hexadecimal (hex) é freqüentemente utilizado ao trabalhar com computadores, pois pode
ser usado para representar números binários em uma forma mais legível.

Cisco CCNA 3.1 26
O computador realiza computações em binário, mas existem várias situações em que a
saída binária de um computador é expressa em hexadecimal para torná-la mais fácil de
ler.
A conversão de números hexadecimais em binários e números binários em hexadecimais
é uma tarefa comum ao manejar os registros de configuração em roteadores da Cisco. Os
roteadores da Cisco possuem um registro de configuração de 16 bits. Este número binário
de 16 bits pode ser representado como número hexadecimal de quatro dígitos. Por
exemplo, 0010000100000010 em binário equivale a 2102 em hex. A palavra hexadecimal
é freqüentemente abreviada como 0x quando utilizada com um valor, conforme aparece
com o número acima: 0x2102.
Igualmente aos sistemas binário e decimal, o sistema hexadecimal baseia-se na utilização
de símbolos, potências e posições.
Os símbolos usados pelo sistema hex são 0 a 9, e A, B, C, D, E, e F.

Cisco CCNA 3.1 27
Note que todas as possíveis combinações de quatro dígitos binários são representadas
por um só símbolo hexadecimal, enquanto que exigem dois no sistema decimal. O motivo
pelo qual o hex é usado é que dois dígitos hexadecimais, ao contrário do decimal, que
exige até quatro dígitos, podem eficientemente representar qualquer combinação de oito
dígitos binários. Ao permitir que dois dígitos decimais representem quatro bits, a utilização
do sistema decimal também poderia causar confusão na leitura de um valor. Por exemplo,
o número binário de oito bits 01110011 seria 115 quando convertido em dígitos decimais.
Isto é 11-5 ou 1-15? Se for utilizado 11-5, o número binário seria 1011 0101, que não é o
número originalmente convertido. Usando o hexadecimal, a conversão seria de 1F, que
sempre é reconvertido em 00011111.
A conversão em hexadecimal reduz um número de oito bits para apenas dois dígitos hex.
Isto reduz a confusão na leitura de longas séries de números binários assim como o
espaço necessário para escrever os números binários. Lembre-se que hexadecimal é às
vezes abreviado como 0x de modo que hex 5D pode ser escrito como "0x5D".
Para converter de hex em binário, simplesmente expanda cada dígito hex ao seu
equivalente binário de quatro bits.
1.2.9 A lógica boleana ou binária

Cisco CCNA 3.1 28
A lógica booleana baseia-se em circuitos digitais que aceitam uma ou duas voltagens de
entrada.
Com base na voltagem de entrada, é gerada uma voltagem de saída. Para os fins dos
computadores, a diferença de voltagem é associada como dois estados, ligado ou
desligado. Por sua vez, estes dois estados são associados como 1 ou 0, equivalentes aos
dois dígitos do sistema numérico binário.
A lógica booleana é uma lógica binária que permite a comparação de dois números e a
geração de uma escolha baseada nos dois números. Estas escolhas são as operações
lógicas AND, OR e NOT. Com a exceção do NOT, as operações booleanas têm a mesma
função. Aceitam dois números, a saber, 1 ou 0, e geram um resultado baseado na regra
lógica.
A operação NOT examina qualquer valor apresentado, 0 ou 1, e o inverte.
O um se torna zero e o zero se torna um. Lembre-se que as portas lógicas são
dispositivos eletrônicos criados especificamente para este fim. A regra lógica que seguem
é que qualquer que seja a entrada, a saída será o contrário.

Cisco CCNA 3.1 29
A operação AND aceita dois valores de entrada. Se ambos os valores forem 1, a porta
lógica gera uma saída de 1.
Caso contrário, gera uma saída de 0. Existem quatro combinações de valores de entrada.
Três destas combinações geram 0, e uma combinação gera 1.
A operação OR também aceita dois valores de entrada.
Se pelo menos um dos valores de entrada for 1, o valor de saída será 1. Mais uma vez,
existem quatro combinações de valores de entrada. Desta vez, três das combinações
geram uma saída de 1 e a quarta gera uma saída de 0.
As duas operações de redes que utilizam a lógica booleana são máscaras de sub-rede e
as máscaras coringa. As operações de máscara oferecem uma maneira de filtrar
endereços. Os endereços identificam os dispositivos na rede, permitindo que os
endereços sejam agrupados ou controlados por outras operações da rede. Estas funções
serão explicadas em maiores detalhes mais adiante no currículo.

Cisco CCNA 3.1 30
1.2.10 Endereços IP e máscara de rede
Os endereços binários de 32 bits utilizados na Internet são denominados endereços IP
(Internet Protocol).
A relação entre os endereços IP e as máscaras da rede será considerada nesta seção.
Quando os endereços IP são designados a computadores, alguns dos bits à esquerda do
número IP de 32 bits representam uma rede. O número de bits designados depende da
classe do endereço. Os bits restantes do endereço IP de 32 bits identificam um
computador em particular na rede. Um computador é identificado como "host".
O endereço IP de um computador consiste em uma parte para uma rede e outra parte
para um host que juntos representam um computador em particular em uma rede em
particular.
Para informar um computador sobre como o endereço IP de 32 bits foi dividido, é utilizado
um segundo número de 32 bits, denominado máscara de sub-rede. Esta máscara é um
gabarito que indica como o endereço IP deve ser interpretado, identificando quantos dos
bits são utilizados para identificar a rede do computador. A máscara de sub-rede
preenche seqüencialmente os 1s do lado esquerdo da máscara. Uma máscara de sub-
rede será totalmente constituída de 1s até que seja identificado o endereço da rede e em
seguida será constituída totalmente de 0s daquele ponto até o bit mais à direita da
máscara. Os bits na máscara de sub-rede com valor de 0 identificam o computador ou
host naquela rede. Alguns exemplos de máscaras de sub-rede são:
11111111000000000000000000000000 escrito em decimal pontuado como 255.0.0.0 ou
11111111111111110000000000000000 escrito em decimal pontuado como 255.255.0.0
No primeiro exemplo, os primeiros oito bits da esquerda representam a porção do
endereço da rede, e os últimos 24 bits representam a porção do endereço do host. No
segundo exemplo, os primeiros 16 bits representam a porção do endereço da rede, e os
últimos 16 bits representam a porção do endereço do host.
A conversão do endereço IP 10.34.23.134 em binário resultaria em:
00001010.00100010.00010111.10000110

Cisco CCNA 3.1 31
A operação booleana AND sobre o endereço IP 10.34.23.134 junto com a máscara de
sub-rede 255.0.0.0 produz o endereço de rede deste host:
00001010.00100010.00010111.10000110
11111111.00000000.00000000.00000000
00001010.00000000.00000000.00000000
00001010.00100010.00010111.10000110
11111111.11111111.00000000.00000000
00001010.00100010.00000000.00000000
Ao converter o resultado em decimal pontuado, 10.0.0.0 será a parte do endereço IP
correspondente à rede, ao utilizar a máscara 255.0.0.0.
A operação booleana AND sobre o endereço IP 10.34.23.134 junto com a máscara de
sub-rede 255.255.0.0 produz o endereço de rede deste host:
Ao converter o resultado em decimal pontuado, 10.34.0.0 será a parte do endereço IP
correspondente à rede, ao utilizar a máscara 255.255.0.0.
Esta é uma breve ilustração do efeito que tem uma máscara de rede sobre um endereço
IP. A importância das máscaras se tornará muito mais óbvia ao trabalharmos mais com os
endereços IP. Para o momento, é só importante que o conceito de máscaras seja
entendido.

Cisco CCNA 3.1 32
Resumo Capítulo 01
Deve ter sido obtido um entendimento dos seguintes conceitos importantes:
• A conexão física que precisa ser realizada para que um computador seja
conectado à Internet
• Os principais componentes de um computador
• A instalação e resolução de problemas de placas de rede e/ou de modems
• Os procedimentos básicos para testar a conexão à Internet
• A seleção e configuração de um navegador Web
• O sistema numérico Base 2
• A conversão de números binários em decimais
• O sistema numérico hexadecimal
• A representação binária de endereços IP e máscaras de redes
• A representação decimal de endereços IP e máscaras de redes

Cisco CCNA 3.1 32
Capítulo 02: Conceitos Básicos de Redes

Cisco CCNA 3.1 33
Visão Geral Capítulo 02
A largura de banda é um componente crucial de redes. A largura de banda é uma das
decisões mais importantes a serem tomadas quando da criação de uma rede. Este
módulo estuda a importância da largura de banda, explica como é calculada e como é
medida.
As funções de rede são descritas utilizando-se modelos em camadas. Este módulo cobre
os dois modelos mais importantes, que são o modelo Open System Interconnection (OSI)
e o modelo Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). O módulo apresenta
também as diferenças e similaridades entre os dois modelos.
Além disso, este módulo apresenta uma breve história sobre redes. Ele descreve também
os dispositivos de rede, assim como cabeamento, e as disposições físicas e lógicas. Este
módulo também define e compara LANs, MANs, WANs, SANs, e VPNs.
Os alunos, ao concluírem este módulo, deverão poder:
• Explicar a importância da largura de banda em redes.
• Usar uma analogia a partir de sua experiência para explicar a largura de banda.
• Identificar bps, Kbps, Mbps, e Gbps como sendo unidades de largura de banda.
• Explicar a diferença entre largura de banda e throughput.
• Calcular as taxas de transferência de dados.
• Explicar por que são usados os modelos em camadas para descrever a
comunicação de dados.
• Explicar o desenvolvimento do modelo Open System Interconnection (OSI).
• Listar as vantagens de uma abordagem de camadas.
• Identificar cada uma das sete camadas do modelo OSI.
• Identificar as quatro camadas do modelo TCP/IP.
• Descrever as similaridades e diferenças entre os dois modelos.
• Explicar rapidamente a história das redes.
• Identificar os dispositivos usados nas redes.
• Entender a função dos protocolos nas redes.
• Definir LAN, WAN, MAN, e SAN.
• Explicar VPNs e suas vantagens.
Descrever as diferenças entre intranets e extranets.

Cisco CCNA 3.1 34
2.1 Terminologia de Redes
2.1.1 Redes de dados
As redes de dados foram desenvolvidas como um resultado dos aplicativos empresariais
que foram escritos para microcomputadores.
Naquela época os microcomputadores não eram conectados da mesma maneira que os
terminais de computadores mainframe, portanto não havia uma maneira eficiente de
compartilhar dados entre vários microcomputadores.
Tornou-se óbvio que o compartilhamento de dados através da utilização de disquetes não
era uma maneira eficiente e econômica de se administrar empresas. Os "Sneakernets",
como este compartilhamento era chamado, criavam várias cópias dos dados. Cada vez
que um arquivo era modificado ele teria que ser compartilhado novamente com todas as
outras pessoas que precisavam daquele arquivo. Se duas pessoas modificavam o arquivo
e depois tentavam compartilhá-lo, um dos conjuntos de modificações era perdido. As
empresas precisavam de uma solução que respondesse satisfatoriamente às três
questões abaixo:
• Como evitar a duplicação de equipamentos e recursos;
• Como se comunicar eficazmente;
• Como configurar e gerenciar uma rede;

Cisco CCNA 3.1 35
As empresas perceberam que a tecnologia de rede aumentaria a produtividade enquanto
lhes economizaria dinheiro. Novas redes foram sendo criadas ou expandidas tão
rapidamente quanto surgiam novos produtos e tecnologias de rede. As redes no início dos
anos 80 houve uma grande expansão no uso de redes, apesar da desorganização na
primeira fase de desenvolvimento.
No início dos anos 80, as tecnologias de rede que surgiram tinham sido criadas usando
diferentes implementações de hardware e software. Cada empresa que criava hardware e
software para redes usava seus próprios padrões. Estes padrões individuais eram
desenvolvidos devido à competição com outras companhias. Conseqüentemente, muitas
das novas tecnologias de rede eram incompatíveis umas com as outras. Tornou-se cada
vez mais difícil para as redes que usavam especificações diferentes se comunicarem
entre si. Freqüentemente era necessário que o equipamento antigo de rede fosse
removido para que fosse implementado o novo equipamento.
Uma das primeiras soluções foi a criação de padrões de redes locais (LAN).
Já que os padrões de redes locais ofereciam um conjunto aberto de diretrizes para a
criação de hardware e software de rede, equipamentos de diferentes companhias
poderiam então se tornar compatíveis. Isto permitiu estabilidade na implementação de
redes locais.
Em um sistema de rede local, cada departamento da empresa é uma espécie de ilha
eletrônica. À medida que o uso do computador nas empresas cresceu, logo se percebeu
que até mesmo as redes locais não eram o suficiente.

Cisco CCNA 3.1 36
Era necessário um modo de mover informações de maneira rápida e eficiente, não só
dentro da empresa, mas também de uma empresa para outra.
A solução, então, foi a criação de redes de áreas metropolitanas (MANs) e de redes de
longa distância (WANs). Como as WANs podiam conectar as redes usuárias dentro de
grandes áreas geográficas, elas tornaram possível a comunicação entre empresas ao
longo de grandes distâncias.

Cisco CCNA 3.1 37
2.1.2 História das redes
A história das redes de computador é complexa.
Ela envolveu pessoas do mundo inteiro nos últimos 35 anos. Apresentamos aqui uma
visão simplificada de como evoluiu a Internet. Os processos de invenção e
comercialização são muito mais complicados, mas pode ser útil examinar o
desenvolvimento fundamental.
Nos anos 40, os computadores eram enormes dispositivos eletromecânicos propensos a
falhas. Em 1947, a invenção de um transistor semicondutor criou várias possibilidades
para a fabricação de computadores menores e mais confiáveis. Nos anos 50, os
mainframes, que eram acionados por programas em cartões perfurados, começaram a
ser usados por grandes instituições. No final dos anos 50, foi inventado o circuito
integrado, que combinava vários, depois muitos e agora combina milhões de transistores
em uma pequena peça de semicondutor. Durante os anos 60, o uso de mainframes com
terminais era bastante comuns assim como os circuitos integrados eram largamente
utilizados.
No final dos anos 60 e 70, surgiram computadores menores, chamados de
minicomputadores. No entanto, estes minicomputadores eram ainda muito grandes para
os padrões modernos. Em 1977, a Apple Computer Company apresentou o
microcomputador, também conhecido como computador pessoal. Em 1981 a IBM
apresentou o seu primeiro computador pessoal. O Mac amigável, o IBM PC de arquitetura
aberta e a maior micro-miniaturização dos circuitos integrados conduziram à difusão do
uso de computadores pessoais nas casas e nos escritórios.
Em meados dos anos 80, os usuários com computadores stand alone começaram a
compartilhar dados usando modems para fazer conexão a outros computadores. Era
conhecido como comunicação ponto-a-ponto ou dial-up. Este conceito se expandiu com a
utilização de computadores que operavam como o ponto central de comunicação em uma
conexão dial-up. Estes computadores eram chamados de bulletin boards (BBS). Os
usuários faziam a conexão aos BBSs, onde deixavam ou pegavam mensagens, assim
como faziam upload e download de arquivos. A desvantagem deste tipo de sistema era
que havia pouquíssima comunicação direta entre usuários e apenas com aqueles que
conheciam o BBS. Uma outra limitação era que o computador de BBS precisava de um
modem para cada conexão. Se cinco pessoas quisessem se conectar simultaneamente,
seria necessário ter cinco modems conectados a cinco linhas telefônicas separadas.
Conforme foi crescendo o número de pessoas desejando usar o sistema, este não foi
capaz de atender às exigências. Por exemplo, imagine se 500 pessoas quisessem fazer a
conexão ao mesmo tempo. Tendo início nos anos 60 e continuando pelos anos 70, 80 e
90, o Departamento de Defesa americano (DoD) desenvolveu grandes e confiáveis redes
de longa distância (WANs) por razões militares e científicas. Esta tecnologia era diferente
da comunicação ponto-a-ponto usada nos quadros de aviso. Ela permitia que vários
computadores se interconectassem usando vários caminhos diferentes. A própria rede
determinaria como mover os dados de um computador para outro. Em vez de poder
comunicar com apenas um outro computador de cada vez, muitos computadores podiam
ser conectados usando a mesma conexão. A WAN do DoD com o tempo veio a se tornar
a Internet.

Cisco CCNA 3.1 38
Os equipamentos que se conectam diretamente a um segmento de rede são chamados
de dispositivos. Estes dispositivos são divididos em duas classificações. A primeira
classificação é de dispositivos de usuário final. Os dispositivos de usuário final incluem
computadores, impressoras, scanners e outros dispositivos que fornecem serviços
diretamente ao usuário. A segunda classificação é de dispositivos de rede. Dispositivos de
rede incluem todos os dispositivos que fazem a interconexão de todos os dispositivos do
usuário final permitindo que se comuniquem.
Os dispositivos de usuário final que fornecem aos usuários uma conexão à rede são
também conhecidos como hosts.

Cisco CCNA 3.1 39
2.1.3 Dispositivos de Rede
Os equipamentos que se conectam diretamente a um segmento de rede são chamados
de dispositivos. Estes dispositivos são divididos em duas classificações. A primeira
classificação é de dispositivos de usuário final. Os dispositivos de usuário final incluem
computadores, impressoras, scanners e outros dispositivos que fornecem serviços
diretamente ao usuário. A segunda classificação é de dispositivos de rede. Dispositivos de
rede incluem todos os dispositivos que fazem a interconexão de todos os dispositivos do
usuário final permitindo que se comuniquem.
Os dispositivos de usuário final que fornecem aos usuários uma conexão à rede são
também conhecidos como hosts.
Estes dispositivos permitem que os usuários compartilhem, criem e obtenham
informações. Os hosts podem existir sem uma rede, porém, sem a rede, suas
capacidades são muito limitadas. Os hosts são fisicamente conectados aos meios de rede
usando uma placa de rede (NIC). Eles usam esta conexão para realizar as tarefas de
enviar de e-mails, imprimir relatórios, digitalizar imagens ou acessar bancos de dados.
Uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que cabe no slot de expansão de um
barramento em uma placa-mãe do computador, ou pode ser um dispositivo periférico. É
também chamada adaptador de rede. As placas de rede dos computadores laptop ou
notebook geralmente são do tamanho de uma placa PCMCIA.

Cisco CCNA 3.1 40
Cada placa de rede individual transporta um identificador exclusivo, denominado
endereço de Controle de Acesso ao Meio (MAC - Media Access Control). Este endereço é
usado para controlar as comunicações de dados do host na rede. Maiores detalhes sobre
endereços MAC serão fornecidos mais adiante. Como o nome sugere, a placa de rede
controla o acesso do host ao meio.
Não existem símbolos padronizados para representar na indústria de rede os dispositivos
de usuário final.
Eles apresentam uma aparência semelhante aos dispositivos verdadeiros para permitir
um reconhecimento rápido.
Os dispositivos de rede proporcionam transporte para os dados que precisam ser
transferidos entre os dispositivos de usuário final.
Os dispositivos de rede proporcionam extensão de conexões de cabos, concentração de
conexões, conversão de formatos de dados, e gerenciamento de transferência de dados.
Exemplos de dispositivos que realizam estas funções são: repetidores, hubs, bridges,
switches e roteadores. Todos os dispositivos de rede mencionados aqui serão explicados
em maiores detalhes mais adiante neste curso. Para o momento, será fornecida uma
breve visão geral dos dispositivos de rede.
Um repetidor é um dispositivo de rede usado para regenerar um sinal. Os repetidores
regeneram os sinais analógicos e digitais que foram distorcidos por perdas na

Cisco CCNA 3.1 41
transmissão devido à atenuação. Um repetidor não realiza decisões inteligentes sobre o
encaminhamento de pacotes como um roteador ou bridge.
Os hubs concentram conexões. Em outras palavras, juntam um grupo de hosts e
permitem que a rede os veja como uma única unidade. Isto é feito passivamente, sem
qualquer outro efeito na transmissão dos dados. Os hubs ativos não só concentram hosts,
como também regeneram sinais.
As bridges, ou pontes, convertem os formatos de dados transmitidos na rede assim como
realizam gerenciamento básico de transmissão de dados.
As bridges, como o próprio nome indica, proporcionam conexões entre redes locais. As
bridges não só fazem conexões entre redes locais, como também verificam os dados para
determinar se devem ou não cruzar a bridge. Isto faz com que cada parte da rede seja
mais eficiente.
Os switches de grupos de trabalho (Workgroup switches) adicionam mais inteligência ao
gerenciamento da transferência de dados.

Cisco CCNA 3.1 42
Eles não só podem determinar se os dados devem ou não permanecer em uma rede
local, mas como também podem transferir os dados somente para a conexão que
necessita daqueles dados. Outra diferença entre uma bridge e um switch é que um switch
não converte os formatos dos dados transmitidos.
Os roteadores possuem todas as capacidades listadas acima.
Os roteadores podem regenerar sinais, concentrar conexões múltiplas, converter formatos
dos dados transmitidos, e gerenciar as transferências de dados. Eles também podem ser
conectados a uma WAN, que lhes permite conectar redes locais que estão separadas por
longas distâncias. Nenhum outro dispositivo pode prover este tipo de conexão.

Cisco CCNA 3.1 43
2.1.4 Topologia de Redes
Topologias de rede definem a estrutura da rede. Uma parte da definição de topologia é a
topologia física, que é o layout efetivo dos fios ou meios físicos. A outra parte é a
topologia lógica, que define como os meios físicos são acessados pelos hosts para o
envio de dados. As topologias físicas que são comumente usadas são as seguintes:
• Uma topologia em barramento (bus) usa um único cabo backbone que é terminado
em ambas as extremidades. Todos os hosts são diretamente conectados a este
backbone.
• Uma topologia em anel (ring) conecta um host ao próximo e o último host ao
primeiro. Isto cria um anel físico utilizando o cabo.
• Uma topologia em estrela (star) conecta todos os cabos a um ponto central de
concentração.
• Uma topologia em estrela estendida (extended star) une estrelas individuais ao
conectar os hubs ou switches. Esta topologia pode estender o escopo e a
cobertura da rede.
• Uma topologia hierárquica é semelhante a uma estrela estendida. Porém, ao invés
de unir os hubs ou switches, o sistema é vinculado a um computador que controla
o tráfego na topologia.
• Uma topologia em malha (mesh) é implementada para prover a maior proteção
possível contra interrupções de serviço. A utilização de uma topologia em malha
nos sistemas de controle de uma usina nuclear de energia interligados em rede
seria um excelente exemplo. Como é possível ver na figura, cada host tem suas
próprias conexões com todos os outros hosts. Apesar da Internet ter vários
caminhos para qualquer local, ela não adota a topologia em malha completa.

Cisco CCNA 3.1 44
A topologia lógica de uma rede é a forma como os hosts se comunicam através dos
meios. Os dois tipos mais comuns de topologias lógicas são broadcast e passagem de
token. A topologia de broadcast simplesmente significa que cada host envia seus dados a
todos os outros hosts conectados ao meio físico da rede. Não existe uma ordem que deve
ser seguida pelas estações para usar a rede. A ordem é: primeiro a chegar, primeiro a
usar. A Ethernet funciona desta maneira conforme será explicado mais tarde neste curso.
A segunda topologia lógica é a passagem de token. A passagem de token controla o
acesso à rede, passando um token eletrônico seqüencialmente para cada host. Quando
um host recebe o token, significa que esse host pode enviar dados na rede. Se o host não
tiver dados a serem enviados, ele vai passar o token para o próximo host e o processo
será repetido. Dois exemplos de redes que usam passagem de token são: Token Ring e
Fiber Distributed Data Interface (FDDI). Uma variação do Token Ring e FDDI é Arcnet.
Arcnet é passagem de token em uma topologia de barramento.

Cisco CCNA 3.1 45
2.1.5 Protocolos de Rede
Conjuntos de protocolos (protocol suites) são coleções de protocolos 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 governam a maneira de comunicação
entre os dispositivos em uma rede. Os protocolos determinam o formato, temporização,
seqüência, e controle de erros na comunicação de dados. Sem os protocolos, o
computador não pode criar ou reconstruir o fluxo de bits recebido de outro computador no
seu formato original.
Os protocolos controlam todos os aspectos de comunicação de dados, que incluem o
seguinte:
• Como é construída a rede física
• Como os computadores são conectados à rede
• Como são formatados os dados para serem transmitidos
• Como são enviados os dados
• Como lidar com erros
Estas regras para redes são criadas e mantidas por diferentes organizações e comitês.
Incluídos nestes grupos estão: Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE),
American National Standards Institute (ANSI), Telecommunications Industry Association
(TIA), Electronic Industries Alliance (EIA) e International Telecommunications Union (ITU),
anteriormente conhecida como Comité Consultatif International Téléphonique et
Télégraphique (CCITT).

Cisco CCNA 3.1 46
2.1.6 Redes Locais LAN
As redes locais consistem nos seguintes componentes:
• Computadores
• Placa de Interface de Rede
• Dispositivos periféricos
• Meios de rede
• Dispositivos de rede
Redes locais possibilitam que as empresas utilizem a tecnologia para o compartilhamento
eficiente de arquivos e impressoras locais, além de possibilitar a comunicação interna. Um
bom exemplo desta tecnologia é o e-mail. Elas unem dados, comunicações locais e
equipamento de computação.
Algumas tecnologias comuns à rede local são:
• Ethernet
• Token Ring
• FDDI

Cisco CCNA 3.1 47
2.1.7 Redes de longa distância WAN
As WANs interconectam as redes locais, fornecendo então acesso a computadores ou
servidores de arquivos em outros locais. Como as WANs conectam redes de usuários
dentro de uma vasta área geográfica, elas permitem que as empresas se comuniquem ao
longo de grandes distâncias. Com a utilização de WANs torna-se possível que os
computadores, impressoras e outros dispositivos em uma rede local compartilhem e
sejam compartilhados com locais distantes. As WANs proporcionam comunicações
instantâneas através de grandes áreas geográficas. A capacidade de enviar uma
mensagem instantânea (IM) para alguém em qualquer lugar do mundo proporciona as
mesmas capacidades de comunicação que antigamente eram possíveis somente se as
pessoas estivessem no mesmo escritório físico. O software de colaboração proporciona
acesso a informações em tempo real e recursos que permitem a realização de reuniões
remotamente, ao invés de pessoalmente. Redes de longa distância criaram também uma
nova classe de trabalhadores conhecidos como telecomutadores, que são pessoas que
nunca precisam sair de casa para ir trabalhar.
As WANs são projetadas para executar as seguintes ações:
• Operar em grandes áreas separadas geograficamente.
• Permitir que os usuários tenham capacidades de comunicação em tempo real com
outros usuários
• Proporcionar que recursos remotos estejam permanentemente conectados aos
serviços locais
• Proporcionar serviços de e-mail, World Wide Web, transferência de arquivos e e-
commerce
Algumas tecnologias comuns à WAN são:
• Modems
• Integrated Services Digital Network (ISDN)
• Digital Subscriber Line (DSL )
• Frame Relay
• Hierarquias digitais T (EUA) e E (Europa): T1, E1, T3, E3
• Synchronous Optical Network (SONET)

Cisco CCNA 3.1 48
2.1.8 Redes de área metropolitana MANs
Uma MAN é uma rede que abrange toda a área metropolitana como uma cidade ou área
suburbana. Uma MAN geralmente consiste em duas ou mais redes locais em uma mesma
área geográfica. Por exemplo, um banco com várias sucursais pode utilizar uma MAN.
Tipicamente. um provedor de serviços está acostumado a conectar dois ou mais sites de
redes locais usando linhas privadas de comunicação ou serviços óticos. É também
possível criar uma MAN usando uma tecnologia de bridge sem fio (wireless) emitindo
sinais através de áreas públicas.

Cisco CCNA 3.1 49
2.1.9 Storage-area networks SANs
Uma SAN é uma rede dedicada de alto desempenho, usada para transportar dados entre
servidores e recursos de armazenamento (storage). Por ser uma rede separada e
dedicada, ela evita qualquer conflito de tráfego entre clientes e servidores.
A tecnologia SAN permite a conectividade em alta velocidade de servidor-a-área de
armazenamento, de área de armazenamento-a-área de armazenamento ou de servidor-a-
servidor. Este método usa uma infra-estrutura de rede separada que alivia qualquer
problema associado à conectividade da rede existente.
SANs oferecem os seguintes recursos:
• Desempenho: SANs permitem um acesso simultâneo de disk arrays ou tape
arrays por dois ou mais servidores em alta velocidade, oferecendo um melhor
desempenho do sistema.
• Disponibilidade: SANs já incorporam uma tolerância contra desastres, já que
permitem o espelhamento de dados usando uma SAN a distâncias de até 10
quilômetros (6,2 milhas).
• Escalabilidade: Como uma LAN/WAN, ela pode usar uma variedade de
tecnologias. Assim permitindo uma transferência fácil de dados de backup,
operações, migração de arquivos, e replicação de dados entre sistemas.

Cisco CCNA 3.1 50
2.1.10 Virtual Private Network
Uma VPN é uma rede particular que é construída dentro de uma infra-estrutura de rede
pública como a Internet global. Ao usar uma VPN, um telecomutador pode acessar a rede
da matriz da empresa através da Internet criando um túnel seguro entre o PC do
telecomutador a um roteador da VPN na matriz.

Cisco CCNA 3.1 51
2.1.11 Vantagem das VPNs
Os produtos Cisco suportam a tecnologia VPN mais moderna.
Uma VPN é um serviço que oferece conectividade segura e confiável através de uma
infra-estrutura de rede pública compartilhada como a Internet. As VPNs mantêm as
mesmas diretivas de segurança e gerenciamento como uma rede particular. Elas
apresentam o método mais econômico no estabelecimento de uma conexão ponto-a-
ponto entre usuários remotos e uma rede de clientes empresariais.
Seguem abaixo os três tipos principais de VPNs:
• Access VPNs: Access VPNs proporcionam o acesso remoto para funcionários
móveis e para pequenos escritórios/escritórios domiciliares (SOHO) à Intranet ou
Extranet da matriz através de uma infra-estrutura compartilhada. Access VPNs
utilizam tecnologias analógicas, de discagem (dial-up), ISDN, DSL (digital
subscriber line), IP móvel e de cabo para fazerem a conexão segura dos usuários
móveis, telecomutadores e filiais.
• Intranet VPNs: Intranet VPNs ligam os escritórios regionais e remotos à rede
interna da matriz através de uma infra-estrutura compartilhada com a utilização de
conexões dedicadas. Intranet VPNs diferem das Extranet VPNs dado que só
permitem o acesso aos funcionários da empresa.
• Extranet VPNs: Extranet VPNs ligam os associados empresariais à rede da matriz
através de uma infra-estrutura compartilhada com a utilização de conexões
dedicadas. Extranet VPNs diferem das Intranet VPNs dado que só permitem o
acesso aos usuários externos à empresa.

Cisco CCNA 3.1 52
2.1.12 Intranets e Extranets
Intranet é uma configuração comum de uma rede local. Os servidores Intranet da Web
diferem dos servidores públicos da Web dado que os públicos devem ter permissões e
senhas corretas para acessarem a Intranet de uma organização. Intranets são projetadas
para permitir o acesso somente de usuários que tenham privilégios de acesso à rede local
interna da organização. Dentro de uma Intranet, servidores Web são instalados na rede. A
tecnologia do navegador Web é usada como uma interface comum para acessar
informações tais como dados ou gráficos financeiros armazenadas em formato texto
nesses servidores.
Extranets se referem aos aplicativos e serviços desenvolvidos para a Intranet, e através
de acesso seguro têm seu uso estendido a usuários ou empresas externas. Geralmente
este acesso é realizado através de senhas, IDs dos usuários e outros meios de segurança
ao nível do aplicativo. Portanto, uma Extranet é uma extensão de duas ou mais
estratégias da Intranet com uma interação segura entre empresas participantes e suas
respectivas intranets.

Cisco CCNA 3.1 53
2.2 Largura de Banda
2.2.1 Importância da largura de banda
Largura de banda é definida como a quantidade de informações que flui através da
conexão de rede durante de um certo período de tempo. É extremamente importante
entender o conceito de largura de banda durante o estudo de redes devido às seguintes
razões:
1. A largura de banda é finita. Em outras palavras, independentemente dos meios
usados para criar a rede, existem limites na capacidade daquela rede de
transportar informações. A largura de banda é limitada por leis da física e pelas
tecnologias usadas para colocar as informações nos meios físicos. Por exemplo, a
largura de banda de um modem convencional está limitada a aproximadamente 56
Kbps pelas propriedades físicas dos fios de par trançado da rede de telefonia e
pela tecnologia do modem. Entretanto, as tecnologias usadas pelo DSL também
usam os mesmos fios de telefone de par trançado, e ainda assim o DSL
proporciona uma largura de banda muito maior do que a disponível com modems
convencionais. Assim, mesmo os limites impostos pelas leis da física são às vezes
difíceis de serem definidos. A fibra óptica possui o potencial físico de fornecer
largura de banda virtualmente sem limites. Mesmo assim, a largura de banda da
fibra óptica não pode ser completamente entendida até que as tecnologias sejam
desenvolvidas para aproveitar de todo o seu potencial.
2. Largura de banda não é grátis. É possível comprar equipamentos para uma rede
local que lhe oferecerá uma largura de banda quase ilimitada durante um longo
período de tempo. Para as conexões WAN (wide-area network), é quase sempre
necessário comprar largura de banda de um provedor de serviços. Em qualquer
caso, um entendimento de largura de banda e mudanças na demanda de largura
de banda durante certo período de tempo, poderá oferecer a um indivíduo ou a
uma empresa, uma grande economia de dinheiro. Um gerente de redes precisa
fazer as decisões corretas na compra dos tipos de equipamentos e serviços.
3. A largura de banda é um fator importante na análise do desempenho da rede,
na criação de novas redes, e no entendimento da Internet.
Um profissional de rede precisa entender o grande impacto da largura de banda e
do throughput no desempenho e desenho de redes. As informações fluem como
uma seqüência de bits de computador a computador por todo o mundo. Esses bits
representam enormes quantidades de informações que fluem de um lado a outro
através do globo em segundos ou menos. De certa maneira, pode ser apropriado
dizer que a Internet é largura de banda.

Cisco CCNA 3.1 54
4. A demanda por largura de banda está sempre crescendo.
Tão logo são criadas novas tecnologias de rede e infra-estruturas para fornecer
maior largura de banda, também são criados novos aplicativos para aproveitar da
maior capacidade. A transmissão, através da rede, de conteúdo rico em mídia,
inclusive vídeo e áudio streaming, exige quantidades enormes de largura de banda.
Os sistemas de telefonia IP agora são comumente instalados em lugar dos
sistemas de voz tradicionais, o que aumenta mais ainda a necessidade da largura
de banda. O profissional de rede eficiente deverá antecipar a necessidade de
aumentar a largura de banda e agir de acordo.

Cisco CCNA 3.1 55
2.2.2 O desktop
Largura de banda é definida como a quantidade de informações que flui através da
conexão de rede durante de um certo período de tempo. A idéia de que as
informações fluem sugere duas analogias que podem facilitar a visualização de largura de
banda na rede. Já que se diz que tanto a água como o tráfego fluem, considere as
seguintes analogias:
1. A largura de banda é como o diâmetro de
um cano.
Uma rede de canos traz água potável para
residências e empresas e leva embora a água do
esgoto. Esta rede de água consiste em canos de
vários diâmetros. Os canos principais de água de
uma cidade podem ter até dois metros de diâmetro,
enquanto que o cano para a torneira da cozinha
pode ter apenas dois centímetros de diâmetro. O
diâmetro do cano determina a capacidade do cano levar água. Portanto, a água é como
os dados, e o diâmetro do cano é como a largura de banda. Muitos especialistas em rede
falam que precisam colocar canos maiores quando precisam aumentar a capacidade de
transmitir informações.
2. A largura de banda é como o número
de pistas de uma rodovia.
Uma rede de estradas que atendem todas as
cidades e municípios. As grandes rodovias com
muitas pistas são alimentadas por estradas
menores com menos pistas. Estas estradas
podem conduzir a estradas menores e mais
estreitas, que mais cedo ou mais tarde chegam
até a entrada da garagem das casas e das
empresas. Quando pouquíssimos carros utilizam o sistema de rodovias, cada veículo
estará mais livre para se locomover. Quando houver mais tráfego, os veículos se
locomoverão mais lentamente. Este é o caso, especialmente em estradas com menor
número de pistas para os carros se locomoverem. Mais cedo ou mais tarde, conforme o
tráfego vai aumentando no sistema rodoviário, até mesmo as rodovias com várias pistas
se tornam lentas e congestionadas. Uma rede de dados é bem semelhante ao sistema
rodoviário. Os pacotes de dados são comparáveis a automóveis, e a largura de banda é
comparável ao número de pistas na rodovia. Quando é visualizada a rede de dados como
um sistema rodoviário, torna-se mais fácil ver como as conexões de largura de banda
baixa podem causar um congestionamento através de toda a rede.

Cisco CCNA 3.1 56
2.2.3 Medição
Nos sistemas digitais, a unidade básica de largura de banda é bits por segundo (bps). A
largura de banda é a medida da quantidade de informação que pode ser transferida de
um lugar para o outro em um determinado período de tempo, ou segundos. Apesar de
que a largura de banda pode ser descrita em bits por segundo, geralmente pode-se usar
algum múltiplo de bits por segundo. Em outras palavras, a largura de banda é tipicamente
descrita como milhares de bits por segundo (Kbps), milhões de bits por segundo (Mbps),
bilhões de bits por segundo (Gbps) e trilhões de bits per segundo (Tbps).
Embora os termos largura de banda e velocidade sejam freqüentemente confundidos, não
são exatamente sinônimos. Pode-se dizer, por exemplo, que uma conexão T3 a 45Mbps
opera a uma velocidade mais alta que uma conexão T1 a 1,544Mbps. No entanto, se
apenas uma pequena quantidade da sua capacidade de transmitir dados estiver sendo
usada, cada um desses tipos de conexão transportará os dados com aproximadamente a
mesma velocidade. Por exemplo, uma pequena quantidade de água fluirá à mesma taxa
através de um cano fino ou através de um grosso. Portanto, é mais adequado dizer que
uma conexão T3 tem uma largura de banda maior que uma conexão T1. A razão é que a
conexão T3 é capaz de transmitir mais informações durante o mesmo período de tempo e
não porque tem uma velocidade mais alta.

Cisco CCNA 3.1 57
2.2.4 Limitações
A largura de banda varia dependendo do tipo dos meios físicos assim como das
tecnologias de rede local e WAN utilizadas. A física dos meios explica algumas das
diferenças. Os sinais são transmitidos através de fio de cobre de par trançado, de cabo
coaxial, de fibra óptica e do ar. As diferenças físicas na maneira com que os sinais são
transmitidos resultam em limitações fundamentais na capacidade de transporte de
informações de um determinado meio. Porém, a largura de banda real de uma rede é
determinada pela combinação de meios físicos e das tecnologias escolhidas para a
sinalização e a detecção de sinais de rede.
Por exemplo, o entendimento atual da física do cabo de cobre de par trançado não
blindado (UTP) coloca o limite teórico da largura de banda acima de um gigabit por
segundo (Gbps). No entanto, na realidade, a largura de banda é determinada pela
utilização de Ethernet 10BASE-T, 100BASE-TX, ou 1000BASE-TX. Em outras palavras, a
largura de banda real é determinada pelos métodos de sinalização, placas de rede (NICs),
e outros itens de equipamento de rede escolhidos. Conseqüentemente, a largura de
banda não é somente determinada pelas limitações dos meios físicos.

Cisco CCNA 3.1 58
2.2.5 Throughput
Largura de banda é a medição da quantidade de informações que podem ser
transferidas através da rede em certo período de tempo. Portanto, a quantidade de
largura de banda disponível é uma parte crítica da especificação da rede. Uma rede local
típica poderá ser confeccionada para fornecer 100 Mbps para cada estação de trabalho
de mesa, mas isso não quer dizer que cada usuário será capaz de transmitir centenas de
megabits de dados através da rede para cada segundo de uso. Isto só seria possível sob
circunstâncias ideais. O conceito de throughput poderá ajudar na explicação de como isto
é possível.
O throughput se refere à largura de banda real medida, em uma hora do dia específica,
usando específicas rotas de Internet, e durante a transmissão de um conjunto específico
de dados na rede. Infelizmente, por muitas razões, o throughput é muito menor que a
largura de banda digital máxima possível do meio que está sendo usado.
Abaixo seguem alguns dos fatores que determinam o throughput:
• Dispositivos de interconexão
• Tipos de dados sendo transferidos
• Topologias de rede
• Número de usuários na rede
• Computador do usuário
• Computador servidor
• Condições de energia
A largura de banda teórica de uma rede é uma consideração importante na criação da
rede, pois a largura de banda de rede nunca será maior que os limites impostos pelos
meios e pelas tecnologias de rede escolhidas. No entanto, é também importante que o
projetista e o administrador de redes considerem os fatores que podem afetar o
throughput real. Com a medição constante do throughput, um administrador de redes
ficará ciente das mudanças no desempenho da rede e na mudança das necessidades dos
usuários da rede. A rede poderá então ser ajustada apropriadamente.

Cisco CCNA 3.1 59
2.2.6 Cálculo da transferência de dados
Geralmente os administradores e projetistas de redes são convidados a tomar decisões
relativas à largura de banda. Uma das decisões seria a de aumentar ou não o tamanho
das conexões de WAN para acomodar um novo banco de dados. Outra decisão seria se o
backbone atual da rede local tem ou não largura suficiente para um programa de
treinamento que utilize vídeo streaming. Nem sempre é fácil encontrar as respostas aos
problemas como esses, mas o melhor lugar por onde começar é com um simples cálculo
de transferência de dados.
Usando a fórmula tempo de transferência = tamanho do arquivo / largura de banda
(T = S/BW) permite que um administrador da rede faça uma estimativa de vários dos
componentes importantes do desempenho da rede. Se for conhecido o tamanho típico do
arquivo para um determinado aplicativo, a divisão do tamanho do arquivo pela largura de
banda da rede resulta em uma estimativa do tempo mais rápido no qual o arquivo pode
ser transferido.
Devem ser considerados dois pontos importantes ao fazer estes cálculos.
• O resultado é apenas uma estimativa, pois o tamanho do arquivo não inclui
qualquer encargo adicionado pela encapsulação.
• É provável que o resultado seja um tempo de transferência na melhor das
hipóteses, pois a largura de banda disponível nem sempre está a um máximo
teórico para o tipo de rede utilizada. Uma estimativa mais precisa poderá ser obtida
se o throughput for substituído pela largura de banda na equação.
Apesar dos cálculos da transferência de dados serem bem simples, deve-se ter cuidado
para usar as mesmas unidades por toda a equação. Em outras palavras, se a largura de
banda for medida em megabits por segundo (Mbps), o tamanho do arquivo deverá ser em
megabits (Mb), e não megabytes (MB). Já que os tamanhos de arquivos são tipicamente
dados em megabytes, talvez seja necessário multiplicar por oito o número de megabytes
para convertê-los em megabits.
Tente responder a seguinte pergunta, usando a fórmula T=S/BW. Não se esqueça de
converter as unidades de medição conforme o necessário.
O que levaria menos tempo, enviar o conteúdo de um disquete (1,44 MB) cheio de dados
por uma linha ISDN ou enviar o conteúdo de um disco rígido de 10 GB cheio de dados por
uma linha OC-48?

Cisco CCNA 3.1 60
2.2.7 Digital versus analógico
Até recentemente, as transmissões de rádio, televisão e telefone têm sido enviadas
através do ar e através de fios usando ondas eletromagnéticas. Essas ondas são
denominadas analógicas pois têm as mesmas formas das ondas de luz e de som que são
produzidas pelos transmissores. Conforme as ondas de luz e de som mudam de tamanho
e forma, o sinal elétrico que transporta a transmissão muda proporcionalmente. Em outras
palavras, as ondas eletromagnéticas são análogas às ondas de luz e de som.
A largura de banda analógica é medida de acordo com o quanto do espectro
eletromagnético é ocupado por cada sinal. A unidade básica da largura de banda
analógica é hertz (Hz), ou ciclos por segundo. Tipicamente, os múltiplos desta unidade
básica da largura de banda são usados, da mesma maneira que a largura de banda
digital. As unidades de medição mais comumente usadas são kilohertz (KHz), megahertz
(MHz), e gigahertz (GHz). Estas são as unidades que se usa para descrever as
freqüências de telefones sem fio, que geralmente operam a 900 MHz ou 2,4 GHz. Estas
são também as unidades que se usa para descrever as freqüências de redes sem fio
(wireless) de 802,11a e 802,11b, que operam a 5 GHz e 2,4 GHz.
Já que os sinais analógicos são capazes de transportar uma variedade de informações,
eles possuem algumas desvantagens significativas ao serem comparados às
transmissões digitais. O sinal de vídeo analógico que requer uma ampla gama de
freqüências para a transmissão não pode ser comprimido para caber dentro de uma
banda mais estreita. Portanto, se por acaso não estiver disponível a largura de banda
analógica, o sinal não poderá ser enviado.
Na sinalização digital, todas as informações são transmitidas como bits,
independentemente do tipo de informações. Voz, vídeo e dados todos se tornam fluxo de
bits quando são preparados para a transmissão através de meios digitais. Este tipo de
transmissão proporciona uma vantagem muito importante da largura de banda digital
sobre a largura de banda analógica. Podem ser enviadas quantidades ilimitadas de
informações através do canal digital que tenha a menor ou mais baixa largura de banda.
Independentemente do tempo que a informação digital leva para chegar ao seu destino e
ser reagrupada, ela pode ser vista, ouvida, lida ou processada na sua forma original.
É muito importante entender as diferenças e semelhanças entre a largura de banda
analógica e digital. Os dois tipos de largura de banda são fáceis de serem encontrados no
campo da tecnologia da informática. Porém, em função deste curso se preocupar
primariamente com redes digitais, o termo ‘largura de banda’ se refere a largura de banda
digital.

Cisco CCNA 3.1 61
2.3 Modelo de Redes
2.3.1 Usando camadas para analisar um problema em um fluxo de materiais
O conceito de camadas é usado para descrever como ocorre a comunicação de um
computador para outro.
A figura abaixo mostra um conjunto de questões que são relacionadas ao fluxo, que é
definido como um movimento de objetos físicos ou lógicos através de um sistema. Estas
questões mostram como o conceito de camadas ajuda na descrição dos detalhes do
processo de fluxo. Este processo pode ser associado a qualquer tipo de fluxo, de um fluxo
de tráfego em um sistema rodoviário até o fluxo de dados através de uma rede.
A figura abaixo mostra vários exemplos de fluxo e maneiras em que o fluxo de
informações pode ser decomposto em detalhes ou camadas.
Uma conversação entre duas pessoas apresenta uma boa oportunidade para usar uma
abordagem de camadas para analisar o fluxo de informações. Em uma conversação, cada
pessoa que deseja comunicar-se começa por criar uma idéia. Em seguida deve-se tomar
uma decisão de como comunicar a idéia de maneira correta. Por exemplo, uma pessoa
poderia decidir falar, cantar ou gritar, e qual idioma usar. Finalmente a idéia seria
entregue. Por exemplo, a pessoa cria o som que transporta a mensagem.

Cisco CCNA 3.1 62
Este processo pode ser dividido em camadas separadas que podem ser aplicadas a todas
as conversações. A camada superior é a idéia que será comunicada. A camada do meio é
a decisão de como será comunicada a idéia. A camada inferior é a criação do som para
transportar a comunicação.
O mesmo método de dividir uma tarefa em camadas explica como uma rede de
computador distribui informações a partir de uma fonte até o seu destino. Quando os
computadores enviam informações através de redes, todas as comunicações têm origem
na fonte e depois trafegam até um destino.
A informação que navega pela rede é geralmente conhecida como dados ou um pacote.
Um pacote é uma unidade de informações logicamente agrupadas que se desloca entre
sistemas de computadores. Conforme os dados são passados entre as camadas, cada
camada acrescenta informações adicionais que possibilitam uma comunicação efetiva
com a camada correspondente no outro computador.
Os modelos OSI e TCP/IP possuem camadas que explicam como os dados são
comunicados desde um computador para outro. Os modelos diferem no número e função
das camadas. Entretanto, cada modelo pode ser usado para ajudar na descrição e
fornecimento de detalhes sobre o fluxo de informação desde uma fonte até um destino.

Cisco CCNA 3.1 63
2.3.2 Usando camadas para descrever a comunicação de dados
Para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem até um destino, através de uma
rede, é importante que todos os dispositivos da rede usem a mesma linguagem, ou
protocolo. Um protocolo é um conjunto de regras que tornam mais eficiente a
comunicação em uma rede. Por exemplo, ao pilotarem um avião, os pilotos obedecem a
regras muito específicas de comunicação com outros aviões e com o controle de tráfego
aéreo.
Um protocolo de comunicações de dados é um conjunto de regras, ou um acordo, que
determina o formato e a transmissão de dados.
A Camada 4 no computador de origem comunica com a Camada 4 no computador de
destino. As regras e convenções usadas para esta camada são conhecidas como
protocolos de Camada 4. É importante lembrar-se de que os protocolos preparam dados
de uma maneira linear. Um protocolo em uma camada realiza certos conjuntos de
operações nos dados ao preparar os dados que serão enviados através da rede. Em
seguida os dados são passados para a próxima camada onde outro protocolo realiza um
conjunto diferente de operações.
Uma vez enviado o pacote até o destino, os protocolos desfazem a construção do pacote
que foi feito no lado da fonte. Isto é feito na ordem inversa. Os protocolos para cada
camada no destino devolvem as informações na sua forma original, para que o aplicativo
possa ler os dados corretamente.

Cisco CCNA 3.1 64
2.3.3 Modelo OSI
O início do desenvolvimento de redes era desorganizado em várias maneiras. No início da
década de 80 houve um grande aumento na quantidade e no tamanho das redes. À
medida que as empresas percebiam as vantagens da utilização da tecnologia de redes,
novas redes eram criadas ou expandidas tão rapidamente quanto eram apresentadas
novas tecnologias de rede.
Lá pelos meados de 1980, essas empresas começaram a sentir os problemas causados
pela rápida expansão. Assim como pessoas que não falam o mesmo idioma têm
dificuldade na comunicação entre si, era difícil para as redes que usavam diferentes
especificações e implementações trocarem informações. O mesmo problema ocorreu com
as empresas que desenvolveram tecnologias de rede proprietária ou particular.
Proprietário significa que uma empresa ou um pequeno grupo de empresas controla todos
os usos da tecnologia. As tecnologias de rede que seguiam estritamente as regras
proprietárias não podiam comunicar-se com tecnologias que seguiam diferentes regras
proprietárias.
Para tratar dos problemas de incompatibilidade entre as redes, a International
Organization for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa nos modelos de redes como
Digital Equipment Corporation net (DECnet), Systems Network Architecture (SNA) e
TCP/IP a fim de encontrar um conjunto de regras aplicáveis a todas as redes. Com o
resultado desta pesquisa, a ISO criou um modelo de rede que ajuda os fabricantes na
criação de redes que são compatíveis com outras redes.
O modelo de referência da Open System Interconnection (OSI) lançado em 1984 foi o
modelo descritivo de rede que foi criado pela ISO. Ele proporcionou aos fabricantes um
conjunto de padrões que garantiam uma maior compatibilidade e interoperabilidade entre
as várias tecnologias de rede produzidas pelas companhias ao redor do mundo.
O modelo de referência OSI é o modelo fundamental para comunicações em rede. Apesar
de existirem outros modelos, a maioria dos fabricantes de redes relaciona seus produtos
ao modelo de referência OSI. Isto é especialmente verdade quando querem educar os
usuários na utilização de seus produtos. Eles o consideram a melhor ferramenta
disponível para ensinar às pessoas a enviar e receber dados através de uma rede.

Cisco CCNA 3.1 65
2.3.4 Camadas OSI
O modelo de referência OSI é uma estrutura que você pode usar para entender como as
informações trafegam através de uma rede. O modelo de referência OSI explica como os
pacotes trafegam através de várias camadas para outro dispositivo em uma rede, mesmo
que a origem e o destino tenham diferentes tipos de meios físicos de rede.
No modelo de referência OSI, existem sete camadas numeradas e cada uma ilustra uma
função particular da rede.
Dividir a rede nessas sete camadas oferece as seguintes vantagens:
• Decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples.
• Padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por
parte de vários fabricantes.
• Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede
para que possam comunicar entre si.
• Evita que as mudanças em uma camada afetem outras camadas.
• Decompõe as comunicações de rede em partes menores, facilitando sua
aprendizagem e
compreensão.

Cisco CCNA 3.1 66
2.3.5 Comunicação ponto-a-ponto
Para que os pacotes de dados trafeguem da origem para o destino, cada camada do
modelo OSI na origem deve se comunicar com sua camada par no destino. Essa forma
de comunicação é chamada ponto-a-ponto. Durante este processo, os protocolos de cada
camada trocam informações, denominadas unidades de dados de protocolo (PDUs).
Cada camada de comunicação no computador de origem se comunica com uma PDU
específica da camada, e com a sua camada correspondente no computador de destino.
Pacotes de dados em uma rede são originados em uma origem e depois trafegam até um
destino. Cada camada depende da função de serviço da camada OSI abaixo dela. Para
fornecer esse serviço, a camada inferior usa o encapsulamento para colocar a PDU da
camada superior no seu campo de dados; depois, adiciona os cabeçalhos e trailers que a
camada precisa para executar sua função. A seguir, enquanto os dados descem pelas
camadas do modelo OSI, novos cabeçalhos e trailers são adicionados. Depois que as
Camadas 7, 6 e 5 tiverem adicionado suas informações, a Camada 4 adiciona mais
informações. Esse agrupamento de dados, a PDU da Camada 4, é chamado
segmento.

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A camada de rede, fornece um serviço à camada de transporte, e a camada de transporte
apresenta os dados ao subsistema da internetwork. A camada de rede tem a tarefa de
mover os dados através da internetwork. Ela efetua essa tarefa encapsulando os dados e
anexando um cabeçalho, criando um pacote (a PDU da Camada 3). O cabeçalho tem as
informações necessárias para completar a transferência, como os endereços lógicos da
origem e do destino.
A camada de enlace de dados fornece um serviço à camada de rede. Ela faz o
encapsulamento das informações da camada de rede em um diagrama (a PDU da
Camada 2). O cabeçalho do quadro contém informações (por exemplo, endereços físicos)
necessárias para completar as funções de enlace de dados. A camada de enlace fornece
um serviço à camada de rede encapsulando as informações da camada de rede em um
quadro.
A camada física também fornece um serviço à camada de enlace. A camada física
codifica o quadro de enlace de dados em um padrão de 1s e 0s (bits) para a transmissão
no meio (geralmente um cabo) na Camada 1.

Cisco CCNA 3.1 68
2.3.6 Modelo TCP/IP
O padrão histórico e técnico da Internet é o modelo TCP/IP. O Departamento de Defesa
dos Estados Unidos (DoD) desenvolveu o modelo de referência TCP/IP porque queria
uma rede que pudesse sobreviver a qualquer condição, mesmo a uma guerra nuclear. Em
um mundo conectado por diferentes tipos de meios de comunicação como fios de cobre,
microondas, fibras ópticas e links de satélite, o DoD queria a transmissão de pacotes a
qualquer hora e em qualquer condição. Este problema de projeto extremamente difícil
originou a criação do modelo TCP/IP.
Ao contrário das tecnologias de rede proprietárias mencionadas anteriormente, o TCP/IP
foi projetado como um padrão aberto. Isto queria dizer que qualquer pessoa tinha a
liberdade de usar o TCP/IP. Isto ajudou muito no rápido desenvolvimento do TCP/IP como
padrão.
O modelo TCP/IP tem as seguintes quatro camadas:
• A camada de Aplicação;
• A camada de Transporte;
• A camada de Internet;
• A camada de acesso à rede;
Embora algumas das camadas no modelo TCP/IP tenham os mesmos nomes das
camadas no modelo OSI, as camadas dos dois modelos não correspondem exatamente.
Mais notadamente, a camada de aplicação tem diferentes funções em cada modelo.
Os projetistas do TCP/IP decidiram que os protocolos de mais alto nível deviam incluir os
detalhes da camada de sessão e de apresentação do OSI. Eles simplesmente criaram
uma camada de aplicação que trata de questões de representação, codificação e controle
de diálogo.
A camada de transporte lida com questões de qualidade de serviços de confiabilidade,
controle de fluxo e correção de erros. Um de seus protocolos, o Transmission Control
Protocol (TCP), fornece formas excelentes e flexíveis de se desenvolver comunicações de
rede confiáveis com baixa taxa de erros e bom fluxo.
O TCP é um protocolo orientado a conexões. Ele mantém um diálogo entre a origem e o
destino enquanto empacota informações da camada de aplicação em unidades chamadas
segmentos. O termo orientado a conexões não quer dizer que existe um circuito entre os
computadores que se comunicam. Significa que segmentos da Camada 4 trafegam entre
dois hosts para confirmar que a conexão existe logicamente durante um certo período.

Cisco CCNA 3.1 69
O propósito da camada de Internet é dividir os segmentos TCP em pacotes e enviá-los a
partir de qualquer rede. Os pacotes chegam à rede de destino independente do caminho
levado para chegar até lá. O protocolo específico que governa essa camada é chamado
Internet Protocol (IP). A determinação do melhor caminho e a comutação de pacotes
ocorrem nesta camada.
É muito importante a relação entre IP e TCP. Pode-se imaginar que o IP aponta o
caminho para os pacotes, enquanto que o TCP proporciona um transporte confiável.
O significado do nome da camada de acesso à rede é muito amplo e um pouco confuso.
É também conhecida como a camada host-para-rede. Esta camada lida com todos os
componentes, tanto físico como lógico, que são necessários para fazer um link físico. Isso
inclui os detalhes da tecnologia de redes, inclusive todos os detalhes nas camadas: física
e de enlace do OSI.
Alguns dos protocolos da camada de aplicação incluem os seguintes:
• File Transfer Protocol (FTP)
• Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
• Sistema de Nomes de Domínios (DNS)
• Trivial File Transfer Protocol (TFTP)
Os protocolos mais comuns da camada de transporte incluem: Transport Control
Protocol (TCP) e User Datagram Protocol (UDP).
O principal protocolo da camada de Internet é: Internet Protocol (IP).
A camada de acesso à rede se refere a qualquer tecnologia em particular usada em uma
rede específica.
Independentemente dos aplicativos de rede fornecidos e do protocolo de transporte
utilizado, existe apenas um protocolo de Internet que é o IP. Esta é uma decisão
intencional de projeto. O IP serve como um protocolo universal que permite que qualquer
computador, em qualquer lugar, se comunique a qualquer momento.
Uma comparação entre o modelo OSI e o modelo TCP/IP realçará algumas semelhanças
e diferenças.

Cisco CCNA 3.1 70
Semelhanças incluem:
• Ambos têm camadas.
• Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços muito diferentes.
• Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis.
• Os dois modelos precisam ser conhecidos pelos profissionais de rede.
• Ambos supõem que os pacotes sejam comutados. Isto quer dizer que os pacotes
individuais podem seguir caminhos diferentes para chegarem ao mesmo destino.
Isto é em contraste com as redes comutadas por circuitos onde todos os pacotes
seguem o mesmo caminho.
As diferenças incluem:
• O TCP/IP combina os aspectos das camadas de apresentação e de sessão dentro
da sua camada de aplicação.
• O TCP/IP combina as camadas: física e de enlace do OSI na camada de acesso à
rede.
• O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas.
• Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se
desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos
seus protocolos. Ao contrário, geralmente as redes não são desenvolvidas de
acordo com o protocolo OSI, embora o modelo OSI seja usado somente como um
guia.
Embora os protocolos do TCP/IP sejam os padrões com os quais a Internet cresceu, este
currículo vai usar o modelo OSI pelas seguintes razões:
• É um padrão genérico independente de protocolos.
• Tem mais detalhes, o que o torna de maior ajuda para o ensino e a aprendizagem.
• Tem mais detalhes, o que pode ser útil na solução de problemas.
Muitos profissionais da rede têm opiniões diversas sobre que modelo usar. Devido à
natureza da indústria, é necessário familiarizar-se com ambos. Ambos os modelos OSI e
TCP/IP serão mencionados por todo o currículo. A ênfase deve ser no seguinte:
• TCP como um protocolo da Camada 4 do OSI
• TCP como um protocolo da Camada 3 do OSI
• Ethernet como uma tecnologia da Camada 2 e da Camada 1

Cisco CCNA 3.1 71
Lembre-se de que existe uma diferença entre um modelo e um protocolo real que é usado
em redes. O modelo OSI será usado para descrever os protocolos TCP/IP.

Cisco CCNA 3.1 72
2.3.7 Processo detalhado de encapsulamento
Todas as comunicações numa rede começam em uma origem e são enviadas a um
destino. As informações enviadas através da rede são conhecidas como dados ou
pacotes de dados. Se um computador (host A) desejar enviar dados para outro
computador (host B), os dados devem primeiro ser empacotados através de um processo
chamado encapsulamento.
O encapsulamento empacota as informações de protocolo necessárias antes que
trafeguem pela rede. Assim, à medida que o pacote de dados desce pelas camadas do
modelo OSI, ele recebe cabeçalhos, trailers e outras informações.
Uma vez que os dados são enviados pela origem, eles viajam através da camada de
aplicação em direção às outras camadas. O empacotamento e o fluxo dos dados que são
trocados passam por alterações à medida que as camadas executam seus serviços para
os usuários finais.
As redes devem efetuar as cinco etapas de conversão a seguir para encapsular os dados:
1. Gerar os dados.
Quando um usuário envia uma mensagem de correio eletrônico, os seus caracteres
alfanuméricos são convertidos em dados que podem trafegar na internetwork.

Cisco CCNA 3.1 73
2. Empacotar os dados para transporte fim-a-fim.
Os dados são empacotados para transporte na internetwork. Usando segmentos, a
função de transporte assegura que os hosts da mensagem em ambas as
extremidades do sistema de correio eletrônico possam comunicar-se com
confiabilidade.
3. Adicionar o endereço IP da rede ao cabeçalho.
Os dados são colocados em um pacote ou datagrama que contém um cabeçalho de
pacote contendo endereços lógicos de origem e destino. Esses endereços ajudam os
dispositivos da rede a enviar os pacotes através da rede por um caminho escolhido.
4. Adicionar o cabeçalho e o trailer da camada de enlace de dados.
Cada dispositivo da rede deve colocar o pacote dentro de um quadro. O quadro
permite a conexão com o próximo dispositivo da rede diretamente conectado no link.
Cada dispositivo no caminho de rede escolhido requer enquadramento de forma que
possa conectar-se com o próximo dispositivo.
5. Converter em bits para transmissão.
O quadro deve ser convertido em um padrão de 1s e 0s (bits) para transmissão no
meio físico. Uma função de sincronização de clock permite que os dispositivos
diferenciem esses bits à medida que trafegam no meio físico. O meio físico das redes
interconectadas pode variar ao longo do caminho usado. Por exemplo, a mensagem
de correio eletrônico pode ser originada em uma rede local, atravessar um backbone
do campus e sair por um link da WAN até alcançar seu destino em outra rede local
remota.

Cisco CCNA 3.1 74
Resumo Capítulo 02
• Ao estudar redes é essencial ter um entendimento de largura de banda
• Largura de banda é finita, custa dinheiro e a demanda aumenta diariamente
• Usando a analogia como o fluxo de água e o fluxo de tráfego pode ajudar na
explicação de largura de banda
• A largura de banda é medida em bits por segundo, bps, Kbps, Mbps ou Gbps
• As limitações da largura de banda incluem o tipo de meio usado, as tecnologias de
rede local de WAN e o equipamento de rede
• O throughput se refere à medida real da largura de banda, que é afetada por
fatores que incluem o número de usuários na rede, dispositivos de rede, tipos de
dados, o computador do usuário e o servidor
• A fórmula T = S/BW (tempo de transferência = tamanho do arquivo / largura de
banda) pode ser usada para calcular o tempo que leva para fazer a transferência
de dados
• Comparação entre larguras de banda analógica e digital
• Uma abordagem de camadas é eficiente ao analisar problemas
• A comunicação de rede é descrita por modelos de camadas
• Os modelos OSI e TCP/IP são os dois modelos mais importantes de comunicação
de rede
• O International Organization for Standardization criou o modelo OSI para tratar dos
problemas de incompatibilidade de redes
• As sete camadas do OSI são: aplicação, apresentação, sessão, transporte, rede,
enlace de dados e física
• As quatro camadas do TCP/IP são: aplicação, transporte, internet e acesso à rede
• Os dispositivos fundamentais de rede são: hubs, bridges, switches e roteadores
• A disposição da topologia física inclui: barramento, anel, estrela, estrela estendida,
hierárquica e malh
• Uma WAN consiste em duas ou mais redes locais abrangendo uma área
geográfica em comum
• Uma SAN oferece um melhor desempenho do sistema, é escalonável, e possui
incorporada uma tolerância contra desastres
• Uma VPN é uma rede particular que é construída dentro de uma infra-estrutura de
rede pública
• Três tipos principais de VPNs são: acesso, Intranet e Extranet
• As Intranets são projetadas para serem disponíveis aos usuários que têm
privilégios de acesso à rede interna de uma organização,
As Extranets têm a finalidade de proporcionar aplicativos e serviços baseados na Intranet,
usando um acesso seguro para estendê-las para usuários ou empresas externa.

Cisco CCNA 3.1 75
Capítulo 03: Meios Físicos para Redes

Cisco CCNA 3.1 76
Cabos de cobre são usados em quase todas as redes locais. Estão disponíveis vários
diferentes tipos de cabos de cobre, cada tipo tem suas vantagens e desvantagens. Uma
seleção cuidadosa de cabeamento é a chave para uma operação eficiente de redes. Já
que o cobre transporta informações usando corrente elétrica, é importante entender
alguns conceitos básicos de eletricidade quando se planeja a instalação de uma rede. A
fibra óptica é o meio mais freqüentemente usado para as transmissões ponto-a-ponto a
grandes distâncias e com alta largura de banda necessárias para backbones das redes
locais e em WANs. Usando um meio óptico, usa-se luz para transmitir dados através de
uma fibra fina de vidro ou plástico. Os sinais elétricos fazem com que o trasmissor de fibra
óptica gere os sinais de luz que são enviados através da fibra. O host receptor recebe os
sinais de luz e os converte em sinais elétricos na extremidade mais distante da fibra. No
entanto, não existe eletricidade no próprio cabo de fibra óptica. Aliás, o vidro usado no
cabo de fibra ópica é um isolante muito bom. A conectividade física permitiu um aumento
na produtividade tornando possível o compartilhamento de impressoras, servidores e
software. Os sistemas de redes tradicionais exigem que as estações de trabalho
permaneçam estacionárias permitindo movimentação apenas dentro dos limites dos
meios e da área de escritórios.
A apresentação de tecnologia sem fio elimina essas restrições e oferece uma
portabilidade verdadeira ao mundo da computação. Atualmente, a tecnologia sem fio não
fornece transferências a alta velocidade, segurança ou confiabilidade no tempo de
atividade nas redes cabeadas. Portanto, a flexibilidade da tecnologia sem fio justifica o
sacrifício. Os administradores freqüentemente consideram a tecnologia sem fio ao
instalarem uma nova rede ou quando atualizam uma rede existente. Uma simples rede
sem fio poderia funcionar dentro de apenas alguns minutos após as estações de trabalho
serem ligadas. A conectividade à Internet é possível através de uma conexão em fios,
roteador, cabo ou modem DSL e um ponto de acesso sem fio que age como um hub para
os nós sem fio. Em um ambiente residencial ou pequeno escritório, estes dispositivos
podem ser combinados em uma única unidade.
• Examinar as propriedades elétricas de matéria.
• Definir voltagem, resistência, impedância, corrente e circuitos.
• Descrever as especificações e desempenho dos diferentes tipos de cabos.
• Descrever o cabo coaxial e suas vantagens e desvantagens sobre outros tipos de
cabos.
• Descrever cabos de par trançado blindado (STP) e suas utilizações.
• Descrever cabos de par trançado não blindado (UTP) e suas utilizações.
• Examinar as características dos cabos direto, cruzado e rollover e onde cada um é
usado.
• Explicar os conceitos básicos do cabo de fibra óptica.
• Descrever como as fibras podem guiar a luz para longas distâncias.
• Descrever fibra multimodo e monomodo.
• Descrever como as fibras são instaladas.
• Descrever o tipo de conectores e equipamento usado com cabos de fibra óptica.
• Explicar como são testadas as fibras para garantir que funcionarão corretamente.
• Examine as questões de segurança que tratam de fibras ópticas.

Cisco CCNA 3.1 77
3.1 Meios em Cobre
3.1.1 Átomos e Elétrons
Toda matéria é composta de átomos. A Tabela Periódica dos Elementos lista todos os
tipos conhecidos de átomos e suas propriedades.
O átomo é constituído de:
• Elétrons – Partículas que têm uma carga negativa e ficam em órbita em torno do
núcleo;
• Prótons – Partículas com uma carga positiva;
• Nêutrons – Partículas sem carga (neutro);
Os prótons e nêutrons são combinados em um pequeno grupo chamado núcleo.
Para ajudá-lo a entender as propriedades elétricas dos elementos/materiais, localize o
hélio (He) na tabela periódica.
Hélio tem um número atômico de 2, o que significa que tem 2 prótons e 2 elétrons. Tem
um peso atômico de 4. Subtraindo-se o número atômico (2) do peso atômico (4), você vai
saber que o hélio também tem 2 nêutrons .
O físico dinamarquês Niels Bohr desenvolveu um modelo simplificado para ilustrar os
átomos.
Esta ilustração mostra o modelo para o átomo de hélio. Se os prótons e nêutrons deste
átomo tivessem o tamanho adulto de uma bola de futebol (#5), no meio de um campo de
futebol, a única coisa menor que a bola seriam os elétrons. Os elétrons seriam do
tamanho de cerejas e ficariam em órbita próximos aos assentos periféricos do estádio.
Em outras palavras, o volume total deste átomo, inclusive o caminho do elétron, seria
mais ou menos do tamanho do estádio. O núcleo do átomo onde existem os prótons e
nêutrons seria do tamanho da bola de futebol.

Cisco CCNA 3.1 78
Uma das leis da natureza, chamada Lei da Força Elétrica de Coulomb, estabelece que
cargas opostas reagem entre si com uma força que as leva a se atraírem. Cargas
semelhantes reagem entre si com uma força que as leva a se repelirem. No caso de
cargas opostas ou idênticas, a força aumenta na medida em que as cargas se
aproximam. A força é inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação.
Quando as partículas se aproximam muito, a energia nuclear sobrepuja a força elétrica de
repulsão e mantém a coesão do núcleo. Isto explica porque o núcleo não se desintegra.
Examine o modelo de Bohr do átomo de hélio. Se a lei de Coulomb é verdadeira, e se o
modelo de Bohr descreve os átomos de hélio como estáveis, então deve haver outras leis
da natureza em ação. Como ambos podem estar certos?
• Lei de Coulomb – Cargas opostas se atraem e cargas iguais se repelem.
• Modelo de Bohr – Prótons são cargas positivas e elétrons são cargas negativas.
Há mais de 1 próton no núcleo.
Os elétrons permanecem em órbita, mesmo que os prótons atraem os elétrons. Os
elétrons têm velocidade o suficiente para orbitarem e não serem atraídos para o núcleo,
da mesma forma que a lua gira ao redor da Terra.
Os prótons não se afastam um do outro por causa de uma energia nuclear associada aos
nêutrons. A energia nuclear é uma força incrivelmente potente que age como um tipo de
cola para manter os prótons juntos.
Os prótons e nêutrons são ligados por uma força muito potente. No entanto, os elétrons
são ligados à sua órbita ao redor do núcleo por uma força mais fraca. Os elétrons em
certos átomos, tais como de metais, podem ser liberados do átomo e postos a fluir. Este
mar de elétrons, levemente ligados aos átomos, é o que torna possível a eletricidade. A
eletricidade é um fluxo livre de elétrons.

Cisco CCNA 3.1 79
Os elétrons desprendidos que permanecem em um lugar, sem movimento e com carga
negativa, são chamados eletricidade estática.
Se esses elétrons estáticos tiverem a oportunidade de passar para um condutor, isso
pode gerar uma descarga eletrostática (ESD). O estudo de condutores virá mais adiante
neste capítulo.
Apesar de que o ESD é geralmente inofensivo às pessoas, ele pode criar problemas
sérios aos equipamentos eletrônicos sensíveis. A descarga estática pode danificar
aleatoriamente chips, dados ou ambos. O circuito lógico dos chips do computador é
extremamente sensível à descarga eletrostática. Use cuidado ao trabalhar dentro de um
computador, roteador, etc.
Átomos, ou grupos de átomos chamados moléculas, podem ser considerados materiais.
Os materiais são classificados como pertencentes a um de três grupos, dependendo de
quão facilmente a eletricidade, ou elétrons livres, fluem através deles.
A base para todos os dispositivos eletrônicos é o conhecimento sobre como os isolantes,
condutores e semicondutores controlam o fluxo de elétrons e como trabalham
conjuntamente em várias combinações.

Cisco CCNA 3.1 80
3.1.2 Voltagem
Às vezes a voltagem é conhecida como força eletromotiva (EMF). A EMF é relacionada a
uma energia elétrica, ou pressão que ocorre quando os elétros ou prótons são separados.
A força criada empurra em direção à carga oposta e afasta em direção contrária da carga
semelhante. Isso é o que acontece em uma bateria, onde ações químicas fazem com que
os elétrons se soltem do terminal negativo da bateria. Os elétrons então passam para o
terminal oposto ou positivo através de um circuito EXTERNO. Os elétrons não passam
através da própria bateria. Lembre-se de que o fluxo de eletricidade é realmente o fluxo
de elétrons. A voltagem também pode ser criada de três maneiras. A primeira é por
fricção, ou eletricidade estática. A segunda é por magnetismo, ou gerador elétrico. E por
último, a voltagem pode ser criada por luz, ou célula solar.
A voltagem é representada pela letra V, e às vezes pela letra E, para energia
eletromotiva. A unidade de medida para voltagem é volt (V).
Volt é definido como a quantidade de trabalho, por unidade de carga, necessária para
separar as cargas.

Cisco CCNA 3.1 81
3.1.3 Resistência e Impendância
Os materiais através dos quais flui a corrente oferecem graus variáveis de oposição, ou
resistência, ao movimento dos elétrons. Os materiais que oferecem pouca ou nenhuma
resistência são chamados condutores. Aqueles que não permitem o fluxo da corrente, ou
o restringem muito, são chamados isolantes. A quantidade de resistência depende da
composição química dos materiais.
Todos os materiais que conduzem eletricidade têm certa medida de resistência ao fluxo
de elétrons através deles. Esses materiais têm também outros efeitos conhecidos como
capacitância e indutância associados ao fluxo de elétrons. Estas três características
constituem a impedância, que inclui a resistência.
O termo atenuação é importante quando se estuda sobre redes. A atenuação se refere à
resistência ao fluxo de elétrons e porque um sinal se torna degradado ao mover-se
através do conduíte.
A letra R representa resistência. A unidade de medida para resistência é o ohm (Ω). O
símbolo vem da letra grega ômega.
Os isolantes elétricos, ou isolantes, são materiais que permitem o fluxo de elétrons com
grande dificuldade ou não permitem tal fluxo de forma alguma. Exemplos de isolantes
elétricos incluem plástico, vidro, ar, madeira seca, papel, borracha e o gás hélio. Esses
materiais têm estruturas químicas muito estáveis, com elétrons em órbita firmemente
presos aos átomos.
Condutores elétricos, geralmente conhecidos como apenas condutores, são materiais que
permitem o fluxo de elétrons com grande facilidade. Eles fluem facilmente porque os
elétrons nas órbitas periféricas não estão fortemente ligados ao núcleo e são liberados
com facilidade. À temperatura ambiente, esses materiais têm um grande número de
elétrons livres que podem oferecer condução. A introdução da voltagem faz com que os
elétrons livres se desloquem, causando a passagem da corrente.
A tabela periódica categoriza alguns grupos de átomos, listando-os em colunas. Os
átomos em cada coluna pertencem a famílias químicas determinadas. Embora possam ter
números diferentes de prótons, nêutrons e elétrons, seus elétrons da camada externa têm
órbitas similares e comportam-se de maneira semelhante ao interagirem com outros
átomos e moléculas. Os melhores condutores são os metais, como o cobre (Cu), a prata
(Ag) e o ouro (Au), porque possuem elétrons que são liberados facilmente. Outros
condutores incluem a solda, uma mistura de chumbo (Pb) e estanho (Sn)) e a água com
íons. Um íon é um átomo que tem mais elétrons, ou menos elétrons, que o número de
prótons no núcleo do átomo. O corpo humano é composto de aproximadamente 70% de
água com íons, o que significa que ele, também, é um condutor.
Semicondutores são materiais onde a quantidade de eletricidade conduzida pode ser
controlada precisamente. Esses materiais estão listados juntos em uma coluna da tabela
periódica. Os exemplos incluem o carbono (C), germânio (Ge) e a liga arsenieto de gálio
(GaAs). O mais importante semicondutor, que faz os melhores circuitos eletrônicos
microscópicos, é o silício (Si).

Cisco CCNA 3.1 82
O silício é muito comum e pode ser encontrado na areia, no vidro e em muitos tipos de
rochas. A região de San Jose, na Califórnia, é conhecida como Vale do Silício porque a
indústria de computação, que depende de microchips de silício, começou nessa área.

Cisco CCNA 3.1 83
3.1.4 Corrente
A corrente elétrica é o fluxo de cargas criado quando os elétrons se deslocam. Em
circuitos elétricos, a corrente é criada pelo fluxo de elétrons livres. Quando a voltagem, ou
pressão elétrica, é aplicada e há uma passagem para a corrente, os elétrons deslocam-se
do terminal negativo através da passagem até o terminal positivo.
O terminal negativo repele os elétrons e o positivo os atraem. A letra "I" representa
corrente. A unidade de medida para corrente é Ampere (A). Um ampère é definido como o
número de cargas por segundo que passa por um ponto ao longo de um caminho.
Se a amperagem ou corrente pode ser imaginada como sendo o número ou volume do
tráfego de elétrons que está fluindo, então a voltagem pode ser considerada como a
velocidade do tráfego de elétrons. A combinação de amperagem e voltagem equivale à
wattagem. Os dispositivos elétricos como lâmpadas, motores e fontes de alimentação
para computadores são classificados em termos de watts. Um watt é definido como a
quantidade de energia consumida ou produzida por um dispositivo.
É a corrente ou amperagem em um circuito elétrico que realmente faz o trabalho. Como
um exemplo, a eletricidade estática possui uma voltagem muito alta, tanto que pode pular
um espaço de 2,5 cm ou mais. No entanto, possui uma amperagem muito baixa e como
resultado pode criar um choque mas não lesões permanentes. O motor de partida em um
automóvel opera a uma voltagem relativamente baixa de 12 volts mas exige uma
amperagem muito alta para gerar energia suficiente para dar partida no motor. Raios
possuem voltagem e amperagem muito altas e podem causar danos e ferimentos
gravíssimos.

Cisco CCNA 3.1 84
3.1.5 Circuitos
As correntes fluem em loops fechados chamados circuitos. Esses circuitos devem ser
compostos por materiais condutores e ter fontes de voltagem. A voltagem faz com que a
corrente flua, enquanto a resistência e a impedância se opõem a isso. A corrente consiste
em elétrons que se deslocam para longe dos terminais negativos e em direção aos
terminais positivos. Conhecer esses fatos permite que as pessoas controlem um fluxo de
corrente.
Se houver um caminho, a eletricidade fluirá naturalmente para a terra. A corrente flui
através de caminhos que oferecem menor resistência. Se o corpo humano fornecer um
caminho de menor resistência, a corrente fluirá através dele. Quando um aparelho elétrico
tem um plugue com três pinos, um deles serve como terra, ou zero volts. O pino terra
fornece um caminho de condução para os elétrons fluírem para a terra, pois a resistência
ao atravessar o corpo seria maior que a resistência ao fluir diretamente à terra.
Terra geralmente signifca nível de zero volts, quando se faz a medição elétrica. A
voltagem é criada pela separação de cargas, o que significa que as medições de
voltagem devem ser realizadas entre dois pontos.
A analogia com a água ajuda a explicar os conceitos da eletricidade. Quanto maior o nível
de água e maior a pressão, mais a água fluirá. A corrente da água também depende do
tamanho do espaço por onde deve fluir. Da mesma forma, quanto maior a voltagem e
maior a pressão elétrica, mais corrente será produzida. A corrente elétrica, então,
encontra resistência que, como a válvula de água, reduz o fluxo. Se ela estiver em um
circuito CA, a quantidade de corrente vai depender de quanta impedância existe. Se ela
estiver em um circuito CC, a quantidade de corrente vai depender de quanta resistência
existe. A bomba é como uma bateria. Ela fornece pressão para manter o fluxo em
movimento.
A relação entre voltagem, resistência e corrente é voltagem (V) = corrente (I) multiplicada
pela resistência (R). Em outras palavras, V = I*R. Esta é a lei de Ohm, designada pelo
nome de um cientista que estudava estas questões.

Cisco CCNA 3.1 85
Os dois meios pelos quais a corrente flui são Corrente Alternada (CA) e Corrente
Contínua (CC). A corrente alternada (AC) e as voltagens variam com o tempo, mudando
sua polaridade ou direção. A CA flui em uma direção, depois inverte e flui na outra
direção, e depois repete este processo. A voltagem CA é positiva em um terminal, e
negativa no outro. E depois a voltagem CA inverte sua polaridade, para que o terminal
positivo se torne negativo, e o negativo se torne positivo. Esse processo se repete
continuamente.
A corrente contínua (CC) flui sempre na mesma direção e as voltagens da CC têm
sempre a mesma polaridade. Um terminal é sempre positivo e o outro sempre negativo.
Eles não se modificam nem invertem.
Um osciloscópio é um dispositivo eletrônico usado para medir sinais elétricos relativos ao
tempo. Um osciloscópio representa em gráfico as ondas, os pulsos e os padrões elétricos.
Ele tem um eixo x que representa o tempo e um eixo y que representa a voltagem.
Geralmente, há duas entradas de voltagem no eixo y para que duas ondas possam ser
observadas e medidas ao mesmo tempo.
Os fios elétricos levam eletricidade na forma de CA pois pode ser entregue eficientemente
a longas distâncias. A CC pode ser encontrada em pilhas de lanternas, baterias de carro e
como fonte de alimentação para microchips na placa-mãe de um computador, onde só
precisa ir a uma curta distância.
Os elétrons fluem em circuitos fechados, ou loops completos. A Figura abaixo mostra um
circuito simples.

Cisco CCNA 3.1 86
O processo químico na bateria provoca o acúmulo de carga. Isto proporciona uma
voltagem, uma pressão elétrica que facilitam o fluxo dos elétrons através de vários
dispositivos. As linhas representam um condutor, geralmente um fio de cobre. Imagine um
interruptor como sendo duas extremidades de um único fio que pode ser aberto ou
interrompido para impedir o fluxo de elétrons. Quando as duas extremidades estão
fechadas, fixas ou em curto, os elétrons são permitidos a se deslocarem. Finalmente, a
lâmpada oferece resistência ao fluxo de elétrons, fazendo com que liberem energia na
forma de luz. Os circuitos envolvidos em redes usam uma versão muito mais complexa
deste circuito simplíssimo.
Nos sistemas elétricos DC e CA, o fluxo de elétrons é sempre da carga negativa para a
carga positiva. No entanto, para que haja o controle do fluxo de elétrons, é necessário um
circuito completo. A Figura abaixo mostra parte do circuito elétrico que fornece energia a
uma residência ou escritório.

Cisco CCNA 3.1 87
3.1.6 Especificação de Cabos
Os cabos possuem diferentes especificações e expectativas com relação ao seu
desempenho:
• Quais são as velocidades para transmissão de dados que podem ser alcançadas
quando se usa um determinado tipo de cabo? A velocidade da transmissão de bits
através do cabo é extremamente importante. A velocidade da transmissão depende
do tipo de conduíte usado.
• Qual é o tipo de transmissão sendo considerada? As transmissões serão digitais
ou baseadas em tecnologia analógica? A transmissão digital ou de banda base, e a
transmissão baseada na tecnologia analógica ou de banda base, são as duas
escolhas.
• Qual é a distância que um sinal pode percorrer através de um certo tipo de cabo
antes que a atenuação desse sinal se torne um problema? Em outras palavras, o
sinal se tornará tão degradado que o dispositivo receptor talvez não possa receber
e interpretar corretamente o sinal ao chegar àquele dispositivo? A distância que o
sinal transita no cabo afeta diretamente a atenuação do sinal. A degradação do
sinal é diretamente relacionado à distância que o sinal transita e o tipo de cabo
usado.
Alguns exemplos de especificações Ehternet relacionadas ao tipo de cabo incluem:
• 10BASE-T;
• 10BASE5;
• 10BASE2;
A 10BASE-T se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de transmissão é
banda de base, ou interpretada digitalmente. O T significa par trançado.
A 10BASE5-T se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de transmissão é
banda de base, ou interpretada digitalmente. O 5 representa a capacidade do cabo de
permitir que o sinal transite aproximadamente 500 metros antes que a atenuação venha a
interromper a capacidade do receptor de interpretar corretamente o sinal sendo recebido.
A 10BASE5 é geralmente conhecida como Thicknet. A Thicknet é na realidade um tipo de
rede, enquanto que a 10BASE5 é o cabeamento usado naquela rede.
A 10BASE2 se refere à velocidade de transmissão a 10 Mbps. O tipo de transmissão é
banda de base, ou interpretada digitalmente. O 2 em 10BASE2 refere-se ao máximo
comprimento aproximado de um segmento ser 200 metros, antes que a atenuação venha
a interromper a capacidade do receptor de interpretar corretamente o sinal sendo
recebido. O comprimento máximo do segmento é de fato 185 metros. A 10BASE2 é
geralmente conhecida como Thicknet. A Thicknet é na realidade um tipo de rede,
enquanto que a 10BASE2 é o cabeamento usado naquela rede.

Cisco CCNA 3.1 88
3.1.7 Cabo Coaxial
O cabo coaxial consiste em um condutor de cobre envolto por uma camada isolante
flexível. O condutor central também pode ser feito de um fino cabo de alumínio laminado,
permitindo que o cabo seja industrializado a baixo custo. Sobre o material isolante, há
uma trança de lã de cobre ou uma folha metálica, que age como um segundo fio no
circuito e como blindagem para o fio interior. Esta segunda camada, ou blindagem,
também reduz a quantidade de interferência eletromagnética externa. A capa do cabo
cobre esta blindagem.
O cabo coaxial oferece muitas vantagens às redes locais. Pode cobrir maiores distâncias
que o cabo de par trançado blindado (STP), cabo de par trançado não blindado (UTP), e
cabo de par trançado "screened" (ScTP) sem a necessidade de repetidores. Os
repetidores geram os sinais em uma rede para que eles possam cobrir distâncias
maiores. O cabo coaxial é mais barato do que o cabo de fibra óptica e a tecnologia é bem
conhecida. Ele tem sido usado por muitos anos em vários os tipos de comunicação de
dados inclusive televisão a cabo.
Ao trabalhar com cabo, é importante considerar a sua espessura. À medida que aumenta
a espessura do cabo, aumenta também a dificuldade de se trabalhar com ele. Lembre-se
de que o cabo tem de ser puxado através de conduítes e calhas existentes que têm
espessuras limitadas. O cabo coaxial existe em diversas espessuras. O maior diâmetro foi
especificado para uso como cabo de backbone Ethernet devido a sua maior extensão de
transmissão e suas características de rejeição ao ruído. Esse tipo de cabo coaxial é
freqüentemente chamado de thicknet. Como o seu apelido sugere, esse tipo de cabo
pode ser muito rígido para ser instalado facilmente em algumas situações. Geralmente,
quanto mais difícil for a instalação dos meios de rede, mais cara será a instalação. O cabo
coaxial é mais caro de se instalar do que o cabo de par trançado. O cabo thicknet quase
não é mais usado, exceto para fins de instalações especiais.
No passado, o cabo coaxial ‘thinnet’ com um diâmetro externo de apenas 0,35 cm era
usado em redes Ethernet. Ele era especialmente útil para instalações de cabo que
exigiam que o cabo fizesse muitas curvas e voltas. Já que o thinnet era mais fácil de
instalar, a instalação era também mais econômica. Isso fez com que algumas pessoas o
chamassem de cheapernet. A malha externa de cobre ou metálica no cabo coaxial
constitui metade do circuito elétrico e deve-se ter muito cuidado para garantir uma
conexão elétrica sólida em ambas as extremidades, resultando em aterramento
apropriado. Uma conexão de blindagem ruim é uma das maiores fontes de problemas de
conexão na instalação do cabo coaxial. Problemas de conexão resultam em ruído elétrico
que interfere na transmissão de sinais no meio da rede. Por esta razão o thinnet não é
mais comumente usado nem suportado pelos padrões mais modernos (100 Mbps ou
maior) para redes Ethernet.

Cisco CCNA 3.1 89
3.1.8 Cabo STP
O cabo de par trançado blindado (STP) combina as técnicas de blindagem, cancelamento
e trançamento de fios.
Cada par de fios é envolvido por uma malha metálica. Os dois pares de fios são
totalmente envolvidos por uma malha ou folha metálica. Geralmente é um cabo de 150
Ohm. Conforme especificado para utilização nas instalações de rede Token Ring, o STP
reduz o ruído elétrico dentro dos cabos como ligação dos pares e diafonia. O STP reduz
também ruídos eletrônicos externos dos cabos, por exemplo a interferência
eletromagnética (EMI) e interferência da freqüência de rádio (RFI). O cabo de par
trançado blindado compartilha muitas das vantagens e desvantagens do cabo de par
trançado não blindado (UTP). O STP oferece maior proteção contra todos os tipos de
interferência externa, mas é mais caro e difícil de instalar do que o UTP.
Um novo híbrido do UTP como o STP tradicional é o Screened UTP (ScTP), também
conhecido como Foil Twisted Pair (FTP).
O ScTP é basicamente o UTP envolvido em uma blindagem de folha ou malha metálica.
ScTP, como o UTP, também é um cabo de 100 Ohm. Muitos instaladores e fabricantes de
cabos podem utilizar o termo STP para descrever cabeamento ScTP. É importante
entender a maioria das referências feitas a STP hoje na verdade referem-se a
cabeamento blindado de quatro pares. É altamente improvável que o verdadeiro cabo
STP seja usado em um trabalho de instalação de cabos.

Cisco CCNA 3.1 90
Os materiais da blindagem metálica no STP e no ScTP precisam estar aterrados nas duas
extremidades. Se o aterramento for feito incorretamente ou se houver qualquer
discontinuidade no comprimento inteiro do material blindado, o STP e o ScTP podem se
tornar suscetíveis a grandes problemas de ruído. Eles são suscetíveis porque permitem
que a blindagem funcione como uma antena captando sinais indesejados. Entretanto,
esse efeito atua nas duas direções. A blindagem não só impede que as ondas
eletromagnéticas entrantes causem ruído nos fios de dados, mas também minimiza a
saída das ondas eletromagnéticas irradiadas. Essas ondas poderiam causar ruídos em
outros dispositivos. Os cabos STP e ScTP não podem percorrer distâncias tão longas
como outros meios de rede como cabo coaxial ou fibra óptica, sem que o sinal seja
repetido. Mais isolamento e blindagem se combinam para aumentar consideravelmente o
tamanho, peso e custo do cabo. Os materiais de blindagem tornam as terminações mais
difíceis e suscetíveis a más práticas de instalação. Entretanto, o STP e o ScTP ainda têm
seu lugar, especialmente na Europa ou em instalações onde EMI e RFI são intensos
próximo ao cabeamento.

Cisco CCNA 3.1 91
3.1.9 Cabo UTP
Cabo de par trançado não blindado (UTP)
é um meio de fio de quatro pares usado em uma variedade de redes. Cada um dos 8 fios
individuais de cobre no cabo UTP é coberto por material isolante. Além disso, cada par de
fios é trançado em volta de si. Esse tipo de cabo usa apenas o efeito de cancelamento,
produzido pelos pares de fios trançados para limitar a degradação do sinal causada por
EMI e RFI. Para reduzir ainda mais a diafonia entre os pares no cabo UTP, o número de
trançamentos nos pares de fios varia. Como o cabo STP, o cabo UTP deve seguir
especificações precisas no que se refere a quantas torcidas ou trançados são permitidos
por metro de cabo.
O TIA/EIA-568-B.2 contém especificações que controlam o desempenho do cabo. Ele
exige que se passem dois cabos, um para voz e outro para dados, até cada tomada. Dos
dois cabos, o que é para voz deve ser o UTP com quatro pares. A categoria 5 atualmente
é o tipo de cabo freqüentemente recomendado e implementado em instalações de rede
atuais. Contudo, previsões de analistas e pesquisas independentes indicam que o cabo
de categoria 6 vai substituir o cabo de categoria 5 em instalações de rede. O fato de que
os requisitos de enlace e canal em categoria 6 são compatíveis com a categoria 5e faz
com que seja muito fácil para clientes escolherem categoria 6 e substituir a categoria 5e
em suas redes. Aplicações que funcionam em categoria 5e irão funcionar em categoria 6.
O cabo de par trançado não blindado tem muitas vantagens. Ele é fácil de ser instalado e
mais barato que outros tipos de meios de rede. Aliás, o UTP custa menos por metro do
que qualquer outro tipo de cabeamento de redes locais.

Cisco CCNA 3.1 92
Entretanto, a real vantagem é o tamanho. Como tem o diâmetro externo pequeno, o UTP
não enche os dutos de cabeamento tão rapidamente quanto outros tipos de cabo. Esse
pode ser um fator muito importante para se levar em conta, particularmente quando se
instala uma rede em um prédio antigo. Além disso, quando o cabo UTP é instalado
usando-se um conector RJ, fontes potenciais de ruído na rede são muito reduzidas e uma
conexão bem sólida é praticamente garantida. Há desvantagens no uso de cabeamento
de par trançado. O cabo UTP é mais propenso a ruído e a interferência elétrica do que
outros tipos de meios físicos de rede, e a distância entre amplificações dos sinais é menor
no UTP do que nos cabos coaxiais e de fibra óptica.
O cabo de par trançado já foi considerado mais lento na transmissão de dados do que
outros tipos de cabos. Isto não é mais verdade. Na realidade, hoje, o cabo de par
trançado é considerado o meio baseado em cobre mais veloz.
Para que ocorra comunicação, o sinal que é transmitido pela origem precisa ser entendido
pelo destinatário. Isto é verdade sob o ponto de vista tanto física como de software. O
sinal transmitido precisa ser recebido corretamente pela conexão do circuito projetado
para receber sinais. O pino transmissor da fonte precisa estar em última instância,
conectado ao pino receptor do destino. Abaixo seguem os tipos de conexões de cabos
entre dispositivos de internetwork.
Na Figura abaixo, um switch de rede local está conectado ao computador. O cabo que
conecta da porta do switch à porta da placa de rede é denominado um cabo direto.
Na Figura abaixo, dois switches são conectados juntos. O cabo que conecta de uma porta
do switch a outra porta de switch é denominado um cabo cruzado.

Cisco CCNA 3.1 93
Na Figura abaixo, o cabo que conecta o adaptador RJ-45 na porta COM do computador à
porta do console do roteador ou switch é denominado um cabo rollover.
Os cabos são definidos pelo tipo de conexões, ou pinagens, desde uma extremidade à
outra do cabo. Veja figuras na próxima página. Um técnico pode comparar as duas
extremidades do mesmo cabo ao colocá-los um ao lado do outro, contanto que o cabo
não tenha sido ainda colocado em uma parede. O técnico inspeciona as cores das duas
conexões RJ-45, colocando as duas extremidades com o clipe na mão e a parte superior
das duas extrmidades do cabo apontadas para fora. Um cabo reto deve ter as duas
extremidades com padrões idênticos de cores. Ao comparar as extremidades de um cabo
cruzado, a cor dos pinos #1 e #2 aparecerá na outra extremidade nos pinos #3 e #6, e
vice versa. Isto acontece porque os pinos transmissor e receptor estão em diferentes
locais. Em um cabo rollover, a combinação de cores da esquerda para a direita em uma
extremidade deverá ser exatamente o oposto à combinação de cores na outra
extremidade.
CABO CRUZADO CABO ROLLEVERCABO DIRETO

Cisco CCNA 3.1 94
3.2 Meios Ópticos
3.2.1 O Espectro Eletromagnético
A luz usada nas redes de fibra óptica é um tipo de energia eletromagnética. Quando uma
carga elétrica se desloca para lá e para cá, ou acelera, é produzido um tipo de energia
conhecida como energia eletromagnética. Esta energina na forma de ondas pode
deslocar-se através de um vácuo, o ar, e através de alguns materiais como vidro. Uma
propriedade importante de qualquer onda de energia é o comprimento de onda.
O rádio, as microondas, o radar, luzes visíveis, raios-x e raios gama parecem ser coisas
muito diferenntes. Entretanto, são todos tipos de energia eletromagnética. Se todos os
tipos de ondas eletromagnéticas forem arranjadas na ordem desde o maior comprimento
de ondas até o menor, será criada uma série contínua, denominada espectro
eletromagnético.
O comprimento da onda de uma onda eletromagnética é determinado pela freqüência
com que a carga elétrica que gera a onda se desloca para lá e para cá. Se a carga se
desloca lentamente, o comprimento da onda que é gerada é um longo comprimento de
onda. Imagine o movimento de uma carga elétrico como sendo um pau em uma piscina.
Se o pau é movimentado lentamente de um lado a outro, serão geradas ondas na água
com um comprimento de onda longo entre os picos das ondas. Se o pau é movimentado
de um lado a outro com maior rapidez, as ondas terão um comprimento de onda mais
curta.
Porque as ondas eletromagnética são todas geradas de maneira idêntica, compartilham
muitas das mesmas propriedades. Todas as ondas se deslocam a uma mesma
velocidade no vácuo. A taxa é de aproximadamente 300.000 quilômetros por segundo ou
186.283 milhas por segundo. Esta também é a velocidade da luz.

Cisco CCNA 3.1 95
Os olhos humanos só podem perceber a energia eletromagnética com comprimento de
ondas entre 700 e 400 nanômetros (nm). Um nanômetro é um bilionésimo de um metro
(0,000000001 metro) de comprimento. A energia eletromagnética com comprimento de
onda entre 700 e 400 nm é conhecida como luz visível. Os comprimentos de onda mais
longos de luz de mais ou menos 700 nm são visualizados como cor vermelha. Os
comprimentos de onda mais curtos, mais ou menos 400 nm aparecem como a cor violeta.
Esta parte do espectro eletromagnético é visto como as cores de um arco-iris.
Estes comprimentos de onda que não são visíveis aos olhos humanos são usados para
transmitir dados através de fibra óptica. Esses comprimentos de onda são levemente
maiores que a luz vermelha e são chamadas luz infravermelha. A luz infravermelha é
usada em controles remotos de TV. O comprimento de onda de luz na fibra óptica é 850
nm, 1310 nm ou 1550 nm. Esses comprimentos de onda foram selecionados pois se
propagam pela fibra óptica melhor que outros comprimentos de onda.

Cisco CCNA 3.1 96
3.2.2 A Teoria de Raios de Luz
Quando as ondas eletromagnética procedem de uma origem, elas se propagam em linhas
retas. Estas linhas retas que se projetam a partir da fonte são denominadas raios.
Imagine os raios de luz como sendo feixes de luz estreitos como aqueles produzidos por
lasers. No vácuo de espaço vazio, a luz se propaga continuamente em uma linha reta a
300.000 quilômetros por segundo. Porém, a luz se propaga a diferentes velocidades mais
lentas através de outros materiais como ar, água e vidro. Quando um raio de luz
denominado raio incidente, cruza o limite entre um material e outro, um pouco da energia
da luz no raio será refletida de volta. É por isso que você pode ver-se no vidro da janela. A
luz que é refletida de volta é denominada raio refletido.
A energia da luz no raio incidente que não é refletida entrará no vidro. O raio que entra
será desviado a um ângulo a partir de seu caminho original. Este raio é chamado raio
refratado. A quantidade de raio de luz incidente que é desviada depende do ângulo no
qual o raio incidente atinge a superfície do vidro e a diferentes taxas de velocidade com
que a luz se propaga através das duas substâncias.
O desvio dos raios de luz nos limites de duas substâncias é a razão porque os raios de
luz são capazes de propagar-se através de uma fibra óptica mesmo que a fibra se curve
em círculo.
A densidade óptica do vidro determina o quanto que os raios de luz se desviam no vidro.
A densidade óptica se refere ao quanto que o raio de luz desacelera ao passar através de
uma substância. Quanto maior a densidade óptica de um material, mais a luz desacelera
da sua velocidade em um vácuo. O Índice de Refração é definido como a velocidade da
luz no vácuo dividida pela velocidade da luz no no meio. Portanto, a medida da densidade
óptica de um material é o índice de refração daquele material. Um material com um
grande índice de refração é mais opticamente denso e desacelera mais luz que um
material com menor índice de refração.
Para uma substância como vidro, o Índice de Refração, ou densidade óptica, pode ser
aumentada ao adicionar-se materiais químicos ao vidro. Purificando bem o vidro pode

Cisco CCNA 3.1 97
reduzir o índice de refração. As próximas lições apresentarão maiores informações sobre
reflexão e refração, e sua relação ao design e função da fibra óptica.
3.2.3 Reflexão
Quando um raio de luz (o raio incidente) atinge a superfície brilhante de um pedaço de
vidro plano, um pouco da energia da luz no raio é refletida.
O ângulo entre o raio incidente e uma linha perpendicular à superfície do vidro no ponto
onde o raio incidente atinge o vidro é denominado ângulo de incidência. A linha
perpendicular é chamada normal. Não é o raio de luz mas sim a ferramenta que permite
as medições de ângulos. O ângulo entre o raio refletido e a normal é chamado ângulo de
reflexão. A Lei da Reflexão declara que o ângulo de reflexão de um raio de luz é igual ao
ângulo de incidência. Em outras palavras, o ângulo onde o raio de luz atinge uma
superfície refletiva determina o ângulo que o raio se refletirá da superfície.

Cisco CCNA 3.1 98
3.2.4 Refração
Quando uma luz atinge a interface entre dois materiais transparentes, a luz divide em
duas partes. Uma parte do raio de luz é refletido de volta na primeira substância, com o
ângulo de reflexão igual ao ângulo de incidência. A energia restante no raio de luz cruza a
interface e entra na segunda substância.
Se o raio incidente atinge a superfície do vidro a um ângulo exato de 90 graus, o raio
entra direto no vidro. O raio não é desviado. No entanto, se o raio incidente não estiver a
um ângulo exato de 90 graus com relação à superfície, então o raio transmitido que entra
no vidro será desviado. O desvio do raio entrante é chamado refração. A quantidade do
raio que é refratado depende do índice de refração de dois materiais transparentes. Se o
raio de luz se propaga de uma substância cujo índice de refração é menor, até uma
substância onde o índice de refração é maior, o raio refratado é desviado em direção ao
normal. Se o raio de luz se propaga de uma substância cujo índice de refração é maio, até
uma substância onde o índice de refração é menor, o raio refratado é desviado para longe
do normal.
Considere um raio de luz se propagando a um ângulo diferente de 90 graus através do
limite entre vidro e um diamante.
O vidro tem um índice de refração de aproximadamente 1,523. O diamante tem um índice
de refração de aproximadamente 2,419. Portanto, o raio que continua para dentro do
diamante será desviado em direção ao normal. Quando aquele raio de luz cruza os limites
entre o diamante e o ar a um ângulo diferente de 90 graus, ele será desviado para longe

Cisco CCNA 3.1 99
do normal. A razão para isso é que o ar tem um índice de refração menor,
aproximadamente 1,000 que o índice de refração do diamante.
3.2.5 Reflexão Interna Total
Um raio de luz que é ligado e desligado para enviar dados (1s e 0s) a uma fibra óptica
deverá permanecer dentro da fibra até que chegue à extremidade distante. O raio não
deve refratar no material que envolve a fibra. A refração causaria a perda de parte da
energia da luz do raio. Deve ser realizado um design para a fibra de modo que a
superfície externa da fibra aja como espelho para o raio de luz que se propaga pela fibra.
Se qualquer raio de luz que tenta sair pelo lado da fibra for refletido de volta na fibra a um
ângulo que o envia em direção à extremidade distante da fibra, isto seria um bom "duto"
ou "guia de ondas" para as ondas de luz.
As leis da reflexão e da refração ilustram como desenhar uma fibra que guia as ondas de
luz através da fibra com uma perda mínima de energia. As duas condições abaixo
precisam ser satisfeitas para que os raios de luz em uma fibra possam ser refletidos de
volta para dentro da fibra sem nenhuma perda causada pela refração.
• O núcleo da fibra óptica precisa ter um índice maior de refração (n) que o material
que o envolve. O material que envolve o núcleo da fibra óptica é chamado
revestimento interno.
• O ângulo de incidência do raio de luz é maior que o ângulo crítico para o núcleo e
seu revestimento interno.

Cisco CCNA 3.1 100
Quando estas duas condições são satisfeitas, a inteira luz incidente na fibra será refletida
de volta para dentro da fibra. Isto é conhecido como reflexão interna total, que é a
fundação sobre a qual a fibra óptica é construída. A reflexão interna total faz com que os
raios de luz na fibra reflitam no limite do revestimento interno do núcleo e continuem o seu
percurso em direção à extremidade distante da fibra. A luz seguirá um caminho de zigzag
através do núcleo da fibra.
A fibra que satisfaz a primeira condição pode ser facilmente criada. Além disso, o ângulo
de incidência dos raios de luz que entram no núcleo podem ser controlados. A restrinção
dos seguintes fatores controlam o ângulo de incidência:
• A abertura numérica da fibra – A abertura numérica de um núcleo é a faixa de
ângulos de incidência de raios que entram na fibra que serão refletidos
completamente.
• Modos – Os caminhos que podem ser seguidos pelo raio de luz ao propagar-se
através da fibra.

Cisco CCNA 3.1 101
Com o controle das duas condições, o lance de fibra óptica possuirá uma reflexão interna
total. Isto proporciona um guia para a onda de luz que poderá ser usada para
comunicações de dados.
3.2.6 Fibra Multimodo
A parte de uma fibra óptica através da qual os raios de luz se propagam é camada núcleo
da fibra.
Os raios de luz só podem entrar no núcleo se seus ângulos estiverem dentro da abertura
numérica da fibra. Da mesma maneira, uma vez que os raios tenham entrado no núcleo
da fibra, existe um número limitado de caminhos ópticos que podem ser seguidos pelo
raio de luz através da fibra. Estes caminhos ópticos são chamados modos. Se o diâmetro
do núcleo da fibra for suficientemente grande para que hajam muitos caminhos por onde a
luz pode se propagar através da fibra, a fibra é chamada fibra "multimodo". A fibra
monomodo possui um núcleo muito menor que só permite que os raios de luz se
propaguem em um modo dentro da fibra.

Cisco CCNA 3.1 102
Cada cabo de fibra óptica usado para redes consistem em duas fibras de vidro em
revestimentos separados. Uma fibra transporta dados transmitidos do dispositivo A até o
dispositivo B.
A segunda fibra transporta dados do dispositivo B ao dispositivo A. As fibras são
semelhantes a duas ruas ruas de mão única indo em direções opostas. Isso proporciona
um link de comunicação full-duplex. O par trançado de cobre usa um par de fios para
transmitir e um par de fios para receber. Os circuitos de fibra ótica usam uma única fibra
para transmitir e uma para receber. Tipicamente, estes dois cabos de fibra estarão em um
único revestimento externo até que cheguem ao ponto onde estão ligados os conectores.

Cisco CCNA 3.1 103
Até que os conectores sejam ligados, não existe a necessidade de blindagem, pois
nenhuma luz se escapa quando está dentro de uma fibra. Isto quer dizer que não existe
questões de diafonia quando se trata de fibras. É bem comum ver pares de fibras
múltiplas revestidos no mesmo cabo. Isto permite que um único cabo seja lançado entre
closets de dados, andares ou edifícios. Um cabo pode conter de 2 a 48 ou mais fibras
separadas. Com cobre, um cabo UTP teria que ser puxado para cada circuito. A fibra
pode transportar muito mais bits por segundo e transportá-los muito além do que pode o
cobre.
Geralmente cada cabo de fibra óptica é composto de 5 partes. As partes são: o núcleo, o
revestimento interno, um buffer, um material reforçante, e uma capa externa.

Cisco CCNA 3.1 104
O núcleo é o elemento de transmissão de luz no centro da fibra óptica. Todos os sinais de
luz se propagam através do núcleo. Tipicamente um núcleo é feito de vidro com uma
combinação de dióxido de silício (sílica) e outros elementos. O multimodo usa um tipo de
vidro para seu núcleo, chamado vidro de índice gradual. Este vidro tem um índice menor
de refração em direção à camada externa do núcleo. Portanto, a área externa do núcleo é
opticamente menos densa que o centro e a luz pode propagar-se mais rapidamente na
parte externa do núcleo.
Este desenho é usado porque um raio de luz que segue um modo que vai diretamente ao
centro do núcleo não precisa propagar-se longe como um raio que segue um modo que
repercute na fibra. Todos os raios devem chegar juntos na extremidade da fibra. Depois o
receptor na extremidade da fibra recebe um forte lampejo de luz ao invés de um pulso
longo e fraco.
Ao redor do núcleo está o revestimento interno. O revestimento interno é também feito de
sílica mas com um índice menor de refração que o núcleo. Os raios de luz que se
propagam através do núcleo da fibra refletem na interface entre o núcleo e o revestimento
interno ao propagar-se através da fibra pela reflexão interna total. O cabo de fibra óptica
multimodo padrão é o tipo mais comum de cabo de fibra óptica usado em redes locais.
Um cabo de fibra óptica multimodo padrão usa fibra óptica com um núcleo de 62,5 ou 50
microns e um revestimento interno de 125 microns de diâmetro. Esta é comumente
designada como fibra óptica de 62,5/125 ou 50/125 microns. Um micron é um milionésimo
de um metro (1µ).
Envolvendo o revestimento interno existe um material de buffer que geralmente é plástico.
O material de buffer ajuda a proteger o núcleo e o revestimento interno contra danos.
Existem dois tipos básicos de desenhos de cabos. Eles são os desenhos de cabos tipo
tubo solto e tight-buffered. A fibra mais usada em redes locais é o cabo multimodo tipo
tight-buffered. Os cabos tight-buffered possuem o material de buffer que envolve o
revestimento interno em direto contato com ele. A mais prática diferença entre os dois
desenhos é as aplicações para as quais são usados. O cabo tubo solto é usado

Cisco CCNA 3.1 105
primariamente para instalações do lado externo dos edifícios, enquanto que o cabo tight
buffered é usado dentro dos edifícios.
O material reforçante envolve o buffer, impedindo que o cabo da fibra seja esticado
quando os instaladores o puxem. O material freqüentemente usado é Kevlar, o mesmo
material usado para produtir coletes a prova de balas.
O elemento final é a capa externa. A capa externa envolve o cabo para proteger a fibra
contra abrasão, solventes e outros contaminantes. A cor da capa externa da fibra
multimodo é geralmente alaranjada, mas de vez em quando é de outra cor.
Os Diodos Emissores de Luz (LEDs) infravermelha ou Laser de Emissão Superficial com
Cavidade Vertical (VCSELs) são dois tipos de fonte de luz geralmente usados com fibra
multimodo. Use um ou outro. Os LEDs são um pouco mais baratos para fabricar e não
exigem tanta preocupação com a segurança quanto os lasers. Porém, os LEDs não
podem transmitir a luz através dos cabos a tanta distância quanto os lasers. A fibra
multimodo (62,5/125) pode transportar dados a distâncias de até 2000 metros (6.560 ft).
3.2.7 Fibra Monomodo
A fibra monomodo consiste nas mesmas partes que o multímodo. A capa externa da fibra
monomodo é geralmente amarela. A maior diferença entre a fibra multímodo e monomodo
é que a monomodo permite que somente um modo de luz se propague através do núcleo
menor da fibra óptica. O núcleo do monomodo é de oito a dez microns em diâmetro. Os
núcleos mais comuns são os de nove microns. Uma marcação 9/125 no revestimento da
fibra monomodo indica que a fibra do núcleo tem um diâmetro de 9 microns e o
revestimento interno é de 125 microns em diâmetro.
Um laser infravermelho é usado como fonte de luz em uma fibra monomodo. O raio de luz
que ele gera entra no núcleo a um ângulo de 90 graus. Como resultado, os pulsos dos
raios de luz que transportam dados em uma fibra monomodo são essencialmente
transmitidos em linha reta direto pelo meio do núcleo.

Cisco CCNA 3.1 106
Isto aumenta em muito a velocidade e a distância que os dados podem ser transmitidos.
Devido a este desenho, a fibra monomodo é capaz de taxas mais altas de transmissão de
dados (largura de banda) e maiores distâncias de lances de cabo que a fibra multímodo.
A fibra monomodo pode transportar dados de rede local até 3000 metros. Apesar de esta
distância ser considerada um padrão, novas tecnologias aumentaram esta distância e
serão discutidas em um módulo futuro. A multímodo é capaz de transportar só até 2000
metros. As fibras laser e monomodo são mais caras que as fibras multimodo e LEDs.
Devido a essas características, a fibra monomodo é freqüentemente usada para
conectividade dentro dos edifícios.
ADVERTÊNCIA:
A luz laser usada com monomodo possui um maior comprimento de onda que pode ser vista. O laser é tão
forte que pode causar sérios danos aos olhos. Jamais olhe na extremidade próxima de uma fibra que está
ligada a um dispositivo na extremidade distante. Jamais olhe na porta de transmissão na placa de rede,
switch ou roteador. Lembre-se de manter capas protetoras nas extremidades da fibra e inseridas nas portas
da fibra óptica dos switches e roteadores. Tenha muita cautela.
A Figura abaixo compara os tamanhos relativos do núcleo e do revestimento interno para
os dois tipos de fibra óptica em diferentes vistas em secção. O núcleo da fibra menor e
mais refinado em uma fibra monomodo é a razão porque a monomodo possui uma largura
de banda e um lance de distância do cabo maior que a fibra multímodo. entretanto, isto
significa maiores custos de fabricação.
3.2.8 Outros componentes óticos
Muitos dos dados enviados através de rede local são na forma de sinais elétricos. Porém,
os links de fibra óptica usam luz para enviar dados. É necessária alguma coisa para
converter a eletricidade em luz e na outra extremidade da fibra converter a luz de volta em
eletricidade. Isto significa que são necessários um transmissor e um receptor.

Cisco CCNA 3.1 107
O transmissor recebe os dados a serem transmitidos a partir de switches e roteadores.
Estes dados são na forma de sinais elétricos. O transmissor converte os sinais eletrônicos
em pulsos de luz equivalentes. Existem dois tipos de fontes de luz usados para codificar e
transmitir os dados através de cabo:
• Um diodo emissor de luz (LED) produzindo luz infravermelha com comprimentos de
onda de 850 nm ou 1310 nm. Estes são usados com fibras multimodo nas redes
locais. As lentes são usadas para focalizar a luz infravermelha na extremidade da
fibra.
• Light Amplification by Stimulated Emission Radiation (LASER) é uma fonte de luz
que produz um feixe fino de luz infravermelha intensa geralmente com
comprimentos de ondas de 1310 nm ou 1550 nm. Os lasers são usados com fibras
monomodo para longas distâncias involvidas em WANs ou backbones de campus.
Deve-se ter muito cuidado para evitar ferimentos às vistas.
Cada uma dessas fontes de luz podem ser iluminadas e escurecidas muito rapidamente
para enviar dados (1s e 0s) a um grande número de bits por segundo.
Na outra extremidade da fibra óptica do transmissor está o receptor. O receptor funciona
mais ou menos como uma célula fotoelétrica em uma calculadora que usa energia solar.
Quando a luz atinge o receptor, ele produz eletricidade. A primeira tarefa do receptor é
detectar um pulso de luz que vem da fibra. Depois o receptor converte o pulso de luz de
volta ao seu sinal elétrico original que entrou primeiro no transmissor na extremidade
distante da fibra. Agora o sinal está de volta na forma de alterações de voltagem. O sinal
está pronto para ser enviado através do fio de cobre a qualquer dispositivo eletrônico
receptor como um computador, switch ou roteador. Os dispositivos semicondutores que
são geralmente usados como receptores com links de fibra óptica são chamados diodos
p-intrínseco-n (fotodiodos PIN ).
Os fotodiodos PIN são fabricados para ter sensibilidade a 850, 1310 ou 1550 nm de luz
que são geradas pelo transmissor na extremidade distante da fibra. Quando atingido por
um pulso de luz ao comprimento de onda correto, o fotodiodo PIN produz rapidamente
uma corrente elétrica da voltagem correta para a rede. Ele imediatamente pára de
produzir a voltagem assim que a luz atinge o fotodiodo PIN. Assim é gerada uma
alteração de voltagem que representa os dados 1s e 0s no cabo de cobre.

Cisco CCNA 3.1 108
Os conectores são ligados às extremidades da fibra para que as fibras possam ser
conectadas às portas no transmissor e receptor. O tipo de conector mais comumente
usado com a fibra monomodo é o SC (Conector de Assinante). Na fibra monomodo, o
conector ST (Straight Tip) é usado freqüentemente.
Além de transmissores, receptores, conectores e fibras que são sempre necessárias em
uma rede óptica, repetidores e fibras patch panel são vistas com freqüência.
Os repetidores são amplificadores ópticos que recebem pulsos de luz atenuados que são
propagados a longas distâncias e que os restauram às suas formas, intensidades e
temporizações originais. Os sinais restaurados podem então ser enviados até o receptor
na extremidade distante da fibra.
As fibras patch panels são semelhantes aos patch panels usados com o cabo de cobre.
Esses painéis aumentam a flexibilidade de uma rede óptica ao permitir alterações rápidas
na conexão dos dispositivos como switches ou roteadores com vários lances de fibra
disponíveis, ou links de cabos.
3.2.9 Sinais e ruídos em fibras óticas
O cabo de fibra óptica não é afetado pela fonte de ruído externo que causa problemas nos
meios de cobre porque a luz externa não pode entrar na fibra exceto na extremidade do
transmissor. O revestimento interno é coberto por um buffer e um revestimento externo,
que impedem que a luz entre ou saia do cabo.

Cisco CCNA 3.1 109
Além disso, a transmissão da luz em uma fibra em um cabo não gera interferência que
afeta a transmissão em qualquer outra fibra. Isto quer dizer que a fibra não tem problema
com diafonia o que ocorre com meios de cobre. Aliás, a qualidade dos links de fibra óptica
é tão boa que os padrões recentes para gigabit e dez gigabit Ethernet especificam a
distância de transmissão que ultrapassa o alcance tradicional de dois quilômetros da
Ethernet original. A transmissão de fibra óptica permite que o protocolo Ethernet possa
ser usado nas Redes de Áreas Metropolitanas (MANs) e Redes de Longa Distância
(WANs).
Apesar de que a fibra é a melhor de todos os meios de transmissão no transporte de
grandes quantidades de dados por longas distâncias, a fibra não está isenta de
problemas. Quando a luz se propaga através da fibra, alguma da energia da luz é perdida.
Quanto mais longe o sinal de luz se propaga através da fibra, mais é perdida a
intensidade do sinal. Esta atenuação do sinal ocorre devido a vários fatores relacionados
à natureza da fibra propriamente dita. O fator mais importante é a dispersão. A dispersão
da luz na fibra é causada pela falta de uniformidade microscópica (distorções) na fibra que
reflete e dispersa um pouco da energia da luz.
A absorção é outra casa da perda de energia da luz. Quando um raio de luz atinge algum
tipo de impureza química em uma fibra, as impurezas absorvem parte da energia. Esta
energia da luz é convertida em pequenas quantidades de energia térmica. A absorção faz
com que o sinal da luz perca um pouco da sua intensidade.
Outro fator que causa a atenuação do sinal da luz são irregularidades de fabricação ou
aspereza no limite entre o núcleo e o revestimento interno. Certa intensidade do sinal da
luz é perdida devido à reflexão interna total imperfeita naquela área áspera da fibra.
Quaisquer imperfeições microscópicas na espessura ou simetria da fibra diminuirão a
reflexão interna total e o revestimento interno absorverá um pouco da energia da luz.
A dispersão de um lampejo de luz também limita as distâncias de transmissão em uma
fibra. Dispersão é o termo técnico para a dissipação de pulsos de luz ao se propagarem
através da fibra.
A fibra multímodo de índice gradual é desenhada para compensar pelas diferentes
distâncias que vários modos de luz precisam se propagar no núcleo de diâmetro grande.
A fibra monomodo não tem problemas de caminhos múltiplos que o sinal da luz pode
seguir. Entretanto, a dispersão cromática é uma característica de ambas as fibras
multímodo e monomodo. A dispersão é causada quando comprimentos de ondas de luz
se propagam a velocidades um pouco diferentes de outros comprimentos de ondas

Cisco CCNA 3.1 110
através de vidro. Isto é porque um prisma separa os comprimentos de ondas da luz.
Idealmente, uma fonte de luz LED ou Laser emitiria luz de uma só freqüência. Então a
dispersão cromática não seria um problema.
Infelizmente, os lasers, e especialmente os LEDs geram uma faixa de comprimentos de
onda que faz com que a dispersão cromática limite a distância que pode ser transmitida
em uma fibra. Se um sinal é transmitido para muito longe, o que começou como um pulso
brilhante de energia da luz será espalhado, separado e diminuído ao chegar até o
receptor. O receptor não será capaz de distinguir a diferença entre um e um zero.
3.2.10 Instalação, cuidados e testes de fibras óticas

111
A maior causa de muita atenuação no cabo de fibra óptica é instalação incorreta. Se a
fibra for esticada ou curvada demais, poderá causar pequenas rachaduras no núcleo o
que fará com que os raios de luz se espalhem. O ato de dobrar a fibra em curva muito
fechada poderá alterar a incidência dos raios de luz atingindo o limite entre o núcleo e o
revestimento interno. Então o ângulo de incidência do raio se tornará menos que o ângulo
crítico para a reflexão interna total. Em vez de refletir ao redor da curva, alguns dos raios
de luz serão refratados no revestimento
interno e serão perdidos.
Para evitar que as curvas da fibra sejam muito fechadas, a fibra geralmente é puxada
através de um 4tipo de duto instalado chamado interducting. O interducting é muito mais
rígido que a fibra e não pode ser dobrado tanto que a fibra dentro dele tenha uma curva
muito fechada. O interducting protege a fibra, facilita o puxamento da fibra, e garante que
o raio de curvatura (limite de curva) da fibra não seja excedida.
Depois de puxada a fibra, as extremidades da fibra devem ser clivadas (cortadas) e
corretamente polidas para garantir que as extremidades estejam lisas.
Um microscópio ou instrumento de teste com
uma lente de aumento incorporada é usado para
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Cisco CCNA 3.1 112
examinar a extremidade da fibra e verificar se está corretamente polida e formada. Depois
então o conector é ligado cuidadosamente à extremidade da fibra. Os conectores
incorretamente instalados, incorretamente emendados ou a emenda de dois cabos com
diferentes tamanhos de núcleo reduzirá dramaticamente a luminosidade do sinal da luz.
Uma vez instalados os conectores e o cabo de fibra óptica, os conectores e as
extremidades das fibras devem ser mantidas impecavelmente limpas. As extremidades
das fibras deverão ser cobertas com capas protetoras para evitar danos às extremidades
da fibra. Quando essas capas são removidas antes da conexão da fibra a uma porta no
switch ou roteador, as extremidades da fibra deverão ser limpas. Limpe as extremidades
da fibra com papel de limpar lentes que não solte fiapo umedecido com álcool isopropil.
As portas da fibra em um switch ou roteador deverão também ser mantida coberta quando
não estiverem sendo usadas e devem ser limpas com papel de limpar lentes e álcool
isopropil antes de se fazer a conexão. Extremidades sujas na fibra causarão uma grande
queda na quantidade de luz que chega até o receptor.
A difusão, a absorção, a dispersão, instalações incorretas e extremidades de fibra sujas
diminuem a intensidade do sinal da luz e são conhecidas como ruído da fibra. Antes de
usar um cabo de fibra óptica, ele deve ser testado para garantir que luz suficiente na
realidade chega até o receptor para que possa detectar os zeros e uns no sinal.
Quando se planeja um link de fibra óptica, deve-se calcular o nível de perda de potência
do sinal que pode ser tolerado. Isto é conhecido como budget de perda de link óptico.
Imagine um orçamento financeiro mensal. Depois que todas as despesas foram
subtraídas da renda inicial, deve-se deixar dinheiro suficiente para se sobreviver durante o
restante do mês.
O decibel (dB) é a unidade usada para medir o nível de perda de potência. Ele indica qual
a percentagem de potência que sai do transmissor na realidade entra no receptor.

Cisco CCNA 3.1 113
Fazer testes de links de fibras é extremamente importante e deve-se manter um registro
dos resultados de tais testes. São utilizados vários tipos de equipamentos de teste de
fibra óptica. Dois dos instrumentos mais importantes são Medidores de Perda Óptica e
Reflectômetros Ópticos no Domínio do Tempo (OTDRs).
Estes dois medidores testam o cabo óptico para garantir que os cabos satisfazem os
padrões TIA para fibras. Eles também testam para verificar que a perda de potência não
caia abaixo do budget de perda de link óptico. Os OTDRs podem oferecer maiores
informações detalhadas de diagnóstico sobre um link de fibra. Quando surgirem
problemas de link, eles poderão ser usados para solucioná-los.

Cisco CCNA 3.1 114
3.3 Meios Ópticos
3.3.1 Padrões e Organizações de Redes Locais sem Fio
Um entendimento dos regulamentos e padrões que se aplicam à tecnologia sem-fio
garantirá que as redes implantadas serão interoperáveis e em conformidade com
padrões. Da mesma forma que em redes cabeadas, IEEE é o principal originador dos
padrões para redes sem-fio. Os padrões foram criados dentro do quadro de
regulamentações criadas pela Federal Communications Commission (FCC).
Padrões de Redes Locais Wireless
Uma tecnologia chave contida dentro do padrão 802.11 é Direct Sequence Spread
Spectrum (DSSS). O DSSS se aplica aos dispositivos sem-fio operando dentro da faixa
de 1 a 2 Mbps. Um sistema DSSS pode operar a até 11 Mbps mas não será considerado
em cumprimento acima de 2 Mbps. O próximo padrão aprovado foi o 802.11b, que
aumentou as capacidades de transmissão para 11 Mbp. Apesar de que as WLANs DSSS
eram capazes de interoperar com as WLANs Frequency Hopping Spread Spectrum
(FHSS), surgiram problemas que motivaram modificações no design pelos fabricantes.
Neste caso, a tarefa do IEEE era simplesmente criar um padrão que coincidisse com a
solução do fabricante.
O 802.11b pode também ser chamado Wi-Fi™ ou sem-fio de alta velocidade e se refere
aos sistemas DSSS que operam a 1, 2, 5.5 e 11 Mbps. Todos os sistemas 802.11b são
retro-compatíveis, dado que também suportam 802.11 para as taxas de dados de 1 e 2
Mbps só para DSSS. Esta retro-compatibilidade é extremamente importante pois permite
a atualização da rede sem-fio sem precisar repor as placas de rede ou pontos de acesso.
Os dispositivos 802.11b podem alcançar uma alta taxa de throughput de dados ao usar
uma técnica de codificação diferente do 802.11, permitindo que uma maior quantidade de
dados seja transferida durante o mesmo período de tempo. A grande maioria dos
dispositivos de 802.11b ainda não chega ao throughput de 11 Mbps e geralmente
funciona na faixa de 2 a 4 Mbps.
802.11a cobre os dispositivos WLAN que operam na banda de transmissão 5 GHZ A
utilização da faixa de 5 GHZ impede a interoperabilidade dos dispositivos 802.11b, dado
que operam dentro de 2,4 GHZ. O 802.11a é capaz de fornecer throughput de dados de
54 Mbps e com a tecnologia proprietária conhecida como "velocidade dupla" alcançou 108
Mbps. Nas redes práticas, um regime mais padrão é de 20 a 26 Mbps.
O 802.11g oferece a mesma largura de banda do 802.11a com retro-compatibilidade para
os dispositivos 802.11b usando a tecnologia de modulação Othogonal Frequency Division
Multiplexing (OFDM). Cisco desenvolveu um ponto de acesso que permite que os
dispositivos 802.11b e 802.11a coexistam na mesma WLAN. O ponto de acesso fornece
serviços de gateway permitindo que esses dispositivos, normalmente incompatíveis, se
comuniquem.

Cisco CCNA 3.1 115
3.3.2 Topologias e Dispositivos Sem Fio
Uma rede sem-fio pode consistir em um mínimo de dois dispositivos. –
Os nós podem ser simplesmente estações de trabalho desktop ou computadores
notebook. Com a disponibilidade de placas de rede sem-fio, uma rede improvisada
poderia ser estabelecida que competisse com qualquer rede ponto-a-ponto cabeadas.
Ambos os dispositivos agem como servidores e clientes neste ambiente. Embora ele
proporcione conectividade, a segurança é mínima, como é o caso também do throughput.
Outro problema com este tipo de rede é a compatibilidade. Muitas vezes as placas de
redes de diferentes fabricantes não são compatíveis.
Para resolver o problema de compatibilidade, um ponto de acesso (AP) é comumente
instalado para agir como hub central para o modo de infra-estrutura da WLAN.
O AP é ligado através de fios à rede local cabeada para fornecer acesso à Internet e
conectividade à rede cabeada. Os APs são equipados com antenas e fornecem
conectividade sem-fio através de uma determinada área conhecida como célula.

Cisco CCNA 3.1 116
Dependendo da composição estrutural do local onde é instalado o AP e o tamanho e o
ganho da antena, o tamanho da célula poderá variar em muito. Na maioria dos casos, a
faixa será entre 91,44 a 152,4 metros (300 a 500 pés). Para atender maiores áreas,
podem ser instalados múltiplos pontos de acesso com um certo grau de sobreposição. A
sobreposição permite roaming entre as células.
Isto é bem semelhante aos serviços fornecidos pelas companhias de telefones celulares.
A sobreposição, em redes AP múltiplas, é crítica para permitir o movimento dos
dispositivos dentro da WLAN. Apesar de não estar mencionado nos padrões IEEE, uma
sobreposição de 20 a 30% é desejável. Essa taxa de sobreposição permitirá o roaming
entre as células, possibilita a atividade de desconexão e re-conexão transparente sem
nenhuma interrupção nos serviços.
Quando um cliente é ativado dentro da WLAN, será iniciada uma "escuta" por um
dispositivo compatível com o qual se "associar". Isto é conhecido como varredura e pode
ser ativo ou passivo.
A varredura ativa faz com que uma solicitação de sonda seja enviada do nó sem-fio que
procura ligar-se à rede. A solicitação de sonda conterá o Service Set Identifier (SSID) da
rede à qual deseja ligar-se. Quando é encontrado um AP com o mesmo SSID, o AP
publicará uma resposta à sonda. Estão concluídas as etapas de autenticação e
associação.
Os nós passivos de varredura procuram quadros de gerenciamento de beacon (beacons),
os quais são transmitidos pelo AP (modo infra-estrutura) ou por nós de ponto
(improvisados). Quando um nó recebe um beacon que contém o SSID da rede à qual está
tentando ligar-se, é feita uma tentativa para a ligação à rede. A varredura passiva é um
processo contínuo e os nós podem se associar ou desassociar com APs cnforme vai
mudando a intensidade do sinal.
3.3.3 Como as redes locais sem fio se comunicam

Cisco CCNA 3.1 117
Depois de estabelecer a conectividade a WLAN, um nó passará quadros da mesma
maneira como em qualquer outra rede 802.x. As WLANs não utilizam um quadro padrão
802.3. Desta maneira, usar o termo Ethernet sem-fio dá a impressão errada. Existem três
tipos de quadros: de controle, de gerenciamento e de dados.
Somente o tipo de quadro de dados é semelhante aos quadros 802.3. O payload dos
quadros sem-fio e 802.3 é 1500 bytes; porém, um quadro Ethernet não pode exceder
1518 bytes enquanto que um quadro sem-fio pode chegar até 2346 bytes. Geralmente o
tamanho do quadro da WLAN será limitado a 1518 bytes pois na maioria dos casos é
conectado a uma rede Ethernet cabeada.
Já que a radiofreqüência (RF) é um meio compartilhado, podem ocorrer colisões da
mesma maneira que acontecem nos meios compartilhados cabeados. A diferença maior é
que não há nenhum método pelo qual o nó da fonte seja capaz de detectar que ocorreu
uma colisão. Por esta razão as WLANs usam a Detecção de Portadora para Múltiplo
Acesso com Prevenção de Colisões (CSMA/CA). Isto é mais ou menos como a CSMA/CD
do Ethernet.
Quando um nó da fonte envia um quadro, o nó receptor retorna uma confirmação positiva
(ACK). Isto pode causar um consumo de 50% da largura de banda disponível. Estes
custos adicionais, quando combinados com os custos adicionais do protocolo de
prevenção de colisões, reduzem o throughput efetivo de dados até um máximo de entre
5,0 e 5,5 Mbps numa rede local sem-fio 802.11b com regime de 11 Mbps.
O desempenho na rede será afetado também pela intensidade do sinal e pela degradação
da qualidade do sinal devido à distância ou interferência. À medida que o sinal se
enfraqueça, poderá ser invocada a ARS (Adaptive Rate Selection). A unidade
transmissora reduzirá a velocidade dos dados de 11 Mbps até 5,5 Mbps, de 5,5 Mbps até
2 Mbps ou de 2 Mbps até 1 Mbps.
3.3.4 Autenticação e associação

Cisco CCNA 3.1 118
A autenticação na WLAN ocorre na Camada 2. Este é um processo de autenticação do
dispositivo e não do usuário. É crítico lembrar-se disso ao considerar a segurança, a
resolução de problemas e o gerenciamento geral de uma WLAN.
A autenticação pode ser até um processo nulo, como é o caso de um novo AP e placa de
rede com a configuração padrão estabelecida. O cliente enviará um quadro de pedido de
autenticação até o AP e o quadro será aceito ou rejeitado pelo AP. O cliente é notificado
sobre a resposta por meio de um quadro de resposta de autenticação. O AP também
poderá ser configurado para fazer o handoff da tarefa de autenticação a um servidor de
autenticação, que realizaria um processo mais pormenorizado do credenciamento.
A associação, realizada após a autenticação, é a condição que permite que um cliente
use os serviços do AP para transferir dados.
Tipos de Autenticação e Associação
• Não autenticado e não associado
• O nó está desconectado da rede e não associado a um ponto de acesso.
• Autenticado e não associado
• O nó foi autenticado na rede mas ainda não foi associado a um ponto de acesso.
• Autenticado e associado
• O nó está conectado à rede e permitido a transmitir e receber dados através de um
ponto de acesso.
Métodos de autenticação.
IEEE 802.11 admite dois tipos de processos de autenticação
O primeiro processo de autenticação é o sistema aberto. Este é um padrão de
conectividade aberta no qual é só necessário que o SSID corresponda. Pode ser utilizado
num ambiente seguro ou não seguro embora seja alta a capacidade dos "sniffers" de
baixo nível na rede de descobrir a SSID da WLAN.
O segundo processo é a chave compartilhada. Este processo exige o uso de criptografia
WEP (Wireless Equivalency Protocol). A criptografia WEP é um algoritmo relativamente
simples usando chaves de 64 e 128 bits. O AP é configurado com uma chave
criptografada e os nós que tentam acessar a rede através do AP precisam ter uma chave
correspondente. Chaves WEP estaticamente designadas providenciam um nível mais alto
de segurança que os sistemas abertos mas certamente não são "imunes aos hackers".
O problema da entrada não autorizada nas WLANs está sendo abordado por várias novas
tecnologias de soluções de segurança.
3.3.5 Os espectros de radiofreqüência e microondas

Cisco CCNA 3.1 119
Os computadores enviam sinais de dados eletronicamente. As transmissoras de rádio
convertem estes sinais elétricos em ondas de rádio. As alterações da corrente na antena
de uma transmissora gera ondas de rádio. Estas ondas de rádio irradiam em linhas retas
da antena.
No entanto, as ondas de rádio são atenuadas à medida que vão se afastando da antena
de transmissão. Numa WLAN, os sinais de rádio, medidos a uma distância de apenas 10
metros (30 pés) da antena de transmissão teriam somente um centésimo da sua
intensidade original. Como a luz, as ondas de rádio podem ser absolvidas por certos
materiais e refletidas por outros. Ao passarem de uma substância, como o ar, para outra
substância, como uma parede de alvenaria, as ondas de rádio são refratadas. As ondas
de rádio também são espalhadas e absorvidas por gotículas de água no ar.
É importante lembrar-se destas qualidades das ondas de rádio ao planejar uma WLAN
para um edifício ou cidade universitária. O processo de avaliação de um local para a
instalação de uma WLAN é conhecido como Pesquisa do Local.
Porque os sinais de rádio se enfraquecem à medida que se desloquem da transmissora, o
receptor também precisa estar munido de antena. Quando as ondas de rádio intersectam
a antena do receptor, minúsculas correntes são geradas nessa antena. Estas correntes
elétricas, causadas pelas ondas de rádio recebidas, são iguais às correntes que
originalmente geraram as ondas de rádio na antena da transmissora. O receptor amplifica
a intensidade destes minúsculos sinais elétricos.
Numa transmissora, os sinais elétricos (de dados) de um computador ou rede local não
são enviados diretamente à antena da transmissora. Antes, estes sinais de dados são
usados para alterar um segundo sinal mais forte, denominado sinal portador.

Cisco CCNA 3.1 120
O processo de alterar o sinal portador que irá entrar na antena de uma transmissora
chama-se modulação. Há basicamente três maneiras em que um sinal portador pode ser
modulado. Por exemplo, as estações de rádio de Amplitude Modulada (AM) modulam a
altura (amplitude) do sinal portador. As estações de rádio de Freqüência Modulada (FM)
modulam a freqüência do sinal portador, conforme determinado pelo sinal elétrico
proveniente do microfone. Nas WLANs, um terceiro tipo de modulação, denominada fase
modulada, é utilizado para sobrepor o sinal de dados no sinal portador que por sua vez é
transmitido pela transmissora.
Neste tipo de modulação, os bits de dados do sinal elétrico modificam a fase do sinal
portador.
Um receptor desmodula o sinal portador que chega da antena. O receptor interpreta as
mudanças de fase do sinal portador e reconstrói dele o sinal elétrico original dos dados.
3.3.6 Sinais e ruído em uma WLan

Cisco CCNA 3.1 121
Em uma rede Ethernet cabeada, é normalmente um processo simples diagnosticar a
causa de interferências. Ao utilizar a tecnologia de radiofreqüência, vários tipos de
interferência precisam ser considerados.
A interferência de banda estreita é o contrário da tecnologia de espectro espalhado. Como
o nome implica, a interferência de banda estreita não afeta todo o espectro de freqüências
do sinal sem-fio. Uma solução para um problema de interferência de banda estreita é
simplesmente mudar de canal sendo usado pelo AP. O efetivo diagnóstico da causa de
uma interferência de banda estreita pode ser uma experiência muito cara e demorada. A
identificação da fonte exige um analisador de espectro e mesmo um modelo econômico é
relativamente caro.
A interferência em todas as bandas afeta todo o espectro. As tecnologias da Bluetooth™
pula de ponta a ponta dos 2,4 GHz muitas vezes cada segundo e pode causar um
altíssimo nível de interferência em uma rede 802.11b. Não é raro ver letreiros nas
instalações que usam redes sem-fio pedindo que todos os dispositivos Bluetooth™ sejam
desligados antes de entrar. Nas casas e nos escritórios, um dispositivo freqüentemente
esquecido como fonte de interferência é o forno de microondas comum. Um vazamento
de microondas a um nível de um só watt no espectro de radiofreqüência pode causar
graves problemas na rede. Os telefones sem-fio que operam no espectro de 2,4 GHz
também podem causar distúrbios na rede.
Geralmente, o sinal RF não será afetado mesmo pelas condições climáticas mais
violentas. No entanto, a neblina ou condições de umidade muito alta pode afetar, e de fato
afetam, as redes sem-fio. Os relâmpagos podem alterar a atmosfera e alterar o caminho
de um sinal transmitido.
A primeira e mais obvia fonte de problemas com os sinais é a estação transmissora e o
tipo de antena. Uma estação com maior potência de saída transmitirá o sinal mais longe e
uma antena parabólica que concentra o sinal aumentará o alcance da transmissão.
Em um ambiente de escritório pequeno ou domiciliar (SOHO), a maioria dos pontos de
acesso utiliza antenas onidirecionais geminadas que transmitem os sinais em todas as
direções, reduzindo assim o alcance das comunicações.
3.3.7 Segurança para sem fio

Cisco CCNA 3.1 122
Como já foi estudada neste capítulo, a segurança pode ser difícil de conseguir em um
sistema sem-fio. Onde existem redes sem-fio, há pouca segurança. Isto vem sendo um
problema desde os primeiros dias das WLANs. Atualmente, muitos administradores estão
falhos na implementação de práticas eficazes de segurança.
Vão surgindo várias novas soluções e protocolos de segurança, tais como Virtual Private
Networking (VPN) e Extensible Authorization Protocol (EAP). Com o EAP, o ponto de
acesso não proporciona autenticação ao cliente, mas passa esta tarefa para um
dispositivo mais sofisticado, possivelmente um servidor dedicado e projetado para esse
propósito. A utilização de uma tecnologia VPN de servidor integrado cria um túnel por
cima de um protocolo já existente, tal como IP. Esta é uma conexão de Camada 3 e não
uma conexão de Camada 2 entre o AP e o nó emissor.
• EAP-MD5-Challenge – O Extensible Authentication Protocol é o tipo mais antigo
de autenticação, que é muito semelhante à proteção CHAP por senha em uma
rede cabeada.
• LEAP (Cisco) – O Lightweight Extensible Authentication Protocol é o tipo mais
universalmente usado nos pontos de acesso WLAN da Cisco. O LEAP oferece
segurança durante a troca de credenciais, criptografia com chaves WEP dinâmicas,
e suporte à autenticação mútua.
• Autenticação dos usuários – Este permite que só os usuários autorizados façam
conexão, enviem e recebam dados sobre a rede sem-fio.
• Criptografia – Esta oferece serviços de criptografia para proteger ainda mais os
dados contra intrusos.
• Autenticação de dados – Esta garante a integridade dos dados ao autenticar
tanto o dispositivo de origem como o de destino.
A tecnologia VPN efetivamente fecha a rede sem-fio já que uma WLAN irrestrita irá
automaticamente encaminhar o tráfego entre nós que parecem estar na mesma rede
sem-fio. As WLANs freqüentemente estendem além dos perímetros da casa ou escritório
em que estão instaladas e, sem segurança, os intrusos podem infiltrar na rede com pouco
esforço. Por outro lado, um mínimo de esforço por parte do administrador da rede poderá
providenciar para a WLAN uma segurança de baixo nível.

Cisco CCNA 3.1 123
Resumo Capítulo 03
• Toda matéria é composta de átomos, e as três partes principais dos átomos são:
prótons, nêutrons e elétrons. Os prótons e nêutrons encontram-se na parte central
(núcleo) do átomo.
• A descarga eletrostática (ESD) pode criar graves problemas para os equipamentos
eletrônicos sensíveis.
• A atenuação se refere à resistência ao fluxo de elétrons e porque um sinal se torna
degradado ao propagar-se.
• A corrente flui em laços fechados denominados circuitos, os quais precisam ser
compostos de material condutor e precisam de uma fonte de voltagem.
• Um multímetro é usado para medir voltagem, corrente, resistência e outras
quantidades expressas de forma numérica.
• Três tipos de cabos de cobre utilizados nas redes são: direto, cruzado e rollover
• O cabo coaxial consiste em um condutor cilíndrico externo, oco, que circunda um
só fio condutor interno.
• O cabo UTP é um meio de quatro pares de fios usado em uma variedade de redes.
• O cabo STP combina as técnicas de blindagem, cancelamento e trançamento de
fios.
• A fibra óptica é um meio de transmissão muito bom quando corretamente instalada,
testada e mantida.
• A energia da luz, um tipo de onda de energia eletromagnética, é usada para
transmitir grandes quantidades de dados de maneira segura a distâncias
relativamente grandes.
• O sinal de luz, transmitido por uma fibra, é produzida por uma transmissora que
converte um sinal elétrico em sinal de luz.
• A luz que chega à extremidade distante do cabo é convertida novamente pelo
receptor no sinal elétrico original.
• As fibras são usadas em pares para providenciar comunicações full duplex.
• Os raios de luz obedecem às leis de reflexão e refração ao propagar-se através da
fibra de vidro, fato que permite a fabricação de fibras com a propriedade de
reflexão interna total.
• A reflexão interna total faz com que os sinais de luz permaneçam dentro da fibra,
mesmo que esta não esteja em linha reta.
• A atenuação de um sinal de luz se torna problemática em cabos longos,
especialmente se seções do cabo são conectadas em patch panels ou emendadas.
• Os cabos e conectores precisam ser corretamente instalados e completamente
testados com equipamentos de testes ópticos de alta qualidade antes de serem
utilizados.
• Os links de cabos precisam ser testados periodicamente com instrumentos de
testes ópticos de alta qualidade para determinar se o link tenha de alguma maneira
deteriorado.

Cisco CCNA 3.1 124
• Sempre se deve tomar cuidado para proteger os olhos quando da utilização de
fontes de luz forte como lasers.
• Um entendimento dos regulamentos e padrões que se aplicam à tecnologia sem-fio
garantirá que as redes implantadas serão interoperáveis e em cumprimento dos
padrões.
• Problemas de compatibilidade das placas de rede são resolvidos pela instalação de
um ponto de acesso (AP) para agir como hub central da WLAN.
• Três tipos de quadros são usados nas comunicações sem-fio: de controle, de
gerenciamento e de dados.
• As WLANs usam a Detecção de Portadora para Múltiplo Acesso com Prevenção de
Colisões (CSMA/CA).
• A autenticação em WLAN é um processo que autentica o dispositivo e não o
usuário.

Cisco CCNA 3.1 124
Capítulo 04: Teste de Cabos

Cisco CCNA 3.1 125
Os meios físicos de uma rede são literalmente a espinha dorsal dela. A qualidade inferior
de cabeamento de rede causa falhas na rede e desempenho não confiável. Os meios
físicos de uma rede de cobre, de fibra ótica e wireless exigem testes para garantir que
eles estão de acordo com as orientações específicas estritas. Estes testes envolvem
certos conceitos matemáticos e elétricos e termos como sinal, onda, freqüência e ruído. É
útil entender este vocabulário quando estiver estudando sobre redes, cabeamento e
testes de cabos.
A meta desta primeira lição neste módulo é fornecer algumas definições para que os
conceitos de testes de cabos sejam mais bem entendidos quando forem apresentados na
segunda lição.
A segunda lição deste módulo descreve as questões relacionadas aos meios de testes
usados para a conectividade de camada física nas redes locais (LANs). Para que a rede
local possa funcionar corretamente, o meio da camada física deve satisfazer as
especificações padrão da indústria.
A atenuação, que é a deteriorização do sinal, e o ruído, que é a interferência no sinal,
podem causar problemas nas redes, pois os dados enviados podem ser interpretados
incorretamente ou não serem reconhecidos ao serem recebidos. A terminação apropriada
dos conectores de cabos e a instalação correta dos cabos são fatores importantes. Se
forem seguidos os padrões durante instalações, reparos e mudanças, a atenuação e os
níveis de ruído deveriam ser minimizados.
Depois de terminada a instalação do cabo, um testador de certificação de cabo pode
verificar se a instalação está de acordo as especificações TIA/EIA. Este módulo descreve
também os vários testes importantes que são realizados.
• Diferenciar entre ondas senoidais e ondas quadradas.
• Definir e calcular expoentes e logaritmos.
• Definir e calcular decibéis.
• Definir a terminologia básica com relação ao tempo, freqüência e ruído.
• Diferenciar entre a largura de banda digital e a analógica.
• Comparar e contrastar os níveis de ruído em vários tipos de cabeamento.
• Definir e descrever os efeitos da atenuação e da diferença (mismatch) de
impedância.
• Definir diafonia, diafonia próxima, diafonia distante, e soma das potências da
diafonia próxima (PSNEXT).
• Descrever como os pares trançados ajudam na redução de ruídos.
• Descrever os dez testes de cabos de cobre definidos em TIA/EIA-568-b.
• Descrever as diferenças entre cabos Categoria 5 e cabos Categoria 6.

Cisco CCNA 3.1 126
4.1 Fundamentos para o Estudo de Testes de Cabos Baseados
em Freqüência
4.1.1 Ondas
Uma onda é energia que se propaga de um lugar para outro. Existem vários tipos de
ondas, mas todos podem ser descritos com um vocabulário semelhante.
Pode ajudar se pensamos em ondas como sendo distúrbios. Um balde de água que está
completamente parado não tem ondas, porque não existem distúrbios. Por outro lado, o
oceano sempre tem algumas ondas detectáveis devido a distúrbios como o vento e a
maré.
As ondas do oceano podem ser descritas em termos de sua altura ou amplitude, que
pode ser medida em metros. Elas podem também ser descritas em termos de quão
freqüentemente chegam até a praia, usando período e freqüência. O período das ondas é
o período de tempo entre cada onda, medido em segundos. A freqüência é o número de
ondas que chegam até a praia cada segundo, medida em Hertz. Um Hertz equivale a uma
onda por Segundo, ou um ciclo por segundo. Experimente com estes conceitos ajustando
a amplitude a freqüência na Figura abaixo.
Os profissionais de rede estão especificamente interessados nas ondas de voltagem nos
meios de cobre, ondas de luz em fibras óticas, e campos magnéticos e elétricos
alternados conhecidos como ondas eletromagnéticas. A amplitude de um sinal elétrico
ainda representa altura, mas é medida em volts (V) em vez de metros (M). O período é o
período de tempo para completar um ciclo, medido em segundos. A freqüência é o
número de ciclos completos por segundo, medidos em Hertz.
Se um distúrbio é causado de propósito, e envolve uma duração prevista e fixa, é
conhecido como um pulso. Os pulsos são uma parte importante dos sinais elétricos, pois
eles são a base da transmissão digital. O padrão dos pulsos representam o valor dos
dados sendo transmitidos.

Cisco CCNA 3.1 127
4.1.2 Ondas Senoidais e Ondas Quadradas
As ondas senoidais, ou sinusóides são gráficos de funções matemáticas.
Sinais Analógicos
As ondas senoidais possuem certas características. As ondas senoidais são periódicas, o
que quer dizer que repetem o mesmo padrão em intervalos regulares. As ondas variam
continuamente, o que quer dizer que dois pontos adjacentes no gráfico nunca terão o
mesmo valor.
As ondas senoidais são representações gráficas de muitas ocorrências naturais que
variam regularmente através do tempo. Alguns exemplos dessas ocorrências são à
distância da terra até o sol, a distância do chão enquanto girando em uma roda gigante, e
a hora do dia quando nasce o sol. Já que as ondas senoidais variam continuamente, elas
são exemplos de ondas analógicas.
As ondas quadradas, como as ondas senoidais, são periódicas.
Sinais Digitais
No entanto, os gráficos das ondas quadradas não variam continuamente com o tempo. A
onda mantém um valor durante algum tempo, e depois muda repentinamente para um
valor diferente. Este valor é mantido por algum tempo, e depois muda rapidamente de
volta ao valor original. As ondas quadradas representam sinais digitais, ou pulsos. Da
mesma maneira que todas as ondas, as ondas quadradas podem ser descritas em termos
de amplitude, período e freqüência.

Cisco CCNA 3.1 128
4.1.3 Exponentes e Logaritmos
Em redes, existem três sistemas numéricos importantes:
• Base 2: binário
• Base 10: decimal
• Base 16: hexadecimal
Lembre-se de que a base de um sistema numérico se refere ao número de símbolos
diferentes que podem ocupar uma posição. Por exemplo, os números binários têm
apenas dois marcadores de lugar diferentes 0 e 1. Os números decimais têm 10
marcadores de lugar diferentes, os números 0 a 9. Os números hexadecimais possuem
16 marcadores de lugar diferentes, os números 0 a 9 e as letras A a F.
Lembre-se de que 10x10 pode ser escrito como 102
.102
significa dez ao quadrado ou dez
elevado à segunda potência. Quando escrito desta maneira, diz-se que 10 é a base do
número e 2 é o expoente do número. 10x10x10 pode ser escrito como 103
. 103
significa
dez ao cubo ou dez elevado à terceira potência. A base ainda é 10, mas o expoente agora
é 3. Use a Atividade de Mídia abaixo para praticar o cálculo de expoentes. Digite x, e y
será calculado, ou digite y, e x será calculado.
A base do sistema numérico também se refere ao valor de cada dígito. O dígito menos
significante tem um valor de base0
, ou um. O próximo dígito tem um valor de base1
. Isto é
igual a 2 para números binários, 10 para números decimais e 16 para números
hexadecimais.
Os números com expoentes são usados para representar facilmente números muito
grandes ou muito pequenos. É muito mais fácil e menos susceptível a erro representar um
bilhão numericamente como 109
do que como 1000000000. Muitos cálculos envolvidos
em testes de cabos envolvem números que são muito grandes, por isso a utilização de
expoentes é o formato de preferência. Os expoentes podem ser explorados na atividade
em flash.
Uma maneira de se trabalhar com números muito grandes e muito pequenos que ocorrem
nas redes é transformá-los de acordo com a regra, ou função matemática, conhecida
como logaritmo. Logaritmo é abreviado como "log". Qualquer número pode ser usado
como base em um sistema de logaritmos. Porém a base 10 tem muitas vantagens não
obtidas cálculos comuns com outras bases. A base 10 é usada quase que exclusivamente
para cálculos comuns. Logaritmos com base 10 são chamados de logaritmos comuns.
Não é possível obter o logaritmo de um número negativo.
Para obter o "log" de um número, use uma calculadora ou a atividade em flash. Por
exemplo, o log (109
) = 9. Pode-se também obter o logaritmo de números que não são
expoentes de 10, mas não se pode obter o logaritmo de um número negativo. O estudo
de logaritmos esta além do escopo deste curso. Entretanto, a terminologia é usada
freqüentemente no cálculo de decibéis e nas medidas de intensidade do sinal em meios
de cobre, óticos e wireless.

Cisco CCNA 3.1 129
4.1.4 Decibéis
O decibel (dB) é uma unidade de medida importante na descrição de sinais nas redes. O
decibel é relacionado aos expoentes e logaritmos descritos nas seções anteriores.
Existem duas fórmulas para se calcular decibéis:
dB = 10 log10 (Pfinal / Pref)
dB = 20 log10 (Vfinal / Vref)
As variáveis representam os seguintes valores:
dB mede a perda ou ganho da potência de uma onda. Os decibéis podem ser números
negativos, o que representa uma perda na potência da onda ao se propagar, ou números
positivos, o que representa um ganho na potência se o sinal for amplificado.
log10 sugere que o número entre parênteses será transformado usando-se a regra de
logaritmo de base 10.
Pfinal é a potência entregue, medida em Watts.
Pref é a potência original, medida em Watts.
Vfinal é a voltagem entregue, medida em Volts.
Vreference é a voltagem original, medida em Volts.
A primeira formula descreve os decibéis em termos de potência (P), e a segunda em
termos de voltagem (V). Tipicamente, as ondas de luz em fibra ótica e as ondas de rádio
no ar são medidas usando-se a fórmula de potência. As ondas eletromagnéticas em
cabos de cobre são medidas usando-se a fórmula de voltagem. Essas fórmulas têm
várias coisas em comum.
Na fórmula dB = 10 log10 (Pfinal / Pref), entre os valores para dB e Pref para descobrir a
potência entregue. Esta fórmula poderia ser usada para se ver o quanto da potência resta
em uma onda de rádio depois de propagar-se a uma certa distância através de diferentes
materiais, e através de vários estágios de sistemas eletrônicos como um rádio. Para
estudar ainda mais sobre decibéis, experimente com os seguintes exemplos usando as
atividades em flash.
Se Pfinal é um microWatt (1 x 10-6
Watts) e Pref é um milliWatt (1 x 10-3
Watts), qual é o
ganho ou a perda em decibéis? Este valor é positivo ou negativo? O valor representa um
ganho ou perda na potência?
Se a perda total de um link de fibra é 84 dB, e se a potência da fonte do laser original
(Pref) é um milliWatt (1 x 10-3
Watts), quanta potência é entregue?

Cisco CCNA 3.1 130
Se dois microVolts (2 x 10-6
Volts) são medidos na extremidade de um cabo e a voltagem
da fonte era um volt, qual é o ganho ou perda em decibéis? Este valor é positivo ou
negativo? O valor representa um ganho ou perda na potência?

Cisco CCNA 3.1 131
4.1.5 Visualizando Sinais em Tempo e Freqüência
Um dos fatos mais importante da era da informação é que os caracteres que simbolizam
os dados, palavras, fotografias, vídeo ou música podem ser representados
eletronicamente por padrões de voltagem nos fios e em dispositivos eletrônicos. Os dados
representados por esses padrões de voltagem podem ser convertidos em ondas de luz ou
de rádio, e depois de volta em ondas de voltagem. Considere o exemplo de um telefone
analógico. As ondas sonoras da voz do chamador entram num microfone no telefone. O
microfone converte os padrões da energia sonora em padrões de voltagem de energia
elétrica que representam a voz.
Se os padrões de voltagem fossem colocados em um gráfico através do tempo, os
padrões distintos representando a voz seriam exibidos.
Osciloscópio
Um osciloscópio é um dispositivo eletrônico importante usado para visualizar sinais
elétricos como as ondas e pulsos de voltagem. O eixo x no gráfico representa tempo, e o
eixo y representa voltagem ou corrente. Geralmente, há duas entradas no eixo y para que
duas ondas possam ser observadas e medidas ao mesmo tempo.
Analisar os sinais usando um osciloscópio é conhecido como análise de domínio de
tempo, pois o eixo x ou domínio da função matemática representa o tempo. Os
engenheiros quando estudam os sinais também usam a análise de domínio de freqüência.
Na análise de domínio de freqüência, o eixo x representa freqüência. Um dispositivo
eletrônico conhecido como analisador de espectro cria gráficos para análise de domínio
de freqüência.
Os sinais eletromagnéticos usam diferentes freqüências para a transmissão para que os
diferentes sinais não interfiram uns com os outros. Os sinais de rádio de Freqüência
Modulada (FM) usam freqüências que são diferentes dos sinais de televisão ou de
satélite. Quando os ouvintes mudam a estação de um rádio, estão mudando a freqüência
que o rádio está recebendo.

Cisco CCNA 3.1 132
4.1.6 Sinais Digitais e Analógicos em Tempo e Freqüência
Para poder entender as complexidades dos sinais de redes e testes de cabos, examine
como os sinais analógicos variam com o tempo e com a freqüência. Primeiro considere
uma onda senoidal elétrica de uma só freqüência, cuja freqüência pode ser detectada
pelo ouvido humano. Se este sinal for transmitido a um alto-falante, um tom poderá ser
ouvido.
Depois imagine a combinação de várias ondas senoidais.
Síntese de Fourier de uma Onda Quadrada
A onda resultante é mais complexa que a onda senoidal pura. Podem ser ouvidos vários
tons. O gráfico de vários tons mostra várias linhas individuais correspondentes às
freqüências de cada tom. Finalmente, imagine um sinal complexo, como uma voz ou um
instrumento musical. Se estiverem presentes vários tons diferentes, um espectro contínuo
de tons individuais seria representado.

Cisco CCNA 3.1 133
4.1.7 Ruído em Tempo e Freqüência
O ruído é um conceito importante em sistemas de comunicações, inclusive redes locais.
Sinal Digital e Ruído Elétrico
Já que o ruído geralmente se refere aos sons indesejáveis, os ruídos relacionados às
comunicações são conhecidos como sinais indesejáveis. Os ruídos podem ser originados
em fontes tecnológicas e naturais, e são acrescentados aos sinais de dados nos sistemas
de comunicações.
Todos os sistemas de comunicações têm um certo grau de ruído. Embora o ruído não
possa ser eliminado, seus efeitos podem ser minimizados se forem entendidas as fontes
do ruído. Existem muitas possíveis fontes de ruídos:
• Cabos nas proximidades transportam sinais de dados.
• A interferência de radiofreqüência (RFI) que é o ruído vindo de outros sinais sendo
transmitidos nas proximidades.
• A interferência eletromagnética (EMI), que é o ruído vindo de fontes nas
proximidades como motores e luzes.
• O ruído laser no transmissor ou receptor de um sinal ótico.
O ruído que afeta igualmente todas as freqüências de transmissão é conhecido como
ruído branco. O ruído que afeta somente pequenas faixas de freqüências é conhecido
como interferência de banda estreita. Ao serem detectados em um receptor de rádio, o
ruído branco interferiria com todas as estações de rádio. A interferência de banda estreita
afetaria somente poucas estações cujas freqüências estão próximas umas às outras. Ao
ser detectado em uma rede local, o ruído branco poderia afetar todas as transmissões de
dados, mas a interferência de banda estreita poderá afetar apenas certos sinais.

Cisco CCNA 3.1 134
4.1.8 Largura de Banda
A largura de banda é um conceito extremamente importante nos sistemas de
comunicações. Para o estudo das redes locais, há duas principais maneiras de considerar
a largura de banda: largura de banda analógica e largura de banda digital.
Tipicamente a largura de banda analógica se refere à faixa de freqüências de um sistema
eletrônico. A largura de banda analógica poderia ser usada para descrever a faixa de
freqüências transmitida por uma estação de rádio ou um amplificador eletrônico. A
unidade de medida para a largura de banda analógica é Hertz (Hz), mesma unidade de
freqüência.
A largura de banda digital mede a quantidade de informação que pode ser transferida de
um lugar para o outro em um determinado período de tempo.
Unidades de Largura de Banda Digital
A unidade fundamental de medida para a largura de banda digital é bits por segundo
(bps). Já que as redes locais são capazes de sustentar velocidades de milhares ou
milhões de bits por segundo, a medida é expressa em Kbps ou Mbps. Os meios físicos,
as tecnologias atuais, e as leis da física limitam a largura de banda.
Durante o teste de cabos, usa-se a largura de banda analógica para determinar a largura
de banda digital de um cabo de cobre. As formas de onda digitais são compostas de
muitas ondas senoidais (ondas analógicas). As freqüências analógicas são transmitidas
de uma extremidade e recebidas na extremidade oposta. Os dois sinais são então
comparados, e é calculado o nível de atenuação do sinal. Em geral, o meio que suportará
maiores larguras de banda analógicas sem alto grau de atenuação suportarão também
maiores larguras de banda digitais.

Cisco CCNA 3.1 135
4.2 Sinais e Ruído
4.2.1 Sinalização Através de Cabeamento de Cobre e de Fibra Ótica
Em cabo de cobre, os sinais de dados são representados por níveis de voltagem que
representam uns e zeros binários. Os níveis de voltagem são medidos com respeito a um
nível de referência de zero volts tanto na transmissora quanto no receptor. Esse nível de
referência é conhecido como terra do sinal. É importante que tanto o dispositivo de
transmissão como de recepção se refira ao mesmo ponto de referência de zero volt.
Quando este for o caso, diz-se que estão adequadamente aterrados.
Para que a rede local possa operar adequadamente, o dispositivo receptor deve ser
capaz de interpretar precisamente os uns e zeros binários transmitidos como níveis de
voltagem. Já que a tecnologia Ethernet atual sustenta faixas de dados de bilhões de bits
por segundo, cada bit precisa ser reconhecido, mesmo que a duração do bit seja bem
pequena. Isto quer dizer que o máximo possível da intensidade do sinal original precisa
ser retido, conforme o sinal se propaga pelo cabo e passa através dos conectores. Em
antecipação de protocolos Ethernet cada vez mais rápidos, as novas instalações de cabos
devem ser feitas com os melhores cabos, conectores e dispositivos de interconexão
disponíveis como blocos punchdown e patch panels.
Existem dois tipos básicos de cabos de cobre: blindado e não blindado. No cabo blindado,
o material de blindagem protege o sinal de dados contra fontes externas de ruído e contra
o ruído gerado por sinais elétricos dentro do cabo.
O cabo coaxial é um tipo de cabo blindado.
Ele consiste em um condutor de cobre sólido envolto por material isolante, e depois por
blindagem condutiva em malha. Em aplicações de redes locais, a blindagem de malha é
eletricamente aterrada para proteger a parte interna do condutor contra ruídos elétricos
externos. A blindagem também ajuda na eliminação da perda de sinais e mantém os
sinais transmitidos confinados ao cabo. Isto faz com que os cabos coaxiais tenham menos
ruídos que outros tipos de cabeamento de cobre, mas também os torna muito mais caros.
A necessidade de se aterrar a blindagem e grande tamanho dos cabos coaxiais dificultam
mais a instalação do que outro cabeamento de cobre.

Cisco CCNA 3.1 136
Existem dois tipos de cabos de cobre de par trançado: par trançado blindado (STP) e par
trançado não blindado (UTP).
Par Trançado Blindado Par Trançado não Blindado
O cabo STP contém uma capa externa condutiva que é eletricamente aterrada para isolar
os sinais contra qualquer ruído elétrico externo. O STP também usa blindagens metálicas
internas para proteger cada par de fios contra ruídos gerados pelos outros pares. O cabo
STP às vezes é chamado par trançado isolado (ScTP) erradamente. ScTP geralmente
refere-se ao cabeamento de par trançado Categoria 5 ou Categoria 5e, enquanto STP
refere-se a um cabo específico da IBM que contém somente dois pares de condutores. O
cabo ScTP é mais caro, mais difícil de instalar e menos freqüentemente usado que o
UTP. O UTP não contém blindagem e é mais susceptível aos ruídos externos, mas é mais
freqüentemente usado, pois é mais barato e mais fácil de se instalar.
O cabo de fibra ótica é usado para transmitir sinais de dados por meio de aumentar e
abaixar a intensidade da luz para representar uns e zeros binários.
A intensidade de um sinal de luz não diminui tanto quanto a intensidade de um sinal
elétrico transmitido através de uma distância idêntica. Os sinais óticos não são afetados
pelo ruído elétrico, e a fibra ótica não precisa ser aterrada a menos que a capa contenha
um metal ou um membro de resistência metálica. Portanto, as fibras óticas são
freqüentemente usadas entre edifícios e entre andares dentro do edifício. Conforme vão
se abaixando os custos e vai aumentando a demanda pela velocidade, as fibras óticas
poderão tornar-se os meios mais usadas em redes locais.

Cisco CCNA 3.1 137
4.2.2 Atenuação e Perda por Inserção em Meios de Cobre
A atenuação é a redução da amplitude do sinal ao longo de um link. Longos
comprimentos de cabos e altas freqüências de sinais contribuem para uma maior
atenuação dos sinais. Desta maneira, a atenuação em um cabo é medida por um testador
de cabos usando as mais altas freqüências indicadas para o regime do cabo. A atenuação
é expressa em decibéis (dB) usando números negativos. Os valores dB negativos
menores indicam um desempenho melhor do link.
Existem vários fatores que contribuem para a atenuação. A resistência do cabo de cobre
converte em calor um pouco da energia elétrica do sinal. A energia do sinal é também
perdida quando vaza pelo isolamento do cabo e pela impedância causada por conectores
defeituosos.
Impedância é a medição da resistência do cabo à corrente alternada (CA) e é medida em
ohms. A impedância normal, ou característica, de um cabo Cat5 é de 100 ohms. Se um
conector for instalado incorretamente no Cat5, ele terá um valor de impedância diferente
que o do cabo. Isto se chama descontinuidade de impedância ou uma diferença
(mismatch) de impedância.
As descontinuidades de impedância causam a atenuação, pois uma parte de um sinal
transmitido será refletida de volta ao dispositivo transmissor ao invés de continuar até o
receptor, o que é bem semelhante a um eco. Este efeito é intensificado se houver várias
descontinuidades causando com que porções adicionais do sinal restante sejam refletidas
de volta à transmissora. Quando esta reflexão volta e atinge a primeira descontinuidade,
um pouco do sinal reflete em direção ao sinal original, criando múltiplos efeitos de ecos.
Os ecos atingem o receptor a diferentes intervalos tornando difícil o receptor detectar
precisamente os valores dos dados no sinal. Isto é chamado atraso do sincronismo e
resulta em erros nos dados.
A combinação dos efeitos da atenuação do sinal e as descontinuidades de impedância
em um link de comunicações são conhecidas como perda por inserção. Uma operação
adequada de rede depende de uma impedância característica constante em todos os
cabos e conectores, sem descontinuidades de impedância em todo o sistema de cabos.
Atenuação

Cisco CCNA 3.1 138
4.2.3 Fontes de Ruído nos Meios de Cobre
O ruído é qualquer energia elétrica no cabo de transmissão que torna difícil ao receptor a
interpretação dos dados enviados pelo transmissor. A certificação TIA/EIA-568-B de um
cabo agora exige testes para uma variedade de tipos de ruídos.
A diafonia envolve a transmissão de sinais de um fio até outro fio nas imediações. A
energia eletromagnética é gerada quando as voltagens mudam em um fio. Esta energia é
irradiada para fora desde o fio transmissor como é o caso do sinal de rádio de uma
transmissora. Os fios adjacentes no cabo funcionam como antenas, recebendo a energia
transmitida, que interfere com os dados naqueles fios. A diafonia também pode ser
causada pelos sinais em cabos separados nas imediações. Quando a diafonia é causada
por um sinal em outro cabo, é conhecida como diafonia alheia. A diafonia é mais
destrutiva a freqüências mais altas de transmissão.
Os instrumentos de testes de cabos medem a diafonia com a aplicação de um sinal de
teste a um par de fios. O testador de cabos então mede a amplitude dos sinais da diafonia
não desejada induzidos nos outros pares de fios no cabo.
O cabo de par trançado é desenhado para aproveitar-se dos efeitos da diafonia a fim de
minimizar o ruído. Em um cabo de par trançado, um par de fios é usado para transmitir
um sinal. O par de fios é trançado para que cada fio sofra diafonia similar. Já que um sinal
de ruído em um fio aparenta ser idêntico ao do outro fio, o ruído poderá ser facilmente
detectado e filtrado no receptor.
A trança de um par de fios em um cabo também ajuda na redução da diafonia dos dados
ou sinais de ruído vindos de um par adjacente de fios. As categorias mais altas de UTP
exigem mais torções em cada par de fios no cabo para minimizar a diafonia a altas
freqüências de transmissão. Quando se liga os conectores às extremidades do cabo UTP,
o destrançamento dos pares de fios deve ser mantido ao mínimo absoluto para garantir
comunicações de redes locais confiáveis.
Conexões dos Fios

Cisco CCNA 3.1 139
4.2.4 Tipos de Diafonia
Existem três tipos distintos de diafonia:
• Diafonia Próxima (NEXT – Near-end Crosstalk)
• Diafonia Distante (FEXT – Far-end Crosstalk)
• Diafonia Próxima por Soma de Potências (PSNEXT – Power Sum Near-end
Crosstalk)
Diafonia Próxima
Diafonia Distante
Diafonia Próxima por Soma de Potências (PSNEXT

Cisco CCNA 3.1 140
A diafonia próxima (NEXT) é calculada como a razão das amplitudes de voltagem entre o
sinal de teste e o sinal de diafonia quando medidas na mesma extremidade do link. Essa
diferença é expressa em um valor negativo de decibéis (dB). Os números negativos
menores indicam mais ruído, assim como baixas temperaturas negativas indicam mais
calor. Por tradição, os testadores de cabos não mostram o sinal negativo indicando os
valores NEXT negativos. Uma leitura de 30 dB de NEXT (que na verdade indica –30 dB)
indica menos ruído, e conseqüentemente um sinal mais limpo, do que aquele que dá uma
leitura de 10 dB de NEXT.
A NEXT precisa ser medida entre cada par e cada outro par em um link de UTP, e nas
duas extremidades do link. Para diminuir o tempo dos testes, alguns instrumentos de teste
de cabos permitem que o usuário teste o desempenho de NEXT de um link usando
maiores intervalos entre freqüências do que o especificado pelo padrão TIA/EIA. As
medições resultantes podem não atender aos padrões TIA/EIA-568-B e podem ignorar
falhas do link. Para verificar o desempenho adequado do link, a NEXT deverá ser medida
das duas extremidades do link com um instrumento de testes de alta qualidade. Isto é
também um requisito para o cumprimento total das especificações dos cabos de alta
velocidade.
Devido à atenuação, a diafonia que ocorre longe do transmissor cria menos ruído em um
cabo do que a NEXT. Isto é conhecido como diafonia mais distante, ou FEXT. O ruído
causado pela FEXT ainda se propaga de volta à fonte, mas é atenuado na sua volta.
Desta maneira, a FEXT não é um problema tão sério quanto a NEXT.
A NEXT por Soma de Potências (PSNEXT) mede o efeito cumulativo da NEXT de todos
os pares de fios no cabo. A PSNEXT é computada para cada par de fios baseada nos
efeitos da NEXT dos outros três pares. O efeito combinado da diafonia de múltiplas fontes
simultâneas de transmissão pode ser muito prejudicial ao sinal. A certificação TIA/EIA-
568-B agora exige este teste da PSNEXT.
Alguns padrões Ethernet como 10BASE-T e 100BASE-TX recebem dados de apenas um
par de fios em cada direção. Entretanto, para as novas tecnologias como é o caso do
1000BASE-T que recebe dados simultaneamente de vários pares na mesma direção, as
medições de soma de potências são testes muito importantes.

Cisco CCNA 3.1 141
4.2.5 Procedimentos para Testar Cabos
O padrão TIA/EIA-568-B especifica dez testes que o cabo de cobre deve passar antes
que possa ser usado em redes locais Ethernet de alta velocidade. Todos os links de
cabos deverão ser testados até a capacidade máxima que é aplicada à categoria do cabo
sendo instalado.
Os dez parâmetros de testes primários que devem ser verificados para que um link de
cabo possa satisfazer os padrões TIA/EIA são:
• Mapa de fios.
• Perda por inserção.
• Diafonia próxima (NEXT – Near-end crosstalk).
• Diafonia próxima por soma de potências (PSNEXT – Power sum near-end
crosstalk).
• Diafonia distante de mesmo nível (ELFEXT – Equal-level far-end crosstalk).
• Diafonia distante por soma de potência de mesmo nível (PSELFEXT – Power sum
equal-level far-end crosstalk).
• Perda de retorno.
• Atraso de propagação.
• Comprimento do cabo.
• Desvio de atraso.
O padrão Ethernet especifica que cada um dos pinos em um conector RJ-45 tenha um
determinado propósito.
Uma placa de rede transmite sinais nos pinos 1 e 2, e recebe sinais nos pinos 3 e 6. Os
fios do cabo UTP precisam estar conectados aos pinos corretos de cada extremidade de
um cabo. O teste de mapa de fios garante que não existe nenhum circuito aberto ou curto
no cabo. Um circuito aberto ocorre se o fio não for ligado corretamente ao conector. Um
curto circuito ocorre se dois fios forem ligados um ao outro.

Cisco CCNA 3.1 142
Padrão de Testes de Cabos
O teste de mapa de fios também verifica se todos os oito fios foram conectados aos pinos
corretos nas duas extremidades do cabo. Existem várias falhas diferentes de cabeamento
que o teste de mapa de fios pode detectar.
Falha da Fiação
A falha de par invertido ocorre quando um par de fios é instalado corretamente em um
conector, mas invertido no outro conector. Se o fio listrado branco/alaranjado estiver
terminado no pino 1 e o fio estiver terminado alaranjado no pino 2 em uma extremidade,
mas invertido na outra extremidade, então o cabo possui uma falha de par invertido. Este
exemplo é exibido no gráfico.
Uma falha de cabeamento de par dividido ocorre quando um fio de um par é trocado com
um fio de um par diferente. Esta mistura engana o processo de cancelamento e torna o
cabo mais suscetível a diafonia e interferência. Observe cuidadosamente os números dos
pinos no gráfico para detectar a falha no cabeamento. Um par dividido cria dois pares de
transmissão ou de recepção, cada par com fios que não estão trançados juntos.

Cisco CCNA 3.1 143
As falhas de cabeamento de pares transpostos ocorrem quando um par de fios for
conectado aos pinos completamente diferentes nas duas extremidades. Compare isto
com um par invertido, onde o mesmo par de pinos é usado nas duas extremidades.
4.2.6 Outros Parâmetros de Testes
A combinação dos efeitos da atenuação do sinal e as descontinuidades de impedância
em um link de comunicações é conhecido como perda por inserção. A perda por inserção
é medida em decibéis na extremidade mais distante do cabo. O padrão TIA/EIA exige que
um cabo e seus conectores passem por um teste de perda por inserção antes que
possam ser usados como link de comunicações em uma rede local.
A diafonia é medida em quatro testes separados. Um testador de cabos mede a NEXT
aplicando um sinal de teste a um par de cabos e medindo a amplitude dos sinais de
diafonia recebidos pelos outros pares de cabos. O valor de NEXT, expresso em decibéis,
é computado como uma diferença de amplitude entre o sinal de teste e o sinal de diafonia
medidos na mesma extremidade do cabo. Lembre-se, já que o número de decibéis que o
testador exibe é um número negativo, quanto maior o número, menor a NEXT no par de
fios. Conforme mencionado antes, o teste da PSNEXT é na realidade um cálculo baseado
nos efeitos combinados de NEXT.
O teste da diafonia distante de mesmo nível (ELFEXT) mede a FEXT. A ELFEXT de par a
par é expressa em dB como a diferença entre a FEXT medida e a perda por inserção do
par de fios cujo sinal é afetado pela FEXT. A ELFEXT é uma medição importante nas
redes Ethernet que usam as tecnologias 1000BASE-T. A diafonia distante por soma de
potências (PSELFEXT) é o efeito combinado da ELFEXT de todos os pares de fios.
A perda de retorno é uma medida em decibéis de reflexões que são causadas pelas
descontinuidades de impedância em todos os locais ao longo do link. Lembre-se de que o
impacto principal da perda de retorno não está na perda da intensidade do sinal. O
problema mais significativo é que os ecos de sinais causados pelas reflexões das
descontinuidades de impedância atingirão o receptor a diferentes intervalos causando o
atraso de sincronismo do sinal.

Cisco CCNA 3.1 144
4.2.7 Parâmetros Baseados em Tempo
O atraso de propagação é uma medição simples para se saber quanto tempo leva para
um sinal propagar-se ao longo do cabo sendo testado. O atraso em um par de fios
depende do seu comprimento, taxa de torcimento e propriedades elétricas. Os atrasos
são medidos em centésimos de nanosegundos. Um nanosegundo é um bilionésimo de
um segundo, ou 0.000000001 segundos. Os padrões TIA/EIA-568-B estabelecem um
limite para o atraso da propagação para várias categorias de UTP.
As medições de atraso de propagação são a base da medição do comprimento do cabo.
O padrão TIA/EIA-568-B.1 especifica que o comprimento físico do link será calculado
usando-se o par de fios com o menor atraso elétrico. Os testadores medem o
comprimento do fio baseando-se no atraso elétrico conforme medido por um teste de TDR
(Reflectometria de Domínio de Tempo), e não pelo comprimento físico da capa do cabo.
Já que os fios dentro do cabo são trançados, os sinais na verdade se propagam muito
mais longe do que o comprimento físico do cabo. Quando um testador de cabos faz uma
medição TDR, ele envia um sinal de pulso ao longo do par de fios e mede o tempo exigido
para que o pulse volte ao mesmo par de fios.
O teste TDR é usado não somente para determinar comprimento, mas também para
identificar a distância até as falhas de cabeamento como curtos e abertos. Quando o
pulso se depara com uma conexão aberta, em curto ou defeituosa, toda ou parte da
energia do pulso é refletida de volta ao testador. Isto pode ser usado para calcular a
distância aproximada até a falha de cabeamento. A distância aproximada poderá ser útil
ao localizar-se o ponto da conexão defeituosa ao longo de um lance de cabo, como um
conector de parede.
Os atrasos de propagação de diferentes pares de fios em um único cabo podem ser
ligeiramente diferentes devido às diferenças no número de tranças e propriedades
elétricas de cada par de fios. A diferença de atraso entre pares é conhecida como desvio
de atraso. O desvio de atraso é um parâmetro crítico para redes de alta velocidade nas
quais os dados são simultaneamente transmitidos através de pares de fios múltiplos,
como 1000BASE-T Ethernet. Se o desvio de atraso entre os pares for muito grande, os
bits chegam a diferentes tempos e os dados não podem ser reagrupados
adequadamente. Apesar de que um link de cabo não tenha sido projetado para este tipo
de transmissão de dados, o teste de desvio de atraso ajudará a garantir que o link
suportará atualizações futuras para redes de alta velocidade.
Todos os links de cabos em uma rede local precisam passar em todos os testes
mencionados anteriormente conforme especificados no padrão TIA/EIA-568-B para serem
considerados de acordo com o padrão. Um testador de certificação deve ser usado para
garantir que todos os testes foram aprovados para serem considerados de acordo com o
padrão. Esses testes garantem que os links de cabos funcionarão de forma confiável a
altas velocidades e freqüências. Os testes de cabos deverão ser realizados quando o
cabo for instalado e depois regularmente para garantir que o cabeamento das redes locais

Cisco CCNA 3.1 145
satisfaça os padrões da indústria. Os instrumentos de testes de cabos de alta qualidade
deverão ser corretamente utilizados para garantir que os testes são precisos. Os
resultados deverão também ser cuidadosamente documentados.
4.2.8 Testando Fibras Óticas
Um link de fibra consiste em duas fibras de vidro separadas funcionando como caminhos
de dados independentes. Uma fibra leva sinais transmitidos em uma direção, enquanto a
segunda leva sinais na direção oposta. Cada fibra de vidro é envolta por uma camada que
impede que a luz a atravesse, portanto não há problemas com diafonia em cabo de fibra
ótica. A interferência eletromagnética externa ou ruído não afetam o cabeamento de
fibras. A atenuação ocorre nos links de fibras, mas a um nível bem menor que aquele no
cabeamento de cobre.
Os links de fibras estão sujeitos ao equivalente ótico de descontinuidades de impedância
de UTP.
Quando a luz encontra uma descontinuidade ótica, como uma impureza no vidro ou uma
micro-fratura, um pouco do sinais de luz é refletido de volta na direção oposta. Isto
significa que apenas uma fração do sinal de luz original continuando ao longo da fibra em
direção ao receptor. Isso resulta na redução da quantidade de energia que chega até o
receptor, tornando difícil o reconhecimento do sinal. Da mesma maneira que com o cabo
UTP, os conectores instalados incorretamente são a principal causa da reflexão da luz e
perda da intensidade do sinal na fibra ótica.
Já que o ruído não é problema quando se transmite em fibra ótica, a maior preocupação
com o link de fibra é a intensidade do sinal de luz que chega até o receptor. Se a
atenuação enfraquece o sinal de luz no receptor, então erros nos dados resultarão. O
teste de cabo de fibra ótica envolve principalmente a projeção de uma luz através da fibra
e a medição para verificar se chega até o receptor uma intensidade suficiente da luz.
Em um link de fibra ótica, precisa ser calculado o nível aceitável de perda de potência do
sinal que pode ocorrer sem cair abaixo dos requisitos do receptor. Este cálculo é
conhecido como óptica link loss budget (orçamento de perda de enlace ótico). Um
instrumento de teste de fibra, conhecido como testador de potência e fonte de luz, verifica
se o óptica link loss budget (orçamento de perda de enlace ótico) foi excedido.

Cisco CCNA 3.1 146
Fonte da Luz Calibrada e Medidor de Potência
Se a fibra não passar no teste, um outro instrumento de teste de cabo pode ser usado
para indicar onde ocorrem as descontinuidades óticas ao longo do comprimento do link de
cabo. Um TDR ótico, conhecido como OTDR, é capaz de localizar estas
descontinuidades. Geralmente, o problema é um ou mais conectores ligados
incorretamente. O OTDR indicará o local das conexões defeituosas que precisam ser
substituídas. Depois de corrigidas as falhas, o cabo deverá ser testado novamente.

Cisco CCNA 3.1 147
4.2.9 Um Novo Padrão
Em 20 de junho de 2002, foi publicada a emenda ao padrão TIA-568 para a Categoria 6
(ou Cat 6). O título oficial do padrão é ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1. Este novo padrão
especifica o conjunto original de parâmetros de desempenho que precisam ser testados
para cabeamento Ethernet, assim como os valores mínimos para aprovação em cada um
destes testes. Os cabos certificados como cabos Cat 6 precisam passar todos os dez
testes.
Apesar dos testes para Cat 6 serem essencialmente os mesmos daqueles especificados
para o padrão de Cat 5, o cabo Cat 6 precisa passar os testes com resultados mais altos
para ser certificado. O cabo Cat 6 precisa ser capaz de levar freqüências de até 250 MHz
e precisa ter menores níveis de diafonia e perda de retorno.
Um testador de cabo de qualidade semelhante à série Fluke DSP-4000 ou Fluke
OMNIScanner2 pode realizar todas as medições de testes exigidos para a certificação
dos cabos Cat 5, Cat 5e e Cat 6 tanto dos links permanentes como dos links de canais. A
Figura abaixo mostra o analisador de cabo Fluke DSP-4100 com um DSP-LIA013
adaptador de canal/tráfego para Cat 5e.

Cisco CCNA 3.1 148
Resumo Capítulo 04
• As ondas são energia que se propaga de um lugar a outro, e são criadas por
distúrbios. Todas as ondas têm atributos similares como amplitude, período e
freqüência.
• As ondas senoidais são funções periódicas, variando continuamente. Os sinais
analógicos se parecem com as ondas senoidais.
• As ondas quadradas são funções periódicas cujos valores permanecem constantes
por um período de tempo e depois mudam repentinamente. Os sinais digitais se
parecem com as ondas quadradas.
• Os expoentes são usados para representar números muito grandes ou muito
pequenos. A base de um número elevado a um expoente positivo é igual à base
multiplicada por si mesma o número de vezes indicado pelo expoente. Por
exemplo, 103
= 10 x 10 x 10 = 1000.
• Os logaritmos são semelhantes aos expoentes. Um logaritmo na base 10 de um
número equivale ao expoente ao qual 10 teria que ser elevado para obter o
número. Por exemplo, log10 1000 = 3 porque 103
= 1000.
• Os decibéis são medições de um ganho ou perda na energia de um sinal. Os
valores negativos representam perdas e os positivos representam ganhos.
• A análise de domínio de tempo é a elaboração de gráficos de voltagem ou de
corrente com respeito ao tempo, utilizando um osciloscópio. A análise de domínio
de freqüência é a elaboração de gráficos de voltagem ou de energia com respeito à
freqüência, utilizando um analisador de espectro.
• Os sinais indesejáveis em um sistema de comunicações são conhecidos como
ruídos. O ruído é originado de outros cabos, RFI e EMI. O ruído branco afeta todas
as freqüências, enquanto a interferência de banda estreita afeta apenas um certo
subgrupo de freqüências.
• A largura de banda analógica é a faixa de freqüência que é associada a certas
transmissões analógicas, como televisão ou rádio FM.
• A largura de banda digital mede a quantidade de informações que pode ser
transferida de um lugar para outro em um determinado período de tempo. As suas
unidades são vários múltiplos de bits por segundo.
• A maioria dos problemas de rede local ocorre na camada física. A única maneira
de prevenir ou solucionar muitos destes problemas é pela utilização de testadores
de cabos.

Cisco CCNA 3.1 149
• A instalação correta de cabos e de acordo com os padrões aumenta a
confiabilidade e desempenho da rede local.
• Os meios de cobre são disponíveis nos formatos blindado e não blindado. O cabo
não blindado é mais susceptível a ruídos.
• A degradação do sinal é devido a vários fatores como ruído, atenuação, diferença
(mismatch) de impedância e vários tipos de diafonia. Esses fatores causam um
desempenho reduzido da rede.
• O padrão TIA/EIA-568-B especifica dez testes que um cabo de cobre deve passar
antes que possa ser usado em redes locais Ethernet modernas de alta velocidade.
• A fibra ótica também precisa ser testada de acordo com os padrões das redes.
• Os cabos Categoria 6 precisam satisfazer padrões de testes de freqüência mais
rigorosos que o cabo Categoria 5.

Cisco CCNA 3.1 150
Capítulo 05: Cabeando Redes Locais e WANs

Cisco CCNA 3.1 152
Mesmo que cada rede local seja única, existem muitos aspectos no desenvolvimento de
projetos que são comuns a todas as redes locais. Por exemplo, grande parte das redes
locais segue os mesmos padrões e os mesmos componentes. Este módulo apresenta
informações sobre os elementos que compõem as redes locais Ethernet e sobre os
dispositivos mais usados em redes locais.
Estão disponíveis várias opções de conexão a redes de longa distância (WAN). Elas variam
desde o acesso dial-up até o acesso de banda larga e diferem na largura de banda, no custo
e nos equipamentos necessários. Este módulo apresenta informações sobre os vários tipos
de conexões WAN.
• Os alunos, ao concluírem este módulo, serão capazes de:
• Identificar as características das redes Ethernet.
• Identificar os cabos direto, cruzado e rollover.
• Descrever a função, as vantagens e desvantagens dos repetidores, hubs, bridges,
comutadores e componentes de rede sem-fio.
• Descrever a função das redes ponto-a-ponto.
• Descrever a função, vantagens e desvantagens das redes cliente-servidor.
• Descrever e diferenciar os tipos de conexões para WAN entre serial, Integrated
Services Digital Network (ISDN), Digital Subscriber Line (DSL) e cable modem.
• Identificar portas seriais de roteador, cabos e conectores.
• Identificar e descrever o posicionamento dos equipamentos usados em várias
configurações de WAN.

Cisco CCNA 3.1
5.1Cabeamento de LAN
5.1.1 Camada física de rede local
Vários símbolos são usados para representar os tipos de meios. O Token Ring é
representado por um círculo. Fiber Distributed Data Interface (FDDI) é representado por dois
círculos concêntricos e o símbolo Ethernet é representado por uma linha reta. As conexões
seriais são representadas por um raio.
MEIOS
Uma rede de computador pode ser montada utilizando vários tipos de meios físicos. A
função dos meios é transportar um fluxo de informações através de uma rede local. As redes
locais sem-fio usam a atmosfera, ou o espaço, como o meio. Outro meio de rede limita os
sinais de rede a um fio, cabo ou fibra. Os meios de rede são considerados componentes da
Camada 1, ou camada física, das redes locais.
Todos os meios têm vantagens e desvantagens. Algumas comparações entre vantagens e
desvantagens estão relacionadas a:
• Comprimento do cabo.
• Custo.
• Facilidade de instalação.
• Suscetibilidade à interferência.
O cabo coaxial, a fibra óptica e mesmo o espaço podem transportar sinais de rede. No
entanto, o meio principal que será estudado é o cabo do tipo par trançado não blindado
Categoria 5 (Cat 5 UTP) que inclui a família Cat 5e de cabos.
Várias topologias podem ser empregadas em redes locais, assim como vários meios físicos
diferentes. A Figura abaixo mostra um sub-conjunto de implementações de camada física
que podem ser empregadas em redes
Ethernet.
153
Implementação da Camada Física da
Rede Local

Cisco CCNA 3.1 154
5.1.2 Ethernet no campus
A Ethernet é a tecnologia mais usada em redes locais. A Ethernet foi implementada
inicialmente pelo grupo Digital, Intel e Xerox, conhecido como DIX. O grupo DIX criou e
implementou a primeira especificação para redes locais Ethernet, que foi usada como base
para a especificação 802.3 IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers, lançada
em 1980. Mais tarde, o IEEE estendeu a 802.3 a três novos comitês conhecidos como
802.3u (Fast Ethernet), 802.3z (Gigabit Ethernet através de Fibra Ótica), e 802.3ab (Gigabit
Ethernet através da UTP).
Os requisitos de rede podem exigir que seja realizada uma atualização para uma das
tecnologias Ethernet mais rápidas. A maior parte das redes Ethernet suportam velocidades
de 10 Mbps e 100 Mbps.
A nova geração de produtos multimídia, de processamento de imagens e de banco de
dados, pode facilmente sobrecarregar uma rede Ethernet que opera a velocidades
tradicionais de 10 e 100 Mbps. Os administradores de rede podem considerar a
possibilidade de utilizarem Gigabit Ethernet desde o backbone até o usuário final. Os custos
para a instalação de novo cabeamento e adaptadores podem ser proibitivos. O Gigabit
Ethernet para a área de trabalho não é uma instalação padrão atualmente.
Geralmente as tecnologias Ethernet podem ser usadas de várias maneiras na rede de um
campus:
• Uma velocidade Ethernet de 10 Mbps pode ser usada no nível do usuário para
proporcionar um bom desempenho. Os clientes ou servidores que exijam mais largura
de banda podem usar Ethernet de 100 Mbps.
• A Fast Ethernet é usada como a ligação entre os dispositivos dos usuários e da rede.
Ela pode suportar a combinação de todo o tráfego de todos os segmentos Ethernet.
• Para aprimorar o desempenho cliente-servidor através da rede do campus e evitar
gargalos (estrangulamentos), pode-se usar Fast Ethernet para conectar os servidores
empresariais.
• Fast Ethernet ou Gigabit Ethernet são acessíveis e devem ser implementadas entre
os dispositivos de backbone.
Ethernet no campus

Cisco CCNA 3.1 155
5.1.3 Meios Ethernet e requisitos de conectores
Antes de se selecionar uma implementação Ethernet, considere os requisitos dos meios e
conectores para cada implementação. Considere também o nível de desempenho que a
rede necessita.
As especificações dos cabos e conectores usados para suportar as implementações
Ethernet se originam dos padrões da Electronic Industries Association e da
Telecommunications Industry Association (EIA/TIA). As categorias de cabeamento definidas
para Ethernet se originam nos padrões EIA/TIA-568 (SP-2840) Commercial Building
Telecommunications Wiring Standards.
A Figura abaixo compara as especificações de cabos e conectores para as implementações
Ethernet mais usadas. É muito importante observar a diferença entre os meios usados para
a Ethernet de 10 Mbps e a Ethernet de 100 Mbps. As redes com uma combinação de tráfego
de 10 e 100 Mbps usam UTP Categoria 5 para suportar a Fast Ethernet.
Meios Ethernet e Requisitos do Conector

Cisco CCNA 3.1 156
5.1.4 Meios de conexão
A Figura abaixo ilustra os diferentes tipos de conexões usados por cada implementação de
camada física. O jack e conector RJ-45 (registered jack) são os mais comuns. Os
conectores RJ-45 são estudados em maiores detalhes na próxima seção.
Diferenciando entre as conexões
Em alguns casos o tipo de conector de uma placa de rede (NIC) não corresponde aos meios
com os quais ele precisa conectar-se. Como mostra a Figura , pode haver uma interface
com o conector AUI (Attachment Unit Interface) de 15 pinos. O conector AUI permite
conexão a diferentes meios físicos quando são usados com o transceiver apropriado. Um
transceiver é um adaptador que converte um tipo de conexão em outra. Tipicamente, um
transceiver converte um AUI em um conector RJ-45, em coaxial ou em um conector de fibra
óptica. Na Ethernet 10BASE5, ou Thicknet, é usado um pequeno cabo para conectar o AUI
com um transceiver instalado no cabo principal.

Cisco CCNA 3.1 157
5.1.5 Implementação de UTP
Os padrões EIA/TIA especificam o uso de um conector RJ-45 para cabos UTP. As letras RJ
representam Registered Jack, e o número 45 se refere a uma seqüência específica de
cabeamento. Um conector transparente RJ-45 mostra oito fios coloridos. Quatro desses fios
transportam a voltagem e são denominados "TIP" (T1 a T4). Os outros quatro fios são
aterrados e são conhecidos como "RING" (R1 a R4). Tip e Ring são termos originários dos
primórdios da telefonia. Atualmente, estes termos se referem ao positivo e o negativo em um
par de fios. Os fios no primeiro par de um cabo ou conector são designados como T1 e R1.
O segundo par é T2 e R2 e assim por diante.
O conector RJ-45 é o componente macho, crimpado na extremidade do cabo. Quando se
olha o conector macho de frente, os locais dos pinos são numerados de 1 a 8, da direita
para a esquerda conforme mostra a Figura abaixo.
Conector RJ-45
O jack é o componente fêmea em um dispositivo de rede, tomada de parede ou patch panel
conforme ilustrado na Figura abaixo. Conector RJ-45
A Figura abaixo exibe as conexões de punch down na parte de trás do jack onde o cabo
UTP Ethernet se conecta. Conector RJ-45

Cisco CCNA 3.1 158
Para que a eletricidade possa fluir entre a tomada e o conector, a ordem dos fios deve
seguir o código de cores T568A ou T568B encontrado nos padrões EIA/TIA-568-B.1,
conforme ilustrado na Figura abaixo.
Padrões EIA/TIA T568A e T568B
Para identificar a categoria EIA/TIA correta do cabo a ser usado para conectar um
equipamento, olhe a documentação do equipamento ou procure uma etiqueta próxima ao
conector. Se não houver documentação ou etiqueta disponíveis, use um cabo Categoria 5E
ou superior já que categorias mais altas podem ser usadas no lugar das mais baixas. Então
determine se deve usar um cabo direto ou crossover.
Se os dois conectores RJ-45 de um cabo forem mantidos lado a lado na mesma direção, os
fios coloridos serão vistos em cada um deles. Se a ordem dos fios coloridos for a mesma em
cada extremidade, então o cabo é direto conforme ilustrado na Figura abaixo.
Implementação UTP - Direto
Com o cruzado, os conectores RJ-45 em ambas as extremidades mostram que alguns dos
fios em um lado do cabo são cruzados para um pino diferente no outro lado do cabo. A
Figura abaixo mostra que os pinos 1 e 2 em um conector se conectam aos pinos 3 e 6 no
outro conector, respectivamente.

Cisco CCNA 3.1 159
Interconectando Dispositivos Usando Cabo Cruzado
A Figura abaixo ilustra as diretrizes do tipo de cabo que deve ser usado quando se faz a
interconexão de dispositivos Cisco.
Implementação UTP - Cruzado
Use cabos diretos para o seguinte cabeamento:
• Comutador ao roteador.
• Comutador para o PC ou servidor.
• Hub para PC ou servidor.

Cisco CCNA 3.1 160
Use cabos cruzados para os seguintes cabeamentos:
• Comutador para comutador.
• Comutador para hub.
• Hub para hub.
• Roteador para roteador.
• PC para PC.
• Roteador para PC.
A Figura abaixo ilustra como uma variedade de tipos de cabos pode ser exigida em uma
dada rede. A categoria exigida de cabo UTP é baseada no tipo de Ethernet escolhida.
Interconectando Dispositivos Usando Cabo Cruzado

Cisco CCNA 3.1 161
5.1.6 Repetidores
O termo repetidor tem sua origem nos primeiros tempos das comunicações a longa
distância. O termo descreve a situação onde uma pessoa em uma colina repetia o sinal que
acabara de receber de uma pessoa na colina anterior. O processo se repetia até que a
mensagem chegasse ao seu destino. As comunicações por telégrafo, telefone, microondas e
ópticas usam repetidores para fortalecer os sinais enviados a longa distância.
Um repetidor recebe um sinal, restaura esse sinal e o passa adiante. Ele pode restaurar e
retemporizar os sinais de rede ao nível de bit para permitir que trafeguem uma distância
maior nos meios.
Repetidores
Ethernet e IEEE 802.3 implementam uma regra, conhecida como a regra 5-4-3, para o
número de repetidores e segmentos em backbones de acesso compartilhado Ethernet em
uma topologia em árvore. A regra 5-4-3 divide a regra em dois tipos de segmentos físicos:
segmentados populados (usuário), e segmentos não-populados (link). Segmentos de
usuários tem usuários de sistemas conectados a eles. Segmentos de link são usados para
conectar os repetidores da rede juntos. A regra dita que entre quaisquer dois nós na rede
podem existir o máximo de cinco segmentos, conectados através de quatro repetidores, ou
concentradores, e somente três dos cinco segmentos podem conter conexões de usuários.
O protocolo Ethernet requer que o sinal enviado a LAN alcance todas as partes da rede
dentro de um tamanho de tempo especificado. A regra 5-4-3 garante isto. Cada repetidor
pelo qual um sinal passa adiciona uma pequena quantidade de tempo para processar, de
modo que a regra é projetada para minimizar o tempo de transmissão dos sinais. Muita
latência na LAN aumenta o número de colisões tardias e faz com que a LAN seja menos
eficiente.

Cisco CCNA 3.1 162
5.1.7 Hubs
Os hubs são na realidade repetidores multiporta. Em muitos casos, a diferença entre os dois
dispositivos é o número de portas que cada um oferece. Enquanto um repetidor típico possui
apenas duas portas, um hub geralmente possui de quatro a vinte e quatro portas.
Hub de 8 Portas
Os hubs são mais comumente usados em redes Ethernet 10BASE-T ou 100BASE-T,
embora existam outras arquiteturas de redes que também os utilizam.
A utilização de um hub modifica a topologia da rede de um barramento linear, onde cada
dispositivo se liga diretamente a um fio, em uma topologia em estrela. Com os hubs, os
dados que chegam através de cabos a uma porta do hub, são repetidos eletricamente em
todas as outras portas conectadas ao mesmo segmento da rede, com exceção da porta na
qual os dados foram enviados.
Os hubs vêm em três tipos básicos:
• Passivo: Um hub passivo serve apenas de ponto de conexão física. Ele não
manipula ou verifica o tráfego que o cruza. Não reforça ou limpa o sinal. Um hub
passivo é usado somente para compartilhar os meios físicos. Desta maneira, o hub
passivo não necessita de energia elétrica.
• Ativo: Um hub ativo precisa estar ligado a uma tomada elétrica, pois necessita de
energia para amplificar o sinal que chega a uma porta antes de passá-lo para as
outras portas.
• Inteligente: Os hubs inteligentes às vezes são chamados smart hubs. Esses
dispositivos basicamente funcionam como hubs ativos, mas incluem também um chip
microprocessador e capacidade de diagnóstico. Os hubs inteligentes são mais caros
que os ativos, mas são mais úteis nas situações de resolução de problemas.
Os dispositivos que estão ligados ao hub recebem todo o tráfego que passa pelo hub.
Quanto mais dispositivos estiverem ligados ao hub, maior será a possibilidade de ocorrerem
colisões. Uma colisão ocorre quando duas ou mais estações de trabalho enviam dados
através do fio da rede ao mesmo tempo. Quando isso ocorrer, todos os dados serão
corrompidos. Todos os dispositivos conectados ao mesmo segmento de rede são
conhecidos como membros de um domínio de colisão.
Às vezes os hubs são chamados de concentradores, pois servem como um ponto central de
conexão para uma rede local Ethernet.

Cisco CCNA 3.1 163
5.1.8 Sem fio
Uma rede sem-fio pode ser criada com muito menos cabeamento que outras redes. Os
sinais sem-fio são ondas eletromagnéticas que se propagam através do ar. As redes sem-fio
usam radiofreqüências (RF), laser, infravermelho (IR) ou satélite/microondas para
transportar os sinais de um computador a outro sem uma conexão permanente por cabos. O
único cabeamento permanente pode ser para os pontos de acesso da rede (access points).
As estações de trabalho dentro da faixa da rede sem-fio podem ser movidas facilmente sem
conectar e reconectar o cabeamento da rede.
Uma aplicação comum de comunicações de dados sem-fio é para uso de usuários móveis.
Alguns exemplos de usuário móvel incluem viajantes, aviões, satélites, sondas espaciais
remotas, estações e ônibus espaciais.
No núcleo das comunicações sem-fio se encontram dispositivos conhecidos como
transmissores e receptores. O transmissor converte dados de origem em ondas
eletromagnéticas (EM) que são transmitidas para o receptor. O receptor então converte
essas ondas eletromagnéticas novamente em dados para o destino. Para comunicações de
mão dupla, cada dispositivo exige um transmissor e um receptor. Muitos fabricantes de
dispositivos para redes confeccionam o transmissor e o receptor em uma só unidade
conhecida como transceiver ou placa de rede sem-fio. Todos os dispositivos em redes locais
sem-fio (WLANs) precisam ter instalada a placa de rede sem-fio apropriada.
As duas tecnologias sem-fio mais comumente usadas para redes são IR e RF. A tecnologia
IR tem seus pontos fracos. As estações de trabalho e os dispositivos digitais precisam estar
na linha de visão do transmissor para que possam operar. Uma rede baseada em
infravermelho é própria para ambientes onde todos os dispositivos digitais que exigem
conectividade de rede estejam em uma só sala. A tecnologia de rede IR pode ser
rapidamente instalada, mas os sinais de dados podem ser atenuados ou obstruídos pela
umidade do ar ou por pessoas que andam pela sala. Há, porém, novas tecnologias IR sendo
desenvolvidas que podem funcionar fora da linha de visão.
A tecnologia de radiofreqüência permite que os dispositivos estejam em salas ou mesmo em
edifícios diferentes. A faixa limitada dos sinais de rádio restringe o uso deste tipo de rede. A
tecnologia RF pode utilizar apenas uma ou múltiplas freqüências. Uma radiofreqüência
simples está sujeita à interferência externa e obstruções geográficas. Além do mais, uma
freqüência simples é mais fácil de ser monitorada por outros, o que torna a transmissão de
dados menos segura. A tecnologia de espectro espalhado evita problemas de segurança na
a transmissão de dados ao usar freqüências múltiplas para aumentar a imunidade ao ruído e
para dificultar a interceptação de transmissões de dados por pessoas estranhas.
Dois métodos atualmente sendo considerados para implementar a tecnologia de espectro
espalhado para transmissões WLAN são Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) e
Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS). Os detalhes técnicos de como essas
tecnologias funcionam estão além do escopo deste
curso.

Cisco CCNA 3.1 164
5.1.9 Bridges
Às vezes é necessário dividir uma rede local grande em segmentos menores e mais fáceis
de serem gerenciados.
Bridges Segmentando uma Rede
Isso diminui o tráfego em uma única rede local e pode estender a área geográfica além do
que uma única rede local pode suportar. Os dispositivos usados para conectar os
segmentos de uma rede incluem bridges, comutadores, roteadores e gateways. Os switches
e bridges operam na camada de Link de Dados do modelo OSI. A função da bridge é tomar
decisões inteligentes sobre repassar ou não os sinais para o próximo segmento de uma
rede.
Quando uma bridge recebe um quadro da rede, o endereço MAC de destino é procurado na
tabela da bridge para determinar se deve ou não filtrar, passar adiante ou copiar o quadro
para o outro segmento. Este processo de decisão ocorre da seguinte maneira:
• Se o dispositivo de destino estiver no mesmo segmento que o quadro, a bridge
impede que o quadro siga para outros segmentos. Este processo é conhecido como
filtragem.
• Se o dispositivo de destino estiver em um segmento diferente, a bridge encaminhará
o quadro ao segmento apropriado.
• Se o endereço de destino for desconhecido para a bridge, a bridge encaminha o
quadro a todos os segmentos com exceção daquele de onde foi recebido. Este
processo é conhecido como inundação (flooding).
• Se for colocada estrategicamente, uma bridge pode aumentar em muito o
desempenho da rede.

Cisco CCNA 3.1 165
5.1.10 Comutadores
Um comutador às vezes é descrito como uma bridge multiporta.
Switch CISCO Série 2900
Enquanto que uma bridge típica poderá ter apenas duas portas ligando os segmentos da
rede, o comutador pode ter várias portas dependendo de quantos segmentos de rede
deverão ser ligados. Como as bridges, os comutadores aprendem certas informações sobre
os pacotes de dados que são recebidos de vários computadores na rede. Os comutadores
usam essas informações para fazer tabelas de encaminhamento para determinar o destino
dos dados que estão sendo enviados por um computador a outro dentro da rede.
Tabela de Comutação
Embora haja algumas semelhanças entre os dois, o comutador é um dispositivo mais
complexo que a bridge. Uma bridge determina se o quadro deveria ser encaminhado ao
outro segmento de rede baseado no endereço MAC de destino. Um comutador tem muitas
portas com muitos segmentos de redes conectados a ele. Um comutador escolhe a porta à
qual o dispositivo de destino ou estação de trabalho será conectado. Os comutadores
Ethernet estão se tornando soluções populares de conectividade porque, como as bridges,
eles aprimoram o desempenho da rede ao melhorar a velocidade e largura de banda.

Cisco CCNA 3.1 166
A comutação é uma tecnologia que alivia o congestionamento nas redes locais Ethernet,
reduzindo o tráfego e aumentando a largura de banda. Os comutadores podem facilmente
substituir os hubs, pois funcionam com a infra-estrutura de cabos já existente. Isso melhora
o desempenho com um mínimo de invasão na rede já existente.
Nas comunicações de dados hoje, todo o equipamento de comutação realiza duas
operações básicas. A primeira operação é conhecida como comutação de quadros de dados
(frames). A comutação de quadros de dados é o processo pelo qual um quadro é recebido
em um meio de entrada e depois transmitido a um meio de saída. A segunda é a
manutenção das operações de comutação onde os comutadores criam e mantêm tabelas de
comutação e procuram por loops.
Os comutadores operam em velocidades muito mais altas que as bridges e podem suportar
novas funcionalidades, como redes locais virtuais (Virtual LAN).
Um comutador Ethernet oferece muitas vantagens. Uma vantagem é que um comutador
Ethernet permite que muitos usuários se comuniquem em paralelo através da utilização de
circuitos virtuais e segmentos dedicados de rede em um ambiente virtualmente livre de
colisões.
Microssegmentação da Rede
Isso maximiza a largura de banda disponível no meio compartilhado. Outra vantagem é que
mudar para um ambiente de rede local comutada é muito econômico porque o cabeamento
e o hardware existentes podem ser reutilizados.

Cisco CCNA 3.1 167
5.1.11 Conectividade do host
A função de uma placa de rede é conectar um dispositivo host ao meio de rede.
Placa de Interface de Rede (Placa de Circuito) e (Conexão dos meios)
Uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que cabe no slot de expansão na placa
mãe ou dispositivo periférico a ser inserido em um computador. A placa de rede é também
conhecida como adaptador de rede. Nos computadores laptop ou notebooks uma placa de
rede é do tamanho de um cartão de crédito.
As placas de redes são consideradas dispositivos de Camada 2, pois cada uma delas
contém um código particular chamado endereço MAC. Este endereço é usado para controlar
as comunicações de dados para o host na rede. Mais adiante você vai saber mais sobre o
endereço MAC. Como o nome sugere, a placa de interface de rede controla o acesso do
host ao meio.
Em alguns casos o tipo de conector na placa de rede não corresponde ao meio físico ao
qual deve ser conectado. Um bom exemplo é um roteador Cisco 2500. No roteador é visto
um conector AUI. O conector AUI precisa ser conectado a um cabo UTP Cat 5 Ethernet.
Para fazer isso, um transmissor/receptor, também conhecido como transceiver, é usado. Um
transceiver converte um tipo de sinal ou conector em outro. Por exemplo, um transceiver não
pode conectar uma interface AUI de 15 pinos a um conector RJ-45. Ele é considerado um
dispositivo da Camada 1, porque só considera os bits e não as informações de endereço ou
protocolos de níveis superiores.
As placas de rede não têm nenhum símbolo padronizado. Subentende-se que, quando os
dispositivos de rede são conectados aos meios de rede, está presente uma placa de rede ou
um dispositivo similar a uma placa de rede. Sempre que se vê um ponto no mapa de
topologia, ele representa ou uma placa de rede ou uma porta, que funciona como uma placa
de rede.

Cisco CCNA 3.1 168
5.1.12 Comunicação Ponto-a-Ponto
Com a utilização das tecnologias de redes locais e WAN, vários computadores são
interligados para oferecer serviços aos seus usuários. Para realizar isso, os computadores
interligados assumem diferentes papéis ou funções em relação aos outros.
Rede Ponto-a-Ponto
Alguns tipos de aplicações exigem que os computadores funcionem como parceiros iguais.
Outros tipos de aplicações distribuem suas tarefas para que um computador funcione para
servir vários outros em uma relação de desigualdade. Em qualquer um dos casos, dois
computadores tipicamente se comunicam usando protocolos de pedido/resposta
(request/response). Um computador emite um pedido para um serviço e o segundo
computador recebe e responde àquele pedido. O requisitante assume o papel de um cliente
e o que responde assume o papel de um servidor.
Em uma rede ponto-a-ponto, os computadores interconectados agem como parceiros iguais,
ou pares. Como pares, cada computador pode assumir a função de cliente ou a função de
servidor. Em um momento, o computador A pode requisitar um arquivo do computador B, o
qual responde enviando o arquivo ao computador A. O Computador A funciona como cliente,
enquanto que o B funciona como servidor. E mais tarde, os computadores A e B podem
inverter os papéis.
Em uma rede ponto-a-ponto, usuários individuais controlam seus próprios recursos. Os
usuários podem decidir compartilhar determinados arquivos com outros usuários.
Compartilhando uma pasta
Acesso Compartilhado

Cisco CCNA 3.1 169
Os usuários podem também requisitar senhas antes de permitir que outros acessem seus
recursos. Já que os usuários individuais tomam essas decisões, não existe um ponto central
de controle ou administração na rede. Além disso, os usuários individuais precisam fazer
backup dos seus próprios sistemas para poderem recuperar a perda de dados em caso de
falhas. Quando um computador atua como servidor, o usuário daquela máquina poderá
sofrer uma redução de desempenho enquanto a máquina atende aos requisitos feitos por
outros sistemas.
As redes ponto-a-ponto são relativamente fáceis de instalar e operar. Não é necessário
nenhum equipamento adicional além de um sistema operacional apropriado instalado em
cada computador. Já que os usuários controlam seus próprios recursos, não são
necessários administradores dedicados.
Com o crescimento das redes, as relações ponto-a-ponto se tornam cada vez mais difíceis
de coordenar. Uma rede ponto-a-ponto funciona bem com até 10 computadores. Já que as
redes ponto-a-ponto não se adaptam bem a seu crescimento, a sua eficiência diminui
rapidamente conforme for aumentando o número de computadores na rede. Também, os
usuários individuais controlam o acesso aos recursos em seus computadores, o que
significa que poderá ser difícil manter a segurança. O modelo de rede cliente/servidor pode
ser usado para superar as limitações da rede ponto-a-ponto.

Cisco CCNA 3.1 170
5.1.13 Cliente/Servidor
Em uma configuração cliente/servidor, os serviços de redes estão localizados em um
computador dedicado denominado servidor. O servidor responde às solicitações de clientes.
O servidor é um computador central que está disponível continuamente para atender às
solicitações de clientes para arquivos, impressão, aplicativos e outros serviços. A maior
parte dos sistemas operacionais de redes adotam o formato de relação cliente/servidor.
Tipicamente, os computadores de mesa funcionam como clientes e um ou mais
computadores com maior capacidade de processamento e memória além de softwares
especializados funcionam como servidores.
Os servidores são projetados para processarem simultaneamente solicitações de vários
clientes. Antes que um cliente possa acessar os recursos do servidor, ele precisa ser
identificado e autorizado a usá-los. Isto é possível quando se dá a cada cliente um nome de
conta e senha que é verificada por um serviço de autenticação. O serviço de autenticação
age como uma sentinela para guardar o acesso à rede. Com a centralização das contas, da
segurança e do controle de acesso do usuário, as redes baseadas em servidor simplificam a
administração de grandes redes.

Cisco CCNA 3.1 171
A concentração de recursos de rede como arquivos, impressoras e aplicativos nos
servidores também torna mais fácil o backup e a manutenção dos dados gerados. Ao invés
de se ter esses recursos espalhados em máquinas individuais, eles podem ser localizados
em servidores especializados e dedicados para um acesso mais fácil. A maior parte dos
sistemas cliente/servidor também incluem instalações para aprimorar a rede com a adição
de novos serviços que ampliam a utilidade da rede.
A distribuição das funções nas redes cliente/servidor trazem consideráveis vantagens, mas
também acarretam alguns custos. Embora a agregação de recursos aos sistemas de
servidor traga maior segurança, um acesso mais simples e controle coordenado, o servidor
apresenta um único ponto falho à rede. Sem um servidor operacional, a rede não pode
funcionar de maneira alguma. Os servidores exigem pessoal treinado e experiente para
administrá-los e mantê-los. Isso aumenta as despesas de operação da rede. Os sistemas de
servidor exigem hardware adicional e softwares especializados, o que aumenta o custo.
As Figuras abaixo e resume as vantagens e desvantagens do ponto-a-ponto versus cliente-
servidor.
Ponto-a-Ponto X Cliente/Servidor

Cisco CCNA 3.1 172
5.2 Cabeamento de WANs
5.2.1 Camada física de WAN
As implementações da camada física variam dependendo da distância entre o equipamento
e os serviços, da velocidade e do próprio tipo de serviço.
Tipos de Serviços WAN
As conexões seriais são usadas para acomodar os serviços WAN tais como linhas
dedicadas alugadas sobre as quais é utilizado o Point-to-Point Protocol (PPP) ou Frame
Relay. A velocidade dessas conexões varia dos 2400 bits por segundo (bps) aos serviços T1
a 1,544 megabits por segundo (Mbps) e E1 que opera a 2,048 megabits por segundo
(Mbps).
ISDN oferece conexões de discagem por demanda ou serviços de dial backup. Uma Basic
Rate Interface (BRI) ISDN é composta de dois canais bearer de 64 kbps (canais B) para
dados e um canal delta (canal D) a 16 kbps usado para sinalização e tarefas de
gerenciamento de links. PPP é normalmente usado para transportar dados através dos
canais B.
Com a crescente demanda para serviços residenciais de banda larga de alta velocidade, as
conexões DSL e cable modem estão se tornando as mais populares. Por exemplo, um
serviço residencial DSL típico pode alcançar velocidades T1/E1 através da linha telefônica já
existente. Os serviços de cabos usam as linhas de cabo coaxial para TV já existentes. Uma
linha de cabo coaxial proporciona uma conectividade de alta velocidade que corresponde ou
excede a de DSL. Os serviços DSL e cable modem serão estudados em maiores detalhes
em um módulo futuro.

Cisco CCNA 3.1 173
5.2.2 Conexões seriais de WAN
Para comunicações de longa distância, as WANs usam transmissões seriais. Este é um
processo pelo qual os bits de dados são enviados através de um único canal. Este processo
proporciona uma comunicação de longa distância confiável e a utilização de uma faixa
específica de freqüência óptica ou eletromagnética.
As freqüências são medidas em termos de ciclos por segundo e expressas em Hertz (Hz).
Os sinais transmitidos através de linhas telefônicas a nível de voz usam 4 kilohertz (kHz). O
tamanho da faixa de freqüência é conhecido como largura de banda. Em cabeamento de
redes, a largura de banda é a medida de bits por segundo que são transmitidos.
Comparação de Padrões Físicos
Para um roteador Cisco, a conectividade física na instalação do cliente é proporcionada por
um dos dois tipos possíveis de conexões seriais. O primeiro tipo de conexão serial é um
conector de 60 pinos. O segundo é um conector ‘smart serial’ mais compacto. O conector
com o provedor de serviço varia conforme o tipo de equipamento de conexão fornecido.
Opção de Conexões Seriais WAN
Se a conexão for feita diretamente em um provedor de serviços, ou um dispositivo que
proporcione sinal de sincronismo (clock) como uma CSU/DSU (Chanel/Data Service Unit), o
roteador será um DTE (equipamento de terminal de dados) e usará um cabo serial DTE.
Normalmente este é o caso. Porém, há ocasiões onde é necessário que o roteador local
forneça o clock e, portanto, utilizará um cabo DCE (equipamento de comunicação de dados).
Nos testes de curso dos roteadores, será necessário que um dos roteadores conectados
tenha a função de fornecer o clock. Portanto, a conexão consistirá em um cabo DTE e de
um DCE.

Cisco CCNA 3.1 174
5.2.3 Roteadores e Conexões Seriais
Os roteadores são responsáveis pelo roteamento de pacotes de dados desde a origem até o
destino dentro da rede local e pelo fornecimento de conectividade à WAN. Dentro de um
ambiente de rede local o roteador bloqueia os broadcasts, fornece serviços de resolução de
endereços locais, como ARP e RARP e pode segmentar a rede usando uma estrutura de
sub-redes. A fim de proporcionar esses serviços, o roteador precisa estar conectado à rede
local e a WAN.
Além de determinar o tipo de cabo, é necessário determinar se é necessário ter os
conectores DTE ou DCE. O DTE é a terminação do dispositivo do usuário no link com a
WAN. O DCE é tipicamente o ponto onde a responsabilidade para a entrega de dados passa
às mãos do provedor de serviços.
Quando conectado diretamente a um provedor de serviços, ou a um dispositivo como uma
CSU/DSU que manterá o sincronismo (clocking) de sinal, o roteador é um DTE e necessita
de um cabo serial DTE.
Implementação Serial de DTE e DCE
Isso é o caso típico no uso de roteadores. No entanto, há casos onde o roteador precisará
ser o DCE. Ao realizar uma experiência com roteador back-to-back em um ambiente de
teste, um dos roteadores será um DTE e o outro DCE.
Conexão Serial Back-to-Back

Cisco CCNA 3.1 175
Ao fazer-se o cabeamento para conectividade serial, os roteadores poderão ter portas fixas
ou portas modulares. O tipo de porta que estiver sendo usada afetará a sintaxe usada mais
tarde para configurar cada interface.
As interfaces nos roteadores com portas seriais fixas são etiquetadas por tipo de porta e
número de porta.
Interfaces Fixas
As interfaces nos roteadores com portas seriais modulares são etiquetadas por tipo de porta,
slot e número de porta.
Interfaces de Porta Serial Modular
O slot é a localização do módulo. Para configurar uma porta em uma placa modular, é
necessário especificar a interface usando a sintaxe "port type slot number/port number". Use
a etiqueta "serial 1/0," quando a interface for serial, o número do slot onde o módulo estará
instalado é 1, e a porta que está sendo referenciada é porta 0.

Cisco CCNA 3.1 176
5.2.4 Roteadores e Conexões ISDN BRI
Com ISDN BRI, podem ser usados dois tipos de interfaces, BRI S/T e BRI U. Determinar
quem está fornecendo o dispositivo NT1 (Network Termination 1) a fim de determinar qual o
tipo de interface é necessária.
Um NT1 é um dispositivo intermediário localizado entre o roteador e o comutador ISDN
provedor de serviços. O NT1 é usado para conectar o cabeamento de quatro fios do
assinante ao loop local de dois fios convencional. Na América do Norte, o cliente
normalmente fornece o NT1, enquanto no resto do mundo o provedor de serviços fornece o
dispositivo NT1.
Talvez seja necessário fornecer um NT1 externo se o dispositivo já não estiver integrado ao
roteador. Analisar as etiquetas das interfaces dos roteadores é geralmente a maneira mais
fácil de determinar se o roteador tem um NT1 integrado. Uma interface BRI com um NT1
integrado é etiquetada BRI U. Uma interface BRI sem um NT1 integrado é etiquetada BRI
S/T. Já que os roteadores podem ter vários tipos de interfaces ISDN, determinar qual
interface é necessária quando o roteador é comprado. O tipo da interface BRI pode ser
determinado verificando-se a etiqueta da porta.
Roteadores de Cabeamento para Conexões ISDN
Para interconectar a porta ISDN BRI ao dispositivo do provedor de serviços, use um cabo direto UTP
Categoria 5.
CUIDADO:
É importante inserir o cabo que sai da porta ISDN BRI
somente a um conector ou comutador ISDN. O ISDN BRI
usa voltagens que podem danificar gravemente os
dispositivos que não são ISDN.

Cisco CCNA 3.1 177
5.2.5 Roteadores e Conexões DSL
O roteador Cisco 827 ADSL possui uma interface ADSL (Asymmetric Digital Subscriber
Line).
Para conectar uma linha ADSL à porta ADSL no roteador, faça o seguinte:
• Conecte o cabo telefônico à porta ADSL no roteador.
• Conecte a outra extremidade do cabo telefônico ao conector de telefone.
Para conectar um roteador ao serviço DSL, use um cabo telefônico com conectores RJ-11.
O DSL funciona através de linhas telefônicas padrão usando os pinos 3 e 4 em um conector
RJ-11 padrão.

Cisco CCNA 3.1 178
5.2.6 Roteadores e Conexões de Cabos
O roteador de acesso a cabo Cisco uBR905 fornece acesso de alta velocidade à rede
através do sistema de televisão a cabo de assinantes residenciais, e empresas de pequeno
porte e escritórios domiciliares (SOHO). O roteador uBR905 possui um cabo coaxial, ou
conector F, interface que conecta diretamente ao sistema de cabos. Um cabo coaxial e um
conector F são usados para conectar o roteador e o sistema de cabos.
Siga os seguintes passos para conectar o roteador de acesso por cabo Cisco uBR905 ao
sistema de cabos:
• Confirme que o roteador não esteja conectado à energia.
• Localize o cabo coaxial RF que vem da tomada de cabo coaxial (TV) na parede.
• Instale um divisor de sinais/acoplador direcional, caso necessário, para separar os
sinais para utilização da TV e do computador. Caso necessário, instale também um
filtro passa-alta para evitar a interferência entre sinais da TV e os do computador.
• Conecte o cabo coaxial ao conector F do roteador. Aperte o conector com a mão,
certificando-se de que esteja o mais firme possível e depois gire-o 60 graus com um
alicate.
• Certifique-se de que todos os outros conectores de cabos coaxiais, todos os
separadores intermediários, acopladores ou blocos de aterramento estejam
firmemente apertados desde o quadro de distribuição até o roteador Cisco uBR905.

Cisco CCNA 3.1 179
5.2.7 Instalando Conexões de Console
Para realizar a configuração inicial de um dispositivo Cisco, uma conexão de gerenciamento
deve estar ligada diretamente ao dispositivo. Para o equipamento Cisco esta conexão de
gerenciamento é denominada porta de console. A porta de console permite a monitoração e
configuração de um hub, comutador ou roteador Cisco.
O cabo usado entre um terminal e uma porta de console é um cabo rollover, com conectores
RJ-45.
Configurando uma conexão de console
O cabo rollover, também conhecido como cabo de console, possui uma pinagem diferente
daquela encontrada nos cabos RJ-45 diretos ou cruzados usados com Ethernet ou ISDN
BRI. A pinagem para um rollover é a seguinte:
1 a 8
2 a 7
3 a 6
4 a 5
5 a 4
6 a 3
7 a 2
8 a 1
Para instalar uma conexão entre o terminal e a porta de console Cisco, realize duas etapas.
Primeiro faça a conexão dos dispositivos usando um cabo rollover de uma porta de console
do roteador à porta serial da estação de trabalho. Um adaptador RJ-45-para-DB-9 ou um
RJ-45-para-DB-25 pode ser necessário para o PC ou terminal. Em seguida, configure a
aplicação da emulação do terminal com as seguintes configurações de porta serial (COM):
9600 bps, 8 bits de dados, sem paridade, 1 bit de parada, sem controle de fluxo.
A porta AUX é usada para fornecer gerenciamento out-of-band através de um modem. A
porta AUX deve ser configurada através da porta de console antes que possa ser usada. A
porta AUX também usa as configurações de 9600 bps, 8 bits de dados, sem paridade, 1 bit
de parada, sem controle de fluxo.

Cisco CCNA 3.1 180
Resumo Capítulo 05
Deve ter sido obtido um entendimento dos seguintes conceitos chave:
• Uma placa de rede (NIC) fornece recursos de comunicação entre a rede e um PC e
vice-versa.
• Usar um cabo cruzado para fazer a conexão entre dois dispositivos semelhantes,
como comutadores, roteadores, PCs e hubs.
• Usar um cabo direto para fazer a conexão entre dispositivos diferentes, como
conexões entre um comutador e um roteador, um comutador e um PC ou um hub e
um roteador.
• Existem dois tipos principais de redes locais, ponto-a-ponto e cliente/servidor.
• WANs usam transmissão serial de dados. Os tipos de conexões WAN incluem ISDN,
DSL e cable modems.
• Um roteador é geralmente o DTE e precisa de um cabo serial para conectar-se a um
dispositivo DCE como uma CSU/DSU.
• O ISDN BRI possui dois tipos de interfaces, S/T e U. Para interconectar a porta ISDN
BRI ao dispositivo do provedor de serviços, é usado um cabo direto UTP Categoria 5.
• Um cabo telefônico e um conector RJ-11 são usados para conectar um roteador para
serviço DSL.
• Um cabo coaxial e um conector BNC são usados para conectar um roteador ao
serviço de cabo.
• O cabo rollover é usado para conectar um terminal e a porta de console de um
dispositivo inter-redes.

Cisco CCNA 3.1 181
Capítulo 06: Conceitos Básicos de Ethernet

Cisco CCNA 3.1 182
A Ethernet é atualmente a tecnologia dominante de redes locais do mundo. A Ethernet não é
uma tecnologia, mas uma família de tecnologias de redes locais e pode ser mais bem
entendida considerando-se o modelo de referência OSI. Todas as redes locais precisam
lidar com as questões básicas de como as estações individuais (nós) são nomeadas, e a
Ethernet não é nenhuma exceção. As especificações da Ethernet suportam diferentes meios
físicos, larguras de banda e outras variações das camadas 1 e 2. Porém, o formato básico
dos quadros e o esquema de endereçamento é idêntico para todas as variedades de
Ethernet.
Para que várias estações possam obter acesso aos meios físicos e outros dispositivos das
redes, têm sido elaboradas várias estratégias de controle de acesso aos meios físicos. É
essencial ter um entendimento de como os dispositivos de rede obtêm acesso aos meios
físicos da rede para poder entender e resolver problemas na operação de toda a rede.
Os alunos, ao concluírem este módulo, deverão estar aptos a:
• Descrever a tecnologia básica da Ethernet.
• Explicar as regras de nomenclatura da tecnologia Ethernet.
• Definir como a Ethernet e o modelo OSI interagem.
• Descrever o processo de enquadramento e a estrutura de quadros Ethernet.
• Enumerar os nomes e propósitos dos campos dos quadros Ethernet.
• Identificar as características do CSMA/CD.
• Descrever os aspectos principais da temporização, espaçamento entre quadros e
backoff após uma colisão de Ethernet.
• Definir erros e colisões de Ethernet.
• Explicar os conceitos de auto negociação com relação a velocidade e modo de
operação.

Cisco CCNA 3.1 183
6.1Conceitos Básicos da Ethernet
6.1.1 Introdução à Ethernet
A maior parte do tráfego na Internet origina-se e termina com conexões Ethernet. Desde seu
início nos anos 70, a Ethernet evoluiu para acomodar o grande aumento na demanda de
redes locais de alta velocidade. Quando foram produzidos novos meios físicos, como a fibra
ótica, a Ethernet adaptou-se para aproveitar a largura de banda superior e a baixa taxa de
erros que as fibras oferecem. Atualmente, o mesmo protocolo que transportava dados a 3
Mbps em 1973 está transportando dados a 10 Gbps.
Esse sucesso da Ethernet deve-se aos seguintes fatores:
• Simplicidade e facilidade de manutenção.
• Capacidade de introdução de novas tecnologias.
• Confiabilidade.
• Instalação e atualização econômicas.
Com a introdução da Gigabit Ethernet, aquilo que começou como uma tecnologia de redes
locais, agora se estende a distâncias que fazem da Ethernet um padrão para MAN (Rede
Metropolitana) e para WAN (Rede de longa distância). A idéia original para Ethernet surgiu
de problemas de permitir que dois ou mais hosts usem o mesmo meio físico e de evitar que
sinais interfiram um com o outro. Esse problema de acesso de vários usuários a um meio
físico compartilhado foi estudado no início dos anos 1970 na University of Hawaii. Foi
desenvolvido um sistema denominado Alohanet para permitir o acesso estruturado de várias
estações nas Ilhas do Havaí à banda compartilhada de radiofreqüência na atmosfera.
Esse trabalho veio a formar a base para o método de acesso Ethernet conhecido como
CSMA/CD.
A primeira rede local do mundo foi a versão original da Ethernet. Robert Metcalfe e seus
colegas na Xerox fizeram o seu projeto há mais de trinta anos. O primeiro padrão Ethernet
foi publicado em 1980 por um consórcio entre a Digital Equipment Company, a Intel, e a
Xerox (DIX). Metcalfe quis que a Ethernet fosse um padrão compartilhado que beneficiasse
a todos e foi então lançada como padrão aberto. Os primeiros produtos desenvolvidos que
usavam o padrão Ethernet foram vendidos durante o início dos anos 80. A Ethernet
transmitia até 10 Mbps através de cabo coaxial grosso a uma distância de até 2 quilômetros.
Esse tipo de cabo coaxial era conhecido como thicknet e era da espessura de um pequeno
dedo.

Cisco CCNA 3.1 184
Em 1985, o comitê de padronização de Redes Locais e Metropolitanas do Institute of
Electrical and Electronics Engineers (IEEE) publicou padrões para redes locais. Esses
padrões começam com o número 802. O padrão para Ethernet é 802.3. O IEEE procurou
assegurar que os padrões fossem compatíveis com o modelo da International Standards
Organization (ISO)/OSI. Para fazer isso, o padrão IEEE 802.3 teria que satisfazer às
necessidades da camada 1 e da parte inferior da camada 2 do modelo OSI. Como resultado,
no 802.3, foram feitas algumas pequenas modificações em relação ao padrão Ethernet
original.
As diferenças entre os dois padrões eram tão insignificantes que qualquer placa de rede
Ethernet (NIC) poderia transmitir e receber quadros tanto Ethernet como 802.3.
Essencialmente, Ethernet e IEEE 802.3 são padrões idênticos.
A largura de banda de10 Mbps da Ethernet era mais do que o suficiente para os
computadores pessoais lentos (PCs) dos anos 80. No princípio dos anos 90, os PCs
tornaram-se mais rápidos, os tamanhos dos arquivos aumentaram e ocorreram gargalos no
fluxo de dados. A principal causa era a baixa disponibilidade de largura de banda. Em 1995,
o IEEE anunciou um padrão para 100 Mbps Ethernet. A esse, seguiram-se padrões para
Ethernet de gigabit por segundo (Gbps, 1 bilhão de bits por segundo) em 1998 e 1999.
Todos esses padrões são essencialmente compatíveis com o padrão Ethernet original. Um
quadro Ethernet podia sair de uma placa de rede Ethernet de cabo coaxial mais antiga de 10
Mbps instalada em um PC, ser colocado em um link de fibra Ethernet de 10 Gbps e ter seu
destino em uma placa de rede de 100 Mbps. Contanto que o pacote permaneça em redes
Ethernet, não será modificado. Por essa razão, a Ethernet é considera bem escalável. A
largura de banda da rede poderia ser aumentada muitas vezes sem modificar a tecnologia
Ethernet subjacente.
O padrão Ethernet original tem sido atualizado várias vezes com a finalidade de acomodar
novos meios físicos e taxas mais altas de transmissão. Essas atualizações proporcionam
padrões para as tecnologias emergentes e mantêm compatibilidade entre as variações da
Ethernet.

Cisco CCNA 3.1 185
6.1.2 Regras de nomenclatura da Ethernet IEEE
A Ethernet não é apenas uma tecnologia, mas uma família de tecnologias de redes que
incluem a Ethernet Legada, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet. As velocidades Ethernet
podem ser 10, 100, 1000, ou 10.000 Mbps. O formato básico dos quadros e as subcamadas
IEEE das camadas 1 e 2 do modelo OSI permanecem consistentes através de todas as
formas de Ethernet.
Quando a Ethernet precisa ser expandida para acrescentar um novo meio físico ou
capacidade, o IEEE publica um novo suplemento para o padrão 802.3. Os novos
suplementos recebem uma ou duas letras de designação, como 802.3u. Uma descrição
abreviada (denominada identificador) também é designada para o suplemento.
A descrição abreviada consiste em:
• Um número indicando o número de Mbps transmitido.
• A palavra base, indicando que foi usada a sinalização banda base (baseband).
• Uma ou mais letras do alfabeto, indicando o tipo do meio físico usado (F = cabo de
fibra ótica, T = par trançado de cobre não blindado).
A Ethernet se vale da sinalização banda base (baseband), que usa toda a largura de banda
disponível no meio físico de transmissão. O sinal de dados é transmitido diretamente através
do meio físico de transmissão.
Na sinalização de banda larga (broadband), o sinal de dados jamais é colocado diretamente
no meio físico. Um sinal analógico, a portadora, é modulado pelo sinal de dados e o sinal da
portadora modulado é então transmitido no meio físico. As transmissões de rádio e TV a
cabo usam a sinalização de banda larga (broadband). A Ethernet utiliza a sinalização de
banda larga (broadband) no padrão 10BROAD36. 10BROAD36 é o padrão IEEE para redes
Ethernet operando a 10Mbps que usa transmissão de banda larga (broadband) em cabo
coaxial grosso. Atualmente, o padrão 10BROAD36 está obsoleto.
O IEEE não pode forçar os fabricantes de equipamentos de redes a cumprirem
completamente todas as particularidades de qualquer padrão. O IEEE espera alcançar o
seguinte:
• Fornecer informações de engenharia necessárias para a fabricação de dispositivos
que cumpram os padrões Ethernet.
• Promover inovações feitas pelos fabricantes.

Cisco CCNA 3.1 186
6.1.3 Ethernet e o modelo OSI
A Ethernet opera em duas áreas do modelo OSI, a metade inferior da camada de enlace de
dados, conhecida como subcamada MAC, e a camada física.
802.3 Ethernet em Relação ao Modelo OSI
Para mover dados entre uma estação Ethernet e outra, os dados freqüentemente passam
através de um repetidor. As demais estações no mesmo domínio de colisão vêem o tráfego
que passa através de um repetidor.
Um Repetidor como visto pelo Modelo OSI
Um domínio de colisão é, portanto, um recurso compartilhado. Quaisquer problemas
originados em uma parte do domínio de colisão geralmente afetam o domínio de colisão
inteiro.
Um repetidor é responsável pelo encaminhamento de todo o tráfego a todas as outras
portas. O tráfego recebido por um repetidor jamais será enviado à porta de origem. Qualquer
sinal detectado por um repetidor será encaminhado. Se o sinal for degradado pela
atenuação ou pelo ruído, o repetidor tentará reconstruir e regenerar o sinal.

Cisco CCNA 3.1 187
Os padrões garantem um mínimo de largura de banda e operacionalidade, ao especificar o
número máximo de estações, o comprimento máximo do segmento, o número máximo de
repetidores entre estações, etc. As estações que são separadas por repetidores estão
dentro do mesmo domínio de colisão. As estações separadas por bridges ou roteadores
estão em domínios de colisão diferentes.
A Figura abaixo mapeia uma variedade de tecnologias Ethernet para a metade inferior da
camada 2 do modelo OSI e toda a camada 1. Padrões IEEE 802.x
A camada 1 da Ethernet envolve as interfaces entre meios físicos, sinais, fluxo de bits que
se propagam nos meios físicos, componentes que colocam sinais nos meios e várias
topologias. A camada 1 da Ethernet realiza um papel importante na comunicação que ocorre
entre dispositivos, mas cada uma de suas funções tem limitações. A camada 2 trata dessas
limitações.
Camada 1 versus Camada 2
As subcamadas de enlace de dados contribuem significativamente para a compatibilidade
da tecnologia e a comunicação entre computadores. A subcamada MAC trata dos
componentes físicos que serão usados para comunicar as informações. A camada LLC
(Logical Link Control) permanece relativamente independente do equipamento físico que
será usado para o processo de comunicação.

Cisco CCNA 3.1 188
A Figura abaixo mapeia uma variedade de tecnologias Ethernet para a metade inferior da
camada 2 e para toda a camada 1do modelo OSI . Já que existem outras variedades de
Ethernet, aquelas exibidas aqui são as mais universalmente usadas.
As Tecnologias Ethernet
Mapeadas ao Modelo OSI

Cisco CCNA 3.1 189
6.1.4 Nomenclatura
Para permitir uma entrega local de quadros na Ethernet, deverá existir um sistema de
endereçamento, uma maneira exclusiva de identificação de computadores e interfaces.
Computadores Sem Nome em uma Rede
A Ethernet usa endereços MAC que têm 48 bits de comprimento e são expressos como
doze dígitos hexadecimais. Os primeiros seis dígitos hexadecimais, que são administrados
pelo IEEE, identificam o fabricante ou o fornecedor. Esta parte do endereço MAC é
conhecida como OUI (Organizational Unique Identifier). Os seis dígitos hexadecimais
restante representam o número de série da interface ou outro valor administrado pelo
fabricante do equipamento específico.
Formato do Endereço MAC
Os endereços MAC às vezes são conhecidos como burned-in addresses (BIA), porque são
gravados na memória apenas de leitura (ROM) e são copiados na memória de acesso
aleatório (RAM) quando a placa de rede é inicializada.
Na camada de enlace de dados, cabeçalhos e trailers MAC são adicionados aos dados da
camada superior. O cabeçalho e o trailer contêm informações de controle destinadas à
camada de enlace de dados no sistema de destino. Os dados das camadas superiores são
encapsulados dentro do quadro da camada de enlace de dados, entre o cabeçalho e o
trailer, que é então transmitido na rede.
As placas de rede usam o endereço MAC para avaliar se a mensagem deve ser passada
para as camadas superiores do modelo OSI. A placa de rede faz essa avaliação sem usar o
tempo de processamento da CPU, proporcionando melhores tempos de comunicações na
rede Ethernet.
Em uma rede Ethernet, quando um dispositivo quer enviar dados, ele pode abrir um caminho
de comunicação com o outro dispositivo, usando o endereço MAC de destino. O dispositivo
de origem insere um cabeçalho com o endereço MAC do destino pretendido e envia os
dados para a rede. Como esses dados trafegam pelos meios físicos da rede, a placa de
rede em cada dispositivo na rede verifica se o seu endereço MAC corresponde ao endereço
de destino físico carregado pelo quadro de dados. Se não houver correspondência, a placa
de rede descartará o quadro de dados. Quando os dados chegam ao seu nó de destino, a
placa de rede faz uma cópia e passa o quadro adiante pelas camadas OSI.

Cisco CCNA 3.1 190
Em uma rede Ethernet, todos os nós precisam examinar o cabeçalho MAC, mesmo que os
nós de comunicação estejam lado a lado.
Todos os dispositivos conectados à rede local Ethernet têm interfaces endereçadas,
inclusive estações de trabalho, impressoras, roteadores e switches.

Cisco CCNA 3.1 191
6.1.5 Quadros da camada 2
Os fluxos de bits codificados (dados) em meios físicos representam uma grande realização
tecnológica, mas eles, sozinhos, não são suficientes para fazer com que a comunicação
ocorra. O enquadramento ajuda a obter as informações essenciais que não poderiam, de
outra forma, ser obtidas apenas com fluxos de bit codificados. Exemplos dessas
informações são:
• Quais computadores estão se comunicando entre si.
• Quando a comunicação entre computadores individuais começa e quando termina.
• Providencia um método para a detecção de erros que ocorreram durante a
comunicação.
• De quem é a vez de "falar" em uma "conversa" entre computadores.
Enquadramento é o processo de encapsulamento da camada 2. Um quadro é uma unidade
de dados de protocolo da camada 2.
Um gráfico de tensão em relação ao tempo pode ser usado para visualizar bits. No entanto,
ao se lidar com unidades de dados maiores e informações de endereçamento e de controle,
um gráfico de tensão X tempo pode se tornar muito grande e confuso. Outro tipo de
diagrama que pode ser usado é o diagrama de formatode quadro, baseado em gráficos de
tensão em relação ao tempo. Diagramas de formato de quadros são lidos da esquerda para
a direita, como um gráfico de osciloscópio. O diagrama de formato de quadros exibe
diferentes agrupamentos de bits (campos) que executam outras funções.
De Quadros a Bits
Há muitos tipos diferentes de quadros descritos por diversos padrões. Um único quadro
genérico tem seções chamadas de campos e cada campo é composto de bytes. Os nomes
dos campos são os seguintes:
• Campo de início de quadro.
• Campo de endereço.
• Campo de comprimento/tipo.
• Campo de dados.
• Campo de seqüência de verificação de quadro.

Cisco CCNA 3.1 192
Formato de Quadro Genérico
Quando os computadores estão conectados a um meio físico, deve haver alguma forma de
informar aos outros computadores quando eles estão a ponto de transmitir um quadro.
Tecnologias diversas têm formas diferentes de fazer isso, mas todos os quadros,
independentemente da tecnologia, têm uma seqüência de bytes para a sinalização do início
de quadro.
Todos os quadros contêm informações de identificação, como o nome do nó de origem
(endereço MAC) e o nome do nó de destino (endereço MAC).
A maioria dos quadros tem alguns campos especializados. Em algumas tecnologias, um
campo de comprimento especifica o comprimento exato de um quadro em bytes. Alguns
quadros têm um campo de tipo, que especifica que o protocolo da camada 3 está fazendo o
pedido de envio.
A finalidade do envio de quadros é a transferência de dados de camadas superiores,
essencialmente os dados de aplicativos do usuário, da origem para o destino. O pacote de
dados inclui a mensagem a ser transmitida, ou seja, os dados do aplicativo do usuário. Os
bytes de enchimento podem ser acrescentados para que os quadros possam ter um
comprimento mínimo para fins de temporização. Os bytes do LLC (Logical Link Control)
também estão incluídos no campo de dados nos quadros padrão IEEE. A subcamadas LLC
pega os dados do protocolo de rede, um pacote IP e adiciona mais informações de controle
para ajudar a entregar esse pacote IP ao nó de destino. A camada 2 comunica-se com as
camadas de nível superior através do LLC.
Todos os quadros e os bits, bytes e campos neles contidos, são susceptíveis a erros de uma
variedade de origens. O campo FCS (Frame Check Sequence) contém um número
calculado pelo nó de origem baseado nos dados do quadro. Esse FCS é, então, adicionado
ao final do quadro que está sendo enviado. Quando o nó de destino recebe o quadro, o
número FCS é recalculado e comparado ao número FCS incluído no quadro. Se os dois
números são diferentes, conclui-se que há um erro, o quadro é então descartado.
Em função da origem não ter como detectar que o quadro foi descartado, a retransmissão
tem que ser iniciada pelas camadas superiores por meio de protocolos orientados a conexão
que provêem um controle no fluxo de dados.

Cisco CCNA 3.1 193
Existem três formas principais de calcular o número Frame Check Sequence:
• CRC (Verificação de Redundância Cíclica): realiza cálculos nos dados.
• Paridade bidimensional: coloca bytes individuais em uma matriz bidimensional,
sobre a qual é realizada uma verificação horizontal e vertical, criando um byte extra
para que se tenha um número par ou ímpar de 1s binários.
• Internet checksum: adiciona os valores de todos os bits de dados para obter uma
soma.
O nó que transmite os dados deve obter atenção de outros dispositivos, para iniciar um
quadro e para concluir o quadro. O campo tamanho indica o fim do quadro, e o quadro é
considerado concluído depois do FCS. Algumas vezes, há uma seqüência formal de bytes
chamada de delimitadora de fim de quadro.

Cisco CCNA 3.1 194
6.1.6 Estrutura do quadro Ethernet
Na camada de enlace de dados, a estrutura do quadro é quase idêntica para todas as
velocidades da Ethernet, desde 10 Mbps até 10.000 Mbps.
Ethernet IEEE 802.3
No entanto, na camada física, quase todas as versões de Ethernet são substancialmente
diferentes umas das outras, com cada velocidade tendo um diferente conjunto de regras de
projeto de arquitetura.
Na versão da Ethernet que foi desenvolvida por DIX antes da adoção da versão IEEE 802.3
da Ethernet, o Preâmbulo e o SFD (Start Frame Delimiter) foram combinados em um único
campo, apesar do padrão binário ser idêntico. O campo denominado Comprimento/Tipo foi
identificado apenas como Comprimento nas primeiras versões do IEEE e apenas como Tipo
na versão DIX. Esses dois usos do campo foram oficialmente combinados em uma versão
mais recente do IEEE, pois os dois usos do campo são comuns por toda a indústria.
Formato de quadro Ethernet II

Cisco CCNA 3.1 195
O campo Tipo da Ethernet II está incorporado na definição de um quadro no padrão 802.3
atual. O nó receptor precisa determinar qual é o protocolo de camada superior que está
presente em um quadro de entrada, examinando o campo Comprimento/Tipo. Se o valor dos
dois octetos é igual ou maior que 0x0600 (hexadecimal), 1536 em decimal, então o conteúdo
do campo de dados (data field) do quadro é decodificado de acordo com o protocolo
indicado. Ethernet II é o formato de quadro Ethernet utilizado em redes TCP/IP.
Ethernet II

Cisco CCNA 3.1 196
6.1.7 Campos de um quadro Ethernet
Alguns dos campos permitidos ou exigidos em um Quadro Ethernet 802.3 são:
• Preâmbulo.
• Delimitador de Início de Quadro.
• Endereço de Destino.
• Endereço de Origem.
• Comprimento/Tipo.
• Dados e Enchimento.
• FCS.
• Extensão.
Formato de Quadros Ethernet e IEEE 802.3
O Preâmbulo é um padrão de uns e zeros alternantes usado para a sincronização da
temporização em Ethernet assíncrona de 10 Mbps e em implementações mais lentas. As
versões mais rápidas da Ethernet são síncronas, e essa informação de temporização é
redundante, mas mantida para fins de compatibilidade.
Preâmbulo
Um Delimitador de Início de Quadro consiste em um campo de um octeto que marca o final
das informações de temporização e contém a seqüência de bits 10101011.
O campo Endereço de Destino contém um endereço de destino MAC. O endereço de
destino pode ser unicast, multicast ou broadcast.
O campo Endereço de Origem contém um endereço de origem MAC. O endereço de origem
é geralmente o endereço unicast do nó Ethernet que está transmitindo. Existe, contudo, um
crescente número de protocolos virtuais em uso que utiliza, e às vezes, compartilha um
endereço MAC de origem específico para identificar a entidade virtual.

Cisco CCNA 3.1 197
O campo Comprimento/Tipo suporta dois usos diferentes. Se o valor for inferior a 1536
decimal, 0x600 (hexadecimal), então o valor indica o comprimento. A interpretação do
comprimento é usada onde a Camada LLC proporciona a identificação do protocolo. O valor
do tipo especifica o protocolo da camada superior que recebe os dados depois que o
processamento da Ethernet estiver concluído. O tamanho indica o número de bytes de
dados que vêm depois desse campo.
O campo Dados e o enchimento (padding), se necessário, pode ser de qualquer tamanho
que não faça com que o quadro exceda o tamanho máximo permitido para o quadro A MTU
(Unidade de Transmissão Máxima) para Ethernet é de 1500 octetos. Portanto, os dados não
devem exceder esse tamanho. O conteúdo desse campo não é especificado. Um
enchimento não especificado será inserido imediatamente após os dados do usuário quando
não houver dados de usuário suficientes para que o quadro satisfaça o comprimento mínimo
para o quadro. A Ethernet exige que o quadro tenha entre 64 e 1518 octetos.
Uma FCS contém um valor CRC de 4 bytes que é criado pelo dispositivo emissor e
recalculado pelo dispositivo receptor para verificar se há quadros danificados. Já que a
corrupção de um único bit em qualquer lugar desde o início do Endereço de Destino até o
final do campo FCS fará com que o checksum seja diferente, o cálculo do FCS inclui o
próprio campo FCS. Não é possível distinguir entre a corrupção do próprio FCS e a
corrupção de qualquer outro campo usado no cálculo.

Cisco CCNA 3.1 198
6.2 Operação da Ethernet
6.2.1 Media Access Control (MAC)
MAC refere-se aos protocolos que determinam quais dos computadores em um ambiente de
meios físicos compartilhados, ou domínio de colisão, tem permissão para transmitir os
dados. O MAC, com o LLC, compreende a versão IEEE da Camada 2 do OSI. O MAC e o
LLC são subcamadas da Camada 2. Há duas abrangentes categorias de Controle de
Acesso aos Meios, determinístico (revezamento) e não determinístico (primeiro a chegar,
primeiro a usar).
Exemplos de protocolos determinísticos incluem Token Ring e FDDI. Em uma rede Token
Ring, os hosts individuais são organizados em um anel e um token especial de dados circula
ao redor do anel, chegando a cada host seqüencialmente. Quando um host quer transmitir,
ele captura o token, transmite os dados durante um tempo limitado e depois encaminha o
token até o próximo host no anel. O Token Ring é um ambiente sem colisões, pois apenas
um host é capaz de transmitir em qualquer dado momento.
Os protocolos MAC não-determinísticos usam uma abordagem primeiro a chegar, primeiro a
usar. O CSMA/CD é um sistema simples. A placa de rede observa se há ausência de sinal
nos meios físicos e começa a transmitir. Se dois nós transmitirem simultaneamente, ocorrerá
uma colisão e nenhum dos nós poderá transmitir.
Três tecnologias comuns da camada 2 são Token Ring, FDDI e Ethernet. Todas as três
especificam questões relativas à camada 2, LLC, nomeação, enquadramento e MAC, assim
como componentes de sinalização da Camada 1 e questões dos meios físicos. As
tecnologias específicas de cada uma delas são as seguintes:
• Ethernet: topologia de barramento lógico (o fluxo de informações acontece em um
barramento linear) e estrela física ou estrela estendida (cabeada como uma estrela).
• Token Ring: topologia lógica em anel (em outras palavras, o fluxo de informações é
controlado em um anel) e uma topologia física em estrela (em outras palavras, é
cabeada como uma estrela).
• FDDI: topologia em anel lógico (o fluxo de informações é controlado em um anel) e
topologia em anel duplo (cabeado como um anel duplo).
Tecnologias comuns de Redes Locais

Cisco CCNA 3.1 199
6.2.2 Regras MAC e detecção de colisões/backoff
A Ethernet é uma tecnologia de broadcast de meios físicos compartilhados. O método de
acesso CSMA/CD usado na Ethernet executa três funções:
• Transmitir e receber pacotes de dados.
• Decodificar pacotes de dados e verificar se os endereços são válidos, antes de
passá-los às camadas superiores do modelo OSI.
• Detectar erros dentro dos pacotes de dados ou na rede.
CSMA/CD
No método de acesso CSMA/CD, os dispositivos de rede com dados a serem transmitidos
funcionam em modalidade de "escutar antes de transmitir". Isso significa que, quando um nó
deseja enviar dados, ele deve verificar primeiramente se os meios da rede estão ocupados.
Se o nó determinar que a rede está ocupada, o nó aguardará um tempo aleatório antes de
tentar novamente. Se o nó determinar que os meios físicos da rede não estão ocupados, o
nó começará a transmitir e a escutar. O nó escuta para garantir que nenhuma outra estação
esteja transmitindo ao mesmo tempo. Depois de completar a transmissão dos dados, o
dispositivo retornará ao modo de escuta.
Processo CSMA/CD
Os dispositivos de rede detectam a ocorrência de uma colisão pelo aumento da amplitude
do sinal nos meios físicos da rede. Quando ocorre uma colisão, cada um dos nós que está
transmitindo continuará a transmitir por um curto espaço de tempo, para garantir que todos
os dispositivos identifiquem a colisão. Depois que todos os dispositivos detectaram a
colisão, um algoritmo de recuo (backoff) será invocado e a transmissão será interrompida.
Os nós param então de transmitir durante um tempo aleatório determinado pelo algoritmo de
backoff. Quando este período expirar, cada um dos nós envolvidos poderá tentar obter
acesso aos meios físicos da rede. Os dispositivos envolvidos na colisão não terão prioridade
na transmissão.

Cisco CCNA 3.1 200
6.2.3 Temporização Ethernet
As regras e especificações básicas para a operação apropriada da Ethernet não são
particularmente complicadas, embora algumas implementações mais rápidas das camadas
físicas caminhem neste sentido. Apesar da simplicidade básica, quando surge um problema
na Ethernet é freqüentemente bem difícil identificar a origem. Devido à arquitetura de
barramento comum da Ethernet, também descrita como um único ponto distribuído de
falhas, o escopo do problema geralmente engloba todos os dispositivos dentro do domínio
de colisão. Em situações onde são usados repetidores, pode-se incluir dispositivos até
quatro segmentos distantes.
Qualquer estação em uma rede Ethernet que deseje transmitir uma mensagem, primeiro
"escuta" para garantir que nenhuma outra estação esteja atualmente transmitindo. Se o
cabo estiver silencioso, a estação começará imediatamente a transmitir. O sinal elétrico
demora um pouco para trafegar pelo cabo (atraso) e cada repetidor subseqüente introduz
um pouco de latência no encaminhamento do quadro de uma porta até a próxima. Devido ao
atraso e à latência, é possível que mais de uma estação comece a transmissão no mesmo,
ou quase no mesmo momento. Isso resulta em uma colisão.
Se a estação conectada estiver operando em full-duplex, a estação poderá enviar e receber
simultaneamente e não deverão ocorrer colisões. A operação full-duplex também muda as
considerações de temporização e elimina o conceito de slot time (tempo de espera). A
operação full-duplex acomoda projetos de arquitetura de redes maiores já que é removida a
restrição de temporização para detecção de colisões.
Em half-duplex, contanto que não ocorra uma colisão, a estação emissora transmitirá 64 bits
de informações de sincronização de temporização, conhecidos como preâmbulo. A estação
emissora então transmitirá as seguintes informações:
• Informações de endereçamento MAC de destino e origem.
• Outras informações de cabeçalho.
• O próprio payload de dados.
• Checksum (FCS) usado para garantir que a mensagem não foi corrompida ao longo
do caminho.
As estações que recebem o quadro recalculam o FCS para determinar se a mensagem
recebida é válida e depois passam as mensagens válidas para a camada superior na pilha
de protocolos.
As versões de 10 Mbps e mais lentas da Ethernet são assíncronas. Assíncrona significa que
cada estação receptora usará os oito octetos de informações de temporização para
sincronizar o circuito receptor aos dados recebidos para depois descartá-las. As
implementações de 100 Mbps e mais rápidas são síncronas. Síncrona significa que as
informações de temporização não são necessárias, porém por razões de compatibilidade o
Preâmbulo e o Delimitador de Inicio de Quadro (Start Frame Delimiter – SFD) permanecem
presentes.
Para todas as velocidades de transmissão Ethernet a 1000 Mbps ou inferiores, o padrão
descreve como uma transmissão não pode ser menor que o slot time. O slot time para
Ethernet de 10 e 100 Mbps é de 512 tempos de bit, ou 64 octetos. O slot time para 1000

Cisco CCNA 3.1 201
Mbps Ethernet é de 4096 tempos de bit, ou 512 octetos. O slot time é calculado
considerando comprimentos máximos de cabo na maior arquitetura permitida para as redes.
Todos os tempos de atraso da propagação do hardware estão ao máximo permitido e o sinal
de bloqueio (jam signal) de 32 bits é usado quando são detectadas colisões.
O slot time real calculado é um pouco maior que o tempo teórico exigido para transitar entre
os pontos mais distantes do domínio de colisão, colidir com outra transmissão no último
instante possível e depois enviar de volta os fragmentos da colisão à estação emissora para
então ser detectada. Para que o sistema funcione, a primeira estação precisa saber sobre a
colisão antes de terminar de enviar um quadro de tamanho mínimo permitido. Para permitir
que uma 1000-Mbps Ethernet opere em half-duplex, foi adicionado o campo Extensão ao
enviar pequenos fragmentos meramente para manter o transmissor ocupado durante um
tempo suficiente para a volta do fragmento da colisão. Esse campo está presente apenas
em links half-duplex de 1000 Mbps e permite que os quadros de tamanho mínimo sejam de
tamanho suficiente para satisfazer os requisitos do slot time. Os bits do campo Extensão são
descartados pela estação receptora.
Na Ethernet de 10 Mbps, um bit na camada MAC exige 100 nanossegundos (ns) para
transmitir. A 100 Mbps aquele mesmo bit exige 10 ns para transmitir e a 1000 Mbps, leva
apenas 1 ns. Como estimativa aproximada, 20,3 cm (8 pol.) por nanossegundo é
freqüentemente usado para o cálculo do atraso de propagação ao longo do cabo UTP. Para
100 metros de UTP, significa que leva um pouco menos de 5 tempos de bit para um sinal
10BASE-T transitar todo o comprimento do cabo.
Tempo de Bit
Para que a CSMA/CD Ethernet possa operar, a estação emissora deve estar ciente de uma
colisão antes de completar a transmissão de um quadro de tamanho mínimo. A 100 Mbps, a
temporização do sistema mal pode acomodar 100 metros de cabos. A 1000 Mbps, são
exigidos ajustes especiais, já que quase um quadro inteiro de tamanho mínimo seria
transmitido antes que o primeiro bit atravessasse os primeiros 100 metros no cabo UTP. Por
essa razão half-duplex não é permitido em 10-Gigabit Ethernet.

Cisco CCNA 3.1 202
6.2.4 Espaçamento entre quadros (Interframe spacing) e backoff
O espaçamento mínimo entre dois quadros que não colidem é também conhecido como
espaçamento entre quadros (interframe spacing). A medida é feita desde o último bit do
campo FCS do primeiro quadro até o primeiro bit do preâmbulo do segundo quadro.
Espaçamento entre quadros Parâmetro de Tempo
Depois de enviado um quadro, todas as estações na 10-Mbps Ethernet devem esperar um
mínimo de 96 tempos de bit (9,6 microssegundos) antes que qualquer estação possa ter
permissão para transmitir o próximo quadro. Nas versões mais rápidas de Ethernet o
espaçamento (spacing gap) permanece igual, 96 tempos de bit, mas o tempo exigido para
aquele intervalo vai diminuindo proporcionalmente. Esse intervalo é conhecido como
intervalo de espaçamento. O intervalo tem a finalidade de permitir que as estações mais
lentas tenham tempo para processar o quadro anterior e preparar para o próximo quadro.
É esperado que o repetidor regenere as informações completas de temporização de 64 bits,
que são o preâmbulo e o SFD, no início de cada quadro. Esse é o caso apesar da potencial
perda de alguns bits iniciais do preâmbulo devido à sincronização lenta. Devido a essa
reintrodução forçada de bits de temporização, uma pequena redução do intervalo entre
quadros não é somente possível, mas o esperado. Alguns chipsets Ethernet não se
acomodam à redução do espaçamento entre quadros e começam a deixar de ver os
quadros à medida que o intervalo seja reduzido. Com o aumento da potência de
processamento nos dispositivos desktop, seria muito fácil um computador pessoal saturar
um segmento Ethernet com tráfego e começar a transmitir novamente antes que fosse
satisfeito o tempo de atraso do espaçamento entre quadros.
Depois de ocorrer uma colisão e todas as estações permitirem que o cabo se torne inativo
(cada um espera o espaçamento completo entre quadros), as estações que colidiram então
precisam esperar outro período de tempo, que possivelmente aumentará ainda mais, antes
que tentem retransmitir o quadro que colidiu. O período de espera é intencionalmente
definido como aleatório para que duas estações não atrasem por um período de tempo
idêntico antes da retransmissão, resultando em mais colisões. Isso se realiza em parte
mediante a expansão do intervalo do qual o tempo da retransmissão aleatória é selecionado
em cada tentativa de retransmissão. O período de espera é medido em incrementos do slot
time do parâmetro. Se a camada MAC for incapaz de enviar o quadro após dezesseis
tentativas, ela desiste e gera um erro para a camada da rede. Tal ocorrência é
comparativamente rara e só acontece sob cargas de rede extremamente pesadas, ou
quando existe um problema físico na rede.

Cisco CCNA 3.1 203
6.2.5 Tratamento de erros
A condição de erro mais comum em redes Ethernet é a colisão. As colisões representam o
mecanismo para resolver a competição para o acesso à rede. A existência de algumas
colisões proporciona uma maneira elegante, simples e econômica dos nós da rede
arbitrarem a competição pelos recursos da rede. Quando a competição para a rede se torna
excessiva, as colisões podem se tornar um impedimento significativo para a operação útil da
rede.
As colisões resultam em perda de largura de banda na rede igual à transmissão inicial e o
sinal de bloqueio (jam signal) da colisão. Isso é um atraso de consumo e afeta todos os nós
de rede e possivelmente causa uma redução significativa no throughput da rede.
A grande maioria de colisões ocorre bem no início do quadro, geralmente antes do SFD. As
colisões que ocorrerem antes do SFD geralmente não serão relatadas às camadas mais
altas, como se a colisão nunca tivesse ocorrido. Assim que uma colisão for detectada, as
estações emissoras transmitirão um sinal de "bloqueio" de 32 bits que cuidará da colisão.
Isso é feito para que quaisquer dados sendo transmitidos sejam completamente corrompidos
e todas as estações tenham a oportunidade de detectar a colisão.
Na Figura abaixo, duas estações escutam para garantir que o cabo esteja inativo e depois
transmitem.
Rotina de Tratamento de Erro em um Domínio de Colisão a 10 Mbps

Cisco CCNA 3.1 204
A estação 1 conseguiu transmitir uma boa porcentagem do quadro antes que o sinal
chegasse ao último segmento de cabo. A estação 2 não havia recebido o primeiro bit de
transmissão antes do início de sua própria transmissão e só conseguiu enviar poucos bits
antes que a placa de rede detectasse a colisão. A estação 2 imediatamente interrompeu a
transmissão em andamento, substituiu o sinal de bloqueio (jam signal) de 32 bits e
interrompeu todas as transmissões. Durante o evento de colisão e bloqueio que a Estação 2
experimentava, os fragmentos da colisão estavam no seu caminho de volta através do
domínio repetido de colisão em direção à Estação 1. A Estação 2 completou a transmissão
do sinal de bloqueio (jam signal) de 32 bits e ficou silenciosa antes que a colisão se
propagasse de volta à Estação 1, que ainda não sabia da colisão e continuava a transmitir.
Quando os fragmentos de colisão finalmente chegaram a Estação 1, a transmissão atual foi
interrompida e substituída por um sinal de bloqueio (jam signal) de 32 bits em lugar do
restante do quadro que estava sendo transmitido. Depois de enviar o sinal de bloqueio (jam
signal) de 32 bits a Estação 1 interrompeu todas as transmissões.
Um sinal de bloqueio (jam signal) pode ser composto de quaisquer dados binários desde
que não formem um checksum apropriado para a porção do quadro já transmitido. O padrão
de dados mais universalmente observado para um sinal de bloqueio (jam signal) é
simplesmente uma repetição de um, zero, um, zero, o mesmo que o Preâmbulo. Quando
observado por um analisador de protocolos, esse padrão se parece como uma seqüência de
repetição hexadecimal 5 ou A. As mensagens corrompidas e parcialmente transmitidas são
conhecidas como fragmentos de colisão ou "runts". As colisões normais têm um
comprimento inferior a 64 octetos e por isso falham no teste de comprimento mínimo e no
teste de checksum FCS.

Cisco CCNA 3.1 205
6.2.6 Tipos de colisão
As colisões geralmente acontecem quando duas ou mais estações Ethernet transmitem
simultaneamente dentro de um domínio de colisão. Uma colisão simples é uma colisão que
foi detectada enquanto se tentava transmitir um quadro, mas que, na próxima tentativa, o
quadro foi transmitido com êxito. Colisões múltiplas indicam que o mesmo quadro colidiu
repetidamente antes de ser transmitido com êxito. Os resultados de colisões, fragmentos de
colisões, são quadros parciais ou corrompidos inferiores a 64 octetos e que têm um FCS
inválido.
Os três tipos de colisão são:
• Local.
• Remota.
• Tardia.
Resumo dos Tipos de Colisão: Local, Remota e Tardia
Para ser criada uma colisão local no cabo coaxial (10BASE2 e 10BASE5), o sinal se
propaga ao longo do cabo até encontrar um sinal de outra estação. As formas de onda então
se sobrepõem, cancelando algumas partes do sinal e reforçando ou duplicando outras
partes. A duplicação do sinal impele o nível de tensão do sinal além do máximo permitido.
Esta condição de sobretensão é então detectada por todas as estações no segmento do
cabo local como uma colisão.
No começo, a forma de onda na Figura abaixo representa dados codificados Manchester
normais.
10BASE2/10BASE5 Colisão Local

Cisco CCNA 3.1 206
Alguns ciclos à frente na amostra, a amplitude da onda é duplicada. Esse é o começo da
colisão, onde as duas formas de onda estão se sobrepondo. Um pouco antes do final da
amostra, a amplitude retorna ao normal. Isto acontece quando a primeira estação a detectar
a colisão interrompe a transmissão e o sinal de bloqueio da segunda estação de colisão
ainda é observado.
Em um cabo UTP, como 10BASE-T, 100BASE-TX e 1000BASE-T, uma colisão é detectada
no segmento local somente quando uma estação detecta um sinal no par RX ao mesmo
tempo em que está transmitindo através do par TX. Como os dois sinais estão em pares
diferentes, não há nenhuma mudança característica no sinal. As colisões são reconhecidas
em UTP somente quando a estação está operando em half-duplex. A única diferença
funcional entre a operação half e full-duplex a esse respeito é se os pares de transmissão e
recepção podem ou não ser usados simultaneamente. Se a estação não estiver realizando
uma transmissão, ela não poderá detectar uma colisão local. Inversamente, uma falha no
cabo, tal como um excesso de diafonia, pode fazer com que a estação interprete a sua
própria transmissão como uma colisão local.
Uma colisão remota se caracteriza por um quadro de comprimento inferior ao mínimo, que
tenha um checksum FCS inválido, mas que não demonstre os sintomas de sobretensão ou
atividade RX/TX simultânea, indicativos de uma colisão local. Este tipo de colisão
normalmente resulta de colisões que ocorrem na extremidade remota de uma conexão
repetida. Um repetidor não transfere um estado de sobretensão e não pode ser a causa de
uma estação ter o par TX e o par RX ativos simultaneamente. A estação teria que estar
transmitindo para ter os dois pares ativos e isso constituiria uma colisão local. Nas redes
com UTP, este é o tipo de colisão mais freqüentemente observada.
Não existe mais possibilidade de uma colisão normal ou válido depois que os primeiros 64
octetos de dados tenham sido transmitidos pelas estações emissoras. As colisões que
ocorrem depois dos primeiros 64 octetos são chamadas "colisões tardias". A diferença mais
significativa entre colisões tardias e colisões que ocorrem antes da transmissão dos
primeiros 64 octetos é que a placa de rede Ethernet retransmite automaticamente os
quadros que colidiram normalmente, mas não retransmite automaticamente um quadro que
colidiu mais tarde. Sob o ponto de vista da placa de rede tudo saiu bem, e são as camadas
superiores da pilha de protocolos que devem determinar que o quadro foi perdido. Com
exceção da retransmissão, uma estação que detecta uma colisão tardia a trata de maneira
idêntica a uma colisão normal.

Cisco CCNA 3.1 207
6.2.7 Erros da Ethernet
É inestimável o conhecimento dos erros típicos para entender tanto a operação quanto à
solução de problemas das redes Ethernet.
A seguir, temos as origens de erros de Ethernet:
• Colisão ou "runt": Transmissão simultânea que ocorre antes que tenha decorrido o
slot time.
• Colisão tardia: Transmissão simultânea que ocorre após ter decorrido o slot time.
• Jabber, erros de quadros longos (long frames) e de tamanho (range error):
Transmissão excessivamente longa ou de comprimento proibido.
• Quadro pequeno (short frame), fragmento de colisão ou "runt": Transmissão
muito curta.
• Erro de FCS: Transmissão corrompida.
• Erro de alinhamento: Número insuficiente ou excessivo de bits transmitidos.
• Erro de tamanho (range error): O número real e o número relatado de octetos no
quadro não são idênticos.
• Fantasma ou jabber: Um preâmbulo anormalmente longo ou evento de bloqueio.
Enquanto as colisões locais e remotas são consideradas como parte normal das operações
da Ethernet, as colisões tardias são consideradas erros. A presença de erros em uma rede
sempre indica que uma investigação mais detalhada é recomendável. A gravidade do
problema é uma indicação da urgência na solução dos erros detectados. Alguns erros
detectados ao longo de vários minutos ou horas seriam considerados uma baixa prioridade.
Milhares de erros detectados durante poucos minutos indicam que uma atenção urgente é
recomendável.
O Jabber é definido em vários lugares no padrão 802.3 como sendo uma transmissão com
uma duração de pelo menos 20.000 a 50.000 tempos de bits. No entanto, a maioria das
ferramentas de diagnóstico relata o jabber sempre que é detectada uma transmissão que
excede o tamanho de quadro máximo permitido, o que é consideravelmente inferior a 20.000
a 50.000 tempos de bits. A maioria das referências ao jabber pode ser mais corretamente
denominadas quadros compridos (long frames).
Long Frame
Um quadro comprido (long frame) é maior que o tamanho máximo permitido, considerando
se o quadro foi marcado ou não. Não se considera se o quadro tem ou não um checksum
FCS válido. Este erro normalmente significa que foi detectado jabber na rede.

Cisco CCNA 3.1 208
Um quadro pequeno é um quadro de tamanho inferior ao máximo permitido de 64 octetos,
com uma boa seqüência de verificação de quadro (FCS). Alguns analisadores de protocolos
e monitores de redes chamam tais quadros de "runts" (cotocos). Em geral, a presença de
quadros pequenos (short frames) não é nenhuma garantia de que a rede está falhando.
Short Frame
O termo "runt" é geralmente um termo impreciso da gíria que significa algo menor que um
quadro de tamanho permitido. Pode referir-se a quadros pequenos (short frames) com
checksums FCS válidos, embora, geralmente, refere-se a fragmentos de colisões.

Cisco CCNA 3.1 209
6.2.8 FCS e além
Um quadro recebido que tenha uma seqüência de verificação de quadro (FCS) defeituoso,
também conhecido como erro de Checksum ou erro de CRC, difere da transmissão original
em pelo menos um bit. Em um quadro de erro de FCS, as informações do cabeçalho
provavelmente estão corretas, mas o checksum calculado pela estação receptora não é
igual ao checksum incluído no final do quadro pela estação transmissora. O quadro é, então,
descartado.
Um grande número de erros FCS originados de uma única estação geralmente indica uma
placa de rede defeituosa e/ou softwares de drivers corrompidos ou, ainda, um defeito no
cabo que liga essa estação à rede. Se os erros de FCS forem associados a várias estações,
então eles geralmente podem ser atribuídos a defeitos no cabeamento, uma versão
defeituosa do driver das placas de rede, um defeito da porta de um hub ou um ruído
derivado do sistema de cabeamento.
Uma mensagem que não termina em um limite de octeto é conhecida como erro de
alinhamento. Em vez de existir um número correto de bits na formação dos grupos de
octetos, existem bits adicionais ou restantes (menos de oito). Tal tipo de quadro é truncado
até o limite de octeto mais próximo e, se o checksum FCS falhar, é relatado um erro de
alinhamento. Em muitos casos, este tipo de erro é causado por defeitos no software de
drivers ou por colisões e, freqüentemente, é acompanhado por falhas do checksum FCS.
Um quadro com valor válido no campo Length (Comprimento), mas que não possui o
número correto de octetos contados no campo de dados do quadro recebido, é conhecido
como erro de tamanho (range error). Este erro também aparece quando o valor no campo
de comprimento é inferior ao tamanho mínimo permitido sem enchimento adicional do
campo de dados. Um erro semelhante, Fora da Faixa (out of range), é relatado quando o
valor no campo Length (Comprimento) indica dados com tamanho superior ao limite
permitido.
A Fluke Networks criou o termo "ghost" (fantasma) para significar energia (ruído) detectado
no cabo que parece ser um quadro, mas ao qual falta um SFD válido. Para ser qualificado
como fantasma, um quadro precisa ter um comprimento mínimo de 72 octetos, incluído o
preâmbulo. Caso contrário, é classificado como uma colisão remota. Devido à natureza
peculiar dos fantasmas, é importante notar que os resultados dos testes dependem em
grande parte de onde é realizada a medição no segmento.
Loops de terra e outros problemas de fiação são geralmente a causa dos quadros
fantasmas. A maioria das ferramentas de monitoração de redes não reconhece a existência
de fantasmas pela mesma razão que não reconhece colisões de preâmbulo. Essas
ferramentas baseiam-se totalmente nas informações fornecidas pelo chipset. Os
analisadores de protocolo somente por software, muitos analisadores baseados em
hardware, ferramentas portáteis de diagnóstico, assim como a maioria das pontas de prova
RMON (de monitoração remota), não relatam tais
eventos. Erros FCS

Cisco CCNA 3.1 210
6.2.9 Autonegociação da Ethernet
Com o crescimento da Ethernet de 10 a 100 e até 1000 Mbps, uma exigência era possibilitar
a interoperabilidade de cada uma destas tecnologias, a ponto de permitir a conexão direta
entre as interfaces de 10, 100 e 1000. Foi elaborado um processo denominado
Autonegociação de velocidades em half-duplex ou full-duplex. Especificamente, por ocasião
da introdução da Fast Ethernet, o padrão incluía um método de configurar automaticamente
uma dada interface para coincidir com a velocidade e capacidade do parceiro interligado.
Este processo define como dois parceiros de interligação podem negociar automaticamente
a sua configuração para oferecer o melhor nível de desempenho conjunto. O processo ainda
possui a vantagem de envolver somente a parte mais baixa da camada física.
10BASE-T exigia que cada estação emitisse um link pulse a cada 16 milissegundos,
aproximadamente, enquanto a estação não estivesse ocupada com a transmissão de uma
mensagem. A autonegociação adotou este sinal e deu-lhe o novo nome de Normal Link
Pulse (NLP). Quando é enviada uma série de NLPs em um grupo para fins de
Autonegociação, o grupo é denominado rajada de Fast Link Pulse (FLP). Cada rajada de
FLP é enviada num intervalo de temporização idêntico ao de um NLP e tem a finalidade de
permitir que os dispositivos 10BASE-T mais antigos operem normalmente no caso de
receberem uma rajada de FLP.
Temporização FLP versus NLP
A Autonegociação é realizada pela transmissão de uma rajada de Link Pulses 10BASE-T de
cada um dos parceiros interligados. A rajada comunica as capacidades da estação
transmissora ao seu parceiro interligado. Após ambas as estações interpretarem o que a
outra parte está oferecendo, cada uma alterna para a configuração de desempenho conjunto
mais alto e estabelecem um link naquela velocidade. Se algo interromper as comunicações
e o link for perdido, os dois parceiros primeiro tentarão restabelecer o link à velocidade
anteriormente negociada. Se isso falhar, ou se tiver decorrido muito tempo desde a perda do
link, o processo de Autonegociação irá recomeçar. O link pode ser perdido devido a
influências externas, como falha do cabo, ou pela emissão de um reset por um dos
parceiros.
Seqüência FLP Real de Auto-negociação

Cisco CCNA 3.1 211
6.2.10 Estabelecimento de um link, full duplex e half duplex
Os parceiros interligados podem dispensar a oferta de configurações dentro da sua
capacidade. Isto permite que o administrador da rede force certas portas a uma velocidade
selecionada e a uma configuração de duplex predeterminada, sem desativar a
Autonegociação.
A Autonegociação é opcional para a maioria das implementações de Ethernet. Gigabit
Ethernet exige a sua implementação, embora o usuário possa desativá-la. A
Autonegociação foi originalmente definida para implementações UTP de Ethernet e foi
estendida para funcionar com outras implementações em fibra ótica.
Quando uma estação em Autonegociação está tentando completar um link, ela deve ativar
100BASE-TX para tentar estabelecer imediatamente uma ligação. Se estiver presente a
sinalização 100BASE-TX e se a estação suportar 100BASE-TX, ela tentará estabelecer um
link sem negociação. Se qualquer sinalização produzir um link ou se forem recebidas
rajadas de FLP, a estação prosseguirá com essa tecnologia. Se um dos parceiros não
oferecer uma rajada FLP, mas oferecer NLPs no seu lugar, o dispositivo será
automaticamente considerado uma estação 10BASE-T. Durante este intervalo inicial de
testes, procurando outras tecnologias, o trajeto de transmissão está enviando rajadas de
FLP. O padrão não permite a detecção em paralelo de qualquer outra tecnologia.
Se for estabelecido um link através de detecção paralela, ele será forçosamente half-duplex.
Existem apenas dois métodos de se obter um link full-duplex. Um método é através de um
ciclo completo de Autonegociação e o outro é pela imposição da execução do full-duplex em
ambos os parceiros do link. Se um dos parceiros do link for forçado a full-duplex, mas o
outro tentar a Autonegociação, com certeza haverá uma incompatibilidade (mismatch) no
modo de operação. Isto resultará em colisões e erros nesse link. Além disso, se uma
extremidade é forçada a full-duplex, a outra também precisa ser forçada. A exceção a esta
regra é a 10-Gigabit Ethernet, que não suporta half-duplex.
Muitos fornecedores implementam o hardware de modo que ele alterne continuamente entre
os vários estados possíveis. Transmite rajadas de FLP para a Autonegociação durante certo
período e, em seguida, configura-se para Fast Ethernet, tenta um link durante certo período
e depois só escuta. Alguns fornecedores não oferecem qualquer tentativa de link até que a
interface ouça uma rajada de FLP ou algum outro esquema de sinalização.
Existem dois modos de operação, half e full duplex. Para meios compartilhados, o modo
half-duplex é obrigatório. Todas as implementações por cabo coaxial são half-duplex por
natureza e não podem operar em full-duplex. As implementações em UTP e em fibra podem
ser operadas em half-duplex. As implementações de 10-Gbps são especificadas
exclusivamente para full-duplex.

Cisco CCNA 3.1 212
No modo half-duplex, só uma estação pode transmitir de cada vez. Para implementações
por cabo coaxial, uma segunda estação transmitindo ao mesmo tempo causa uma
sobreposição de sinais que se tornam corrompidos. Dado que UTP e fibra geralmente
transmitem em pares separados, os sinais não têm oportunidade de se sobreporem e se
tornarem corrompidos. Ethernet possui regras para arbitrar conflitos que surgem em
ocasiões em que mais de uma estação tenta transmitir de uma só vez. A ambas as estações
em uma ligação full-duplex ponto-a-ponto é permitido transmitir a qualquer momento,
independentemente da outra estação estar transmitindo ou não.
A Autonegociação evita a maioria das situações onde uma estação de uma ligação ponto-a-
ponto esteja transmitindo sob as regras de half-duplex e a outra esteja transmitindo sob as
regras de full-duplex.
Na situação em que os parceiros do link são capazes de compartilhar mais de uma
tecnologia conjunta, consulte a lista na Figura abaixo. Esta lista é usada para determinar
qual tecnologia deverá ser escolhida dentre as configurações oferecidas.
Ordem de Prioridade de Transmissão
As implementações de Ethernet de fibra ótica não são incluídas nesta lista de resolução de
prioridades porque os circuitos eletrônicos e óticos das interfaces não permitem uma
reconfiguração simples entre implementações. Presume-se que a configuração da interface
seja fixa. Se as duas interfaces são capazes de realizar a Autonegociação, então já estão
utilizando a mesma implementação de Ethernet. Entretanto, ainda existem várias opções de
configuração tais como a duplexação ou qual das estações servirá como Mestre para fins de
temporização, que precisa ser determinada.

Cisco CCNA 3.1 213
Resumo Capítulo 06
Deve ter sido obtido um entendimento dos seguintes conceitos chave:
• Os conceitos básicos da tecnologia Ethernet.
• As regras de nomenclatura da tecnologia Ethernet.
• Como a Ethernet e o modelo OSI interagem.
• O processo de enquadramento e a estrutura dos quadros.
• Os nomes e a finalidade dos campos dos quadros Ethernet.
• As características e funções do CSMA/CD.
• Temporização Ethernet.
• Espaçamento entre quadros.
• Algoritmo e tempo de backoff após uma colisão.
• Erros e colisões de Ethernet.
• A Autonegociação em relação à velocidade e ao modo de operação.

Cisco CCNA 3.1 214
Capítulo 07: Tecnologias Ethernet

Cisco CCNA 3.1 215
A Ethernet tem sido a tecnologia de rede local de maior sucesso especialmente devido à
simplicidade de implementação se comparada com outras tecnologias. Uma outra razão do
sucesso da Ethernet é a flexibilidade da tecnologia que tem evoluído para atender às
exigências do meio físico. Este módulo apresenta as especificações dos tipos mais
importantes de Ethernet. O objetivo não é mostrar todos os detalhes sobre cada tipo de
Ethernet, mas sim, desenvolver um senso do que é comum em todas as formas de Ethernet.
As mudanças na Ethernet têm resultado em grandes melhoramentos na Ethernet 10-Mbps
que era utilizada no início dos anos 80. O padrão da Ethernet 10-Mbps permaneceu
literalmente inalterado até 1995, quando o IEEE anunciou um padrão para Fast Ethernet de
100 Mbps. Em anos mais recentes, um crescimento ainda mais rápido na velocidade dos
meios de comunicação levou à transição de Fast Ethernet para Gigabit Ethernet. Os padrões
para Gigabit Ethernet surgiram em apenas três anos. Uma versão ainda mais rápida, a 10
Gigabit Ethernet, já está disponível e estão sendo desenvolvidas versões ainda mais
rápidas.
Nessas versões mais rápidas de Ethernet, o endereçamento MAC, o CSMA/CD e o formato
de quadros não foram modificados em relação aos utilizados nas primeiras versões de
Ethernet. No entanto, outros aspectos da sub-camada MAC, da camada física e dos meios
de comunicação foram alterados. Placas de rede (NICs) utilizando meio de cobre e capazes
de operar a 10/100/1000 são bastante comuns atualmente. Portas Gigabit para switches e
para roteadores estão se tornando o padrão nos wiring closets. A fibra óptica capaz de
suportar o Gigabit Ethernet é considerada um modelo para o cabeamento de backbone na
maioria das novas instalações.
• Descrever as diferenças e semelhanças entre Ethernet 10BASE5, 10BASE2 e
10BASE-T.
• Definir a codificação Manchester.
• Enumerar os fatores que afetam os limites de temporização da Ethernet.
• Enumerar os parâmetros de cabeamento 10BASE-T.
• Descrever as características principais e as variedades de Ethernet 100 Mbps.
• Descrever a evolução da Ethernet.
• Explicar os métodos MAC, os formatos de quadros e o processo de transmissão de
Gigabit Ethernet.
• Descrever a utilização de meios físicos e de codificação específicos para Ethernet
Gigabit.
• Identificar as pinagens e a fiação típica para as várias implementações de Ethernet
Gigabit.
• Descrever as semelhanças e as diferenças entre Gigabit e Ethernet Gigabit 10.
• Descrever as considerações básicas da arquitetura Gigabit e 10 Gigabit Ethernet.

Cisco CCNA 3.1 216
7.1 Ethernet 10 Mbps e 100 Mbps
7.1.1 Ethernet 10 Mbps
Ethernet 10BASE5, 10BASE2 e 10BASE-T são consideradas Ethernet Legadas (Antigas).
As quatro características comuns em todos os tipos de Ethernet legadas são os
parâmetros de temporização, o formato de quadros, o processo de transmissão e as
regras básicas de projeto.
A figura abaixo apresenta os parâmetros de operação da tecnologia Ethernet 10-Mbps. A
Ethernet 10-Mbps e versões mais lentas de Ethernet são assíncronas. Cada estação
receptora usa 8 octetos de informação de temporização para sincronizar seus circuitos de
recepção em relação aos dados que chegam. 10BASE5, 10BASE2, e 10BASE-T
compartilham os mesmos parâmetros de temporização, conforme mostra a Figura
abaixo (1 tempo de bit a 10 Mbps = 100 nanosegundos = 0,1 microsegundo = 10-
milionésimos de um segundo). Isto significa que em uma rede Ethernet 10-Mbps, 1 bit leva
100 ns para ser transmitido pela subcamada MAC.
Em todas as variações de Ethernet com taxas de transmissão de 1000Mbps ou inferiores, o
tempo de transmissão de um quadro não pode ser inferior a um slot time. Slot time é o
tempo exatamente acima ao tempo que leva, teoricamente, para ir de um extremo ao
outro do maior domínio de colisão Ethernet permitido, colidir com outra transmissão
no último instante possível, e detectar os fragmentos da colisão que retornaram à
estação transmissora.

Cisco CCNA 3.1 217
10BASE5, 10BASE2 e 10BASE-T também utilizam o mesmo formato de quadro.
Ethernet legada é idêntica até a parte mais baixa da camada física do modelo OSI. Quando
o quadro passa da subcamada MAC à camada física, processos adicionais ocorrem antes
que os bits sejam transferidos da camada física para o meio físico. Um processo importante
é o sinal SQE (Signal Quality Error). O SQE é uma transmissão enviada por um
transceiver de volta à controladora para que esta possa saber que o circuito de
colisão está funcionando corretamente. O SQE também é chamado de heartbeat
(batimento cardíaco). O sinal SQE foi projetado para corrigir o problema de versões mais
antigas de Ethernet onde um host não sabia se o transceiver estava conectado. Em half-
duplex, o SQE é sempre usado. O SQE pode ser usado em operações full-duplex mas não
é imprescindível. O SQE é ativado nas seguintes condições:
• Dentro de 4 a 8 microssegundos depois de uma transmissão normal, para indicar se o
quadro de saída foi transmitido com êxito.
• Sempre que houver uma colisão no meio físico.
• Sempre que houver um sinal inadequado no meio físico, como jabber ou reflexões
que resultem de um curto no cabo.
• Sempre que uma transmissão for interrompida.
Todas as formas de Ethernet 10 Mbps usam os octetos recebidos de uma subcamada MAC
e realizam um processo conhecido como codificação da linha. A codificação da linha
descreve exatamente como os bits são sinalizados no fio. As codificações mais simples
têm características elétricas e de temporização indesejáveis. Portanto, os códigos de linha
foram elaborados para que tenham propriedades de transmissão desejáveis. Esta forma de
codificação usada nos sistemas de 10-Mbps é conhecida como codificação Manchester.
A codificação Manchester se baseia no sentido da transição da borda do sinal no meio
da janela de tempo do bit, de forma a determinar o valor binário para aquele bit.

Cisco CCNA 3.1 218
A forma de onda superior tem uma borda descendente de modo que é interpretada como 0
binário. A segunda forma de onda apresenta uma borda ascendente que é interpretada
como 1 binário. Na terceira forma de onda existe uma seqüência binária alternada. Com os
dados binários alternados não há necessidade de voltar ao nível de voltagem anterior. Como
se pode ver pela terceira e quarta formas de onda no gráfico, os valores binários de bits são
indicados pelo sentido da mudança durante qualquer período de bits apresentado. Os níveis
de voltagem da forma de onda, no início ou no fim de qualquer período, não são
fatores determinantes de valores binários.
Todos os tipos de Ethernet legada possuem características comuns de arquitetura.
Geralmente as redes contêm vários tipos de meios físicos. O padrão garante que seja
mantida a interoperabilidade. O projeto completo é extremamente importante quando se
implementa uma rede utilizando diferentes meios. Conforme a rede vai crescendo, torna-se
mais fácil a violação dos limites máximos de atraso. Os limites de temporização são
baseados em parâmetros, tais como:
• O comprimento do cabo e seu atraso de propagação
• O atraso dos repetidores
• O atraso dos transceivers
• A redução do espaço entre quadros
• Atrasos dentro da estação
A Ethernet 10-Mbps opera dentro dos limites de temporização oferecidos por uma série de,
no máximo, cinco segmentos separados por até quatro repetidores, no máximo. Isto é
conhecido como a regra 5-4-3. Um máximo de quatro repetidores, podem ser conectados
em série entre duas estações distantes. Pode haver no máximo três segmentos povoados
entre duas estações distantes.

Cisco CCNA 3.1 219
7.1.2 (10BASE5)
O produto original Ethernet 10BASE5 de 1980 transmitia 10 Mbps através de um único
barramento de cabo coaxial grosso. O 10BASE5 é importante, pois foi o primeiro meio
físico usado pela Ethernet. 10BASE5 fazia parte do padrão 802.3 original. A principal
vantagem de 10BASE5 era o comprimento. Hoje pode ser encontrado em instalações
antigas, mas não seria recomendado para novas instalações. Os sistemas 10BASE5 são
econômicos e não exigem configuração, mas os componentes básicos, como placas de
rede, são muito difíceis de se encontrar por serem sensíveis às reflexões de sinais no cabo.
Os sistemas 10BASE5 representam também, um único ponto de falha.
10BASE5 usa codificação Manchester. Possui um condutor central sólido. Cada um dos
(no máximo) cinco segmentos de coaxial grosso pode ter até 500 m (1640,4 pés) de
comprimento. O cabo é grande, pesado e difícil de se instalar. No entanto, os limites de
distância foram favoráveis e isso prolongou a sua utilização em certas aplicações.
Já que o meio físico é composto de um único cabo coaxial, apenas uma estação pode
transmitir de cada vez, caso contrário, ocorrerá uma colisão. Portanto, 10BASE5 só funciona
em half-duplex, resultando num máximo de 10 Mbps de transferência de dados.
A Figura abaixo exibe uma configuração possível para um domínio de colisão. Entre duas
estações distantes quaisquer, apenas três segmentos têm permissão para terem estações
conectadas, com os outros dois segmentos usados apenas como segmentos de ligação
para entender a rede.
Exemplo de arquitetura 10BASE5

Cisco CCNA 3.1 220
7.1.3 (10BASE2)
10BASE2 foi introduzido em 1985. A instalação era mais fácil porque o cabo era menor,
mais leve e mais flexível. Esta tecnologia ainda existe em redes antigas. Como o
10BASE5, atualmente não é recomendado para novas instalações. É econômico e não
necessita de hubs. Da mesma forma, placas de rede para este meio também são difíceis
de obter.
10BASE2 usa codificação Manchester. Os computadores de rede local eram ligados um
ao outro por uma série de lances de cabos coaxiais ininterruptos. Estes lances de cabo eram
ligados por conectores BNC a um conector em formato de T na placa de rede.
O meio físico em 10BASE2 utiliza um condutor central retorcido. Cada um dos cinco
segmentos de cabo coaxial fino permitido entre estações, pode ter um comprimento de até
185 metros, e cada estação é conectada diretamente ao conector BNC tipo “T” no cabo
coaxial.
Apenas uma estação pode transmitir por vez, caso contrário ocorrerá uma colisão.
10BASE2 também usa half-duplex. A taxa máxima de transmissão de 10BASE2 é de 10
Mbps.
Podem haver até 30 estações em qualquer segmento 10BASE2. Dentre os cinco
segmentos consecutivos em série, entre quaisquer duas estações distantes, apenas
três podem ter estações ligadas a eles.

Cisco CCNA 3.1 221
7.1.4 (10BASE-T)
10BASE-T foi introduzido em 1990. 10BASE-T usava cabos de cobre de par trançado,
não blindado (UTP), que era mais barato e mais fácil de instalar que o cabo coaxial. O cabo
era plugado a um dispositivo central de conexão que continha o barramento
compartilhado. Esse dispositivo era um hub. Ele se localizava no centro de um conjunto de
cabos que eram distribuídos aos PCs como os raios de uma roda. Isto é conhecido como
topologia estrela. As distâncias que os cabos podiam ter até o hub, e a maneira pela qual o
UTP era instalado, levavam cada vez mais à utilização de estrelas compostas de estrelas,
em uma topologia chamada de estrela estendida. Originalmente, o 10BASE-T era um
protocolo half-duplex, mas a funcionalidade de full-duplex foi adicionada posteriormente.
A explosão da popularidade da Ethernet entre meados e fins dos anos 90 foi quando a
Ethernet passou a dominar a tecnologia de redes locais.
10BASE-T também usa codificação Manchester. Um cabo UTP 10BASE-T tem um
condutor sólido para cada fio nos 90 metros (no máximo) de cabo horizontal. O cabo UTP
usa conectores RJ-45 de oito pinos. Embora o cabo Categoria 3 seja adequado para
utilização nas redes 10BASE-T, recomenda-se enfaticamente que qualquer instalação nova
de cabos seja feita com Categoria 5 ou melhor. Todos os quatro pares de fios deverão ser
usados conforme os padrões de pinagem T568-A ou T568-B. Com os cabos instalados
desta forma, é suportada a utilização de vários protocolos sem que a fiação precise ser
alterada. A Figura abaixo ilustra a disposição da pinagem para uma conexão 10BASE-T. O
par transmissor na extremidade receptora é conectado ao par receptor no dispositivo
conectado.
A utilização de half-duplex ou full-duplex é uma escolha de configuração. 10BASE-T
transporta 10 Mbps de tráfego no modo half-duplex e 20 Mbps no modo full-duplex.

Cisco CCNA 3.1 222
7.1.5 Cabeamento e arquitetura 10BASE-T
Os links 10BASE-T geralmente consistem numa conexão entre a estação e um hub ou
switch. Os hubs são repetidores multiportas e contam como parte do limite de
repetidores permitidos entre estações distantes. Os hubs não dividem os segmentos de
rede em domínios de colisão separados. Já que os hubs ou repetidores apenas
estendem o comprimento de um segmento de rede dentro de um único domínio de
colisão, existe um limite do número de hubs que podem ser usados naquele segmento.
Os bridges e switches dividem um segmento em domínios de colisão separados,
deixando apenas as limitações dos meios físicos para determinar a distância entre os
switches. 10BASE-T limita a distância entre os switches em 100 m (328 pés).
Embora os hubs possam ser interligados, é melhor evitar esta configuração. Isto evita
exceder o limite do atraso máximo entre estações distantes. Quando houver a necessidade
de vários hubs, será melhor configurá-los em uma ordem hierárquica de maneira a criar uma
estrutura de árvore. O desempenho será melhorado se as estações forem separadas por
poucos repetidores.
Veja a Figura na próxima página para ver um exemplo de arquitetura. São aceitáveis todas
as distâncias entre estações. Porém, a distância total de uma extremidade da rede à outra,
coloca a arquitetura em seu limite máximo. O aspecto mais importante a ser considerado é
como manter ao mínimo o atraso entre as estações distantes, independente da arquitetura e
dos tipos de meios envolvidos. Um atraso máximo menor proporcionará um melhor
desempenho global.
10BASE-T Limites repetidos de desenhos de redes
Os links 10BASE-T podem ter distâncias sem repetição de até 100 m. Embora isto possa
parecer uma grande distância, tipicamente será consumida totalmente quando se faz o
cabeamento de um edifício. Os hubs podem resolver as questões de distância, mas
permitirão a propagação de colisões. A vasta introdução de switches tornou menos
importante a limitação de distâncias. Contando que as estações de trabalho estejam

Cisco CCNA 3.1 223
localizadas dentro de 100 m de um switch, a distância de 100 m começa novamente no
switch.
A Ethernet 100 Mbps é também conhecida como Fast Ethernet. As duas tecnologias que
se destacaram foram a 100BASE-TX, que utiliza um meio físico de cabo de cobre UTP e a
100BASE-FX que utiliza um meio físico de fibra ótica multimodo.
100BASE-TX e 100BASE-FX têm três características em comum: parâmetros de
temporização, formato de quadros e partes do processo de transmissão. 100BASE-TX
e 100-BASE-FX compartilham os parâmetros de sincronismo. Note que um tempo de bit
em Ethernet 100 Mbps é de 10 nseg = 0,01 microssegundos = 1 centésimo-milionésimo de
um segundo.
O formato de quadro 100-Mbps é o mesmo do quadro 10-Mbps.
Fast Ethernet representa um aumento de dez vezes sobre a velocidade de 10BASE-T.
Devido ao aumento na velocidade, deve-se ter um cuidado adicional, pois os bits enviados
diminuem sua duração e ocorrem mais freqüentemente. Estes sinais de freqüência mais alta
são mais sensíveis a ruídos. Como resposta a essas questões, a Ethernet 100 Mbps usa
duas etapas separadas de codificação. A primeira parte da codificação usa uma técnica
denominada 4B/5B, a segunda parte da codificação é a codificação de linha específica
para cobre ou fibra.

Cisco CCNA 3.1 224
7.1.7 100BASE-TX
Em 1995, o 100BASE-TX era o padrão, usando cabo UTP Cat 5, que se tornou um sucesso
comercial.
O cabo coaxial Ethernet original usava transmissão half-duplex e apenas um
dispositivo podia transmitir de cada vez. Porém, em 1997, a Ethernet foi expandida
para incluir a capacidade de incluir full-duplex permitindo que mais de um PC em uma
rede pudesse transmitir ao mesmo tempo. Pouco a pouco os switches substituíram os
hubs. Esses switches ou comutadores tinham a capacidade de full-duplex e de manipular
rapidamente quadros Ethernet.
100BASE-TX usa codificação 4B/5B, que é então embaralhada e convertida em níveis
MLT-3 (multi-level transmit-3). Na figura abaixo, a janela destacada exibe quatro exemplos
de forma de onda.
A forma de onda superior não possui transição no centro da janela de tempo de bit. A falta
de transição indica que um 0 binário está presente. A segunda forma de onda mostra
uma transição no centro da janela de timing. Um 1 binário é representado por uma
transição. A terceira forma de onda mostra uma seqüência binária alternada. A ausência
de transição binária indica um 0 binário, e a presença de transição indica um 1
binário. Uma borda ascendente ou descendente indica um 1. Uma variação muito
repentina no sinal indica um 1. Qualquer linha horizontal detectada no sinal indica um 0.
A Figura abaixo exibe a pinagem para uma conexão 100BASE-TX. Observe que existem
dois caminhos separados de transmissão/recepção. Isto é idêntico à configuração 10BASE-
T.

Cisco CCNA 3.1 225
100BASE-TX transporta 100 Mbps de tráfego no modo half-duplex. No modo full-duplex,
100BASE-TX transporta 200 Mbps de tráfego. O conceito de full-duplex torna-se cada vez
mais importante conforme vai aumentando a velocidade da Ethernet.
7.1.8 100BASE-FX
Na época em que a Fast Ethernet baseada em cobre foi introduzida, foi também necessária
uma versão para fibra ótica. Uma versão para fibra ótica poderia ser usada para
aplicações de backbone, conexões entre andares e edifícios onde o cobre é menos
desejável e também em ambientes com muito ruído. 100BASE-FX foi criado para satisfazer
essa necessidade. Porém, 100BASE-FX nunca foi adotado com êxito. Isto ocorreu devido à
conveniente introdução dos padrões Gigabit Ethernet em cobre e fibra. Os padrões Gigabit
Ethernet são agora a tecnologia dominante para as instalações de backbone, conexões
cruzadas de alta velocidade e necessidades de infra-estrutura geral.
A temporização, o formato de quadro e a transmissão são comuns às duas versões de
Fast Ethernet 100 Mbps. 100BASE-FX usa também a codificação 4B/5B. Na Figura
abaixo, note a forma de onda destacada no exemplo. A forma de onda superior não possui
transição, o que indica a presença de um 0 binário. A segunda forma de onda mostra uma
transição no centro da janela de timing. Um 1 binário é representado por uma transição. Na
terceira forma de onda, existe uma seqüência binária alternada. Neste exemplo, é mais
óbvio que a falta de transição indica um 0 binário e a presença de transição indica um 1
binário.
A Figura abaixo, resume um link e as pinagens do 100BASE-FX. Geralmente, são mais
usados os pares de fibra com conectores ST ou SC.

Cisco CCNA 3.1 226
Caminhos separados de Transmissão (TX) e Recepção (RX) na fibra óptica 100BASE-
FX permitem uma transmissão a 200 Mbps.
7.1.9 Arquitetura Fast Ethernet
Os links Fast Ethernet geralmente consistem numa conexão entre uma estação e um
hub ou switch. Os hubs são considerados repetidores multiportas e os switches são
considerados bridges multiportas. Estão sujeitos ao limite de distância dos meios físicos
UTP de 100 m.
Um repetidor Classe I pode introduzir até 140 tempos de bit de latência. Qualquer
repetidor que mude entre uma implementação Ethernet e outra é um repetidor Classe I.
Repetidor classe II é limitado a atrasos menores, 92 tempos de bit, porque ele repete
imediatamente o sinal que chega para todas as outras portas, sem que este passe por
um processo de conversão. Para obter um atraso menor, repetidores classe II podem
conectar somente segmentos que utilizem a mesma sinalização.
Como no caso das versões de 10 Mbps, é possível modificar algumas das regras de
arquitetura para as versões 100 Mbps. Porém, virtualmente não existe tolerância alguma
para atraso adicional. A modificação das regras de arquitetura é enfaticamente
desencorajada para 100BASE-TX. O cabo 100BASE-TX entre os repetidores Classe II
não pode exceder a 5 metros. Não é raro encontrar links operando em half-duplex em
Fast Ethernet. No entanto, não é aconselhável usar half-duplex, pois o esquema de
sinalização é basicamente para full-duplex.
A Figura abaixo exibe as distâncias permitidas de cabos para cada configuração utilizada.
Os links 100BASE-TX podem ter distâncias sem repetição de até 100 m. A introdução
universal de switches diminuiu a importância deste limite. Já que a maior parte de Fast
Ethernet é comutada, estes são os limites práticos entre dispositivos.

Cisco CCNA 227
7.2 Giga Ethernet e 10 Giga Ethernet
Os padrões para Ethernet 1000-Mbps ou Gigabit Ethernet representam transmissões
usando meios físicos tanto de fibra como de cobre. O padrão 1000BASE-X, IEEE 802.3z,
especifica 1 Gbps full duplex sobre fibra óptica.
O padrão 1000BASE-T, IEEE 802.3ab, usa cabo de par trançado balanceado categoria 5,
ou maior.
1000BASE-TX, 1000BASE-SX e 1000BASE-LX usam os mesmos parâmetros de
temporização, conforme exibido na Figura abaixo. Eles usam um tempo de bit de 1
nanossegundo (0,000000001 segundo) ou 1 bilionésimo de segundo . O quadro Gigabit
Ethernet possui o mesmo formato usado para Ethernet 10 e 100-Mbps.
3.1
Dependendo da implementação, a Gigabit Ethernet pode usar diferentes processos para
converter
quadros em

Cisco CCNA 3.1 228
bits no cabo. A Figura abaixo ilustra os formatos de quadro Ethernet.
As diferenças entre o padrão Ethernet, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet ocorre na
camada física. Devido às velocidades aumentadas desses novos padrões, os tempos de bit
de duração mais curta necessitam de considerações especiais. Já que os bits são
introduzidos nos meios físicos por um tempo reduzido e com uma freqüência mais alta, a
temporização é crítica. Esta transmissão de alta velocidade exige freqüências próximas aos
limites de largura de banda dos meios de cobre. Isto faz com que os bits se tornem mais
sensíveis ao ruído em meios de cobre.
Essas questões exigem que a Gigabit Ethernet use duas etapas separadas de
codificação. A transmissão de dados é agilizada com a utilização de códigos para
representar o fluxo binário de bits. Os dados codificados proporcionam características de
sincronização, uso eficiente de largura de banda e uma melhor relação Sinal/Ruído.
Na camada física, os padrões de bits da camada MAC são convertidos em símbolos.
Os símbolos podem também controlar informações como início e fim de quadro, e
condições de meio inativo. O quadro é codificado em símbolos de controle e de dados
para aumentar o throughput da rede.
Gigabit Ethernet (1000BASE-X) baseada em fibra usa codificação 8B/10B, que é
semelhante ao conceito 4B/5B. Isto é seguido pelo uso da codificação NRZ (Non-
Return to Zero) da luz na fibra óptica. Este processo mais simples de codificação é
possível porque o meio físico da fibra pode transportar sinais de maior largura de
banda.

Cisco CCNA 3.1 229
7.2.2 1000BASE-T
Ao ser instalada a Fast Ethernet para aumentar a largura de banda das estações de
trabalho, começaram a aparecer gargalos nos troncos da rede. 1000BASE-T (IEEE
802.3ab) foi desenvolvido para proporcionar largura de banda adicional para ajudar a
aliviar tais gargalos. Isto proporcionou mais throughput para dispositivos como backbones
entre edifícios, links entre switches, server farms e outras aplicações de wiring closet, assim
como conexões para estações de trabalho de alto desempenho. Fast Ethernet foi projetada
para funcionar através de cabos de cobre Cat 5 que foram terminados corretamente e que
conseguissem passar nos testes de certificação de cabos 5e. A maioria dos cabos Cat 5 que
foram instalados conseguem passar nos testes de certificação de cabos 5e. Um dos
atributos mais importantes do padrão 1000BASE-T é que seja mutuamente operável
com 10BASE-T e 100BASE-TX.
Já que o cabo Cat 5e pode transportar com confiabilidade até 125 Mbps de tráfego,
conseguir 1000 Mbps (Gigabit) de largura de banda foi um desafio para o projeto. A primeira
etapa para viabilizar o 1000BASE-T é usar todos os quatro pares de fios, ao invés dos
dois pares tradicionais de fios usados para 10BASE-T e 100BASE-TX Isto é feito usando-
se circuitos complexos para permitir transmissões full-duplex no mesmo par de fios.
Isto proporciona 250 Mbps por par. Com todos os pares de quatro fios, isto proporciona os
1000 Mbps desejados. Já que as informações se propagam simultaneamente através dos
quatro caminhos, os circuitos precisam dividir quadros no transmissor e reorganizá-los no
receptor.
A codificação 1000BASE-T com codificação de linha 4D-PAM5 é usada em cabos UTP
Cat 5e, ou melhores. Isto significa que a transmissão e recepção de dados ocorrem em
ambos os sentidos, no mesmo fio e ao mesmo tempo. Pode-se esperar que isso resulte
em uma colisão permanente nos pares de fios. Essas colisões resultam em padrões
complexos de voltagens.
Com circuitos integrados complexos e usando técnicas tais como cancelamento de eco,
FEC da Camada 1 (Forward Error Correction) e a prudente seleção dos níveis de
voltagem, o sistema consegue um throughput de 1 Gigabit.
Em períodos de inatividade, existem nove níveis de voltagem encontrados no cabo e,
durante períodos de transmissão de dados, podem ser encontrados 17 níveis de
voltagem no cabo.

Cisco CCNA 3.1 230
Com este grande número de estados e com os efeitos de ruído, o sinal no fio parece mais
analógico que digital. Como é o caso de um sistema analógico, este sistema é mais sensível
a ruídos oriundos de problemas nos cabos e nas terminações.
Os dados vindos da estação emissora são cuidadosamente divididos em quatro fluxos
paralelos, codificados, transmitidos e detectados em paralelo e depois reorganizados
e recebidos em um só fluxo de bits.
A Figura abaixo representa full-duplex simultâneo em pares de quatro fios. 1000BASE-T
suporta uma operação tanto em half-duplex como em full-duplex. 1000BASE-T full-duplex é
amplamente utilizado.

Cisco CCNA 3.1 231
7.2.3 1000BASE-SX e LX
O padrão IEEE 802.3 recomenda que a Gigabit Ethernet através de fibra seja a tecnologia
adequada para o backbone.
A temporização, o formato de quadros e a transmissão são iguais para todas as
versões de 1000 Mbps. Dois esquemas de codificação de sinal são definidos na camada
física.
O esquema 8B/10B é usado para fibra óptica e meios de cobre blindado, e a modulação
de amplitude de pulso 5 (PAM5) é usada para UTP.
1000BASE-X usa a codificação 8B/10B convertida em codificação de linha NRZ (Non-
Return to Zero). A codificação NRZ baseia-se no nível de sinal encontrado na janela de
tempo de bit para determinar o valor binário desse bit. Ao contrário de muitos dos outros
esquemas de codificação, este sistema é determinado pelo nível e não pela borda. Isto é, a

Cisco CCNA 3.1 232
determinação de um bit representar 0 ou 1 é feita pelo nível do sinal e não quando o sinal
muda de nível.
Os sinais NRZ são então inseridos na forma de pulsos para dentro da fibra usando fontes de
luz com comprimento de onda curta ou longa. As de comprimento de onda curta usam como
fonte um laser de 850 nm ou um LED em fibra óptica multimodo (1000BASE-SX). É a mais
econômica entre as opções, mas é limitada por distâncias mais reduzidas. As de
comprimento de onda longa (1310 nm) originadas por laser usam fibra óptica monomodo ou
multimodo (1000BASE-LX). Laser usado com fibra monomodo pode alcançar distâncias de
até 5000 metros. Devido ao curto tempo necessário para ligar e desligar totalmente o LED
ou o laser, a luz é pulsada na fibra usando potência baixa e alta. Um 0 lógico é representado
por uma luz de baixa potência e um 1 por uma de alta potência.
O método de Controle de Acesso ao Meio trata o link como ponto-a-ponto. Já que fibras
separadas são usadas para transmissão (Tx) e recepção (Rx) a conexão é inerentemente
full-duplex. A Gigabit Ethernet permite um único repetidor entre duas estações.
A Figura abaixo é um gráfico de comparação dos meios físicos utilizados em Ethernet
1000BASE.

Cisco CCNA 3.1 233
7.2.4 Arquitetura Gigabit Ethernet
As limitações de distância dos links full-duplex são apenas definidas pelo meio físico e
não pelo atraso de ida e volta. Já que a maioria das Gigabit Ethernet é comutada, os valores
nas Figuras abaixo são os limites práticos entre os dispositivos. São permitidas todas as
topologias em cascata, de estrela e de estrela estendida. A questão então passa a ser de
topologia lógica e de fluxo de dados, e não de temporização ou de limitações de distância.
Um cabo 1000BASE-T UTP é idêntico aos cabos 10BASE-T e 100BASE-TX, exceto que o
desempenho dos links precisa satisfazer os requisitos de qualidade mais altos de Categoria
5e ou ISO Classe D (2000).
A modificação das regras definidas na arquitetura 1000BASE-T é totalmente desencorajada.
A 100 metros, 1000BASE-T está operando perto do limite da capacidade do hardware em
recuperar o sinal transmitido. Quaisquer problemas de cabeamento ou ruído ambiental
poderia tornar inoperante um cabo normalmente compatível, mesmo a distâncias dentro das
especificações.
É recomendado que todos os links entre uma estação e um hub ou switch sejam
configurados para a Auto Negociação, de forma a permitir o mais alto desempenho comum
a todos. Isto evitará que seja realizada por acidente uma configuração errada dos outros
parâmetros exigidos para uma operação adequada do Gigabit Ethernet.

Cisco CCNA 3.1 234
7.2.5 Ethernet 10 Gigabit
Parâmetros para Operação Ethernet 10 Gbps
IEEE 802.3ae foi adaptado para incluir transmissões 10 Gbps full-duplex através de cabos
de fibra óptica. As semelhanças básicas entre 802.3ae e 802.3, a Ethernet original, são
impressionantes. Esta 10-Gigabit Ethernet (10GbE) está evoluindo não só para redes locais
mas também para MANs e WANs.
Com o formato de quadros e outras especificações Ethernet da Camada 2, compatíveis com
padrões anteriores, 10GbE pode fornecer o aumento necessário na largura de banda para
que seja mutuamente operável com a infra-estrutura das redes já existentes.
Uma mudança conceitual importante para Ethernet está surgindo com 10GbE. Ethernet é
tradicionalmente considerada uma tecnologia para redes locais, mas os padrões da camada
física de 10GbE permitem uma extensão da distância de até 40 km sobre fibra
monomodo e compatibilidade com redes SONET (Synchronous Optical Network) e com a
SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Uma operação a 40 km de distância torna a
10GbE uma tecnologia viável para MAN. A compatibilidade com as redes SONET/SDH

Cisco CCNA 3.1 235
operando a velocidades de até OC-192 (9,584640 Gbps) torna a 10GbE uma tecnologia
viável para WAN. 10GbE pode também competir com ATM para certas aplicações.
Em resumo, como se compara 10GbE com outras variedades de Ethernet?
• O formato dos quadros é idêntico, permitindo a sua mútua operabilidade com todas
as variedades de Ethernet legada, fast, gigabit e 10 Gigabit sem conversões de
quadros ou de protocolos.
• O tempo de bit agora é de 0,1 nanossegundo. As demais variáveis de tempo são
ajustadas apropriadamente.
• Não é necessário o CSMA/CD, já que são usadas apenas conexões de fibra full-
duplex.
• As subcamadas de IEEE 802.3, dentro das Camadas 1 e 2 do modelo OSI, na sua
maioria são preservadas, com algumas adições para acomodar 40 km de links de
fibra e a mútua operabilidade com as tecnologias SONET/SDH.
• Torna-se possível a criação de redes Ethernet flexíveis, eficientes, confiáveis e de
custo relativamente baixo do começo ao fim.
• O TCP/IP pode rodar sobre redes locais, MANs e WANs com um só método de
Transporte de Camada 2.
O padrão básico que governa o CSMA/CD é IEEE 802.3. Um suplemento do IEEE 802.3,
conhecido como 802.3ae, regula a família 10GbE. Como é típico para novas tecnologias,
uma série de implementações estão sendo consideradas:
• 10GBASE-SR: Destinado a curtas distâncias através de fibras multimodo já
instaladas, suporta uma distância entre 26 m e 82 m
• 10GBASE-LX4: utiliza WDM (Wavelength Division Multiplexing), suporta distâncias
de 240 m a 300 m através das fibras multimodo já instaladas, e 10 km através de
fibras monomodo
• 10GBASE-LR e 10GBASE-ER: Suporta de 10 km a 40 km através de fibra
monomodo
• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW e 10GBASE-EW: Conhecidos de forma genérica
como 10GBASE-W são destinados a funcionar com equipamentos OC-192 STM
(synchronous transport module) SONET/SDH para WAN
A Força Tarefa IEEE 802.3ae e a Ethernet Alliance 10-Gigabit (10 GEA) estão trabalhando
para padronizar essas tecnologias emergentes.
A Ethernet 10-Gbps (IEEE 802.3ae) foi padronizada em junho de 2002. É um protocolo full-
duplex que usa fibra ótica como meio de transmissão. A distância máxima de transmissão
depende do tipo de fibra a ser usada. Quando se usa fibra monomodo como o meio de
transmissão, a distância máxima de transmissão é de 40 quilômetros (25 milhas). Algumas
discussões entre os membros do IEEE sugerem a possibilidade de padrões para 40, 80 e
mesmo 100-Gbps Ethernet.

Cisco CCNA 3.1 236
7.2.6 Arquitetura 10 Gigabit Ethernet
Semelhante ao desenvolvimento da Gigabit Ethernet, o aumento da velocidade é
acompanhado por requisitos adicionais. A reduzida duração do tempo de bit, devido ao
aumento da velocidade, requer considerações especiais. Para transmissões 10 GbE, cada
duração de bit de dados é 0,1 nanossegundo. Isto significa que poderá haver 1.000 bits de
dados GbE, no mesmo tempo de bit de um só bit de dados de um fluxo de dados Ethernet
10-Mbps. Devido à curta duração do bit de dados 10 GbE, às vezes é difícil distinguir entre
um bit de dados e ruído. A transmissão de dados 10 GbE conta com a precisão na
temporização dos bits para separar os dados dos efeitos do ruído na camada física.
Este é o propósito da sincronização.
Como resposta a estas questões de sincronização, largura de banda e Relação Sinal/Ruído,
o 10 Gigabit Ethernet usa duas etapas separadas de codificação. A transmissão se torna
mais eficiente com a utilização de códigos que representam os dados do usuário. Os dados
codificados proporcionam características como sincronização, uso eficiente de largura de
banda e uma melhoria na relação Sinal/Ruído.
Fluxos de bits seriais complexos são usados para todas as versões de 10GbE, exceto
para 10GBASE-LX4, que usa (WWDM) (Wide Wavelength Division Multiplex) para
multiplexar quatro fluxos de bits simultâneos, como quatro feixes de luz de diferentes
comprimentos de onda, projetados simultaneamente na fibra.
A Figura abaixo representa o caso particular da utilização de quatro fontes de luz com
comprimentos de onda ligeiramente diferentes. Ao ser recebido pelo meio, o sinal ótico é
demultiplexado em quatro fluxos óticos separados. Os quatro fluxos óticos são então
convertidos de volta em quatro fluxos de bits, enquanto passam por processo reverso
semelhante através das subcamadas da camada MAC.
Multiplexador de Sinal 10GBASE-LX4

Cisco CCNA 3.1 237
Atualmente, a maioria dos produtos 10GbE está na forma de módulos, ou placas (line
cards), para serem incorporados em switches e roteadores de alto desempenho. Conforme
as tecnologias 10GbE vão evoluindo, é de se esperar um aumento na diversidade de
componentes de sinalização. Conforme as tecnologias óticas vão evoluindo, são
incorporados nesses produtos transmissores e receptores melhorados, valendo-se cada vez
mais da modularidade. Todas as variedades de 10GbE usam meios de fibra ótica. Os tipos
de fibras incluem fibra monomodo 10µ e 50µ e fibras multimodo 62.5µ. É suportada uma
série de fibras com diferentes características de atenuação e dispersão, o que limita as
distâncias de operação.
Embora o suporte seja limitado aos meios de fibras ópticas, alguns dos comprimentos
máximos de cabo são
surpreendentemente curtos.
Implementações 10 Gigabit Ethernet
Não há repetidor definido para 10-Gigabit Ethernet já que o half-duplex não é
explicitamente suportado.
Como é o caso das versões 10 Mbps, 100 Mbps e 1000 Mbps, é possível modificar
ligeiramente algumas das regras da arquitetura. Possíveis ajustes na arquitetura são
relacionados à perda de sinais e distorção ao longo do meio físico. Devido à dispersão do
sinal e outras questões, o pulso de luz se torna indecifrável a partir de certas distâncias.

Cisco CCNA 3.1 238
7.2.7 Futuro da Ethernet
O Escopo da Expansão da Ethernet
A Ethernet tem passado por uma evolução: tecnologias Ethernet legada Fast ? Gigabit?
MultiGigabit. Enquanto outras tecnologias de redes locais ainda podem ser encontradas em
funcionamento (instalações antigas), a Ethernet domina as novas instalações de redes
locais. Tanto é que algumas se referem a Ethernet como o "tom de discagem" da rede local.
Ethernet agora é o padrão para conexões horizontais, verticais e entre edifícios. As versões
de Ethernet recentemente desenvolvidas estão tornando confusas as distinções entre redes
locais, MANs e WANs.
Enquanto há atualmente uma ampla disponibilidade de produtos 1-Gigabit Ethernet e os de
10 Gigabit estão se tornando mais acessíveis, o IEEE e o Ethernet Alliance estão
trabalhando com padrões de 40, 100 ou mesmo 160 Gbps. As tecnologias que serão
adotadas dependem de vários fatores, inclusive da taxa de maturação das tecnologias e
padrões, da taxa de adoção no mercado, e custos.
Já têm sido feitas outras propostas de esquemas de arbitramento Ethernet além do
CSMA/CD. O problema de colisões existente nas topologias físicas de barramentos do

Cisco CCNA 3.1 239
10BASE5 e do 10BASE2 e nos hubs 10BASE-T e 100BASE-TX já não são tão comuns. O
uso de cabos UTP e de fibra ótica com caminhos separados de Tx e Rx, e a redução nos
custos de switches tornam muito menos importantes as conexões em um único meio físico
compartilhado e half-duplex.
O futuro dos meios físicos de rede engloba três fatores:
1. Cobre (até 1000 Mbps, talvez mais).
2. Wireless (sem-fio) (aproximadamente 100 Mbps, talvez mais).
3. Fibra óptica (atualmente até 10.000 Mbps e em breve será mais).
Os meios de cobre e wireless têm certas limitações físicas e práticas nos sinais das
freqüências mais altas que podem ser transmitidos. Este não é um fator limitador para a fibra
ótica num futuro próximo. As limitações de largura de banda da fibra óptica são
extremamente grandes e ainda não estão sendo ameaçadas. Nos sistemas de fibra, é a
tecnologia eletrônica (como emissores e detectores) e o processo de manufatura de fibras
que mais limitam a velocidade. Futuros desenvolvimentos na Ethernet provavelmente
envolverão fontes de luz Laser e fibra óptica monomodo mais do que qualquer outra
tecnologia.
Quando a Ethernet era mais lenta, half-duplex, sujeita a colisões e a um processo
"democrático" para priorização, não era considerada como tendo capacidades de QoS
(Qualidade de Serviço) necessárias para lidar com certos tipos de tráfego. Isto incluía
telefonia IP e vídeo multicast.
As tecnologias Ethernet para full-duplex em alta velocidade, que agora dominam o mercado,
estão se mostrando suficientes para suportar mesmo as aplicações que fazem uso intensivo
de QoS. Isto torna a gama de aplicações potenciais em redes Ethernet ainda mais ampla. É
irônico que a capacidade de QoS fim-a-fim ajudou a impulsionar o uso de ATM no ambiente
dos desktops e na WAN em meados dos anos 90, mas agora é a Ethernet e não o ATM que
está alcançando esta meta.

Cisco CCNA 3.1 240
Resumo Capítulo 07
Deve ter sido alcançada a compreensão dos seguintes conceitos importantes:
• As diferenças e semelhanças entre Ethernet 10BASE5, 10BASE2 e 10BASE-T
• Codificação Manchester
• Os fatores que afetam os limites de temporização Ethernet
• Os parâmetros de fiação 10BASE-T
• As características principais e as variedades de Ethernet 100-Mbps
• A evolução da Ethernet
• Os métodos MAC, os formatos de quadros e o processo de transmissão de Gigabit
Ethernet
• A utilização meios específicos e de codificação em Gigabit Ethernet
• As pinagens e a fiação típica para as várias implementações de Gigabit Ethernet
• As semelhanças e as diferenças entre Gigabit e 10 Gigabit Ethernet
• As considerações básicas das arquiteturas Ethernet Gigabit e 10 Gigabit

Cisco CCNA 3.1 241
Capítulo 08: Comutação Ethernet

Cisco CCNA 3.1 242
A Ethernet compartilhada funciona extremamente bem sob condições ideais. Quando o
número de dispositivos que tentam acessar a rede é baixo, o número de colisões permanece
bem dentro dos limites aceitáveis. No entanto, quando aumenta o número de usuários na
rede, o aumento do número de colisões pode causar um desempenho inaceitavelmente
baixo. O uso de bridges foi elaborado para ajudar a amenizar os problemas de desempenho
que surgiram devido ao aumento das colisões. A comutação evoluiu a partir do bridging para
tornar-se a tecnologia principal nas modernas redes locais Ethernet.
As colisões e broadcasts são eventos esperados nas redes modernas. Aliás, são elaborados
como parte integrante do projeto de Ethernet e das tecnologias de camadas superiores.
Porém, quando as colisões e broadcasts ocorrem em número acima do aceitável, o
desempenho da rede é afetada. O conceito de domínios de colisão e de broadcast trata de
como as redes podem ser projetadas para limitarem os efeitos negativos das colisões e
broadcasts. Este módulo explora os efeitos de colisões e broadcasts sobre o tráfego da rede
e depois descreve como as bridges e roteadores são usados para segmentar as redes para
obter-se um melhor desempenho.
• Definir bridging e comutação.
• Definir e descrever a tabela CAM (content-addressable memory).
• Definir a latência.
• Descrever os modos armazenar e encaminhar e comutação cut-through.
• Explicar o protocolo STP (Spanning-Tree Protocol).
• Definir colisões, broadcasts, domínios de colisão e domínios de broadcast.
• Identificar os dispositivos de Camada 1, 2 e 3 usados para criar domínios de colisão e
domínios de broadcast.
• Discutir fluxo de dados e problemas com broadcasts.
• Explicar a segmentação de redes e relatar os dispositivos usados para criar
segmentos.

Cisco CCNA 3.1 243
8.1 Comutação Ethernet
8.1.1 Bridging da Camada 2
Conforme vão sendo adicionados nós a um segmento físico Ethernet, vai aumentando a
competição para os meios. Ethernet significa meios compartilhados, o que quer dizer que
somente um nó de cada vez pode transmitir dados. O acréscimo de mais nós aumenta a
demanda sobre a largura de banda disponível e coloca cargas adicionais nos meios físicos.
Com o aumento do número de nós em um único segmento, aumenta a probabilidade de
colisões, o que resulta em mais retransmissões. A solução deste problema é dividir os
grandes segmentos em partes e separá-las em domínios de colisão isolados.
Para que isso seja feito, uma bridge mantém uma tabela de endereços MAC e as portas a
eles associadas. A bridge então encaminha ou descarta os quadros baseados nas entradas
da tabela. As seguintes etapas ilustram a operação de uma bridge.
• A bridge acaba de ser iniciada de modo que a tabela da bridge está vazia. A bridge só
espera o tráfego no segmento. Quando o tráfego é detectado, ele é processado pela
bridge.
• O Host A está fazendo ping ao Host B. Já que os dados são transmitidos no
segmento inteiro do domínio de colisão, tanto a bridge como o Host B processam o
pacote.
• A bridge acrescenta o endereço de origem do quadro à sua tabela de bridge. Já que o
endereço estava no campo endereço de origem e o quadro foi recebido na porta 1, o
quadro precisa estar associado com a porta 1 na tabela.
• O endereço de destino do quadro é comparado com a tabela da bridge. Já que o
endereço não está na tabela, apesar de estar no mesmo domínio de colisão, o quadro
é encaminhado ao outro segmento. O endereço do Host B ainda não foi registrado
porque somente o endereço de origem de um quadro é registrado.
• O Host B processa a solicitação de ping e transmite uma resposta de ping de volta ao
Host A. Os dados são transmitidos através de todo o domínio de colisão. Tanto o
Host A como a bridge recebem o quadro e o processam.

Cisco CCNA 3.1 244
endereço de origem não estava na tabela da bridge e foi recebido na porta 1, o
endereço de origem do quadro precisa ser associado à porta 1 na tabela. O endereço
de destino do quadro é comparado com a tabela da bridge para ver se a entrada
consta. Já que o endereço está na tabela, a designação da porta é verificada. O
endereço do Host A é associado à porta pela qual o quadro entrou, de modo que o
quadro não é encaminhado.
• O Host A agora vai fazer ping ao Host C. Já que os dados são transmitidos no
segmento inteiro do domínio de colisão, tanto a bridge como o Host B processam o
quadro. O Host B descarta o quadro porque não era o destino pretendido.
endereço já está registrado na tabela de bridge a entrada é apenas renovada.
• O endereço de destino do quadro é comparado com a tabela de bridge para ver se a
entrada consta. Já que o endereço não consta da tabela, o quadro é encaminhado ao
outro segmento. O endereço do Host C ainda não foi registrado porque somente o
endereço de origem de um quadro é registrado.
• O Host C processa a solicitação de ping e transmite uma resposta de ping de volta ao
Host A. Os dados são transmitidos através de todo o domínio de colisão. Tanto o
Host D como a bridge recebem o quadro e o processam. O Host D descarta o quadro
porque não era o destino pretendido.
endereço estava no campo de endereços de origem e o quadro foi recebido na porta
2, o quadro precisa estar associado à porta 2 na tabela.
• O endereço de destino do quadro é comparado com a tabela da bridge para ver se a
entrada consta. O endereço consta da tabela mas está associado à porta 1, por isso,
o quadro é encaminhado ao outro segmento.
• Quando o Host D transmite dados, o seu endereço MAC também é registrado na
tabela da bridge. É assim que a bridge controla o tráfego entre os domínios de
colisão.
Estas são as etapas que a bridge usa para encaminhar e descartar quadros recebidos em
qualquer uma de suas portas.

Cisco CCNA 3.1 245
8.1.2 Comutação da Camada 2
Geralmente, uma bridge possui apenas duas portas e divide o domínio de colisão em duas
partes. Todas as decisões feitas por uma bridge são baseadas no endereçamento MAC ou
da Camada 2 e não afetam o endereçamento lógico ou da Camada 3. Assim, uma bridge
divide um domínio de colisão mas não tem efeito nenhum no domínio lógico ou de
broadcast. Não importa quantas bridges existam em uma rede, a não ser que haja um
dispositivo como um roteador que funcione com o endereçamento da Camada 3, a rede
inteira compartilhará o mesmo espaço de endereço lógico de broadcast. Uma bridge criará
mais domínios de colisão mas não adicionará domínios de broadcast.
Um switch é essencialmente uma bridge rápida multiportas, que pode conter dezenas de
portas. Em vez de criar dois domínios de colisão, cada porta cria seu próprio domínio de
colisão. Em uma rede de vinte nós, podem existir vinte domínios de colisão se cada nó for
ligado em sua própria porta no switch. Se estiver incluída uma porta uplink, um switch criará
vinte e um domínios de colisão com um único nó. Um switch dinamicamente constrói e
mantém uma tabela CAM (Content-Addressable Memory), mantendo todas as informações
MAC necessárias para cada porta.

Cisco CCNA 3.1 246
8.1.3 Swtich operation
Um switch é simplesmente uma bridge com muitas portas. Quando apenas um nó está
conectado a uma porta do switch, o domínio de colisão nos meios compartilhados contém
apenas dois nós. Os dois nós neste pequeno segmento, ou domínio de colisão, consistem
na porta do switch e o host conectado a ela. Estes pequenos segmentos físicos são
conhecidos como microssegmentos.
Outra capacidade se revela quando apenas dois nós são conectados. Em uma rede que usa
cabeamento de par trançado, um par é usado para transportar o sinal transmitido de um nó
para outro. Um segundo par é usado para o sinal de retorno ou sinal recebido. É possível a
passagem simultânea dos sinais através de ambos os pares. A capacidade da
comunicação nos dois sentidos ao mesmo tempo é conhecida como full duplex.
A maior parte dos switches é capaz de suportar full duplex, como é o caso das placas de
rede (NICs). No modo full duplex, não existe competição para os meios. Assim, um domínio
de colisão não mais existe. Teoricamente, a largura de banda é o dobro quando o full duplex
é usado.
Além de microprocessadores e memória mais rápidas, dois outros avanços na tecnologia
possibilitaram a existência de switches. A CAM (Content-addressable memory) é uma
memória que funciona de maneira contrária, comparada à memória convencional. A
introdução de dados na memória retornará o endereço associado. A utilização da CAM
permite que um switch encontre diretamente a porta associada ao endereço MAC sem usar
algoritmos de procura. Um ASIC (application-specific integrated circuit) é um dispositivo que
consiste de gates lógicos não dedicados que podem ser programados para realizar funções
a velocidades de própria lógica. As operações antes realizadas no software agora podem
ser realizadas no hardware, usando-se um ASIC. A utilização destas tecnologias reduz
imensamente os atrasos causados pelo processamento de software e permite que um
switch acompanhe as exigências de dados dos vários microssegmentos e da taxa alta de
bits.

Cisco CCNA 3.1 247
8.1.4 Latência
A latência é o atraso entre o tempo que o quadro primeiro começa a sair do dispositivo de
origem e o tempo que a primeira parte do quadro chega ao seu destino.
Uma grande variedade de condições pode causar atrasos a medida que o quadro se
propaga desde a origem até o destino:
1. Atrasos do meio físico causados pela velocidade finita em que os sinais podem se
propagar através do meio físico.
2. Atrasos de circuito causados pelos circuitos eletrônicos que processam o sinal ao
longo do caminho.
3. Atrasos de software causados pelas decisões que o software precisa tomar para
implementar a comutação e os protocolos.
4. Atrasos causados pelo conteúdo do quadro e onde na comutação do quadro poderão
ser feitas as decisões de comutação. Por exemplo, um dispositivo não pode rotear um
quadro para um destino até que o endereço MAC de destino tenha sido lido.

Cisco CCNA 3.1 248
8.1.5 Modos de um Switch
A maneira pela qual um quadro é comutado à sua porta de destino é uma concessão entre
latência e confiabilidade. Um switch poderá começar a transferir o quadro assim que o
endereço MAC de destino for recebido. A comutação feita neste ponto é conhecida como
comutação cut-through e resulta na latência mais baixa através do switch.
No entanto, não oferece nenhuma verificação de erros. Por outro lado, o switch pode
receber um quadro completo antes de enviá-lo à porta de destino. Isso dá ao software do
switch a oportunidade de verificar o FCS (Frame Check Sequence) para garantir que o
quadro foi recebido com integridade antes de enviá-lo ao destino. Se o quadro for
identificado como inválido, ele será descartado nesse switch e não no destino final. Já que o
quadro inteiro é armazenado antes de ser encaminhado, este modo é conhecido como
armazenar e encaminhar.
Uma solução intermediária entre os modos cut-through e armazenar e encaminhar é o modo
livre de fragmentos. O modo livre de fragmentos lê os primeiros 64 bytes, que incluem o
cabeçalho do quadro, e a comutação se inicia antes que sejam lidos todo o campo de dados
e o checksum. Este modo verifica a confiabilidade das informações do endereçamento e do
protocolo LLC (Logical Link Control) para garantir que o destino e o tratamento dos dados
estejam corretos.
Quando se usa os métodos de comutação cut-through, tanto a porta de origem como a de
destino precisam operar à mesma taxa de bits a fim de manter a integridade do quadro. Isto
é conhecido como comutação simétrica. Se as taxas de bits não forem iguais, o quadro
precisará ser armazenado com uma taxa de bits antes de ser enviado com outra taxa de
bits. Isso é conhecido como comutação assimétrica. O modo Store-and-Forward precisa ser
usado em comutação assímétrica.
A comutação assimétrica proporciona conexões comutadas entre portas com larguras de
banda desiguais, como por exemplo uma combinação de 100 Mbps e 1000 Mbps. A
comutação assimétrica é otimizada para os fluxos de tráfego cliente/servidor no qual vários
clientes se comunicam simultaneamente com um servidor, exigindo mais largura de banda
dedicada à porta do servidor para evitar um gargalo naquela porta.

Cisco CCNA 3.1 249
8.1.6 Spanning-Tree Protocol (Protocolo Spanning-Tree)
Quando os switches são organizados em uma simples árvore hierárquica, é difícil que
ocorram loops de comutação. Porém, as redes comutadas são freqüentemente projetadas
com caminhos redundantes para proporcionar confiabilidade e tolerância a falhas.
Embora os caminhos redundantes sejam desejáveis, eles podem ter efeitos colaterais
indesejáveis. Os loops de comutação representam um desses efeitos colaterais. Os loops de
comutação podem ocorrer de propósito ou por acidente, e podem resultar em tempestades
de broadcast que podem rapidamente dominar a rede. Para neutralizar a possibilidade de
loops, os switches vêm munidos de um protocolo baseado em padrões denominado STP
(Spanning-Tree Protocol). Cada switch em uma rede local que usa STP envia mensagens
especiais denominadas BPDUs (Bridge Protocol Data Units) a todas as suas portas para
informar aos outros switches da sua existência e para eleger uma bridge raiz para a rede.
Os switches então usam o STA (Spanning-Tree Algorithm) para resolver e suspender
caminhos redundantes.
Cada porta em um switch que estiver usando um Protocolo Spanning-Tree existe em um dos
seguintes estados:
• Bloqueio
• Escuta
• Aprendizado
• Encaminhamento
• Desativado
Uma porta passa através destes cinco estados na seguinte ordem:
• Desde a inicialização até o bloqueio
• Desde o bloqueio até a escuta ou até desativado
• Desde a escuta até o aprendizado ou até desativado
• Desde o aprendizado até o encaminhamento ou até desativado
• Desde o encaminhamento até desativado
O resultado da resolução e eliminação de loops com a utilização de STP é a criação de uma
árvore hierárquica lógica sem loops. No entanto, os caminhos alternativos ainda estarão
disponíveis caso sejam necessários.

Cisco CCNA 3.1 250
8.2 Domínios de Colisão e Domínios de Broadcast
8.2.1 Ambiente de meios compartilhados
Para poder entender os domínios de colisão é preciso entender o que são colisões e como
são causadas. Para ajudar a explicar colisões, as topologias e meios físicos da Camada 1
são apresentados aqui.
Algumas redes são diretamente conectadas e todos os hosts compartilham a Camada 1.
Veja abaixo alguns exemplos:
• Ambiente de meios compartilhados: Isto ocorre quando vários hosts obtêm acesso
ao mesmo meio. Por exemplo, se vários PCs estiverem conectados ao mesmo fio
físico ou à mesma fibra ótica, todos eles compartilharão o mesmo ambiente de meios
compartilhados.
• Ambiente estendido de meios compartilhados: Este é um tipo especial de
ambiente de meios compartilhados no qual os dispositivos de rede podem estender o
ambiente para que possa acomodar múltiplos acessos ou distâncias de cabos mais
longas.
• Ambiente de rede ponto-a-ponto: Amplamente usado em conexões de redes dial-
up é o mais conhecido pelo usuário domiciliar. É um ambiente de rede compartilhado
onde um dispositivo está conectado a apenas um outro dispositivo, como a conexão
de um computador ao provedor de serviços de Internet através de modem e uma
linha telefônica.
É muito importante poder identificar um ambiente de meios compartilhados, pois só em
ambientes compartilhados ocorrem as colisões. Um sistema de rodovias é um exemplo de
um ambiente compartilhado no qual podem ocorrer colisões porque vários veículos estão
usando as mesmas pistas. Conforme mais veículos entram no sistema, maior se torna a
probabilidade de colisões. Uma rede de dados compartilhada é semelhante a uma rodovia.
Existem regras para determinar quem tem acesso aos meios da rede, às vezes, no entanto,
as regras simplesmente não podem acomodar a carga do tráfego e consequentemente
ocorrem colisões.

Cisco CCNA 3.1 251
8.2.2 Domínios de Colisão
Os domínios de colisão são os segmentos físicos conectados da rede onde podem ocorrer
colisões.
As colisões fazem com que a rede se torne ineficiente. Cada vez que ocorre uma colisão em
uma rede, todas as transmissões são interrompidas por um período de tempo. A duração
deste período de tempo sem transmissões varia e é determinado por um algoritmo de
backoff (recuo) para cada dispositivo da rede.
Os tipos de dispositivos que interconectam os segmentos dos meios definem os domínios de
colisão.
Estes dispositivos têm sido classificados como dispositivos da Camada 1, 2 ou 3 do modelo
OSI. Os dispositivos da Camada 1 não dividem os domínios de colisão; os dispositivos da
Camada 2 e Camada 3 dividem domínios de colisão. A divisão ou aumento no número de
domínios de colisão pelos dispositivos das Camadas 2 e 3 é também conhecida como
segmentação.
Os dispositivos da Camada 1, como
repetidores e hubs, atendem a função
principal de estender os segmentos de
cabos Ethernet.

Cisco CCNA 3.1 252
Mais hosts podem ser adicionados quando as
redes são estendidas. No entanto, cada host
adicionado aumenta o potencial de tráfego na
rede. Já que os dispositivos da Camada 1 passam adiante tudo que é enviado sobre os
meios, quanto maior o tráfego transmitido dentro de um domínio de colisão, maiores são as
chances de colisões. O resultado final será uma diminuição no desempenho da rede, que
será mais pronunciada se todos os computadores naquela rede estiverem solicitando um
alto nível de largura de banda. Em palavras mais claras, os dispositivos da Camada 1
estendem os domínios de colisão, mas o comprimento de uma rede local também pode ser
estendido demais e causar outros problemas de colisão. A regra de quatro repetidores na
Ethernet declara que podem existir, no máximo, quatro repetidores ou hubs de repetição
entre dois computadores na rede.
Para garantir que uma rede 10BASE-T com repetidores funcione corretamente, o cálculo do
atraso de ida e volta deverá permanecer dentro de certos limites, caso contrário, nem todas
as estações de trabalho poderão escutar todas as colisões na rede. A latência dos
repetidores, o atraso da propagação e a latência das placas de rede contribuem para a regra
de quatro repetidores.
Cálculo de atraso de ida-e-volta
Exceder a regra de quatro repetidores pode levar à violação do limite máximo de atraso.
Quando for excedido este limite de atraso, o número de colisões tardias aumentará
consideravelmente. Uma colisão tardia, é quando ocorre uma colisão depois que os
primeiros 64 bytes do quadro tenham sido transmitidos. Os chipsets (conjuntos de chips) nas
placas de rede não são obrigados a retransmitir automaticamente com a ocorrência de uma
colisão tardia. Estes quadros de colisão retardada adicionam um atraso conhecido como
atraso de consumo. À medida que aumenta o atraso de consumo e a latência, vai
diminuindo o desempenho da rede.

Cisco CCNA 3.1 253
A regra 5-4-3-2-1 também oferece diretrizes para manter o tempo de atraso da ida e volta
em uma rede compartilhada dentro dos limites aceitáveis:
• Cinco segmentos de meios de rede;
• Quatro repetidores ou hubs;
• Três segmentos de host da rede;
• Duas seções de links (sem hosts);
• Um domínio grande de colisão;
A regra 5-4-3-2-1 também oferece diretrizes para marcar o tempo de atraso da ida e volta
em uma rede compartilhada dentro dos limites aceitáveis.

Cisco CCNA 3.1 254
8.2.3 Segmentação
A história de como a Ethernet lida colisões e domínios de colisão data do ano de 1970 em
pesquisas na University of Hawaii. Enquanto tentavam desenvolver um sistema de
comunicação sem-fio para as ilhas do Havaí, os pesquisadores da universidade
desenvolveram um protocolo conhecido como Aloha. O protocolo Ethernet é na realidade
baseado no protocolo Aloha.
Uma habilidade importante para um profissional de rede é a capacidade de reconhecer os
domínios de colisão.
A conexão de vários computadores a um único meio de acesso compartilhado que não
possui nenhum outro dispositivo de rede conectado cria um domínio de colisão. Esta
situação limita o número de computadores que podem usar os meios, também conhecido
como segmento. Os dispositivos da Camada 1 estendem mas não controlam os domínios de
colisão.
Os dispositivos da Camada 2 segmentam ou dividem os domínios de colisão.
O controle da propagação do quadro usando um endereço MAC designado a cada
dispositivo Ethernet realiza essa função. Os dispositivos da Camada 2, as bridges e os
switches, rastreiam os endereços MAC e os segmentos nos quais se encontram. Ao fazerem
isso, estes dispositivos podem controlar o fluxo do tráfego ao nível da Camada 2. Esta
função aumenta a eficiência das redes ao permitir que os dados sejam transmitidos em
diferentes segmentos da rede local simultaneamente sem a colisão dos quadros. Com a

Cisco CCNA 3.1 255
utilização de bridges e switches, o domínio de colisão é dividido em partes menores, cada
um deles se tornando seu próprio domínio de colisão.
Estes domínios de colisão menores terão menos hosts e menos tráfego que o domínio
original.
Quanto menos hosts existirem em um
domínio de colisão, maior será a probabilidade de que os meios estejam disponíveis.
Contanto que não haja muito tráfego entre os segmentos interligados via bridge, uma rede
com bridges funciona perfeitamente. Caso contrário, o dispositivo da Camada 2 poderá até
retardar a comunicação e também transformar-se em gargalo.
Os dispositivos da Camada 3, da mesma maneira que os dispositivos da Camada 2, não
encaminham colisões. Por esta razão, a utilização dos dispositivos da Camada 3 em uma
rede tem o efeito de dividir os domínios de colisão em domínios menores.
Os dispositivos da Camada 3 realizam mais funções do que apenas dividir um domínio de
colisão. Os dispositivos da Camada 3 e suas funções serão estudadas em maiores detalhes
na seção sobre domínios de broadcast.

Cisco CCNA 3.1 256
8.2.4 Broadcasts da Camada 2
Para a comunicação com todos os domínios de colisão, os protocolos usam os quadros
broadcast e multicast na Camada 2 do modelo OSI.
Broadcasts em ambiente com Bridge
Quando um nó precisa comunicar-se com todos os hosts na rede, ele envia um quadro de
broadcast com um endereço MAC de destino 0xFFFFFFFFFFFF. Este é um endereço ao
qual a placa de rede (NIC) de cada host precisa responder.
Os dispositivos da Camada 2 precisam propagar todo o tráfego de broadcast e multicast. O
acúmulo de tráfego broadcast e multicast de cada dispositivo na rede é conhecido como
radiação de broadcast. Em alguns casos, a circulação da radiação de broadcast poderá
saturar a rede de maneira que não sobre largura de banda para os dados das aplicações.
Neste caso, novas conexões de rede não podem ser estabelecidas e as conexões
existentes podem ser descartadas, uma situação conhecida como tempestade de broadcast.
A probabilidade de tempestades de broadcast aumenta com o crescimento da rede
comutada.
Já que a placa de rede precisa interromper a CPU para processar cada grupo de broadcast
ou multicast a que pertence, a radiação de broadcast afeta o desempenho do host na rede.
A Figura abaixo mostra os resultados dos testes que a Cisco realizou sobre o efeito da
radiação de broadcast no desempenho da CPU de uma Sun SPARCstation 2 com uma
placa Ethernet padrão incorporada.

Cisco CCNA 3.1 257
Conforme indicado pelos resultados mostrados, uma estação de trabalho IP pode ser
virtualmente paralisada por uma inundação de broadcasts na rede. Embora seja um
exemplo extremo, picos de broadcasts em milhares de broadcasts por segundo têm sido
observados durante tempestades de broadcast. Os testes feitos sob condições controladas
com uma variedade de broadcasts e multicasts na rede mostram considerável degradação
do sistema até com 100 broadcasts ou multicasts por segundo.
Mais freqüentemente, o host não se beneficia do processamento do broadcast, pois não é o
destino almejado. O host não se preocupa com o serviço que está sendo anunciado, ou já
sabe sobre o serviço. Altos níveis de radiação de broadcast podem degradar
consideravelmente o desempenho do host. As três fontes de broadcasts e multicasts em
redes IP são estações de trabalho, roteadores e aplicações multicast.
As estações de trabalho fazem broadcast de uma solicitação ARP (Address Resolution
Protocol) todas as vezes que precisam localizar um endereço MAC que não se encontra na
tabela ARP.
Número médio de Broadcasts e Multicasts para IP
Embora os números na figura possam parecer baixos, representam em média, uma rede IP
média bem planejada. Quando o tráfego de broadcast e multicast chegam a um pico devido
a uma condição de tempestade, as perdas de nível mais alto na CPU podem atingir ordens
de magnitude acima da média. As tempestades de broadcast podem ser causadas por um
dispositivo solicitando informações de uma rede que já está extremamente grande. Tantas
respostas são enviadas à solicitação original que o dispositivo não pode processá-las, ou a
primeira solicitação dispara solicitações semelhantes de outros dispositivos que virtualmente
bloqueiam o fluxo do tráfego normal na rede.
Como exemplo, o comando telnet mumble.com se traduz em endereço IP através de uma
procura no DNS (Domain Name System). Para localizar o endereço MAC correspondente, a
solicitação ARP é transmitida usando broadcast. Geralmente, as estações de trabalho IP
mantêm em cache entre 10 e 100 endereços nas suas tabelas ARP durante mais ou menos
duas horas. A taxa ARP para uma estação de trabalho típica deve ser de mais ou menos 50
endereços a cada duas horas ou 0,007 ARPs por segundo. Desta maneira, 2000 estações
IP finais produzem mais ou menos 14 ARPs por segundo.
Os protocolos de roteamento que estão configurados em uma rede podem aumentar
consideravelmente o tráfego de broadcast. Alguns administradores configuram todas as
estações de trabalho para que executem o RIP (Routing Information Protocol) por regra de
redundância e alcance. Cada 30 segundos, o RIPv1 usa broadcasts para retransmitir a
tabela inteira de roteamento RIP para outros roteadores RIP. Se 2000 estações de trabalho
estiverem configuradas para executar o RIP e, na média, são exigidos 50 pacotes para
transmitir a tabela de roteamento, as estações de trabalho gerariam 3333 broadcasts por
segundo. A maioria dos administradores configura apenas um pequeno número de
roteadores, geralmente de cinco a dez para executar o RIP.

Cisco CCNA 3.1 258
Para uma tabela de roteamento que tenha um tamanho de 50 pacotes, 10 roteadores RIP
gerariam mais ou menos 16 broadcasts por segundo.
As aplicações multicast IP podem afetar adversamente o desempenho das redes grandes,
escalonadas e comutadas. Embora o multicasting seja uma maneira eficiente de se enviar
um fluxo de dados de multimídia a vários usuários em um hub de meios compartilhados, ele
afeta cada um dos usuários em uma rede linear comutada. Uma determinada aplicação de
pacotes de vídeo pode gerar um fluxo de sete megabytes (MB) de dados multicast que, em
uma rede comutada, seria enviado a cada segmento, resultando em um grave
congestionamento.

Cisco CCNA 3.1 259
8.2.5 Domínios de Broadcast
Um domínio de broadcast é um agrupamento de domínios de colisão que estão conectados
por dispositivos da Camada 2.
A divisão de uma rede local em vários domínios de colisão aumenta a oportunidade para
que cada host na rede ganhe acesso aos meios. Isto efetivamente reduz as chances de
colisões e aumenta a disponibilidade de largura de banda para cada host. Mas os
broadcasts são encaminhados pelos dispositivos da Camada 2 e se excessivos, poderão
reduzir a eficiência de toda a rede local. Os broadcasts precisam ser controlados nos
dispositivos na Camada 3, pois os dispositivos da Camada 2 e da Camada 1 não possuem
recursos para controlá-los. O tamanho total de um domínio de broadcast pode ser
identificado ao examinarmos todos os domínios de colisão que são processados pelo
mesmo quadro de broadcast. Em outras palavras, todos os nós que fazem parte daquele
segmento de rede ligado por um dispositivo de camada três. Os domínios de broadcast são
controlados na Camada 3 pois os roteadores não encaminham broadcasts. Os roteadores
na realidade funcionam nas Camadas 1, 2, e 3. Eles, como todos os dispositivos de Camada
1, possuem uma conexão física aos meios físicos e transmitem dados através deles. Eles
possuem um encapsulamento da Camada 2 em todas as interfaces e funcionam como
qualquer outro dispositivo da Camada 2. É a Camada 3 que permite que o roteador
segmente os domínios de broadcast.
Para que um pacote possa ser encaminhado através de um roteador, ele precisa já ter sido
processado pelo dispositivo da Camada 2 e ter as informações do quadro removidas. O
encaminhamento da Camada 3 é baseado no endereço IP de destino e não no endereço
MAC. Para que um pacote possa ser encaminhado, ele precisa conter um endereço IP que
esteja fora da faixa de endereços designados à rede local e o roteador precisa ter na sua
tabela de roteamento um destino para onde enviar o pacote específico.

Cisco CCNA 3.1 260
8.2.6 Introdução a Fluxo de Dados
O conceito de fluxo de dados no contexto dos domínios de colisão e broadcast se concentra
em como os quadros de dados se propagam através de uma rede. Ele se refere ao
movimento dos dados através dos dispositivos das Camadas 1, 2 e 3 e como os dados
precisam ser encapsulados para fazerem o percurso com eficácia. Lembre-se de que os
dados são encapsulados na Camada da rede com um endereço IP de origem e de destino, e
na Camada de enlace com um endereço MAC de origem e de destino.
Fluxo de Dados através de uma Rede
Uma boa regra a ser seguida é que um dispositivo de Camada 1 sempre encaminha o
quadro, enquanto que o dispositivo de Camada 2 quer encaminhar o quadro. Em outras
palavras, um dispositivo de Camada 2 encaminhará o quadro a não ser que alguma coisa o
impeça de fazê-lo. Um dispositivo de Camada 3 não encaminhará o quadro a não ser que
seja obrigado. A utilização desta regra ajudará a identificar como os dados fluem através de
uma rede.
Os dispositivos de Camada 1 não fazem filtragem, de modo que tudo que é recebido é
passado adiante ao próximo segmento. O quadro é simplesmente regenerado e
retemporizado e assim restaurado à sua qualidade original de transmissão. Quaisquer
segmentos conectados pelos dispositivos de Camada 1 fazem parte do mesmo domínio, isto
é, de colisão e de broadcast.
Os dispositivos de Camada 2 filtram os quadros de dados baseados no endereço MAC de
destino. Um quadro é encaminhado se for para um destino desconhecido fora do domínio de
colisão. O quadro será também encaminhado se for um broadcast, multicast ou unicast indo
para fora do domínio de colisão local. A única situação em que um quadro não é
encaminhado é quando o dispositivo de Camada 2 descobre que o host de envio e o host de
recepção estão no mesmo domínio de colisão.

Cisco CCNA 3.1 261
Um dispositivo de Camada 2, como uma bridge, cria vários domínios de colisão mas
mantém apenas um domínio de broadcast.
Os dispositivos de Camada 3 filtram os pacotes de dados baseados no endereço IP de
destino. A única maneira de um pacote ser encaminhado é se o seu endereço IP estiver fora
do domínio de broadcast e se o roteador tiver um local identificado para onde mandar o
pacote. Um dispositivo de Camada 3 cria vários domínios de colisão e de broadcast.
O fluxo de dados através de uma rede roteada baseada em IP, envolve dados que passam
através de dispositivos de gerenciamento de tráfego nas Camadas 1, 2 e 3 do modelo OSI.
A Camada 1 é usada para a transmissão através de meios físicos, a Camada 2 para
gerenciamento de domínios de colisão e a Camada 3 para gerenciamento de domínios de
broadcast.

Cisco CCNA 3.1 262
8.2.7 O que é um segmento de rede?
Como é o caso de muitos termos e siglas, a palavra segmento possui vários significados. A
definição do termo no dicionário é a seguinte:
• Uma porção de um todo
• Uma das partes nas quais uma entidade ou quantidade é dividida ou pela qual é
delineada como se por marcos naturais
No contexto das comunicações de dados, as seguintes definições são usadas:
• Uma seção de uma rede que é ligada por bridges, roteadores ou switches.
• Em uma rede local usando uma topologia de barramento, um segmento é um circuito
elétrico contínuo que é freqüentemente conectado a outros tantos segmentos com
repetidores.
• Um termo usado na especificação do TCP para descrever uma unidade de
informação da camada de transporte. Os termos datagrama, quadro, mensagem e
pacote são também usados para descrever agrupamentos lógicos de informações em
várias camadas do modelo OSI de referência e em vários círculos tecnológicos.
Para definir adequadamente o termo segmento, o contexto da sua utilização precisa ser
apresentado juntamente com a palavra. Um termo usado na especificação do TCP para
descrever uma unidade de informação da camada de transporte. Se o termo segmento
estiver sendo usado no contexto de meios físicos de rede em uma rede roteada, será visto
como uma das partes ou seções de uma rede total.
Segmentos

Cisco CCNA 3.1 263
Resumo Capítulo 08
Deverá ter sido obtido um entendimento dos seguintes conceitos importantes:
• Evolução de bridging e comutação
• CAM (Content-addressable memory)
• Latência de bridging
• Modos de comutação armazenar e encaminhar e cut-through
• STP (Spanning-Tree Protocol)
• Colisões, broadcasts, domínios de colisão e domínios de broadcast
• Os dispositivos das Camadas 1, 2 e 3 usados para criar domínios de colisão e
domínios de broadcast
• Fluxo de dados e problemas com broadcasts
• Segmentação de redes e os dispositivos usados para criar segmentos

Cisco CCNA 3.1 264
Capítulo 09: Conjunto de Protocolos TCP/IP e
endereçamento IP

Cisco CCNA 3.1 266
A Internet foi desenvolvida para oferecer uma rede de comunicação que pudesse continuar
funcionando em tempos de guerra. Embora tenha evoluído de maneira bem diferente
daquela imaginada por seus idealizadores, ela ainda é baseada no conjunto de protocolos
TCP/IP. O projeto do TCP/IP é ideal para uma rede descentralizada e robusta como é a
Internet. Muitos protocolos usados hoje em dia foram criados usando o modelo TCP/IP de
quatro camadas.
É útil conhecer os dois modelos de rede TCP/IP e OSI. Cada modelo oferece sua própria
estrutura para explicar como uma rede funciona, mas há muita sobreposição entre eles.
Sem conhecer os dois, é possível que um administrador de rede não tenha uma percepção
suficientemente clara sobre as razões pelas quais uma rede funciona da maneira que
funciona.
Qualquer dispositivo da Internet que queira comunicar-se com outros dispositivos da Internet
precisa ter um identificador exclusivo. Esse identificador é conhecido como endereço IP,
porque os roteadores usam um protocolo da camada três, o protocolo IP, para encontrar o
melhor caminho até esse dispositivo. O IPv4, versão atual do IP, foi concebido antes que
houvesse uma grande demanda por endereços. O crescimento explosivo da Internet tem
ameaçado esgotar o estoque de endereços IP. As sub-redes, a tradução de endereços de
rede (NAT, Network Address Translation) e o endereçamento privado são usados para
expandir o endereçamento IP sem que esse estoque termine. Uma outra versão do IP,
conhecida como IPv6, apresenta melhorias em relação à versão atual, oferecendo um
espaço de endereçamento muito maior, integrando ou eliminando os métodos usados para
lidar com as deficiências do IPv4.
Para fazer parte da Internet, além do endereço MAC físico, cada computador precisa de um
endereço IP exclusivo, às vezes chamado de endereço lógico. Há vários métodos para
atribuir um endereço IP a um dispositivo. Alguns dispositivos têm sempre um endereço
estático, enquanto outros têm um endereço temporário atribuído a eles toda vez que se
conectam à rede. Quando é necessário um endereço IP atribuído dinamicamente, o
dispositivo pode obtê-lo por meio de vários métodos.
Para que ocorra um roteamento eficiente entre os dispositivos, outras questões precisam ser
resolvidas. Por exemplo, endereços IP duplicados podem impedir o roteamento eficiente dos
dados.

Cisco CCNA 3.1 267
Os alunos que concluírem esta lição deverão ser capazes de:
Explicar por que a Internet foi desenvolvida e como o TCP/IP se situa no projeto da Internet.
• Relacionar as 4 camadas do modelo TCP/IP.
• Descrever as funções de cada camada do modelo TCP/IP.
• Comparar o modelo OSI e o modelo TCP/IP.
• Descrever a função e a estrutura dos endereços IP.
• Entender por que as sub-redes são necessárias.
• Explicar a diferença entre os endereçamentos público e privado.
• Entender a função dos endereços IP reservados.
• Explicar o uso de endereçamento estático e dinâmico para um dispositivo.
• Entender como o endereçamento dinâmico pode ser feito usando RARP, BootP e
DHCP.
• Usar ARP para obter o endereço MAC e enviar um pacote para outro dispositivo.
• Entender as questões relacionadas ao endereçamento entre redes.

Cisco CCNA 3.1 268
9.1 Introdução ao TCP/IP
9.1.1 História e futuro do TCP/IP
O Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) criou o modelo de referência TCP/IP
porque queria uma rede que pudesse sobreviver a qualquer condições.
Para ilustrar, imagine um mundo atravessado por muitos cabos, fios, microondas, fibras
óticas e conexões de satélite. Imagine também a necessidade de transmitir dados
independentemente da condição de um determinado nó ou rede. O DoD exigia transmissão
confiável de dados para qualquer destino da rede sob quaisquer circunstâncias. A criação do
modelo TCP/IP ajudou a resolver esse difícil problema de projeto. Desde então, o modelo
TCP/IP tornou-se o padrão no qual a Internet se baseia.
Ao ler sobre as camadas do modelo TCP/IP, tenha em mente a intenção original da Internet.
Lembrando-se disso, haverá menos confusão. O modelo TCP/IP tem quatro camadas: a
camada de aplicação, a camada de transporte, a camada de Internet e a camada de acesso
à rede. Algumas das camadas do modelo TCP/IP têm o mesmo nome das camadas do
modelo OSI. É essencial não confundir as funções das camadas dos dois modelos, pois as
camadas contêm diferentes funções em cada modelo.

Cisco CCNA 3.1 269
A versão atual do TCP/IP foi padronizada em setembro de 1981.
Endereços Ipv4 e Ipv6

Cisco CCNA 3.1 270
9.1.2 Camada de Aplicação
A camada de aplicação do modelo TCP/IP trata de protocolos de alto nível, questões de
representação, codificação e controle de diálogos. O conjunto de protocolos TCP/IP combina
todas as questões relacionadas às aplicações em uma única camada e garante que esses
dados são empacotados corretamente antes de passá-los adiante para a próxima camada.
O TCP/IP inclui não somente especificações da camada de Internet e transporte, tais como
IP e TCP, mas também especificações para aplicações comuns. O TCP/IP tem protocolos
que suportam transferência de arquivos, correio eletrônico e login remoto, em adição aos
seguintes:
• FTP (File Transfer Protocol – Protocolo de Transferência de Arquivos) – O FTP é um
serviço confiável, orientado a conexões, que usa o TCP para transferir arquivos entre
sistemas que suportam o FTP. Este protocolo suporta transferências bidirecionais de
arquivos binários e ASCII.
• TFTP (Trivial File Transfer Protocol – Protocolo de Transferência de Arquivos
Simples) – O TFTP é um serviço sem conexão que usa o UDP (User Datagram
Protocol – Protocolo de Datagrama de Usário). Esse protocolo é usado no roteador
para transferir arquivos de configuração e imagens IOS da Cisco e para transferir
arquivos entre sistemas que suportam TFTP. É útil em algumas redes locais porque
opera mais rápido do que o FTP em um ambiente estável.
• NFS (Network File System – Sistema de Arquivos de Rede) – O NFS é um conjunto
de protocolos de sistema de arquivos distribuído, desenvolvido pela Sun
Microsystems, que permite acesso a arquivos de um dispositivo de armazenamento
remoto, como um disco rígido, através da rede.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – Protocolo Simples de Transferência de
Correio) – O SMTP administra a transmissão de correio eletrônico através de redes
de computadores. Ele não oferece suporte à transmissão de dados que não sejam
em texto simples.
• Telnet (Terminal emulation – Emulação de terminal) – O Telnet permite o acesso
remoto a outro computador. Ele permite que um usuário efetue logon em um host da
Internet e execute comandos. Um cliente Telnet é chamado host local. Um servidor
Telnet é chamado host remoto.
• SNMP (Simple Network Management Protocol – Protocolo Simples de Gerenciamento
de Rede) – O SNMP é um protocolo que oferece uma forma de monitorar e controlar
dispositivos de rede e de gerenciar configurações, coleta de dados estatísticos,
desempenho e segurança.

Cisco CCNA 3.1 271
• DNS (Domain Name System – Sistema de Nomes de Domínio) – O DNS é um
sistema usado na Internet para converter Os nomes de domínios e seus respectivos
nós de rede divulgados publicamente em endereços IP.
Aplicações TCP/IP

Cisco CCNA 3.1 272
9.1.3 Camada de Transporte
A camada de transporte oferece serviços de transporte desde o host de origem até o host de
destino.
Protocolos da Camada de Transporte
Ela forma uma conexão lógica entre dois pontos da rede, o host emissor e o host receptor.
Os protocolos de transporte segmentam e remontam os dados das aplicações de camada
superior enviados dentro do mesmo fluxo de dados, ou conexão lógica, entre os dois pontos.
O fluxo de dados da camada de transporte oferece serviços de transporte ponta-a-ponta.
Geralmente, a Internet é representada por uma nuvem. A camada de transporte envia
pacotes de dados da origem para o destino receptor através dessa nuvem. O controle ponta-
a-ponta, fornecido pelas janelas móveis e pela confiabilidade dos números de
seqüenciamento e das confirmações, é a principal tarefa da camada de transporte quando
se usa o TCP. A camada de transporte também define a conectividade ponta-a-ponta entre
as aplicações do host. Os serviços de transporte incluem todos os serviços abaixo:
TCP e UDP
• Segmentação de dados das aplicações da camadas superiores.
• Envio de segmentos de um dispositivo em uma ponta para um dispositivo em outra
ponta.
Somente TCP
• Estabelecimento de operações ponta-a-ponta.
• Controle de fluxo proporcionado pelas janelas móveis.
• Confiabilidade proporcionada pelos números de seqüência e confirmações.

Cisco CCNA 3.1 273
Geralmente, a Internet é representada por uma nuvem. A camada de transporte envia
pacotes de dados da origem para o destino receptor através dessa nuvem.
Essa nuvem trata de questões como "Qual dos vários caminhos é o melhor para uma rota
especificada?”

Cisco CCNA 3.1 274
9.1.4 Camada de Internet
A finalidade da camada de Internet é escolher o melhor caminho para os pacotes viajarem
através da rede. O principal protocolo que funciona nessa camada é o IP (Internet Protocol).
A determinação do melhor caminho, comutação de pacotes ocorrem nesta camada.
Os seguintes protocolos operam na camada de Internet TCP/IP:
Protocolos de Camada de Internet
• O IP oferece roteamento de pacotes sem conexão, e uma entrega de melhor esforço.
Ele não se preocupa com o conteúdo dos pacotes, apenas procura um caminho até o
destino.
• O ICMP (Internet Control Message Protocol – Protocolo de Mensagens de Controle
da Internet) oferece recursos de controle e de mensagens.
• O ARP (Address Resolution Protocol – Protocolo de Resolução de Endereços)
determina o endereço da camada de enlace (-o endereço MAC),Para os endereços IP
conhecidos. Em outras palavras tem IP e quer MAC.
• O RARP (Reverse Address Resolution Protocol – Protocolo de Resolução Reversa de
Endereços) determina os endereços IP quando o endereço MAC é conhecido.
O IP realiza as seguintes operações:
• Define um pacote e um esquema de endereçamento;
• Transfere dados entre a camada de Internet e as camadas de acesso à rede;
• Roteia os pacotes para os hosts remotos;
Finalmente, como esclarecimento sobre a tecnologia, o IP às vezes é considerado um
protocolo não-confiável. Isso não significa que o IP não entregue os dados de maneira
precisa através de uma rede. Chamá-lo de protocolo não-confiável significa simplesmente
que o IP não realiza a verificação e correção de erros. Essa função é realizada pelos
protocolos de camadas superiores, as camadas de transporte ou de aplicação.
Determinação do caminho da Internet

Cisco CCNA 3.1 275
9.1.5 Camada de acesso á rede
A camada de acesso à rede é também denominada camada host-to-network.
Protocolos de Acesso à Rede
A camada de acesso à rede é a camada que cuida de todas as questões necessárias para
que um pacote IP estabeleça efetivamente um link físico com os meios físicos da rede. Isso
inclui detalhes de tecnologia de redes locais e de WANs e todos os detalhes contidos nas
camadas física e de enlace de dados do modelo OSI.
Drivers de aplicativos, de placas de modem e de outros dispositivos operam na camada de
acesso à rede. A camada de acesso à rede define os procedimentos para estabelecer uma
interface com o hardware de rede e para acessar o meio de transmissão. Padrões de
protocolos são conhecidos como o SLIP (Serial Line Internet Protocol – Protocolo de Internet
de Linha Serial) e o PPP (Point-to-Point Protocol – Protocolo Ponto a Ponto) oferecem
acesso à rede através de uma conexão com modem. Devido a uma complexa interação
entre as especificações de hardware, software e meios de transmissão, há muitos protocolos
em operação nesta camada. Isso pode causar confusão para os usuários. A maioria dos
protocolos reconhecíveis opera nas camadas de transporte e de Internet do modelo TCP/IP.
As funções da camada de acesso à rede incluem o mapeamento de endereços IP para
endereços físicos de hardware e o encapsulamento de pacotes IP em quadros. Com base
no tipo de hardware e na interface de rede, a camada de acesso à rede define a conexão
com os meios físicos da rede.
Um bom exemplo de configuração da camada de acesso à rede seria a de um sistema
Windows usando uma placa de rede de terceiros. Conforme a versão do Windows, a placa
de rede seria detectada automaticamente pelo sistema operacional e os drivers adequados
seriam instalados. Se a versão do Windows fosse mais antiga, o usuário precisa especificar
o driver da placa de rede. O fabricante da placa fornece esses drivers em discos ou CD-
ROMs.

Cisco CCNA 3.1 276
9.1.6 Comparação modelo OSI com modelo TCP/IP
A seguir, veremos uma comparação entre o modelo OSI e o modelo TCP/IP, observando
suas semelhanças e diferenças:
Semelhanças entre os modelos OSI e TCP/IP:
• Ambos são divididos em camadas .
• A camada de transporte do TCP/IP ao ultilizar o protocolo UDP.
• Ambos são divididos em camadas de transporte e de rede equivalentes.
• A tecnologia de comutação de pacotes (e não de comutação de circuitos) é
presumida por ambos.
• Os profissionais de rede precisam conhecer ambos os modelos.
Diferenças entre os modelos OSI e TCP/IP:
• O TCP/IP combina as camadas de apresentação e de sessão dentro da sua camada
de aplicação.
• O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do modelo OSI em uma única
camada.
• O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas.
• A camada de transporte do TCP/IP, que utiliza o UDP, nem sempre garante a entrega
confiável dos pacotes, ao contrário da camada de transporte do modelo OSI.
A Internet se desenvolve com o uso de padrões de protocolos TCP/IP. O modelo TCP/IP
ganha credibilidade graças a seus protocolos. Por outro lado, a Rede normalmente não são
implementadas sobre o protocolo do modelo OSI. O modelo OSI é usado como guia para o
entendimento do processo de comunicação.

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9.1.7 Arquitetura da Internet
Embora a Internet seja complexa, há algumas idéias básicas relacionadas à sua operação.
Nesta seção, examinaremos a arquitetura básica da Internet. A Internet é uma idéia que
aparenta simples que, quando repetida em grande escala, permite a comunicação de dados
quase instantânea ao redor do mundo entre quaisquer pessoas, em qualquer lugar, a
qualquer momento.
As redes locais são redes menores, limitadas a uma área geográfica. Muitas redes locais
conectadas entre si possibilitam o funcionamento da Internet. Mas as redes locais têm
limitações de escala. Embora tenha havido avanços tecnológicos que melhoraram a
velocidade das comunicações, com o Ethernet Metro Optical, Gigabit e 10 Gigabits, a
distância ainda representa um problema.
Focar na comunicação no nível da camada de aplicação entre os computadores de origem e
destino e os computadores intermediários é uma forma de ter uma visão geral da arquitetura
da Internet. Colocar instâncias idênticas de um aplicativo em todos os computadores da rede
poderia facilitar a entrega de mensagens através da grande rede. Entretanto, isso apresenta
problemas de escala. Para que um novo software funcione corretamente, é necessário que
os novos aplicativos sejam instalados em todos os computadores da rede. Para que um
novo hardware funcione corretamente, é necessário modificar o software. Qualquer falha de
um computador intermediário ou de um aplicativo do computador causaria uma ruptura na
cadeia de mensagens sendo transmitidas.
A Internet usa o princípio da interconexão de camadas de rede. Usando o modelo OSI como
exemplo, o objetivo é construir a funcionalidade da rede em módulos independentes. Isso
permite uma diversidade de tecnologias de LAN nas camadas 1 e 2 e uma diversidade de
aplicações funcionando nas camadas 5, 6 e 7. O modelo OSI oferece um mecanismo no
qual os detalhes das camadas inferiores e superiores estão separados. Isso permite que os
dispositivos de rede intermediários "comutem" o tráfego sem ter que se preocupar com os
detalhes da LAN.
Isso leva ao conceito de internetworking, ou construção de redes compostas de redes. Uma
rede de redes é chamada de internet (com "i" minúsculo). Quando falamos das redes que se
desenvolveram a partir do Departamento de Defesa dos EUA, nas quais funciona a World
Wide Web (www) ou rede mundial, usamos o "I" maiúsculo, Internet. As internets devem ser
escalonáveis com relação à quantidade de redes e computadores conectados. A
interconexão de redes deve ser capaz de lidar com o transporte de dados através de
enormes distâncias. Deve ser flexível para dar conta das constantes inovações tecnológicas.
Deve ser capaz de se ajustar às condições dinâmicas da rede. E as internets devem ser
econômicas. Por fim, as internets devem ser projetadas para permitir comunicações de
dados para qualquer pessoa, a qualquer momento, em qualquer lugar.

Cisco CCNA 3.1 278
A figura abaixo resume a conexão de uma rede física a outra por meio de um computador
de função especial, chamado roteador. Essas redes são descritas como diretamente
conectadas ao roteador. O roteador é toma decisões sobre os caminhos a serem utilizados
para que ocorra a comunicação entre duas redes. São necessários muitos roteadores para
manejar grandes volumes de tráfego de rede.
A figura abaixo expande a idéia para três redes físicas conectadas por dois roteadores. Os
roteadores tomam decisões complexas para permitir que todos os usuários em todas as
redes se comuniquem. Nem todas as redes estão diretamente conectadas entre si. O
roteador precisa de algum método para lidar com essa situação.
Uma opção é que o roteador mantenha uma lista de todos os computadores e de todos os
caminhos até eles. Assim, o roteador decidiria como encaminhar os pacotes de dados com
base nessa tabela de referência. O encaminhamento é baseado no endereço IP do
computador de destino. Essa opção ficaria difícil conforme fosse aumentando a quantidade
de usuários. A escalabilidade é introduzida quando o roteador mantém uma lista de todas as
redes, mas deixa os detalhes da entrega local para as redes físicas locais. Nesta situação,
os roteadores passam mensagens para os outros roteadores. Cada roteador compartilha
informações sobre quais redes estão conectadas a ele. Isso cria a tabela de roteamento.

Cisco CCNA 3.1 279
A figura mostra a transparência exigida pelos usuários. Mesmo assim, as estruturas física e
lógica dentro da nuvem da Internet podem ser extremamente complexas, conforme indica a
figura abaixo.
A Internet tem crescido rapidamente para aceitar cada vez mais usuários. O fato dela ter-se
tornado tão grande, com mais de 90.000 rotas centrais e 300.000.000 de usuários finais, é
uma prova da solidez da sua arquitetura.
Dois computadores, em qualquer parte do mundo, seguindo certas especificações de
hardware, software e protocolo, podem comunicar-se de maneira confiável. A padronização
das práticas e dos procedimentos para movimentação de dados através das redes tornou a
Internet possível.

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9.2 Endereços de Internet
9.2.1 Endereçamento IP
Para que dois sistemas quaisquer se comuniquem, eles precisam ser capazes de se
identificar e localizar um ao outro. Embora os endereços da figura abaixo não sejam
endereços de rede reais, representam e mostram o conceito de agrupamento de endereços.
Um computador pode estar conectado a mais de uma rede.
Este é um exemplo de um computador que está conectado
a duas redes diferentes. Isto é feito colocando-se duas
placas de rede no computador. O termo utilizado para
descrever isto é equipamento dual-homed. É importante
notar que as duas interfaces do computador estão em
redes completamente diferentes e conseqüentemente têm
identificadores de rede diferentes no endereço. Outra
observação importante é que o computador não passa
dados através dele, a menos que seja especificamente
configurado para isso, ele apenas tem acesso a ambas as
redes.
Nesta situação, o sistema deve receber mais de um endereço. Cada endereço identificará a
conexão do computador a uma rede diferente. Não se fala que um dispositivo tem um
endereço, mas que cada um dos pontos de conexão ou interfaces, daquele dispositivo tem
um endereço para uma rede. Isso permite que os outros computadores localizem o
dispositivo nessa rede específica. A combinação de letra (endereço da rede) e número
(endereço do host) cria um endereço exclusivo para cada dispositivo da rede. Cada
computador em uma rede TCP/IP deve receber um identificador exclusivo, ou endereço IP.
Esse endereço, operando na camada 3, permite que um computador localize outro
computador na rede. Todos os computadores têm endereços físico exclusivo, conhecido
como endereço MAC. Esse endereço é atribuído pelo fabricante da placa de interface de
rede. Os endereços MAC operam na camada 2 do modelo OSI.

Cisco CCNA 3.1 281
Um endereço IP é uma seqüência de 32 bits de 1s e 0s. A figura abaixo mostra um exemplo
de um número de 32 bits.
Para facilitar a utilização do endereço IP, geralmente ele é escrito como quatro números
decimais separados por pontos. Por exemplo, o endereço IP de um computador é
192.168.1.2. Outro computador pode ter o endereço 128.10.2.1. Essa maneira de escrever o
endereço é chamada de formato decimal pontuado. Nesta notação, cada endereço IP é
escrito em quatro partes separado por pontos. Cada parte do endereço é denominada
octeto, já que é formada de oito dígitos binários. Por exemplo, o endereço IP 192.168.1.8
seria 11000000.10101000.00000001.00001000 em notação binária. A notação decimal
separada por pontos é um método mais fácil de entender do que o método que utiliza os
dígitos binários um e zero. Essa notação decimal separada por pontos também evita a
grande quantidade de erros de transposição que ocorreriam se fosse usada somente a
numeração binária.
A utilização da notação decimal separada por pontos permite que os padrões numéricos
sejam mais facilmente entendidos. Tanto os números binários quanto os decimais na figura
abaixo representam os mesmos valores, mas é mais fácil de se entender a notação decimal
separada por pontos.
Este é um dos problemas comuns quando se trabalha diretamente com números binários.
As longas cadeias de uns e zeros repetidos aumentam a probabilidade de erros de
transposição e omissão.
É fácil ver a relação entre os números 192.168.1.8 e 192.168.1.9, enquanto que não é tão
fácil reconhecer a relação entre 11000000.10101000.00000001.00001000 e
11000000.10101000.00000001.00001001. Observando os números binários, é quase
impossível ver que são números consecutivos.

Cisco CCNA 3.1 282
9.2.2 Conversão decimal/binário
Há várias maneiras de se resolver um problema. Também existem várias maneiras de se
converter números decimais em números binários. Aqui apresentamos um método, embora
não seja o único. O aluno pode achar outro método mais fácil. É uma questão de preferência
pessoal.
Ao converter um número decimal em binário, é preciso determinar a maior potência de 2 que
se encaixará no número decimal.
Se esse processo deve funcionar com computadores, o lugar mais lógico para se começar é
com os maiores valores que se encaixam em um byte ou dois bytes. Conforme mencionado
anteriormente, o agrupamento mais comum de bits é o de oito bits, equivalente a um byte.
Às vezes, porém, o maior valor que pode um byte pode comportar não é suficientemente
grande para os valores necessários. Para acomodar isso, bytes são combinados. Em vez de
dois números de 8 bits, cria-se um número de 16 bits. Em vez de três números de 8 bits,
cria-se um número de 24 bits. Aplicam-se as mesmas regras dos números de 8 bits.
Multiplique o valor da posição anterior por 2 para obter o valor da coluna atual.
Em computação, como geralmente se fala em bytes, é mais fácil começar pelas fronteiras
dos bytes e calcular a partir daí. Comece calculando alguns exemplos. O primeiro será
6.783. Como esse número é maior que 255, o maior valor possível em um único byte,
usaremos dois bytes. Comece calculando a partir de 215
. O equivalente binário de 6.783 é
00011010 01111111.
O segundo exemplo é 104. Como esse número é menor que 255, ele pode ser representado
por um único byte. O equivalente binário de 104 é 01101000.
Esse método funciona para qualquer número decimal. Considere o número decimal um
milhão. Como um milhão é maior que o maior valor que pode ser guardado em dois bytes,
65.535, serão necessários pelo menos três bytes. Multiplicando-se por dois até alcançar 24
bits (3 bytes), o valor será 8.388.608. Isso significa que o maior valor que pode ser guardado
em 24 bits é 16.777.215. Portanto, começando do bit 24, continue o processo até alcançar
zero. Continuando com o procedimento descrito, determina-se que o número decimal
1.000.000 é igual ao número binário 00001111 01000010 01000000.
A conversão de binário para decimal é simplesmente o inverso. Basta colocar o binário na
tabela e, se houver um 1 na posição de uma coluna, adicionar esse valor ao total. Converta
00000100 00011101 para decimal. A resposta é 1053.

Cisco CCNA 3.1 283
9.2.3 Endereçamento IPv4
Um roteador encaminha pacotes da rede de origem para a rede de destino usando o
protocolo IP. Os pacotes devem incluir um identificador tanto para a rede de origem quanto
para a de destino.
Usando o endereço IP da rede de destino, um roteador pode entregar um pacote para a
rede correta. Quando o pacote chega a um roteador conectado à rede de destino, esse
roteador usa o endereço IP para localizar o computador específico conectado a essa rede.
Esse sistema funciona de maneira muito parecida com o sistema dos correios. Quando uma
correspondência é roteada, primeiro ela deve ser entregue à agência dos correios na cidade
de destino usando-se o CEP. Em seguida, essa agência deve localizar o destino final nessa
cidade usando-se o nome da rua. É um processo em duas etapas.
O endereço representa o caminho das conexões dos
meios
Caminho de Comunicação da Camada de Rede
Da mesma maneira, todo endereço IP tem duas partes.
Uma parte identifica a rede à qual o sistema está conectado; a outra parte identifica o
sistema específico na rede. Conforme mostrado na figura abaixo, cada octeto vai de 0 a 255.

Cisco CCNA 3.1 284
Cada um dos octetos divide-se em 256 subgrupos, que se dividem em outros 256 subgrupos
com 256 endereços em cada um deles.
Ao se referir ao endereço do grupo diretamente acima de um grupo na hierarquia, todos os
grupos que se ramificam desse endereço podem ser mencionados como uma única
unidade.
Esse tipo de endereço é chamado de endereço hierárquico, porque contém diferentes
níveis. Um endereço IP combina esses dois identificadores em um único número. Esse
número deve ser exclusivo, já que endereços duplicados tornariam o roteamento impossível.
A primeira parte identifica o endereço de rede do sistema. A segunda parte, chamada de
parte do host, identifica qual é a máquina específica na rede.
Os endereços IP são divididos em classes, para definir redes pequenas, médias e grandes.
Os endereços de classe A são atribuídos a redes maiores. Os endereços de classe B são
usados para redes de porte médio e os de classe C para redes pequenas.
Classes de Endereços IP
Identificação de Classes de Endereços
A primeira etapa para determinar qual parte do endereço identifica a rede e qual parte
identifica o host é identificar a classe do endereço IP.

Cisco CCNA 3.1 285
9.2.4 Endereços IP classes A, B, C, D e E
Para acomodar redes de diferentes tamanhos e ajudar na classificação dessas redes, os
endereços IP são divididos em grupos chamados classes.
Isto é conhecido por endereçamento classful. Cada endereço IP completo de 32 bits é
dividido em uma parte da rede e uma parte do host.
Prefixos de Classes de
Endereços
Os endereços de Classe D
são usados para grupos de
multicast. Não é necessário
alocar octetos ou bits para
separar os endereços de
rede e host. Os endereços
de Classe E são reservados
apenas para pesquisas.
Divisão de Rede e host
Determine a classe baseado no endereço decimal do primeiro octeto. 127
(01111111) é um endereço de classe A reservado para teste de loopback, e
não pode ser designado para uma rede.
Um bit ou uma seqüência de bits no início de cada endereço determina a classe do
endereço. Há cinco classes de endereços IP, conforme mostrado na figura abaixo.
Determine a classe baseado no endereço decimal do primeiro octeto. 127
(01111111) é um endereço de classe A reservado para teste de loopback, e
não pode ser designado para uma rede.
Intervalo de Endereço IP

Cisco CCNA 3.1 286
CLASSE A
O endereço de classe A foi criado para suportar redes extremamente grandes, com mais de
16 milhões de endereços de host disponíveis.
Os endereços IP de classe A usam somente o primeiro octeto para indicar o endereço de
rede. Os três octetos restantes são responsáveis pelos endereços de host.
O primeiro bit de um endereço de classe A é sempre 0. Como esse primeiro bit é 0, o menor
número que pode ser representado é 00000000, que também é o 0 decimal. O maior
número que pode ser representado é 01111111, equivalente a 127 em decimal. Os números
0 e 127 são reservados e não podem ser usados como endereços de rede. Qualquer
endereço que comece com um valor entre 1 e 126 no primeiro octeto é um endereço de
classe A.
A rede 127.0.0.0 é reservada para testes de loopback. Os roteadores ou as máquinas locais
podem usar esse endereço para enviar pacotes para si mesmos. Por isso, esse número não
pode ser atribuído a nenhuma rede.
CLASSE B O endereço classe B foi criado para dar conta das necessidades de redes de
porte médio a grande.
Um endereço IP de classe B usa os dois primeiros octetos para indicar o endereço da rede.
Os outros dois octetos especificam os endereços dos hosts.
Os dois primeiros bits do primeiro octeto de um endereço classe B são sempre 10. Os seis
bits restantes podem ser preenchidos com 1s ou 0s. Portanto, o menor número que pode ser
representado por um endereço classe B é 10000000, equivalente a 128 em decimal. O
maior número que pode ser representado é 10111111, equivalente a 191 em decimal.
Qualquer endereço que comece com um valor no intervalo de 128 a 191 no primeiro octeto é
um endereço classe B.

Cisco CCNA 3.1 287
CLASSE C Das classes de endereços originais, o espaço de endereços de classe C é o
mais usado.
Esse espaço de endereços tinha como objetivo suportar redes pequenas com no máximo
254 hosts.
Um endereço classe C começa com o binário 110. Assim, o menor número que pode ser
representado é 11000000, equivalente a 192 em decimal. O maior número que pode ser
representado é 11011111, equivalente a 223 em decimal. Se um endereço contém um
número entre 192 e 223 no primeiro octeto, é um endereço classe C.
CLASSE DO endereço classe D foi criado para permitir multicasting em um endereço IP.
Um endereço de multicast é um endereço de rede exclusivo que direciona os pacotes com
esse endereço de destino para grupos predefinidos de endereços IP. Assim, uma única
estação pode transmitir simultaneamente um único fluxo de dados para vários destinatários.
O espaço de endereços de classe D, de forma muito semelhante aos outros espaços de
endereços, é limitado matematicamente. Os primeiros quatro bits de um endereço classe D
devem ser 1110. Assim, o intervalo de valores no primeiro octeto dos endereços de classe D
vai de 11100000 a 11101111, ou de 224 a 239 em decimal. Um endereço IP que comece
com um valor no intervalo de 224 a 239 no primeiro octeto é um endereço classe D.

Cisco CCNA 3.1 288
CLASSE E
Também foi definido um endereço classe E.
Entretanto, a IETF (Internet Engineering Task Force) reserva esses endereços para suas
próprias pesquisas. Dessa forma, nenhum endereço classe E foi liberado para uso na
Internet. Os primeiros quatro bits de um endereço classe E são sempre definidos como 1s.
Assim, o intervalo de valores no primeiro octeto dos endereços de classe E vai de 11110000
a 11111111, ou de 240 a 255 em decimal.
A figura mostra o intervalo de endereços IP do primeiro octeto, tanto em decimal quanto em
binário, para cada classe de endereços IP.
Intervalo de Endereço IP
(01111111) é um endereço de classe
A reservado para teste de
loopbackup, e não pode ser
designado para uma rede.

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9.2.5 Endereços IP reservados
Alguns endereços de host são reservados e não podem ser atribuídos a dispositivos em
uma rede. Esses endereços de host reservados incluem o seguinte:
• Endereço de rede: Usado para identificar a própria rede.
Na figura abaixo, a seção identificada pela caixa superior representa a rede 198.150.11.0.
Os dados que são enviados para qualquer host dessa rede (198.150.11.1- 198.150.11.254)
serão vistos para fora da rede local como 198.159.11.0. O único momento em que os
números dos hosts têm importância é quando os dados estão na rede local. A LAN que está
contida na caixa inferior é tratada da mesma maneira que a LAN superior, com a diferença
de que seu número de rede é 198.150.12.0.
A secção que é identificada pela caixa
superior representa a rede 198.150.11.0.
Os dados que são enviados a qualquer
host naquela rede (198.150.11.1-
198.150.11.254) serão vistos fora da
rede local como 198.150.11.0. Os
números de host são importantes
apenas quando os dados se encontram
na rede local. A rede local que estiver
contida na caixa inferior é tratada da
mesma maneira que a rede local
superior, exceto que seu número da rede
é 198.150.12.0.
• Endereço de broadcast: Usado para realizar broadcast de pacotes para todos os
dispositivos de uma rede.
Na figura abaixo, a seção identificada pela caixa superior representa o endereço de
broadcast 198.150.11.255. Os dados enviados para o endereço de broadcast são lidos por
todos os hosts dessa rede (198.150.11.1- 198.150.11.254). A LAN que está contida na caixa
inferior é tratada da mesma maneira que a LAN superior, com a diferença de que seu
endereço de broadcast é 198.150.12.255.
Um endereço IP com 0s binários
Cisco CCNA 3.1
A secção que é identificada pela caixa
superior representa o endereço de
broadcast 198.150.11.255. Os dados que
são enviados ao endereço de broadcast
serão lidos por qualquer host naquela rede
(198.150.11.1-198.150.11.254). A rede
local que estiver contida na caixa inferior é
tratada da mesma maneira que a rede
local superior, exceto que seu endereço de
broadcast é 198.150.12.255.

Cisco CCNA 3.1 290
Em todas as posições de bits dos hosts é reservado para o endereço de rede. Em um
exemplo de rede de classe A, 113.0.0.0 é o endereço IP da rede (conhecido como ID da
rede) que contém o host 113.1.2.3. Um roteador usa o endereço IP da rede ao encaminhar
dados na Internet. Em um exemplo de rede de classe B, o endereço 176.10.0.0 é um
endereço de rede, conforme mostrado na figura abaixo.
Em um endereço de rede classe B, os dois primeiros octetos são designados como a parte
da rede. Os dois últimos octetos contêm 0s porque esses 16 bits são para os números de
host e são usados para identificar os dispositivos conectados à rede. O endereço IP
176.10.0.0 é um exemplo de endereço de rede. Esse endereço nunca é atribuído como
endereço de host. O endereço de host de um dispositivo da rede 176.10.0.0 poderia ser
176.10.16.1. Neste exemplo, "176.10" é a parte da rede e "16.1" é a parte do host.
Transmissão Unicast
Para enviar dados a todos os dispositivos de uma rede, é necessário um endereço de
broadcast.
Endereços de classe B tem todos os seus
bits de host fixados em zero. Por esta
razão ele é identificado como endereço de
rede.
Endereços de classe B é o endereço de
broadcast para essa rede. Quando os
pacotes são recebidos com este endereço
de destino, os dados são processados por
cada computador.

Cisco CCNA 3.1 291
Um broadcast acontece quando uma origem envia dados a todos os dispositivos de uma
rede. Para garantir que todos os outros dispositivos da rede processem o broadcast, o
remetente deve usar um endereço IP de destino que eles possam reconhecer e processar.
Os endereços IP de broadcast ultilizam bits 1s em toda a parte do endereço reservada para
a identificação de host.
No exemplo da rede 176.10.0.0, os 16 últimos bits formam o campo de hosts ou parte do
host do endereço.
- O computador 176.10.16.1 usará uma transmissão Broadcast para encontrar um
servidor DNS. Geralmente, este é o propósito da utilização de um Broadcast, ou seja,
encontrar um dispositivo ou um serviço específico. Poderia ser um servidor DNS,
DHCP ou vários outros tipos de dispositivos.
- O computador 176.10.16.1 prepara o pacote de broadcast para transmissão e verifica
o cabo de rede para saber se ele está sendo usado por outro computador. Se outra
estação estiver usando o cabo, o computador número 1 terá que espera, pois apenas
um computador poder transmitir de cada vez. O cabo está livre e, portanto, o
computador 176.10.16.1 poderá transmitir.
- O computador 176.10.16.1 transmite os quadros de dados através do segmento do
cabo de rede.
- Todos os computadores no segmento Ehternet, analisam os quadros de dados
entrantes para determinar se a transmissão é para eles.
- Esta é uma transmissão de broadcast e, por isso, todos os computadores aceitam a
transmissão e a processam. A função de uma transmissão de broadcast é fazer com
que todos os hosts no segmento processem os dados. É responsabilidade do
computador que faz o processamento decidir o que fazer com a transmissão. Neste
caso, já que o broadcast estava procurando um servidor DNS, apenas aquele
dispositivo responderá. Se houver mais de um servidor DNS que recebeu esse
broadcast, todos responderão.
- O computador 176.10.16.6 processa a solicitação que veio da transmissão do
computador 176.10.16.1 e prepara uma resposta Unicast para ele. Já que é
conhecido o endereço do dispositivo que enviou a solicitação, a resposta pode ser
enviada diretamente àquele dispositivo. Ele verifica o cabo Ethernet para detectar se
outro computador está transmitindo dados. O segmento está disponível.
- O computador 176.10.16.6 transmite seu quadros de dados através do segmento
Ethernet.
- Mais uma vez, todos os hosts analisam os quadros entrantes.

Cisco CCNA 3.1 292
Todos os computadores abandonam os quadros entrantes, com exceção do computador
176.10.16.1, para qual os quadros são destinados. Isto completa o ciclo de uma transmissão
Unicast entre 2 computadores. É importante observar que todos os computador em um
segmento Ethernet sempre examinam o tráfego no segmento e, em seguida, processam
apenas os que forem endereçados a eles.
Um broadcast enviado a todos os dispositivos dessa rede incluiria um endereço de destino
176.10.255.255. Isso porque 255 é o valor decimal de um octeto que contém 11111111.

Cisco CCNA 3.1 293
9.2.6 Endereços IP públicos e privados
A estabilidade da Internet depende diretamente da exclusividade dos endereços de rede
usados publicamente. Na figura abaixo, há um problema no esquema de endereçamento da
rede.
Observando as redes, vemos que ambas tem o endereço de rede 198.150.11.0. O roteador
nessa ilustração não será capaz de encaminhar os pacotes de dados corretamente.
Endereços IP de rede duplicados impedem que o roteador realize sua função de selecionar
o melhor caminho. Para cada dispositivo de uma rede, é necessário um endereço exclusivo.
Existe um problema com o
esquema de endereçamento das
redes. Ao examinar as redes,
ambas têm um endereço de rede
198.150.11.0. Quando as
transmissões de dados chegam
até o roteador nesta ilustração.
Como devem ser comutadas? Se
fosse permitido, essa situação
aumentaria em muito o tráfego da
rede a anularia a função básica do
roteador. São exigidos endereço
exclusivos para cada dispositivo
eu uma rede.
Foi necessário criar um procedimento que garantisse que os endereços fossem realmente
exclusivos. Inicialmente, uma organização conhecida como INTERNIC (Internet Network
Information Center – Centro de Informações da Rede Internet) cuidou desse procedimento.
A INTERNIC não existe mais e foi substituída pela IANA (Internet Assigned Numbers
Authority). A IANA gerencia cuidadosamente o estoque de endereços IP para garantir que
não haja duplicidade de endereços usados publicamente. A duplicidade causaria
instabilidade na Internet e comprometeria sua capacidade de entregar datagramas para as
redes.
Os endereços IP públicos são exclusivos. Nunca pode haver mais de uma máquina que se
conecte a uma rede pública com o mesmo endereço IP, pois os endereços IP públicos são
globais e padronizados. Todas as máquinas conectadas à Internet concordam em obedecer
a esse sistema. Os endereços IP públicos precisam ser obtidos de um provedor de serviços
de Internet ou através de registro a um certo custo.
Com o rápido crescimento da Internet, os endereços IP públicos começaram a escassear.
Para ajudar a solucionar o problema, foram desenvolvidos novos esquemas de
endereçamento, como o CIDR (classless interdomain routing – roteamento sem classes
entre domínios) e o IPv6. O CIDR e o IPv6 serão discutidos mais adiante neste curso.

Cisco CCNA 3.1 294
Os endereços IP privados são outra solução para o problema da escassez iminente dos
endereços IP públicos. Como foi dito, as redes públicas exigem que os hosts tenham
endereços IP exclusivos. Entretanto, as redes privadas que não estão conectadas à Internet
podem usar quaisquer endereços de host, contanto que cada host dentro da rede privada
seja exclusivo. Muitas redes privadas existem em paralelo com as redes públicas.
Porém, não é recomendável que uma rede privada use um endereço qualquer, pois essa
rede pode ser conectada à Internet algum dia. O RFC 1918 reserva três blocos de
endereços IP para uso interno e privado.
Esses três blocos consistem de um endereço de classe A, um intervalo de endereços de
classe B e um intervalo de endereços de classe C.
Os endereços dentro desses intervalos não são roteados no backbone da Internet. Os
roteadores da Internet descartam imediatamente os endereços privados. Para endereçar
uma intranet não-pública, um laboratório de testes ou uma rede doméstica, pode usar esses
endereços privados no lugar dos endereços globalmente exclusivos.
Os endereços IP privados podem ser combinados, conforme mostrado no gráfico, com os
endereços públicos. Isso poupará a quantidade de endereços usados para as conexões
internas.
Conectar uma rede que usa endereços privados à Internet exige a conversão dos endereços
privados em endereços públicos. Esse processo de conversão é chamado de NAT (Network
Address Translation – Conversão de Endereços de Rede). Geralmente, o roteador é o
dispositivo que realiza a NAT. A NAT, juntamente com o CIDR e o IPv6, é tratada em maior
profundidade mais adiante no curso.

Cisco CCNA 3.1 295
9.2.7 Introdução à sub-redes
As sub-redes são outro método para gerenciar os endereços IP mostrado na figura abaixo.
Endereçamento com sub-redes
Esse método de dividir classes inteiras de endereços de redes em pedaços menores
impediu o esgotamento completo dos endereços IP. É impossível abordar o TCP/IP sem
mencionar as sub-redes. Como administrador de sistemas, é importante compreender a
utilização de sub-redes como uma forma de dividir e identificar redes independentes através
da LAN. Nem sempre é necessário dividir uma rede pequena em sub-redes. Entretanto, para
redes grandes ou extremamente grandes, a divisão em sub-redes é necessária.
Endereços de sub-redes

Cisco CCNA 3.1 296
Dividir uma rede em sub-redes significa usar a máscara de sub-rede para dividir a rede em
segmentos menores, ou sub-redes, mais eficientes e mais fáceis de gerenciar. Um exemplo
semelhante seria o sistema telefônico brasileiro, que é dividido em códigos DDD, prefixos e
números locais.
O administrador do sistema precisa resolver essas questões ao adicionar e expandir a rede.
É importante saber quantas sub-redes ou redes são necessárias e quantos hosts serão
necessários em cada rede. Com as sub-redes, a rede não fica limitada às máscaras de rede
padrão de classes A, B ou C, e há maior flexibilidade no projeto da rede.
Os endereços de sub-rede incluem a parte da rede, mais um campo de sub-rede e um
campo do host. O campo da sub-rede e o campo do host são criados a partir da parte do
host original para toda a rede. A possibilidade de decidir como dibidir a parte reservada
originalmente ao endereço de host em novos campos para a identificação de sub-rede e
host, provendo para o administrador da rede uma maior flexibilidade no endereçamento.
Para criar um endereço de sub-rede, um administrador de rede toma emprestados alguns
bits do campo do host e os designa como o campo da sub-rede.
Guia de Referência Rápida de Sub-Redes
A quantidade mínima de bits que podem ser emprestados é 2. Se criássemos uma sub-rede
tomando somente um bit emprestado, o número da rede seria .0. O número de broadcast
seria .255. A quantidade máxima de bits que podem ser emprestados é qualquer valor que
deixe pelo menos 2 bits sobrando para o número do host.

Cisco CCNA 3.1 297
9.2.8 Ipv4 x Ipv6
Quando o TCP/IP foi adotado, na década de 80, ele se baseava em um esquema de
endereçamento em dois níveis. Na época, isso oferecia uma escalabilidade adequada.
Infelizmente, os idealizadores do TCP/IP não poderiam prever que esse protocolo acabaria
sustentando uma rede global de informações, comércio e entretenimento. Há mais de vinte
anos, o IP versão 4 (IPv4) ofereceu uma estratégia de endereçamento que, embora fosse
escalonável durante certo tempo, resultou em uma alocação ineficiente dos endereços.
Os endereços classe A e B representam 75% do espaço de endereços do IPv4, embora
menos de 17.000 organizações possam receber um número de rede classes A ou B.
Alocação de Ipv4
Os endereços de rede de classe C são muito mais numerosos do que os de classes A e B,
embora representem somente 12,5% dos 4 bilhões de possíveis endereços IP.
Infelizmente, os endereços de classe C estão limitados a 254 hosts utilizáveis. Isso não
atende ás necessidades de organizações maiores, que não podem adquirir um endereço de
classes A ou B. Mesmo se houvesse mais endereços classe A, B ou C, um excesso de
endereços de rede faria com que os roteadores da Internet viessem a parar sob o peso do
enorme tamanho das tabelas de roteamento necessárias para armazenar as rotas para
alcançar cada rede.
Já em 1992, a IETF (Internet Engineering Task Force – Força-Tarefa de Engenharia da
Internet) identificou as duas seguintes preocupações específicas:
• Esgotamento dos endereços de rede IPv4 restantes, não atribuídos. Naquela época,
o espaço de classe B estava prestes a se esgotar.
• Ocorreu um crescimento forte e rápido do tamanho das tabelas de roteamento da
Internet quando mais redes de classe C ficaram on-line. A inundação de novas
informações de rede daí resultante ameaçou a capacidade dos roteadores de Internet
de reagir de maneira eficiente.
Durante as duas últimas décadas, foram desenvolvidas diversas extensões do IPv4. Essas
extensões foram projetadas especificamente para melhorar a eficiência de utilização do
espaço de endereços de 32 bits. Duas das mais importantes extensões são as máscaras de
sub-rede e o roteamento interdomínios classes (CIDR), que serão discutidos em maior
profundidade em lições posteriores.

Cisco CCNA 3.1 298
Nesse meio tempo, foi definida e desenvolvida uma versão ainda mais extensível e
escalonável do IP, o IP versão 6 (IPv6).
Ipv4
Ipv6
O IPv6 usa 128 bits em vez dos 32 bits usados atualmente no IPv4. O IPv6 usa números
hexadecimais para representar os 128 bits. Ele oferece 640 sextilhões de endereços. Essa
versão do IP deve oferecer endereços suficientes para as futuras necessidades das
comunicações.
A figura abaixo mostra um endereço IPv4 e um endereço IPv6.

Cisco CCNA 3.1 299
Endereços IPv4 têm 32 bits de comprimento, são escritos em formato decimal e separados
por pontos. Endereços IPv6 têm 128 bits de comprimento e são utilizados para identificar
interfaces individuais ou conjuntos de interfaces. Endereços IPv6 são atribuídos a interfaces,
não aos nós. Uma vez que cada interface pertence a um único nó, qualquer endereço
unicast atribuído às interfaces de um nó podem ser utilizadas como um identificador deste
nó. Endereços IPv6 são escritos em formato hexadecimal e separados por dois pontos. Os
campos do IPv6 têm 16 bits de comprimento. Para facilitar a leitura dos endereços, os zeros
à esquerda podem ser omitidos em todos os campos. O campo :0003: é escrito como :3:. A
representação abreviada do IPv6 para os 128 bits usa oito números de 16 bits, mostrados
como quatro dígitos hexadecimais.
Após anos de planejamento e desenvolvimento, o IPv6 está sendo implementado
lentamente em algumas redes. No futuro, o IPv6 pode vir a substituir o IPv4 como protocolo
Internet dominante.

Cisco CCNA 3.1 300
9.3 Obter um endereço IP
9.3.1 Obtendo um endereço da Internet
Um host de rede precisa obter um endereço único para operar na Internet. O endereço físico
ou MAC de um host só é significativo localmente, identificando o host dentro da rede local.
Como esse endereço é de camada 2, o roteador não o utiliza para encaminhamento fora da
LAN.
Os endereços IP são os endereços mais usados para as comunicações na Internet. Esse
protocolo é um esquema de endereçamento hierárquico que permite que os endereços
individuais sejam associados entre si e tratados como grupos. Esses grupos de endereços
permitem uma transferência eficiente de dados através da Internet.
Os administradores de rede usam dois métodos para atribuir endereços IP. Esses métodos
são: estático e dinâmico. Mais adiante nesta lição, abordaremos o endereçamento estático e
três variações do endereçamento dinâmico. Independentemente do esquema de
endereçamento escolhido, duas interfaces não podem ter o mesmo endereço IP. Dois hosts
que tenham o mesmo endereço IP poderiam gerar um conflito, fazendo com que os dois
hosts envolvidos não funcionassem corretamente. Conforme mostrado na figura abaixo, o
host tem endereço físico, atribuído à placa de interface de rede que permite a conexão ao
meio físico.
Atribuição de Endereços IP

Cisco CCNA 3.1 301
9.3.2 Atribuição estática do endereço IP
A atribuição estática funciona bem em redes pequenas, que muda pouco. O administrador
do sistema atribui e rastreia manualmente os endereços IP de cada computador, impressora
ou servidor da intranet. Uma boa manutenção de registros é essencial para evitar problemas
relacionados a endereços IP duplicados. Isso só é possível quando há uma quantidade
pequena de dispositivos para rastrear.
Os servidores devem receber um endereço IP estático, para que as estações de trabalho e
os outros dispositivos sempre saibam como acessar os serviços necessários. Imagine a
dificuldade que seria telefonar para uma empresa que mudasse de número de telefone
todos os dias.
Outros dispositivos que devem receber endereços IP estáticos são as impressoras de rede,
os servidores de aplicativos e os roteadores.

Cisco CCNA 3.1 302
9.3.3 Atribuição de endereço IP utilizando RARP
O RARP (Reverse Address Resolution Protocol – Protocolo de Resolução Reversa de
Endereços) associa um endereço MAC conhecido a um endereço IP desconhecido. Essa
associação permite que os dispositivos de rede encapsulem os dados antes de enviá-los à
rede. Um dispositivo de rede, como uma estação de trabalho sem disco, por exemplo, pode
conhecer seu endereço MAC, mas não seu endereço IP. O RARP permite que o dispositivo
faça uma solicitação para saber seu endereço IP. Os dispositivos que usam o RARP exigem
que haja um servidor RARP presente na rede para responder às solicitações RARP.
Suponha uma situação em que um dispositivo de origem queira enviar dados a outro
dispositivo. Nesse caso, o dispositivo de origem sabe seu próprio endereço MAC, mas não
consegue localizar seu endereço IP na tabela ARP. O dispositivo de origem deve incluir
tanto seu endereço MAC quanto seu endereço IP para que o dispositivo de destino recupere
os dados, passe-os às camadas superiores do modelo OSI e responda ao dispositivo de
origem. Assim, a origem inicia um processo chamado de solicitação RARP. Essa solicitação
ajuda o dispositivo de origem a detectar seu próprio endereço IP. As solicitações RARP são
enviadas por broadcast para a LAN e são respondidas pelo servidor RARP, que geralmente
é um roteador.
O RARP usa o mesmo formato de pacote do ARP, mas, em uma solicitação RARP, os
cabeçalhos MAC e o "código de operação"(operation code) são diferentes dos de uma
solicitação ARP. Figuras 1 e 2.
Estrutura de Mensagem ARP/RARP

Cisco CCNA 3.1 303
Descrição de Campos de Mensagens ARP/RAP
O formato do pacote RARP contém espaços para os endereços MAC dos dispositivos de
destino e de origem. O campo de endereço IP de origem é vazio. O broadcast vai para todos
os dispositivos da rede. Portanto, o endereço MAC de destino será definido como
FF:FF:FF:FF:FF:FF. As estações de trabalho que executam o RARP têm códigos na ROM
que as instruem a iniciar o processo RARP. As figuras abaixo ilustram o processo RARP em
um layout passo a passo.
RARP: Segmento de Rede

Cisco CCNA 3.1 304
RARP: Geração de solicitação
RARP: Transmissão de solicitação

Cisco CCNA 3.1 305
RARP: Verificação de solicitação
RARP: Geração de Resposta

Cisco CCNA 3.1 306
RARP: Transmissão de Resposta
RARP: Avaliação de Resposta
RARP: Armazenamento de Dados

Cisco CCNA 3.1 307
9.3.4 Atribuição de endereço IP BOOTP
O protocolo bootstrap (BOOTP) opera em um ambiente cliente-servidor e exige a troca de
apenas um pacote para obter informações de IP.
Estrutura de mensagens BOOTP
Descrição de campos da Estrutura de Mensagens BOOTP
Entretanto, diferentemente do RARP, os pacotes BOOTP podem incluir o endereço IP,
assim como o endereço de um roteador, de um servidor e informações específicas do
fabricante.

Cisco CCNA 3.1 308
Um problema do BOOTP, contudo, é não ter sido projetado para fornecer atribuição
dinâmica de endereços. Com o BOOTP, um administrador de rede cria um arquivo de
configuração que especifica os parâmetros de cada dispositivo. O administrador precisa
adicionar hosts e manter o banco de dados do BOOTP. Mesmo que os endereços sejam
atribuídos dinamicamente, continua havendo uma relação de um para um entre a
quantidade de endereços IP e a quantidade de hosts. Isso significa que para cada host da
rede deve haver um perfil BOOTP com uma atribuição de endereço IP dentro dele. Não
pode haver dois perfis com o mesmo endereço IP. Esses perfis poderiam ser usados ao
mesmo tempo, o que corresponderia a dois hosts com o mesmo endereço IP.
Um dispositivo usa o BOOTP para obter um endereço IP durante a inicialização. O BOOTP
usa o UDP para transportar as mensagens. A mensagem UDP é encapsulada em um pacote
IP. O computador usa o BOOTP para enviar um pacote IP de broadcast usando um
endereço IP de destino somente com 1s, equivalente a 255.255.255.255 na notação decimal
com pontos. O servidor BOOTP recebe o broadcast e depois o envia de volta. O cliente
recebe um quadro e verifica o endereço MAC. Se o cliente encontrar seu próprio endereço
MAC no campo do endereço de destino e um broadcast no campo de destino do IP, ele
obtém e armazena o endereço IP e as outras informações fornecidas pela mensagem de
resposta do BOOTP. As figuras abaixo, mostram esse processo em uma descrição passo a
passo.
BOOTP: Segmento de Rede

Cisco CCNA 3.1 309
BOOTP: Criação de Solicitação
Transmissão de Solicitação BOOTP

Cisco CCNA 3.1 310
Transmissão de Solicitação BOOTP

Cisco CCNA 3.1 311
Criação de Resposta

Cisco CCNA 3.1 312
BOOTP: Transmissão de Resposta
BOOTP: Resposta Verificada

Cisco CCNA 3.1 313
BOOTP: Armazenamento de Dados

Cisco CCNA 3.1 314
9.3.5 Gerenciamento de endereços IP com uso de DHCP
O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) é o sucessor do BOOTP. Diferentemente do
BOOTP, o DHCP permite que um host obtenha um endereço IP dinamicamente sem que o
administrador da rede tenha que configurar um perfil individual para cada dispositivo. Tudo o
que é necessário ao usar o DHCP é um intervalo de endereços IP definido IP em um
servidor DHCP. À medida que ficam online, os hosts entram em contato com o servidor
DHCP e solicitam um endereço. O servidor DHCP escolhe um endereço e o concede a esse
host. Com o DHCP, toda a configuração de rede de um computador pode ser obtida em uma
única mensagem.
Estrutura de Mensagens DHCP
Descrição de Campos da Estrutura da Mensagem DHCP

Cisco CCNA 3.1 315
Isso inclui todos os dados fornecidos pela mensagem BOOTP mais um endereço IP
concedido e uma máscara de sub-rede.
A principal vantagem do DHCP em relação ao BOOTP é permitir a mobilidade dos usuários.
Essa mobilidade possibilita que os usuários mudem as conexões da rede de um local para
outro. Assim, deixa de ser necessário manter um perfil fixo para cada dispositivo conectado
à rede, como acontecia com o sistema BOOTP. A importância desse avanço do DHCP é a
sua capacidade de conceder um endereço IP a um dispositivo e, em seguida, recuperar
esse endereço para outro usuário, depois que o primeiro usuário o tiver liberado. Isso
significa que o DHCP oferece uma relação de endereços IP de um para vários e que um
endereço está disponível para qualquer um que se conectar à rede. Uma descrição passo-a-
passo do processo é apresentado nas figuras abaixo.
DHCP: Host Inicializa
Descrição de Campos da Estrutura da Mensagem DHCP

Cisco CCNA 3.1 316
DHCP: Solicitação Transmitida
DHCP: Solicitação Avaliada

Cisco CCNA 3.1 317
DHCP: Oferta DHCP Preparada
DHCP: Oferta DHCP Transmitida

Cisco CCNA 3.1 318
DHCP: Oferta DHCP Avaliada

Cisco CCNA 3.1 319
DHCP: Oferta DHCP Avaliada
DHCP: Oferta DHCP Gerada

Cisco CCNA 3.1 320
DHCP: DHCPACK Criado

Cisco CCNA 3.1 321
DHCP: DHCPACK Transmitido
DHCP: DHCPACK Avaliado

Cisco CCNA 3.1 322
DHCP: DHCPACK Criado

Cisco CCNA 3.1 323
9.3.6 Problemas de resolução de endereços
Um dos principais problemas dos sistemas em rede é como se comunicar com os outros
dispositivos da rede.

Cisco CCNA 3.1 325
Nas comunicações por TCP/IP, um datagrama em uma rede local deve conter um endereço
MAC de destino e um endereço IP de destino. Esses endereços devem estar corretos e
coincidir com os endereços MAC e IP de origem do dispositivo host. Se não coincidirem, o
datagrama será rejeitado pelo host de destino. As comunicações dentro de um segmento de
LAN requerem dois endereços. Deve haver uma maneira de mapear automaticamente os
endereços IP para endereços MAC. O usuário gastaria muito tempo se tivesse que criar os
mapas manualmente. O TCP/IP tem um protocolo chamado ARP (Address Resolution
Protocol – Protocolo de Resolução de Endereços), que pode obter automaticamente os
endereços MAC para transmissão local. Surgem outros problemas quando os dados são
enviados para fora da rede local.

Cisco CCNA 3.1 326
As comunicações entre dois segmentos de LAN têm uma tarefa adicional. Tanto o endereço
IP quanto o endereço MAC são necessários para o host de destino e para o dispositivo de
roteamento intermediário. O TCP/IP tem uma variação do ARP chamada Proxy ARP, que
fornece o endereço MAC de um dispositivo intermediário para transmissão fora da LAN para
outro segmento da rede.

Cisco CCNA 3.1 327
9.3.7 Protocolo de resolução de endereços (ARP)
Em redes TCP/IP , um pacote de dados deve conter tanto um endereço MAC de destino
quanto um endereço IP de destino. Se um dos dois estiver faltando, os dados não passarão
da camada 3 para as camadas superiores. Dessa forma, os endereços MAC e os endereços
IP agem como verificadores e balanceadores entre si. Depois de determinarem os
endereços IP dos dispositivos de destino, os dispositivos podem adicionar os endereços
MAC de destino aos pacotes de dados.
Alguns dispositivos mantêm tabelas que contêm os endereços MAC e os endereços IP de
outros dispositivos conectados à mesma LAN.
Elas são chamadas de tabelas ARP. As tabelas ARP são armazenadas na memória RAM,
onde as informações sobre cada um dos dispositivos são mantidas automaticamente em
cache. É muito raro que o usuário tenha que criar uma entrada na tabela ARP manualmente.
Cada dispositivo em uma rede mantém sua própria tabela ARP. Quando um dispositivo da
rede quer enviar dados através dela, ele usa as informações fornecidas pela tabela ARP.
Quando uma origem determina o endereço IP de um destino, ela consulta a tabela ARP a
fim de localizar o endereço MAC do destino. Se a origem localizar uma entrada na sua
tabela (endereço IP de destino para o endereço MAC de destino), ela associa o endereço IP
ao endereço MAC e o utiliza para encapsular os dados. Então, o pacote de dados é enviado
pelos meios físicos da rede para ser capturado pelo dispositivo de destino.
Os dispositivos podem usar duas formas de obter os endereços MAC que eles precisam
para adicionar aos dados encapsulados.

Cisco CCNA 3.1 330
A primeira maneira é monitorar o tráfego que ocorre no segmento local da rede. Todas as
estações de uma rede Ethernet analisarão todo o tráfego para determinar se os dados são
para elas. Parte desse processo é gravar os endereços IP e MAC de origem do datagrama
em uma tabela ARP. Conforme os dados são transmitidos pela rede, os pares de endereços
preenchem a tabela ARP. A outra maneira de obter um par de endereços para transmissão
dos dados é enviar uma solicitação ARP broadcast.
O processo ARP
Solicitação ARP

Cisco CCNA 3.1 332
O computador que requer um par de endereços IP e MAC envia uma solicitação ARP
broadcast. Todos os outros dispositivos da rede local analisam essa solicitação. Se um dos
dispositivos locais corresponder ao endereço IP da solicitação, ele devolve uma resposta
ARP que contém seu par IP-MAC. Se o endereço IP for para a rede local e o computador
não existir ou estiver desligado, não haverá resposta à solicitação ARP. Nesta situação, o
dispositivo de origem relata um erro. Se a solicitação for para uma rede com outro IP, há
outro processo que pode ser usado.
Os roteadores não encaminham pacotes de broadcast. Se este recurso estiver ativado, o
roteador realiza um Proxy ARP.

Cisco CCNA 3.1 334
O Proxy ARP é uma variação do protocolo ARP. Nesta variação, um roteador envia ao host
solicitante uma resposta ARP com o endereço MAC da interface na qual a solicitação foi
recebida. O roteador responde com os endereços MAC às solicitações cujo endereço IP não
esteja no intervalo de endereços da sub-rede local.
Outro método para enviar dados ao endereço de um dispositivo que está em outro segmento
da rede é configurar um gateway padrão.

Cisco CCNA 3.1 335
O gateway padrão é uma opção de host em que o endereço IP da interface do roteador é
armazenado na configuração de rede do host. O host de origem compara o endereço IP de
destino com o seu próprio endereço IP para determinar se os dois endereços IP estão
localizados no mesmo segmento. Se o host receptor não estiver no mesmo segmento, o
host de origem envia os dados usando o endereço IP real do destino e o endereço MAC do
roteador. O endereço MAC do roteador foi obtido da tabela ARP, usando o endereço IP
desse roteador.
Se o gateway padrão no host e o recurso de Proxy ARP no roteador não estiverem
configurados, nenhum tráfego poderá sair da rede local. Um dos dois precisa estar
configurado para que haja uma conexão para fora da rede local.

Cisco CCNA 3.1 336
Resumo Capítulo 09
Deve ter sido obtido um entendimento dos principais conceitos a seguir: texto
• Por que a Internet foi desenvolvida e como o TCP/IP situa-se no projeto da Internet.
• As 4 camadas do modelo TCP/IP.
• As funções de cada camada do modelo TCP/IP.
• O modelo OSI comparado ao modelo TCP/IP.
• O endereçamento IP dá a cada dispositivo na Internet um identificador exclusivo.
• As classes de endereços IP são divisões lógicas do espaço de endereços usadas
para atender às necessidades de vários tamanhos de redes.
• As sub-redes são usadas para dividir uma rede em redes menores.
• Os endereços reservados desempenham um papel especial no endereçamento IP e
não podem ser usados para nenhuma outra finalidade.
• Os endereços privados não podem ser roteados na Internet pública.
• A função de uma máscara de sub-rede é mapear as partes de um endereço IP que
correspondem à rede e ao host.
• Algum dia, o IPv4 estará totalmente obsoleto e a versão usada comumente será a
IPv6.
• Um computador precisa ter um endereço IP para se comunicar na Internet.
• Um endereço IP pode ser configurado estaticamente ou dinamicamente.
• Um endereço IP dinâmico pode ser alocado usando-se o RARP, BOOTP ou DHCP.
• O DHCP fornece mais informações a um cliente do que o BOOTP.
• O DHCP permite que os computadores sejam móveis, possibilitando a conexão a
várias redes diferentes.
• O ARP e o Proxy ARP podem ser usados para solucionar problemas de resolução de
endereços.

Cisco CCNA 3.1 337
Capítulo 10: Conceitos Básicos de Roteamento e
de Sub-redes

Cisco CCNA 3.1 339
Internet Protocol (IP) é o principal protocolo roteado da Internet. O endereçamento IP
permite o roteamento de pacotes da origem ao destino usando o melhor caminho disponível.
A propagação de pacotes, as alterações de encapsulamento e os protocolos orientados para
conexões e sem conexão também são críticos para assegurar a transmissão correta dos
dados ao seu destino. Este módulo fornecerá uma visão geral de cada um desses tópicos.
A diferença entre protocolos de roteamento e roteados é uma fonte comum de confusão
para quem está aprendendo sobre redes. Essas duas palavras são parecidas, mas seu
sentido é bastante diferente. Este módulo também apresenta protocolos de roteamento que
permitem que os roteadores construam tabelas das quais pode-se determinar o melhor
caminho para um host na Internet.
Não há duas organizações idênticas no mundo. Na verdade, nem todas as organizações
podem enquadrar-se no sistema de três classes de endereços A, B, e C. No entanto, há
flexibilidade no sistema de endereçamento por classes e esta flexibilidade chama-se divisão
em sub-redes. A divisão em sub-redes permite que os administradores de rede determinem
o tamanho dos componentes da rede com a qual trabalharão. Uma vez determinado como
segmentar a rede, eles podem usar a máscara de sub-rede para determinar em que parte da
rede está cada dispositivo.
Ao concluírem este módulo, os alunos deverão ser capazes de:
• Descrever protocolos roteados (roteáveis).
• Relacionar as etapas do encapsulamento de dados em uma internetwork à medida
que esses dados são roteados para um ou mais dispositivos da camada 3.
• Descrever os tipos de entrega sem conexão e orientada a conexão.
• Citar os campos de pacotes IP.
• Descrever o processo de roteamento.
• Comparar e diferenciar tipos de protocolos de roteamento.
• Relacionar e descrever várias métricas usadas por protocolos de roteamento.
• Relacionar várias utilizações para a divisão em sub-redes.
• Determinar a máscara de sub-rede para uma determinada situação.
• Utilizar uma máscara de sub-rede para determinar a ID da sub-rede.

Cisco CCNA 3.1 340
10.1 Protocolo roteado
10.1.1 Protocolos roteáveis e roteados
Um protocolo é um conjunto de regras que determina como os computadores comunicam-se
uns com os outros através de redes. Os computadores comunicam-se uns com os outros
trocando mensagens de dados. Para aceitar e atuar com base nestas mensagens, devem
ter definições para sua interpretação. Os exemplos de mensagens incluem aquelas que
estabelecem conexão com uma máquina remota, mensagens de e-mail e arquivos
transferidos via rede.
Um protocolo descreve:
• O formato que deve ser adotado por uma mensagem;
• O modo como os computadores devem trocar uma mensagem no contexto de uma
atividade em particular;
Um protocolo roteado permite que o roteador encaminhe dados entre nós de diferentes
redes.
Endereço IP

Cisco CCNA 3.1 341
Para um protocolo ser roteável, ele deve propiciar a capacidade de atribuir um número de
rede e um número de host a cada dispositivo individual. Alguns protocolos, como o IPX,
exigem apenas um número de rede, porque usam um endereço MAC de host para o número
do host. Outros protocolos, como o IP, exigem um endereço completo, que consiste em uma
parte da rede e uma parte do host. Esses protocolos também exigem uma máscara de rede
para diferenciar os dois números. O endereço de rede é obtido pela operação AND do
endereço com a máscara de rede.
A razão para a utilização de uma máscara de rede é permitir que grupos de endereços IP
seqüenciais sejam tratados como uma única unidade.
Agrupamento de Endereços IP
Se esse agrupamento não fosse permitido, cada host precisaria ser mapeado
individualmente para o roteamento. Isto seria impossível, porque de acordo com o Internet
Software Consortium existem atualmente aproximadamente 233.101.500 hosts na Internet.

Cisco CCNA 3.1 342
10.1.2 IP como Protocolo roteado
O Internet Protocol (IP) é a implementação mais utilizada de um esquema de
endereçamento de rede hierárquico.
Protocolos roteados
O IP é um protocolo sem conexão, de melhor entrega possível e, não confiável. O termo
"sem conexão" significa que não há conexão com circuito dedicado estabelecida antes da
transmissão, como ocorre quando é feita uma ligação telefônica. O IP determina a rota mais
eficiente para os dados com base no protocolo de roteamento. Os termos "não confiável" e
"melhor entrega" não implicam que o sistema não seja confiável e que não funcione bem,
mas que o IP não verifica se os dados chegaram ao destino. Se necessário, a verificação é
controlada pelos protocolos da camada superior.
À medida que as informações fluem pelas camadas do modelo OSI, os dados são
processados em cada camada. Na camada de rede, os dados são encapsulados em
pacotes (também conhecidos como datagramas).
Encapsulamento de Dados

Cisco CCNA 3.1 343
O IP determina o conteúdo do cabeçalho do pacote IP, que inclui informações sobre
endereçamento e outras informações de controle, mas não trata dos dados em si. O IP
aceita quaisquer dados que lhe forem passados das camadas superiores.
Cabeçalho do Pacote IP

Cisco CCNA 3.1 344
10.1.3 Propagação de pacotes e comutação em um roteador
À medida que um pacote trafega em uma internetwork até seu destino final, os cabeçalhos e
trailers de quadros da camada 2 são removidos e substituídos em cada dispositivo da
camada 3.
Dispositivos da Camada de Rede no Fluxo de Dados
Isso ocorre porque as unidades de dados, da camada 2 (quadros) destinam-se ao
endereçamento local. As unidades de dados, da camada 3 (pacotes) destinam-se ao
endereçamento fim-a-fim.
Descarte do Protocolo do Roteador

Cisco CCNA 3.1 347
Os quadros Ethernet foram criados para operar em um domínio de broadcast usando o
endereço MAC incorporado ao dispositivo físico. Outros tipos de quadros da camada 2
incluem links seriais do Point-to-Point Protocol (PPP) e conexões Frame Relay, que usam
diferentes esquemas de endereçamento da camada 2. Independentemente do tipo de
endereçamento da camada 2 utilizado, os quadros foram criados para operar em um
domínio de broadcast da camada 2; à medida que os dados atravessam um dispositivo da
camada 3 , as informações da camada 2 mudam.
À medida que um quadro é recebido em um roteador ou em uma interface de roteador, o
endereço MAC de destino é extraído. O endereço é analisado para verificar se o quadro é
endereçado diretamente à interface do roteador ou se é um broadcast. Em qualquer um
desses dois casos, o quadro é aceito. Caso contrário, é descartado, já que se destina a
outro dispositivo no domínio de colisão. O quadro aceito tem as informações de Cyclic
Redundancy Check (CRC) extraídas do trailer do quadro e calculadas, para verificar se os
dados do quadro não contêm erro. Se a verificação falhar, o quadro é descartado. Se a
verificação for válida, o cabeçalho e o trailer do quadro são removidos e o pacote passa à
camada 3. Ele é, então, analisado para verificar se realmente destina-se ao roteador ou se
deve ser roteado para outro dispositivo da internetwork. Se o endereço IP de destino
coincidir com uma das portas do roteador, o cabeçalho da camada 3 é removido e os dados
passam à camada 4. Se o pacote for roteado, o endereço IP de destino será comparado à
tabela de roteamento.
Se houver coincidência ou se houver uma rota padrão, o pacote será enviado à interface
especificada na instrução da tabela de roteamento coincidente. Quando o pacote é
comutado para a interface de saída, um novo valor de CRC é adicionado como trailer de
quadro e o cabeçalho de quadro correto é adicionado ao pacote. O quadro é, então,
transmitido ao próximo domínio de broadcast em seu trajeto até o destino final.

Cisco CCNA 3.1 348
10.1.4 Internet Protocol (IP)
Dois tipos de serviços de entrega são: sem conexão e orientados a conexões. Esses dois
serviços fornecem a entrega real de dados fim-a-fim em uma internetwork.
A maioria dos serviços de rede usa um sistema de entrega sem conexão.
Serviços de rede sem conexão
Pacotes diferentes podem seguir caminhos diferentes para atravessar a rede, mas são
reagrupados após chegarem ao destino. Em um sistema sem conexão, o destino não é
contatado antes de o pacote ser enviado. Uma boa comparação para um sistema sem
conexão é o sistema postal. O destinatário não é contatado antes do envio para verificar se
aceitará a carta. Além disso, o remetente nunca sabe se a carta chegou ao destino.
Em sistemas orientados a conexão, é estabelecida uma conexão entre o remetente e o
destinatário antes que qualquer dado seja transferido. Um exemplo de rede orientada a
conexão é o sistema telefônico. O autor da chamada faz uma ligação, é estabelecida uma
conexão e ocorre a comunicação.
Serviços orientados à conexão

Cisco CCNA 3.1 349
Os processos de rede sem conexão são normalmente conhecidos como comutados por
pacote. À medida que os pacotes trafegam da origem ao destino, podem ser comutados
para caminhos diferentes e, possivelmente, chegar fora de ordem. Os dispositivos
determinam os caminhos para cada pacote com base em diversos critérios. Alguns deles,
como por exemplo, larguras de banda disponível, podem diferir de pacote para pacote.
Os processos de rede orientados a conexão são freqüentemente conhecidos como
comutados por circuito. Primeiramente é estabelecida uma conexão com o receptor e, em
seguida, começa a transferência de dados. Todos os pacotes trafegam seqüencialmente
pelo mesmo circuito físico ou virtual.
A Internet é uma gigantesca rede não orientada a conexão (connectionless) em que a
maioria dos pacotes enviados são manipulados pelo IP. O TCP adiciona a camada 4,
serviços de confiabilidade orientados a conexão, ao IP.

Cisco CCNA 3.1 350
10.1.5 Anatomia de um pacote IP
Os pacotes IP consistem dos dados das camadas superiores somados a um cabeçalho IP.
O cabeçalho IP consiste de:
• Versão – Especifica o formato do cabeçalho do pacote IP. O campo versão (4-bits)
contém o valor 4 se este for um pacote IPv4 e 6 se este for um pacote IPv6.
Entretanto, este campo não é utilizado para distinguir pacotes IPv4 e IPv6. O campo
"Tipo de protocolo" no cabeçalho da camada 2 é usado para isto.
• Tamanho do cabeçalho IP (HLEN) – Indica o tamanho do cabeçalho do datagrama
em palavras de 32 bits. Esse é o tamanho total de todas as informações do
cabeçalho, correspondentes aos dois campos de cabeçalho de tamanhos variáveis.
• Tipo de serviço(TOS) – Especifica o nível de importância atribuído por um
determinado protocolo de camada superior; oito bits.
• Extensão total – Especifica o tamanho total do pacote em bytes, inclusive dados e
cabeçalho; 16 bits. Para obter o tamanho do payload dos dados, subtraia o HLEN do
tamanho total.
• Identificação – Contém um número inteiro que identifica o datagrama atual; 16 bits.
Esse é o número de seqüência.
• Flags – Um campo de três bits em que os dois bits de ordem inferior controlam a
fragmentação. Um bit especifica se o pacote pode ser fragmentado; o outro, se este é
o último fragmento de uma série de pacotes fragmentados.
• Deslocamento de fragmento – Usado para ajudar a juntar fragmentos de
datagramas; 13 bits. Este campo permite que o anterior termine em um limite de 16
bits.
• Time-to-live (TTL) – Um campo que especifica o número de saltos pelos quais um
pacote pode trafegar. Este número diminui em um à medida que o pacote trafega por
um roteador. Quando o contador chega a zero, o pacote é descartado. Isso impede
que os pacotes permaneçam infinitamente em loop.
• Protocol – Indica que protocolo de camada superior, por exemplo, TCP ou UDP,
receberá os pacotes de entrada após a conclusão do processamento IP; oito bits.
• Checksum do cabeçalho – Ajuda a assegurar a integridade do cabeçalho IP; 16 bits.
• Endereço de origem – Especifica o endereço IP do nó de envio; 32 bits.
• Endereço de destino – Especifica o endereço IP do nó de recebimento; 32 bits.
• Opções – Permite que o IP suporte várias opções, como segurança; tamanho
variável.
• Enchimento – Zeros adicionais são adicionados a este campo para assegurar que o
cabeçalho IP seja sempre um múltiplo de 32 bits.
• Dados – Contêm informações da camada superior; tamanho variável, máximo de 64
Kb.

Cisco CCNA 3.1 351
Embora os endereços IP de origem e de destino sejam importantes, os outros campos do
cabeçalho têm feito do IP um protocolo bastante flexível. Os campos do cabeçalho
apresentam informações sobre os endereços da origem e destino do pacote e geralmente
indicam o tamanho da mensagem de dados. A informação de roteamento da mensagem
também está contida no cabeçalho
do IP, a qual pode longa e
complexa.
Campos da Camada de Rede

Cisco CCNA 3.1 352
10.2 Protocolos de roteamento IP
10.2.1 Visão geral do roteamento
O roteamento é uma função OSI da camada 3.
A camada de Rede
Roteamento é um esquema hierárquico de organização que permite o agrupamento de
endereços individuais. Esses endereços individuais são tratados como uma única unidade
até que o endereço de destino seja necessário para a entrega final dos dados.
O roteamento é o processo de localizar o caminho mais eficiente entre dois dispositivos. O
dispositivo primário que executa o processo de roteamento é o roteador.
Roteamento

Cisco CCNA 3.1 353
Veja a seguir as duas funções-chave de um roteador:
• Os roteadores devem manter tabelas de roteamento e verificar se os outros
roteadores conhecem as alterações na topologia da rede. Esta função é executada
com o uso de um protocolo de roteamento para comunicar informações de rede a
outros roteadores.
• Quando os pacotes chegam a uma interface, o roteador deve usar a tabela de
roteamento para determinar para onde enviá-los. O roteador comuta os pacotes para
a interface apropriada, adiciona as informações de enquadramento necessárias à
interface e transmite o quadro.
Um roteador é um dispositivo de camada de rede que usa uma ou mais métricas para
determinar o caminho ideal pelo qual o tráfego da rede deve ser encaminhado. Métricas de
roteamento são valores usados para determinar a vantagem de uma rota sobre a outra. Os
protocolos de roteamento usam várias combinações de métricas para determinar o melhor
caminho para os dados.
Métrica de Roteamento

Cisco CCNA 3.1 354
Os roteadores interconectam segmentos de rede ou redes inteiras. Eles passam quadros de
dados entre as redes com base nas informações da camada 3. Os roteadores tomam
decisões lógicas relativas ao melhor caminho para a entrega de dados. Em seguida,
direcionam os pacotes para a porta de saída apropriada, para que sejam encapsulados para
transmissão. O processo de encapsulamento e de desencapsulamento ocorre cada vez que
um pacote trafega através de um roteador. O roteador precisa desemcapsular o quadro de
camada 2 para ter acesso e examinar os endereços da camada 3. Como mostra a figura
abaixo, o processo completo de envio de dados de um dispositivo ao outro envolve o
processo de encapsulamento e desencapsulamento em todas as setes camadas OSI.
Encapsulamento de Dados

Cisco CCNA 3.1 355
Este processo fragmenta o fluxo de dados em segmentos, adiciona os cabeçalhos e trailers
apropriados e transmite os dados. O processo de desencapsulamento é o oposto,
removendo os cabeçalhos e trailers e recombinando os dados em um fluxo contínuo.
Este curso enfoca o protocolo roteável mais comum, o Internet Protocol (IP). Outros
exemplos de protocolos roteáveis incluem IPX/SPX e AppleTalk. Esses protocolos fornecem
suportem à camada 3. Os protocolos não-roteáveis não fornecem esse suporte. O protocolo
não-roteável mais comum é o NetBEUI. O NetBEUI é um protocolo pequeno, rápido e
eficiente, cuja entrega de quadros limita-se a um segmento.
10.2.2 Visão geral do roteamento

Cisco CCNA 3.1 356
É freqüente a comparação entre roteamento e comutação.
Roteamento e comutação podem, aparentemente, aos olhos de um observador inexperiente,
executar a mesma função. A principal diferença é que a comutação ocorre na camada 2, a
camada de enlace do modelo OSI e o roteamento ocorre na camada 3. Esta distinção
significa que roteamento e comutação usam informações diferentes no processo de mover
dados da origem até o destino.
A relação entre comutação e roteamento é comparável àquela das ligações telefônicas
locais e de longa distância. Quando é feita uma ligação telefônica para um número no
mesmo código de área, ela é tratada por um comutador local. No entanto, esse comutador
pode rastrear apenas seus próprios números locais. Ele não pode lidar com todos os
números de telefone do mundo. Quando o comutador recebe uma solicitação de ligação fora
do seu código de área, passa essa ligação ao comutador de nível mais alto, que reconhece
códigos de área. Esse comutador, em seguida, passa a ligação, de modo que ela chegue ao
comutador local relativo ao código de área discado.
Comutação e Roteamento da Camada 2
O roteador executa uma função parecida com aquela do comutador de nível mais alto no
exemplo do telefone.

Cisco CCNA 3.1 357
A figura abaixo mostra as tabelas ARP para o endereços MAC da camada 2 e as tabelas de
roteamento para o endereços IP da camada 3.
Tabelas ARP e Roteamento
Cada interface de computador e de roteador mantém uma tabela ARP para a comunicação
da camada 2. A tabela ARP tem efeito somente sobre o domínio de broadcast ao qual está
conectada. O roteador também mantém uma tabela de roteamento que lhe permite rotear
dados para fora do domínio de broadcast. Cada entrada na tabela ARP contém um par de
endereços IP-MAC. As tabelas de roteamento também rastreiam como a rota foi aprendida
(nesse caso, conectada diretamente [C] ou aprendida por RIP [R]), o endereço IP da rede
para redes alcançáveis, a contagem de saltos ou a distância até essas redes e a interface à
qual os dados devem ser enviados para chegar à rede de destino.
O switch de camada 2 monta a sua tabela de encaminhamento (forwarding table) utilizando
endereços MAC. Quando um host tem dados para um endereço IP não-local, envia o quadro
ao roteador mais próximo. O host usa o endereço MAC do roteador como o endereço MAC
de destino.
Um switch conecta segmentos pertencentes à mesma rede ou sub-rede lógica. Para hosts
não locais, o switch encaminha o quadro para o roteador com base no endereço MAC do
destino. O roteador examina o endereço de destino da camada 3 do pacote para decidir o

Cisco CCNA 3.1 358
encaminhamento. O Host X conhece o endereço IP do roteador porque a configuração IP do
host inclui o endereço IP do gateway padrão (default gateway).
Assim como o switch mantém uma tabela de endereços MAC conhecidos, o roteador
mantém uma tabela de endereços IP conhecida como tabela de roteamento. Há uma
diferença entre esses dois tipos de endereços. Os endereços MAC não são organizados
logicamente, mas os endereços IP são organizados de forma hierárquica. Um switch pode
lidar com um número razoável de endereços MAC não-organizados, pois só precisará
pesquisar sua tabela para verificar aqueles endereços contidos no seu segmento. Os
roteadores precisam lidar com um volume maior de endereços. Assim, eles precisam de um
sistema de endereçamento organizado, capaz de agrupar endereços semelhantes e tratá-los
como uma única unidade de rede até que os dados atinjam o segmento de destino. Se os
endereços IP não fossem organizados, a Internet simplesmente não funcionaria. Um
exemplo seria uma biblioteca com milhões de páginas individuais de material impresso
colocadas em uma grande pilha. Esse material é inútil, pois é impossível localizar ali um
documento individual. Se as páginas foram organizadas em livros com cada página
individualmente identificada e se os livros também forem catalogados, fica muito mais fácil
localizar e usar os dados.
Outra diferença entre redes comutadas e roteadas é que as redes comutadas não
bloqueiam os broadcasts.
Comparação dos recursos de roteadores e switches
Como resultado, os comutadores podem ficar sobrecarregados por tempestades de
broadcast. Os roteadores bloqueiam broadcasts de rede local; assim, uma tempestade de
broadcast afeta apenas o domínio de broadcast que a originou. Como os roteadores
bloqueiam broadcasts, também fornecem um nível de segurança e de controle de largura de
banda superior ao dos comutadores.
10.2.3 Roteado x roteamento

Cisco CCNA 3.1 359
Os protocolos usados na camada de rede que transferem dados de um host para outro
através de um roteador são chamados protocolos roteados ou roteáveis. Os protocolos
roteados transportam dados através de uma rede. Os protocolos de roteamento permitem
que os roteadores escolham o melhor caminho para os dados, da origem ao destino.
As funções de um protocolo roteado abrangem:
• Incluir qualquer conjunto de protocolos de rede que forneça informações suficientes
em seu endereço de camada de rede para que um roteador o encaminhe ao próximo
dispositivo e, por fim, ao seu destino.
• Definir o formato e o uso dos campos em um pacote.
Protocolo Roteado
O Internet Protocol (IP) e o Internetwork Packet Exchange (IPX) da Novell são exemplos de
protocolos roteados. Outros exemplos incluem DECnet, AppleTalk, Banyan VINES e Xerox
Network Systems (XNS).
Os roteadores usam protocolos de roteamento para trocar tabelas de roteamento e
compartilhar informações de roteamento. Em outras palavras, os protocolos de roteamento
permitem que os roteadores direcionem protocolos roteados.
As funções de um protocolo de roteamento incluem:
• Fornecer processos para o compartilhamento de informações de rota.
• Permitir que os roteadores comuniquem-se uns com os outros para atualizar e manter
as tabelas de roteamento
Protocolo de Roteamento
Exemplos de protocolos de roteamento que suportam o protocolo roteado IP incluem
Routing Information Protocol (RIP), Interior Gateway Routing Protocol (IGRP), Open Shortest
Path First (OSPF), Border Gateway Protocol (BGP) e Enhanced IGRP (EIGRP).
10.2.4 Determinação do caminho

Cisco CCNA 3.1 360
A determinação do caminho ocorre na camada de rede. A determinação do caminho
permite que um roteador compare o endereço de destino às rotas disponíveis em sua tabela
de roteamento e selecione o melhor caminho. O roteador aprende essas rotas disponíveis
através de roteamento estático ou dinâmico. As rotas configuradas manualmente pelo
administrador da rede são estáticas. As rotas aprendidas por outros roteadores com o uso
de um protocolo de roteamento são dinâmicas.
Determinação do Caminho
O roteador usa a determinação do caminho para decidir por que porta um pacote de entrada
deve sair para continuar seu tráfego até o destino. Este processo também é conhecido como
roteamento do pacote. Cada roteador que o pacote encontra em seu caminho é chamado
salto. A contagem de saltos é a distância percorrida. A determinação do caminho pode ser
comparada a uma pessoa que dirige um carro de um local a outro em uma cidade. O
motorista tem um mapa que mostra as ruas que podem ser percorridas para chegar ao
destino, exatamente como um roteador usa uma tabela de roteamento. O motorista trafega
de um cruzamento ao outro, como o pacote trafega de um roteador ao outro em cada salto.
Em qualquer cruzamento, o motorista pode orientar-se optando por virar à esquerda, à
direita ou seguir em frente. Do mesmo modo, um roteador decide a que porta de saída o
pacote deve ser enviado.
Determinação do Caminho
As decisões de um motorista são influenciadas por fatores como o volume de tráfego em
uma estrada, seu limite de velocidade e número de pistas, se há pedágio nessa estrada e se
ela está sempre aberta ao tráfego. Às vezes, é mais rápido adotar uma rota mais longa,

Cisco CCNA 3.1 361
usando uma rua menor, menos movimentada, em vez de uma estrada com tráfego muito
intenso. De forma semelhante, os roteadores podem decidir com base em fatores como
carga, largura de banda, atraso, custo e confiabilidade de um link de rede.
O processo a seguir é usado durante uma determinação do caminho para cada pacote
roteado:
O Processo de Roteamento
• O roteador compara o endereço IP do pacote que ele recebeu com as tabelas IP que
tem.
• A máscara da primeira entrada da tabela de roteamento é aplicada ao endereço de
destino.
• O destino com a máscara é comparado à tabela de roteamento.
• Se houver correspondência, o pacote é encaminhado à porta associada a essa
entrada da tabela.
• Caso contrário, é verificada a próxima entrada da tabela.
• Se o pacote não corresponder a nenhuma entrada da tabela, o roteador verifica se foi
definida uma rota padrão.
• Em caso afirmativo, o pacote é encaminhado à porta associada. Uma rota padrão é
aquela configurada pelo administrador da rede como a rota a ser usada caso não haja
correspondências na tabela de roteamento.
• Se não houver rota padrão, o pacote é descartado. Normalmente, uma mensagem é
enviada de volta ao dispositivo de envio, com a indicação de que o destino não pôde
ser alcançado.
10.2.5 Tabelas de roteamento

Cisco CCNA 3.1 362
Os roteadores usam protocolos de roteamento para construir e manter tabelas de
roteamento que contêm informações de rota. Isso auxilia o processo de determinação do
caminho. Os protocolos de roteamento preenchem tabelas de roteamento com diversas
informações de rota. Essas informações variam, dependendo do protocolo de roteamento
usado. As tabelas de roteamento contêm as informações necessárias para encaminhar
pacotes de dados através de redes conectadas. Os dispositivos de camada 3 interconectam
domínios de broadcast ou LANs. É necessário um esquema de endereçamento hierárquico
para que ocorra a transferência de dados.
Os roteadores rastreiam informações importantes em suas tabelas de roteamento, inclusive:
• Tipo de protocolo – O tipo de protocolo de roteamento que criou a entrada da tabela
de roteamento.
• Associações com destino/próximo salto – Essas associações informam a um
roteador se um destino específico está diretamente conectado ao roteador ou se pode
ser alcançado com o uso de um outro, chamado "próximo salto" no trajeto até o
destino final. Quando um roteador recebe um pacote, verifica o endereço de destino e
tenta fazer a correspondência entre esse endereço e uma entrada da tabela de
roteamento.
• Métrica de roteamento – Protocolos de roteamento diferentes usam métricas de
roteamento diferentes. As métricas de roteamento são usadas para determinar se
uma rota é interessante. Por exemplo, o Routing Information Protocol (RIP) usa a
contagem de saltos como única métrica de roteamento. O Interior Gateway Routing
Protocol (IGRP) usa uma combinação de métricas de largura de banda, carga, atraso
e confiabilidade para criar um valor de métrica composto.
• Interface de saída – A interface na qual os dados devem ser enviados, para que
cheguem ao destino final.
Os roteadores comunicam-se uns com os outros para manter suas tabelas de roteamento
através da transmissão de mensagens de atualização de roteamento. Alguns protocolos de
roteamento transmitem mensagens de atualização periodicamente; outros as enviam
somente quando há alterações na topologia da rede. Alguns protocolos transmitem toda a
tabela de roteamento em cada mensagem de atualização; outros transmitem somente as
rotas que sofreram alteração. Analisando as atualizações de roteamento dos roteadores
vizinhos, um roteador constrói e mantém sua tabela de roteamento.

Cisco CCNA 3.1 363
10.2.6 Algoritmos e métrica de roteamento
Um algoritmo é uma solução detalhada para um problema. No caso de pacotes de
roteamento, protocolos de roteamento diferentes usam algoritmos diferentes para decidir a
que porta um pacote recebido deve ser enviado. Para tomar decisões, os algoritmos de
roteamento dependem de métricas.
Os protocolos de roteamento freqüentemente têm um ou mais dos objetivos de projeto a
seguir:
• Otimização – A otimização descreve a capacidade do algoritmo de roteamento de
selecionar a melhor rota. A rota dependerá das métricas e dos pesos dessas métricas
usados no cálculo. Por exemplo, um algoritmo pode usar métricas de contagem de
saltos e de atraso, mas considerar as métricas de atraso mais importantes no cálculo.
• Simplicidade e economia – Quanto mais simples o algoritmo, mais eficientemente
ele será processado pela CPU e pela memória no roteador. Isso é importante para o
dimensionamento da rede em grandes proporções como, por exemplo, a Internet.
• Robustez e estabilidade – Um algoritmo de roteamento deve funcionar corretamente
caso enfrente circunstâncias incomuns ou imprevistas, como, por exemplo, falhas de
hardware, condições de cargas elevadas e erros de implementação.
• Flexibilidade – Um algoritmo de roteamento deve adaptar-se rapidamente a diversas
alterações da rede. Essas alterações incluem disponibilidade e memória do roteador,
alterações na largura de banda e atraso da rede.
• Convergência rápida – Convergência é o processo de concordância de todos os
roteadores em rotas disponíveis. Quando um evento de rede altera a disponibilidade
de um roteador, são necessárias atualizações para restabelecer a conectividade da
rede. Algoritmos de roteamento com conversão lenta podem impedir a entrega dos
dados.
Os algoritmos de roteamento usam diferentes métricas para determinar a melhor rota.
Cada algoritmo de roteamento interpreta a melhor opção segundo seu próprio julgamento. O
algoritmo de roteamento gera um número, chamado valor de métrica, para cada caminho na
rede. Algoritmos de roteamento sofisticados baseiam a seleção de rotas em várias métricas,
combinando-as em um único valor composto de métrica. Normalmente, valores de métrica
menores indicam caminhos preferidos.

Cisco CCNA 3.1 364
As métricas podem basear-se em uma única característica de um caminho ou podem ser
calculadas com base em várias características. Veja a seguir as métricas mais comumente
usadas por protocolos de roteamento:
• Largura de banda – A capacidade de dados de um link. Normalmente, um link
Ethernet de 10 Mbps é preferível a uma linha alugada de 64 kbps.
• Atraso – O tempo necessário para mover um pacote em cada link da origem até o
destino. O atraso depende da largura de banda de links intermediários, do volume de
dados que podem ser armazenados temporariamente em cada roteador, do
congestionamento na rede e da distância física.
• Carga – O volume de atividade em um recurso de rede, como, por exemplo, um
roteador ou um link.
• Confiabilidade – Normalmente, uma referência à taxa de erros de cada link da rede.
• Contagem de saltos – O número de roteadores pelos quais um pacote deve trafegar
antes de chegar ao destino. Cada roteador pelo qual os dados devem passar é igual
a um salto. Um caminho que tem contagem de saltos quatro indica que os dados que
trafegam por esse caminho devem passar por quatro roteadores antes de chegar ao
seu destino final. Se vários caminhos estiverem disponíveis para um destino, o
preferido será aquele com o menor número de saltos.
• Ticks – O atraso em um link de dados que usa clock ticks (pulsos do relógio) do PC
IBM. Um tick corresponde a aproximadamente 1/18 de segundo.
• Custo – Um valor arbitrário, normalmente baseado em largura de banda, despesa ou
em outra medida, atribuído por um administrador de rede.

Cisco CCNA 3.1 365
10.2.7 IGP e EGP
Um sistema autônomo é uma rede ou um conjunto de redes sob controle administrativo
comum, como o domínio cisco.com. Um sistema autônomo consiste de roteadores que
apresentam uma visão consistente de roteamento para o mundo exterior.
Duas famílias de protocolos de roteamento são Interior Gateway Protocols (IGPs) e Exterior
Gateway Protocols (EGPs).
Interior Gateway Protocols e Exterior Gateway Protocols
Os IGPs roteiam dados em um sistema autônomo.
• Routing Information Protocol (RIP) e (RIPv2)
• Interior Gateway Routing Protocol (IGRP)
• Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)
• Open Shortest Path First (OSPF)
• Protocolo Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS)
Os EGPs roteiam dados entre sistemas autônomos. Um exemplo de EGP é o Border
Gateway Protocol (BGP).

Cisco CCNA 3.1 366
10.2.8 Vetor de estado do link e de distância
Os protocolos de roteamento podem ser classificados como IGPs ou EGPs, o que descreve
se um grupo de roteadores está ou não sob uma única administração. Os IGPs podem ser
mais detalhadamente categorizados como protocolos de vetor de distância ou de estado de
link.
A abordagem de roteamento pelo vetor de distância determina a distância e a direção (,-
vetor), para qualquer link na internetwork. A distância pode ser a contagem de saltos até o
link. Os roteadores que usam algoritmos de vetor de distância enviam periodicamente todas
ou parte das suas entradas da tabela de roteamento para roteadores adjacentes. Isso
acontece mesmo que não haja alterações na rede. Recebendo uma atualização do
roteamento, um roteador pode verificar todas as rotas conhecidas e alterar sua tabela de
roteamento. Esse processo também é conhecido como roteamento por "rumor". A
compreensão que um roteador tem da rede baseia-se na perspectiva do roteador adjacente
na topologia da rede.
Exemplos de protocolos de vetor de distâncias incluem:
• Routing Information Protocol (RIP) – O IGP mais comum na Internet, o RIP usa a
contagem de saltos como única métrica de roteamento.
• Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) – Este IGP foi criado pela Cisco para
atacar problemas associados ao roteamento em redes grandes e, heterogêneas.
• Enhanced IGRP (EIGRP) – Este IGP exclusivo da Cisco inclui muitos dos recursos
de um protocolo de roteamento de estado de link. Por isso, ele recebeu o nome de
protocolo híbrido balanceado, mas é, na verdade, um protocolo avançado de
roteamento de vetor de distância.
Os protocolos de roteamento de estado de link foram criados para superar as limitações dos
protocolos de roteamento de vetor de distância. Os protocolos de roteamento de estado de
link respondem rapidamente a alterações da rede, enviando atualizações de disparo
somente quando ocorre uma dessas alterações. Os protocolos de roteamento de estado de
link enviam atualizações periódicas, conhecidas como atualizações de estado de link em
intervalos maiores, como, por exemplo, a cada 30 minutos.
Quando uma rota ou um link muda, o dispositivo que detectou a alteração cria um link-state
advertisement (LSA, anúncio de estado de link) relativo a esse link. O LSA é, então,
transmitido a todos os dispositivos vizinhos. Cada dispositivo de roteamento pega uma cópia
do LSA, atualiza seu banco de dados de estados de link e encaminha esse LSA a todos os
dispositivos vizinhos. Essa inundação de LSAs é necessária para garantir que todos os

Cisco CCNA 3.1 367
dispositivos de roteamento criem bancos de dados que reflitam exatamente a topologia da
rede antes de atualizar suas tabelas de roteamento.
Os algoritmos de estado de link normalmente usam seus bancos de dados para criar
entradas de tabelas de roteamento que preferem o caminho mais curto. Exemplos de
protocolos de estado de link incluem Open Shortest Path First (OSPF) e Intermediate
System-to-Intermediate System (IS-IS).
10.2.9 Protocolos de roteamento
O RIP é um protocolo de roteamento de vetor de distância que usa a contagem de saltos
como métrica para determinar a direção e a distância até qualquer link na internetwork. Se
houver vários caminhos até um destino, o RIP seleciona aquele com o menor número de
saltos. No entanto, como a contagem de saltos é a única métrica de roteamento usada pelo
RIP, ele nem sempre seleciona o caminho mais rápido até um destino. Além disso, o RIP
não pode rotear um pacote além de 15 saltos. O RIP versão 1 (RIPv1) exige que todos os
dispositivos na rede usem a mesma máscara de sub-rede, pois ele não inclui informações
sobre essas máscaras nas atualizações de roteamento. Esse processo também é conhecido
como roteamento classful (por classes).
O RIP versão 2 (RIPv2) fornece roteamento de prefixo e envia informações sobre máscaras
de sub-rede nas atualizações de roteamento. Esse processo também é conhecido como
roteamento classless (sem classes) Com os protocolos de roteamento classless, sub-redes
diferentes dentro da mesma rede podem ter máscaras de sub-rede diferentes. O uso de
diferentes máscaras de sub-rede na mesma rede é citado como variable-length subnet
masking (VLSM - mascaramento de sub-redes com tamanho variável).
O IGRP é um protocolo de roteamento de vetor de distância desenvolvido pela Cisco. O
IGRP foi criado especificamente para atacar problemas associados ao roteamento em redes
de grande porte que estavam além do alcance de protocolos como o RIP. O IGRP pode
selecionar o caminho mais rápido disponível com base no atraso, na carga e na
confiabilidade. O IGRP também tem um limite máximo para a contagem de saltos mais alto
do que o RIP. O IGRP utiliza somente roteamento classful.
O OSPF é um protocolo de roteamento de estado de link desenvolvido pela Internet
Engineering Task Force (IETF) em 1988. O OSPF foi escrito para atender às necessidades
de internetworks de grande porte e, dimensionáveis, o que não podia ser feito pelo RIP.
O Intermediate System-to-Intermediate System (IS-IS) é um protocolo de roteamento de
estado de link usado para protocolos roteados diferentes do IP. O Integrated IS-IS é uma
implementação expandida do IS-IS que suporta vários protocolos roteados, inclusive IP.
Como o IGRP, o EIGRP é um protocolo exclusivo da Cisco. O EIGRP é uma versão
avançada do IGRP. Especificamente, o EIGRP oferece eficiência operacional superior,
como, por exemplo, convergência rápida e baixa largura de banda de overhead (espaço sem
dados). O EIGRP é um protocolo avançado de vetor de distância que também usa funções
de protocolo de estado de link. Assim, o EIGRP é, às vezes, categorizado como protocolo de
roteamento híbrido.

Cisco CCNA 3.1 368
Um exemplo de External Gateway Protocol (EGP) é o Border Gateway Protocol (BGP). O
BGP troca informações de roteamento entre sistemas autônomos, ao mesmo tempo que
garante a seleção de caminhos livre de loops. O BGP é o principal protocolo de anúncio de
rota usado pelas maiores empresas e ISPs (provedores de serviços de Internet) na Internet.
O BGP4 é a primeira versão do BGP que suporta roteamento entre domínios (CIDR) e
agregação de rotas. Ao contrário dos protocolos Internal Gateway Protocols (IGPs) comuns,
como o RIP, OSPF e EIGRP, o BGP não usa métricas como a contagem de saltos, largura
de banda ou atraso. Em vez disso, o BGP toma decisões de roteamento com base em
políticas de rede ou em regras que usam vários atributos de caminhos do BGP.
10.3 As mecânicas da divisão em sub-redes
10.3.1 Classes de Endereços IP de rede
As classes de endereços IP oferecem uma faixa de 256 a 16,8 milhões de hosts, conforme
já foi discutido anteriormente neste módulo. Para que se gerencie com eficiência um grupo
limitado de endereços IP, todas as classes podem ser subdivididas em sub-redes menores.
A Figura abaixo fornece uma visão geral da divisão entre redes e hosts.
Padrões de Bits do Endereço IP

Cisco CCNA 3.1 369
10.3.2 Introdução e razão para a divisão em sub-redes
Para criar a estrutura de sub-redes, os bits do host devem ser reatribuídos como bits da sub-
rede. Esse processo é freqüentemente chamado “’pedir emprestado”’ bits. No entanto, um
termo mais preciso seria “’emprestar”’ bits. O ponto de partida para este processo é sempre
o bit do host mais à esquerda, aquele mais próximo ao último octeto da rede.
Os endereços de sub-rede incluem a parte da rede de classe A, classe B e classe C, mais
um campo de sub-rede e um campo de host. O campo da sub-rede e o campo do host são
criados da parte original do host do endereço IP principal. Isso é feito com a atribuição de
bits da parte do host à parte de rede original do endereço.
Subdividindo os Octetos de um Host de um Endereço Classe C
Subdividindo os Octetos de um Host de um Endereço Classe B
Subdividindo os Octetos de um Host de um Endereço Classe A

Cisco CCNA 3.1 370
A capacidade de dividir a parte do host original do endereço nos novos campos de sub-rede
e de host proporciona flexibilidade de endereçamento ao administrador da rede.
Além da necessidade de gerenciabilidade, a divisão em sub-redes permite que o
administrador da rede ofereça contenção de broadcast e segurança nos níveis inferiores na
rede local. Ela proporciona alguma segurança, pois o acesso a outras sub-redes está
disponível somente através dos serviços de um roteador. Além disso, a segurança de
acesso pode ser proporcionada com o uso de listas de acesso. Essas listas podem permitir
ou negar acesso a uma sub-rede com base em diversos critérios, proporcionando, assim,
mais segurança. As listas de acesso serão estudadas adiante no curso.
Alguns proprietários de redes das classes A e B também descobriram que a divisão em sub-
redes cria uma fonte de lucros para a organização através do aluguel ou da venda de
endereços IP não usados anteriormente.
A divisão em sub-redes é uma função interna à rede. Para fora da rede, uma LAN é vista
como uma única rede sem que sejam apresentados detalhes da estrutura da rede interna.
Esta visão da rede mantém as tabelas de roteamento pequenas e eficientes. Dado o
endereço do nó local 147.10.43.14, pertencente à sub-rede 147.10.43.0, o mundo externo à
LAN vê apenas o número anunciado da rede principal 147.10.0.0. A razão para isso é que o
endereço da sub-rede 147.10.43.0 é utilizado apenas dentro da LAN à qual a sub-rede
pertence.

Cisco CCNA 3.1 371
10.3.3 Introdução e razão para a divisão em sub-redes
A seleção do número de bits a serem usados no processo de sub-redes dependerá do
número máximo de hosts exigido por sub-rede. É necessária alguma compreensão de
números binários e de valores de posição dos bits em cada octeto ao calcular o número de
sub-redes e de hosts criados quando esse bit foi tomado por empréstimo.
Guia de Sub-redes (Posição e Valor de Bits)
Os dois últimos bits do último octeto, independentemente da classe de endereço IP, jamais
poderão ser atribuídos à sub-rede. Eles são chamados de os últimos dois bits significativos.
O uso de todos os bits disponíveis para criar sub-redes, exceto esses dois últimos, resultará
em sub-redes com apenas dois hosts utilizáveis. Esse é um método prático de conservação
de endereços para o endereçamento de links de roteadores seriais. No entanto, para uma
rede local em funcionamento, ele resultaria em custos proibitivos de equipamento.
A máscara de sub-rede fornece ao roteador as informações necessárias para determinar em
que rede e sub-rede um host específico reside.
Guia de Sub-redes (Identificador de Máscara de Sub-redes)
A máscara de sub-rede é criada com o uso de 1s binários nas posições dos bits relativos à
rede. Os bits da sub-rede são determinados com a adição do valor às posições dos bits
tomados por empréstimo. Se tivessem sido tomados três bits, a máscara para um endereço
de classe C seria 255.255.255.224.

Cisco CCNA 3.1 372
Divisão em Sub-redes
Essa máscara também pode ser representada, no formato de barras, como /27. O número
após a barra é o total de bits usados para a parte da rede e da sub-rede.
Para determinar o número de bits a serem usados, o projetista da rede precisa calcular
quantos hosts a maior sub-rede requer e o número necessário de sub-redes. Por exemplo, a
rede precisa de 6 sub-redes com 25 hosts cada. Uma maneira de determinar a quantidade
de bits que devem ser emprestados é através da tabela de sub-redes.
Gráfico de Sub-redes
Consultando a linha "Sub-redes Utilizáveis", a tabela indica que para ter seis sub-redes são
necessários 3 bits adicionais na máscara de sub-rede. A tabela mostra que desta forma são
criados 30 hosts utilizáveis por sub-rede, o que irá satisfazer os requisitos deste esquema. A
diferença entre hosts utilizáveis e total de hosts resulta do uso do primeiro endereço
disponível como ID e do último endereço disponível como broadcast para cada sub-rede.
Tomar emprestado o número apropriado de bits para acomodar o número necessário de
sub-redes e de hosts por sub-rede pode ser resultado de um ato de balanceamento, que
pode resultar em endereços de host não utilizados em múltiplas sub-redes. A habilidade de
usar estes endereços não é provida em roteamento classful. De qualquer maneira, o
roteamento classless, que será visto mais tarde no curso, pode recuperar muitos destes
endereços desperdiçados.
O método usado para criar a tabela de sub-redes pode ser usado para resolver todos os
problemas da divisão em sub-redes. Esse método usa a seguinte fórmula:

Cisco CCNA 3.1 373
Número de sub-redes utilizáveis= dois elevado ao número de bits de sub-rede atribuídos ou
tomados por empréstimo, menos dois. O menos dois é dos endereços reservados para ID
da rede e de broadcast da rede.
Número de hosts utilizáveis = dois elevado ao número de bits restantes menos dois
(endereços reservados para ID da sub-rede e broadcast da sub-rede)
10.3.4 Aplicação da máscara de sub-redes
Uma vez estabelecida a máscara de sub-rede, ela pode ser usada para criar o esquema de
sub-redes. A tabela mostrada na figura abaixo é um exemplo das sub-redes e endereços
criados pela atribuição de três bits ao campo de sub-rede.
Esquema de Sub-redes
Isso criará oito sub-redes com 32 hosts por sub-rede. Ao numerar sub-redes, comece com
zero (0). A primeira sub-rede é sempre chamada sub-rede zero.
Quando se preenche a tabela de sub-redes, três dos campos são automáticos; os outros
exigem cálculos. A ID da sub-rede zero é igual ao número da rede principal, sendo, neste
caso, 192.168.10.0. A ID de broadcast para toda a rede é o maior número possível, sendo,
neste caso, 192.168.10.255. O terceiro número fornecido é a ID de sub-rede para a sub-rede
número sete. Esse número reflete os três octetos da rede com o número da máscara de
rede inserido na quarta posição do octeto. Foram atribuídos três bits ao campo de sub-rede
com valor cumulativo 224.
Gráfico de Sub-redes

Cisco CCNA 3.1 374
A ID para a sub-rede sete é 192.168.10.224. Com a inserção desses números, foram
estabelecidos pontos de verificação, que verificarão a precisão quando a tabela for
concluída.
Consultando-se a tabela de divisão em sub-redes ou utilizando-se a fórmula, os três bits
atribuídos ao campo de sub-rede resultarão no total de 32 hosts atribuídos a cada sub-rede.
Essas informações fornecem a contagem de etapas para cada ID de sub-rede.
Adicionando-se 32 a cada número precedente, começando com a sub-rede zero, é
estabelecida a ID para cada sub-rede. Observe que a ID de sub-rede tem todos os 0s
binários na parte do host.
O campo de broadcast é o último número em cada sub-rede e têm todos os uns binários na
parte do host. Esse endereço pode fazer broadcast somente para os membros de uma única
sub-rede. Como a ID de sub-rede para a sub-rede zero é 192.168.10.0 e há um total de 32
hosts, a ID de broadcast será 192.168.10.31. Começando em zero, o 32o
número seqüencial
será 31. É importante lembrar que zero (0) é um número real no mundo das redes.
O equilíbrio da coluna de ID de broadcast pode ser obtido com o mesmo processo usado na
coluna de ID de sub-rede. Simplesmente, adicione 32 à ID de broadcast precedente da sub-
rede. Outra opção é começar na parte inferior e preencher até o alto da coluna, subtraindo
um da ID de sub-rede precedente.

Cisco CCNA 3.1 375
10.3.5 Divisão de redes das classes A e B em sub-redes
O procedimento de divisão em sub-redes das classes A e B é idêntico ao da classe C,
exceto que pode envolver um número significativamente maior de bits. O número de bits
disponíveis para atribuição ao campo de sub-rede em um endereço de Classe A é 22,
enquanto um endereço de classe B tem 14 bits.
Subdividindo os Octetos de Host de uma Rede Classe B
Subdividindo os Octetos de Host de uma Rede Classe A
A atribuição de 12 bits de um endereço de classe B ao campo de sub-rede cria uma
máscara de sub-rede 255.255.255.240, ou /28. Todos os oito bits foram atribuídos no
terceiro octeto, resultando em 255, valor total dos oito bits. Quatro bits foram atribuídos no
quarto octeto, resultando em 240. Lembre-se que, a máscara com barra é a soma total dos
bits atribuídos à sub-rede mais os bits fixos da rede.

Cisco CCNA 3.1 376
Divisão em Sub-redes
A atribuição de 20 de um endereço de classe A ao campo de sub-rede cria uma máscara de
sub-rede 255.255.255.240, ou /28. Todos os oito bits dos segundo e terceiro octetos foram
atribuídos ao campo de sub-rede e quatro bits do quarto octeto.
Hosts Classes A e B
Nessa situação, é visível que a máscara de sub-rede para os endereços das classes A e B
parece idêntica. A menos que a máscara esteja relacionada a um endereço de rede, não é
possível saber quantos bits foram atribuídos ao campo de sub-rede.
Qualquer que seja a classe de endereço a ser dividida em sub-redes, as regras a seguir são
as mesmas:
Total de sub-redes = 2elevado ao número de bits tomados por empréstimo

Cisco CCNA 3.1 377
Total de hosts= 2elevado ao número de bits restantes
Sub-redes utilizáveis = 2elevado ao número de bits tomados por empréstimo
menos 2
Hosts utilizáveis= 2elevado ao número de bits restantes
menos 2
10.3.6 Cálculo da sub-rede residente através do ANDing
Os roteadores usam máscaras de sub-rede para determinar a sub-rede de origem para nós
individuais. Esse processo é chamado ANDing lógico. O ANDing é um processo binário pelo
qual o roteador calcula a ID de sub-rede para um pacote enviado.
O Processo Lógico AND
O ANDing é semelhante à multiplicação.
Esse processo é controlado no nível binário. Assim, é necessário visualizar o endereço IP e
a máscara em binários.
Cálculo do ID da sub-rede

Cisco CCNA 3.1 378
Os endereços IP e de sub-rede são ANDed (operação lógica AND) e o resultado é a ID de
sub-rede. Em seguida, o roteador usa essas informações para encaminhar o pacote pela
interface correta.
A divisão em sub-redes é uma habilidade que se aprende. Serão necessárias muitas horas
de exercícios práticos para que se domine o desenvolvimento de esquemas flexíveis e
funcionais. Diversas calculadoras para sub-redes estão disponíveis na Web. No entanto, um
administrador de redes deve saber calcular sub-redes manualmente, para que possa
projetar o esquema da rede com eficiência e garantir a validade dos resultados de uma
calculadora. A calculadora de sub-redes não fornecerá o esquema inicial, mas apenas o
endereçamento final. Além disso, não são permitidas calculadoras, de nenhum tipo, durante
a prova de certificação.
Resumo Capítulo 10
Devem ter sido compreendidos os importantes conceitos a seguir:
• As características de protocolos roteados ou roteáveis.
• As etapas do encapsulamento de dados em uma internetwork, à medida que esses
dados são roteados para um ou mais dispositivos da camada 3.
• AA entrega sem conexão e orientada a conexão.
• Os campos do pacote IP.
• Os roteadores operam na camada de rede. Inicialmente, o roteador recebe um
quadro da camada 2 com um pacote da camada 3 encapsulado. Ele deve
desmembrar o quadro da camada 2 e examinar o pacote da camada 3. Quando

Cisco CCNA 3.1 379
estiver pronto para transmitir o pacote, deverá encapsular o pacote da camada 3 em
um novo quadro da camada 2.
• Os protocolos roteados definem o formato e o uso dos campos em um pacote. Os
pacotes geralmente são transmitidos de um sistema final a outro.
• O LAN switching ocorre na camada 2 do modelo de referência OSI e o roteamento
ocorre na camada 3.
• Os protocolos de roteamento são usados entre roteadores para determinar caminhos
e manter tabelas de roteamento. Os protocolos roteados são usados para direcionar o
tráfego do usuário.
• O roteamento envolve duas atividades básicas: determinar os melhores caminhos e
transportar pacotes em uma internetwork.
• Os algoritmos de roteamento processam as atualizações e preenchem a tabela de
roteamento com as melhores rotas.
• As tabelas de roteamento contêm as melhores rotas para todas as redes conhecidas.
Essas rotas podem ser estáticas, que são inseridas manualmente, ou dinâmicas, que
são aprendidas via protocolos de roteamento.
• A convergência descreve a velocidade com que todos os roteadores decidem sobre
uma alteração na rede.
• Os protocolos de roteamento interno roteiam dados dentro de sistemas autônomos;
os protocolos de roteamento externo roteiam dados entre sistemas autônomos.
• Os roteadores que usam protocolos de roteamento de vetor de distância enviam
periodicamente atualizações de roteamento, que consistem na sua tabela de
roteamento completa ou parcial. Os roteadores que usam protocolos de estado de
link usam link-state advertisements (LSAs, anúncios de estado de links) para enviar
atualizações somente quando ocorrem mudanças na topologia da rede, e enviam
tabelas completas de roteamento com muito menos freqüência.
• As utilidades da divisão em sub-redes.
• Como determinar a máscara de sub-rede apropriada para uma determinada situação.
• Como dividir redes das classes A, B e C em sub-redes.
• Como utilizar uma máscara de sub-rede para determinar a ID da sub-rede.

Cisco CCNA 3.1 378
Capítulo 11: Camada de Transporte TCP/IP e Aplicação

Cisco CCNA 3.1 379
Conforme o nome sugere, a camada de transporte TCP/IP transporta dados entre
aplicativos em dispositivos de destino. Para a compreensão das redes de dados
modernas, é essencial um entendimento completo da operação da camada de transporte.
Este módulo descreverá as funções e serviços desta camada crítica do modelo de rede
TCP/IP.
Muitas das aplicações de rede encontradas na camada de aplicação TCP/IP são
familiares até mesmo aos usuários ocasionais de redes. HTTP, FTP e SMTP, por
exemplo, são acrônimos comumente vistos por usuários de navegadores Web e clientes
de correio eletrônico. Este módulo também descreve a função desses e de outros
aplicativos, usando como base o modelo de redes TCP/IP.
Ao concluírem este módulo, os alunos deverão ser capazes de:
• Descrever as funções da camada de transporte TCP/IP.
• Descrever o controle de fluxo.
• Descrever os processos de estabelecimento de conexão entre sistemas pares.
• Descrever o processo de janelamento.
• Descrever o processo de confirmação.
• Identificar e descrever protocolos da camada de transporte.
• Descrever formatos de cabeçalho TCP e UDP.
• Descrever números de porta TCP e UDP.
• Relacionar os principais protocolos da camada de aplicação TCP/IP.
• Descrever resumidamente os recursos e a operação de aplicações TCP/IP
conhecidas.

Cisco CCNA 3.1 380
11.1 Camada de Transporte TCP/IP
11.1.1 Introdução à camada de transporte
As responsabilidades principais da camada de transporte, camada 4 do modelo OSI,
são transportar e regular o fluxo de informações da origem até o destino, de forma
confiável e precisa.
Controle fim-a fim e confiabilidade são proporcionados por janelas deslizantes,
números de seqüência e confirmações.
Para compreender a confiabilidade e o controle de fluxo, imagine alguém que estuda um
idioma estrangeiro durante um ano e, então, visita o país onde esse idioma é usado. Na
conversação, as palavras devem ser repetidas para que haja confiabilidade e deve-se
falar lentamente para que o sentido da conversa não se perca; isso é controle de fluxo.
A camada de transporte fornece serviços de transporte do host ao host origem de
destino. Ela estabelece uma conexão lógica entre as extremidades da rede.
Protocolos na camada de transporte segmentam e remontam os dados que são enviados
por várias aplicações de camada superior no mesmo fluxo de dados da camada de
transporte. Esses dados da camada de transporte fornecem serviços de transporte fim-a-
fim.
O fluxo de dados da camada de transporte é uma conexão lógica entre as extremidades
de uma rede. Suas responsabilidades principais são transportar e regular o fluxo de
informações da origem ao destino de forma confiável e precisa. A responsabilidade
principal da camada 4 é fornecer controle fim-a-fim usando janelas móveis e oferecer
confiabilidade nos números de seqüência e nas confirmações. A camada de transporte
define a conectividade fim-a-fim entre aplicações de host. Os serviços de transporte
incluem os seguintes serviços básicos:

Cisco CCNA 3.1 381
• Segmentação de dados de aplicações de camada superior
• Estabelecimento de operações fim-a-fim
• Transporte de segmentos de um host final ao outro
• Controle de fluxo proporcionado por janelas móveis
• Confiabilidade proporcionada por números de seqüência e por confirmações
O TCP/IP é uma combinação de dois protocolos individuais. O IP opera na camada 3 e
é um protocolo sem conexão, que oferece um serviço de entrega de melhor esforço
(best effort) em uma rede. O TCP opera na camada 4 e é um serviço orientada à
conexão que oferece controle de fluxo e confiabilidade. Esses protocolos juntos fornecem
uma ampla variedade de serviços e é base de todo um conjunto de protocolos, chamado
TCP/IP. A Internet foi construída com base nesse conjunto de protocolos.

Cisco CCNA 3.1 382
11.1.2 Controle de Fluxo
À medida que a camada de transporte envia segmentos de dados, ela procura garantir
que eles não sejam perdidos. Um host receptor que não consiga processar dados com
a mesma rapidez com que chegam pode causar perda de dados. O host receptor é,
então, forçado a descartá-los. O controle de fluxo evita que um host transmissor
sobrecarregue os buffers de um host receptor. O TCP fornece o mecanismo para
controle de fluxo, permitindo a comunicação entre os hosts de envio e de recepção. Os
dois hosts, então, estabelecem uma taxa de transferência de dados satisfatória para
ambos.

Cisco CCNA 3.1 383
11.1.3 Visão geral de estabelecimento, manutenção e término de sessões
Várias aplicações podem compartilhar a mesma conexão de transporte no modelo de
referência OSI. Esse processo é chamado de multiplexação de conversas de camada
superior.
Várias conversas simultâneas da camada superior podem ser multiplexadas sobre
uma única conexão. A funcionalidade de transporte é realizada segmento-por-
segmento. Em outras palavras, diferentes aplicações podem enviar segmentos de
dados de acordo com a política primeiro a chegar, primeiro a ser servido (First-come,
first-served). O segmento que chegar primeiro será servido primeiro. Esses segmentos
podem então ser roteados para o mesmo destino, ou para diferentes destinos.
Uma função da camada de transporte é estabelecer uma sessão orientada à
conexão entre dispositivos similares na camada de aplicação. Para que a
transferência de dados comece, as aplicações de envio e de recebimento informam aos
respectivos sistemas operacionais que será iniciada uma conexão. Um nó inicia uma
conexão que deverá ser aceita pelo outro. Os módulos do software de protocolo nos dois
sistemas operacionais comunicam-se enviando mensagens pela rede, para verificar se a
transferência está autorizada e se ambos os lados estão prontos.
A conexão é estabelecida e a transferência de dados começa após ter ocorrido toda a
sincronização. Durante a transferência, as duas máquinas continuam a se comunicar com
seu software de protocolo, para verificar se os dados estão sendo recebidos
corretamente.

Cisco CCNA 3.1 384
A Figura abaixo mostra uma conexão típica entre os sistemas de envio e de recebimento.
O primeiro handshake solicita sincronização. O segundo e o terceiro confirmam a
solicitação de sincronização inicial e também sincronizam os parâmetros de conexão na
direção oposta. O segmento de handshake final é uma confirmação usada para
informar ao destino que ambos os lados concordam que foi estabelecida uma
conexão. Após o estabelecimento da conexão, começa a transferência de dados.
Congestionamento durante a transferência de dados podem ocorrer por dois
motivos:
• Primeiro, um computador com alta velocidade pode gerar tráfego mais
rapidamente do que uma rede pode ser capaz de transferir.
• Segundo, se muitos computadores precisarem enviar datagramas
simultaneamente a um único destino, esse destino pode sofrer
congestionamento, embora o problema não tenha uma origem única.
Quando os datagramas chegam muito rapidamente para que um host ou gateway os
processe, eles são armazenados temporariamente na memória. Se o tráfego
prosseguir, o host ou gateway, por fim, esgotará sua memória e deverá descartar os
datagramas adicionais que chegarem.

Cisco CCNA 3.1 385
Em vez de permitir que os dados sejam perdidos, o processo TCP na máquina que está
recebendo os dados pode emitir um indicador de “não-pronto” (not-ready) para o
remetente. Atuando como uma placa de “Pare”, esse indicador sinaliza para que o
remetente pare de enviar dados. Quando o receptor puder lidar com mais dados, ele
enviará um indicador de transporte de “pronto” (Ready). Quando esse indicador é
recebido, o remetente retoma a transmissão de segmentos.
Ao final da transferência de dados, o host transmissor envia um sinal que indica o final da
transmissão. O host receptor na extremidade da seqüência de dados confirma o fim da
transmissão e a conexão é encerrada.

Cisco CCNA 3.1 386
11.1.4 Handshake triplo
O TCP é um protocolo orientado à conexões. Ele requer o estabelecimento de uma
conexão antes do começo da transferência de dados. Para que uma conexão seja
estabelecida ou inicializada, os dois hosts devem sincronizar seus Initial Sequence
Numbers (ISNs). A sincronização é feita através da troca de segmentos de
estabelecimento de conexão que transportam um bit de controle chamado SYN,
para a sincronização, e os ISNs. Os segmentos que transportam o bit SYN também são
chamados "SYNs". Essa solução requer um mecanismo adequado para a obtenção de
um número de seqüência inicial e um handshake simples para a troca de ISNs.
A sincronização requer que cada lado envie seu próprio número de seqüência inicial e
receba uma confirmação (ACK) da troca enviada pelo outro lado. Cada lado também
deve receber o ISN do outro lado e enviar um ACK de confirmação. A seqüência é:
1. O host (A) inicia uma conexão enviando um pacote SYN para o host (B)
indicando que o seu ISN = X:
A —> B SYN, seq de A = X
2. B recebe o pacote, grava que a seq de A = X, responde com um ACK de X + 1, e
indica que seu ISN = Y. O ACK de X + 1 significa que o host B já recebeu todos os
bytes até ao byte X e que o próximo byte esperado é o X + 1:
B —> A ACK, seq de A = X, SYN seq de B = Y, ACK = X + 1
3. A recebe o pacote de B, fica sabendo que a sequência de B = Y, e responde com
um ACK de Y + 1, que finaliza o processo de estabelecimento da conexão:
A —> B ACK, seq de B = Y, ACK = Y + 1
Essa troca é chamada handshake triplo.
Um handshake triplo é necessário porque os números de seqüência não são
vinculados a um relógio global na rede e os protocolos TCP podem ter mecanismos
diferentes para captar o ISN. O receptor do primeiro SYN não tem meios para saber se

Cisco CCNA 3.1 387
este é um segmento antigo atrasado, a menos que tenha registrado o último número de
seqüência usado na conexão. Nem sempre é possível lembrar esse número. Assim, o
receptor deve pedir ao remetente que verifique esse SYN.
11.1.5 Janelamento
Os pacotes de dados devem ser enviados ao receptor na mesma ordem em que foram
transmitidos, para que haja uma transferência de dados confiável, orientada à
conexão. O protocolo falha se algum pacote for perdido, danificado, duplicado ou
recebido em ordem diferente. Uma solução fácil é fazer com que o receptor confirme
o recebimento de cada pacote antes do envio do pacote seguinte.
JANELA BÁSICA TCP
Se o remetente precisar esperar uma confirmação após enviar cada pacote, o throughput
será lento. Por isso, a maioria dos protocolos confiáveis, orientados à conexão, permite
mais de um pacote trafegando na rede por vez. Como há tempo disponível após o
encerramento da transmissão de dados pelo remetente e antes que o receptor termine o
processamento de qualquer confirmação recebida, esse intervalo é usado para transmitir
mais dados. O número de pacotes de dados restantes que o emissor tem permissão
para ter sem ter recebido uma confirmação é conhecido como tamanho da janela ou
janela.
O TCP usa confirmações esperadas. A expressão "confirmações esperadas"
significa que o número da confirmação refere-se ao pacote esperado em seguida. A
expressão "janelamento" refere-se ao fato de o tamanho da janela ser negociado
dinamicamente durante a sessão do TCP. O janelamento é um mecanismo de controle
de fluxo. O janelamento exige que o dispositivo de origem receba uma confirmação do
destino depois de transmitir uma determinada quantidade de dados. O processo de
recebimento TCP informa uma "janela" ao TCP de envio. Essa janela especifica o número
de pacotes, começando com o número da confirmação, que o processo TCP receptor
está preparado para receber no momento.
Com um tamanho de janela três, o dispositivo de origem pode enviar três bytes ao
destino. O dispositivo de origem deve, então, aguardar uma confirmação. Se o destino
receber os três bytes, ele enviará uma confirmação ao dispositivo origem, que poderá
então transmitir mais três bytes. Se o destino não receber os três bytes, devido a
sobrecarga nos buffers, não enviará a confirmação. Por não receber a confirmação, a

Cisco CCNA 3.1 388
origem saberá que os bytes deverão ser retransmitidos e que a taxa de transmissão
deverá ser diminuída.
Os tamanhos de janela do TCP são variáveis durante todo o tempo de vida de uma
conexão. Cada confirmação contém um anúncio de janela que indica o número de bytes
que o receptor pode aceitar. O TCP também mantém uma janela de controle de
congestionamento. Essa janela tem, normalmente, tamanho igual ao da janela do
receptor. No entanto, ela é reduzida à metade quando um pacote se perde, talvez
como resultado de congestionamento na rede. Essa técnica permite que a janela seja
expandida ou reduzida conforme necessário, para gerenciar o espaço no buffer e o
processamento. Um tamanho de janela maior permite o processamento de mais dados.
Conforme mostra a Figura abaixo, o remetente envia três pacotes antes de esperar
por um ACK. Se o receptor puder lidar com um tamanho de janela de dois pacotes
apenas, a janela descarta o pacote três, especifica três como o próximo pacote e dois
como novo tamanho de janela. O remetente envia os próximos dois pacotes, mas ainda
especifica três como tamanho de janela. Isso significa que o remetente ainda esperará
uma conformação de três pacotes do receptor. O receptor responde solicitando o pacote
cinco, novamente especificando dois como tamanho de janela.
JANELA DIMENSIONÁVEL TCP

Cisco CCNA 3.1 389
11.1.6 Confirmação
A entrega confiável garante que um fluxo de dados enviado de um dispositivo seja,
através de um enlace de dados, entregue a outro dispositivo, sem duplicação ou perda de
dados. A confirmação positiva com retransmissão é uma técnica que garante a
entrega confiável de dados. Ela exige que um receptor se conunique com a origem
e retorne uma mensagem de confirmação quando os dados são recebidos. O
remetente mantém registro de cada pacote de dados (segmento TCP) enviado e
espera uma confirmação. Ele também aciona um timer quando envia um segmento e
retransmitirá um segmento se o timer expirar antes que chegue uma confirmação.
A Figura abaixo mostra o remetente transmitindo os pacotes de dados 1, 2 e 3. O
receptor confirma o recebimento dos pacotes, solicitando o pacote 4. Ao receber a
confirmação, o remetente envia os pacotes 4, 5 e 6. Se o pacote 5 não chegar ao destino,
o receptor confirma solicitando o reenvio do pacote 5. O remetente reenvia o pacote 5 e
recebe uma confirmação para prosseguir com a
transmissão do pacote 7.
JANELA DIMENSIONÁVEL TCP
O TCP fornece a seqüência de segmentos com uma confirmação de referência de
encaminhamento. Cada segmento é numerado antes da transmissão.
Na estação receptora, o TCP

Cisco CCNA 3.1 390
reagrupa os segmentos em uma mensagem completa. Se um número de seqüência
estiver faltando na série, aquele segmento será retransmitido. Os segmentos não
confirmados dentro de um determinado período serão retransmitidos.
11.1.7 Protocolo de Controle de Transmissão (TCP)
O Protocolo de Controle de Transmissão (Transmission Control Protocol TCP) é um
protocolo da camada 4 orientado a conexão que fornece transmissão de dados full
duplex confiável. O TCP faz parte da pilha de protocolos TCP/IP. Em um ambiente de
conexão orientada à conexão, é estabelecida uma conexão entre as extremidades antes
do início da transferência de informações. O TCP é responsável por decompor
mensagens em segmentos, reagrupá-los na estação de destino, reenviar qualquer item
não recebido e reagrupar essas mensagens com base nos segmentos. O TCP
proporciona um circuito virtual entre aplicações do usuário final.
Os protocolos que usam o TCP incluem:
• FTP (File Transfer Protocol)
• HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
• Telnet
Veja a seguir as definições dos campos no segmento TCP:
• Porta de origem: Número da porta chamadora
• Porta de destino: Número da porta chamada
• Número de seqüência: Número usado para garantir a seqüência correta dos
dados que estão chegando
• Número de confirmação: Próximo octeto TCP esperado
• HLEN: Número de palavras de 32 bits no cabeçalho
• Reservado: Definido como zero
• Bits de código: Funções de controle, como a configuração e término de uma
sessão
• Janela: Número de octetos que o remetente está disposto a aceitar
• Checksum: Uma cálculo de verificação (checksum) feito a partir de campos do
cabeçalho e dos dados
• Urgent Pointer (Ponteiro de Urgência): Indica o final de dados urgentes
• Opção: Uma opção atualmente definida, tamanho máximo do segmento TCP
• Dados: Dados de protocolo de camada superior

Cisco CCNA 3.1 391
11.1.8 Protocolo de Datagrama de Usuário (UDP)
O Protocolo de Datagramade Usário (User Datagram Protocol UDP) é o protocolo de
transporte sem conexão da pilha de protocolos TCP/IP. O UDP é um protocolo
simples que troca datagramas, sem confirmações ou entrega garantida. O
processamento de erros e a retransmissão devem ser tratados por protocolos de
camada superior.
O UDP não usa janelamento nem confirmações; assim, a confiabilidade, se
necessária, é fornecida por protocolos da camada de aplicação. O UDP é projetado
para aplicações que não precisam juntar seqüências de segmentos.
Os protocolos que utilizam o UDP incluem:
• TFTP (Trivial File Transfer Protocol)
• SNMP (Simple Network Management Protocol)
• DHCP (Dynamic Host Control Protocol)
• DNS (Sistema de Nomes de Domínio)
Veja a seguir as definições dos campos no segmento UDP:
• Porta de origem: Número da porta chamadora
• Porta de destino: Número da porta chamada
• Comprimento: Número de bytes que inclui cabeçalho e dados
• Checksum: Um cálculo de verificação (checksum) feito a partir de campos do
cabeçalho e dos dados
• Dados: Dados de protocolo de camada superior

Cisco CCNA 3.1 392
11.1.9 Números de Porta TCP e UDP
Tanto o TCP quanto o UDP usam números de porta (soquete) para passar as
informações às camadas superiores. Os números de porta são usados para manter
registro de diferentes conversações que cruzam a rede ao mesmo tempo.
Os desenvolvedores de aplicações de software concordaram em usar números de porta
bastante conhecidos, emitidos pelo órgão Internet Assigned Numbers Authority (IANA).
Toda conversação destinada à aplicação FTP usa os números de porta padrão 20 e 21.
A porta 20 é usada para a parte de dados; a porta 21 é usada para controle. As
conversações que não envolvem uma aplicação com número de porta conhecido
recebem números de porta aleatórios em um intervalo específico acima de 1023.
Algumas portas são reservadas no TCP e no UDP, embora possa haver aplicações
que não os suportem.

Cisco CCNA 3.1
Os números de portas têm os seguintes intervalos atribuídos:
• Números abaixo de 1024 são considerados números de porta conhecidos.
• Números acima de 1024 recebem números de porta atribuídos dinamicamente.
• Números de porta registrados são aqueles registrados para aplicações
específicas de fabricantes. A maioria desses números é superior a 1024.
Os sistemas finais usam números de portas para selecionar a aplicação correta. O host
origem atribui
dinamicamente números
de porta de origem
gerados na própia origem.
Esses números são
sempre superiores a 1023.
393

Cisco CCNA 3.1 394
11.2 A Camada de Aplicação
11.2.1 Introdução à camada de aplicação TCP/IP
Quando o modelo TCP/IP foi criado, as camadas de sessão e de apresentação do
modelo OSI foram agrupadas na camada de aplicação do modelo TCP. Isso significa
que questões de: representação, codificação e controle de diálogo; serão tratadas na
camada de aplicação e não em camadas inferiores separadas, como ocorre no modelo
OSI. O projeto garante que o modelo TCP/IP forneça máxima flexibilidade na camada de
aplicação para desenvolvedores de software.
Os protocolos TCP/IP que suportam transferência de arquivos, e-mail e acesso remoto
são, provavelmente, os mais familiares aos usuários da Internet. Esses protocolos
incluem as seguintes aplicações:
• Sistema de Nomes de Domínios
(DNS)
• File Transfer Protocol (FTP)
• Hypertext Transfer Protocol
(HTTP)
• Simple Mail Transfer Protocol
(SMTP)
• Simple Network Management
Protocol (SNMP)
• Telnet

Cisco CCNA 3.1 395
11.2.2 DNS
A Internet foi construída com base em um esquema de endereçamento hierárquico.
Esse esquema permite que o roteamento tenha por base classes de endereços, e não
endereços individuais. O problema que isso cria para o usuário é a associação do
endereço correto ao site da Internet. É muito fácil esquecer um endereço IP de um
determinado site, porque não há nada que permita a associação do conteúdo do site ao
seu endereço. Imagine a dificuldade de lembrar os endereços IP de dezenas, centenas ou
até mesmo milhares de sites na Internet.
Um sistema de nomes de domínio foi desenvolvido para associar o conteúdo do site ao
seu endereço. O Domain Name System (DNS) é um sistema usado na Internet para
converter nomes de domínios e seus nós de rede anunciados publicamente em
endereços IP. Um domínio é um grupo de computadores associados por sua
localização geográfica ou pelo seu tipo de negócio. Um nome de domínio é uma
cadeia de caracteres, números ou ambos. Normalmente, um nome ou uma abreviação
que represente o endereço numérico de um site na Internet formará o nome do domínio.
Existem mais de 200 domínios de nível superior na Internet, cujos exemplos
incluem:
.us: Estados Unidos
.uk: Reino Unido
Há também nomes genéricos, cujos exemplos incluem:
.edu: sites educacionais
.com: sites comerciais
.gov: sites governamentais
.org: sites não-profissionais
.net: serviço de rede

Cisco CCNA 3.1 397
11.2.3 FTP
O FTP é um serviço confiável, orientado a conexão, que usa TCP para transferir
arquivos entre sistemas que suportam FTP. A finalidade principal do FTP é transferir
arquivos de um computador para outro, copiando e movendo arquivos dos
servidores para os clientes e vice-versa. Quando os arquivos são copiados de um
servidor, o FTP primeiramente estabelece uma conexão de controle entre o cliente e
o servidor. Em seguida, é estabelecida uma segunda conexão, que é um link entre os
computadores através dos quais os dados são transferidos. A transferência de
dados pode ocorrer em modo ASCII ou binário. Esses modos determinam a codificação
usada para arquivos de dados que, no modelo OSI, é uma tarefa da camada de
apresentação. Quando a transferência é concluída, a conexão dos dados é finalizada
automaticamente. Quando toda a sessão de cópia e movimentação de arquivos é
concluída, o link de comandos é fechado quando o usuário efetua logoff e encerra a
sessão.
O TFTP é um serviço sem conexão que usa o User Dataram Protocol (UDP). O TFTP
é usado no roteador para transferir arquivos de configuração e imagens Cisco IOS e
para transferir arquivos entre sistemas que suportam TFTP. O TFTP foi criado para
ser pequeno e de fácil implementação. Assim, não possui a maioria dos recursos do
FTP. O TFTP pode ler ou gravar arquivos de/para um servidor remoto, mas não pode
listar diretórios e, atualmente, não tem recursos para autenticação. Ele é útil em
algumas LANs porque ele opera mais rápido que o FTP e funciona bem em uma rede
estável.

Cisco CCNA 3.1 398
11.2.4 HTTP
O Hypertext Transfer Protocol (HTTP) opera na World Wide Web, que é parte da
Internet que tem crescido mais rapidamente e a mais usada. Uma das razões principais
do extraordinário crescimento da Web é a facilidade com que ela permite acesso às
informações. Um navegador da Web é uma aplicação cliente, o que significa que, para
funcionar, exige um componente de cliente e um componente servidor. Um navegador
da Web apresenta os dados em formatos multimídia nas páginas Web que usam texto,
figuras, som e vídeo. As páginas Web são criadas com uma linguagem de formato
chamada Linguagem de marcação de hipertexto (HTML). A HTML direciona um
navegador da Web em uma determinada página da Web a produzir a aparência da página
de uma maneira específica. Além disso, a HTML especifica locais para a colocação de
textos, arquivos e objetos que serão transferidos do servidor Web para o navegador da
Web.
Os hiperlinks facilitam a navegação na World Wide Web. Um hiperlink é um objeto,
palavra, frase ou figura em uma página da Web. Quando esse hiperlink é clicado,
direciona o navegador para uma nova página da Web. A página da Web contém,
freqüentemente oculta em sua descrição HTML, um local de endereço conhecido como
Localizador Uniforme de Recursos (URL).
No URL http://www.cisco.com/edu/, a parte "http://" informa ao navegador que protocolo
deve ser usado. A segunda parte, "www", é o nome do host ou o nome de uma máquina
específica em um endereço IP específico. A última parte, /edu/, identifica o local
específico na pasta do servidor que contém a página da Web padrão.
Um navegador da Web normalmente abre uma página inicial ou "home page". O URL da
home page já foi armazenado na área de configuração do navegador da Web e pode ser
alterado a qualquer momento. Na página inicial pode-se clicar em um dos hiperlinks da
página Web ou de digitar uma URL na barra de endereços do navegador. O navegador da
Web examina o protocolo para determinar se ele precisa abrir outro programa e determina
o endereço IP do servidor Web usando DNS. Em seguida, as camadas de transporte, de
rede, de enlace e física trabalham em conjunto para iniciar uma sessão com o servidor
Web. Os dados transferidos para o servidor HTTP contêm o nome da pasta do local da
página da Web. Os dados também podem conter um nome de arquivo específico de uma
página HTML. Se nenhum nome for fornecido, deve ser usado o nome default conforme
especificado na configuração do servidor.

Cisco CCNA 3.1 399
O servidor responde à solicitação enviando ao cliente da Web todos os arquivos de texto,
áudio, vídeo e de figuras especificados nas instruções HTML. O navegador cliente
reagrupa todos os arquivos para criar uma visualização da página da Web e, depois,
termina a sessão. Se outra página localizada no mesmo servidor ou em outro for clicada,
o mesmo processo será executado novamente.

Cisco CCNA 3.1 400
11.2.5 SMTP
Os servidores de correio eletrônico comunicam-se usando o Simple Mail Transfer
Protocol (SMTP) para enviar e receber correspondência. O protocolo SMTP transporta
mensagens de e-mail em formato ASCII usando o TCP.
Quando um servidor de correio eletrônico recebe uma mensagem destinada a um cliente
local, armazena-a e espera que ela seja coletada pelo cliente.
CAMINHO DE MENSAGEM DE EMAIL
Os clientes podem coletar sua correspondência de várias formas. Podem usar programas
que acessam os arquivos do servidor de correio diretamente ou coletar sua
correspondência usando um dos muitos protocolos de rede existentes. Os mais
populares protocolos de correio para clientes são o POP3 e o IMAP4, que usam o
TCP para transportar dados. Embora os clientes de correio usem esses protocolos
especiais para coletar correspondência, eles quase sempre usam SMTP para enviá-la.
Como são usados dois protocolos diferentes e, possivelmente, dois servidores diferentes,
para enviar e receber correspondência, é possível que os clientes de correio possam
executar uma tarefa, mas não a outra. Assim, normalmente é uma boa idéia resolver
separadamente os problemas de envio e de recepção de e-mail.
Ao examinar a configuração de um cliente de correio, verifique se as configurações de
SMTP e de POP ou IMAP estão corretas. Um bom modo para testar se um servidor de
correio pode ser alcançado é executar o Telnet na porta SMTP (25) ou na porta POP3
(110). O seguinte formato de comando é usado na linha de comando do Windows para
testar a capacidade de alcançar o serviço SMTP no servidor de correio no endereço IP
192.168.10.5:
C:>telnet 192.168.10.5 25
O protocolo SMTP não oferece muito em termos de segurança e não exige
autenticação. Os administradores freqüentemente não permitem que os hosts que não
compõem sua rede usem seu servidor SMTP para enviar ou retransmitir correspondência,
impedir que usuários não autorizados usem seus servidores como retransmissores de
correspondência.

Cisco CCNA 3.1 401
11.2.6 SNMP
O Protocolo de Gerenciamento de Rede Simples (SNMP) é um protocolo de camada
de aplicação que facilita a troca de informações de gerenciamento entre
dispositivos de rede. O SNMP permite que os administradores de rede gerenciem o
desempenho, encontrem e solucionem problemas e planejem o crescimento de redes. O
SNMP usa o UDP como protocolo da camada de transporte.
Uma rede administrada SNMP consiste os três componentes a seguir:
• Management Protocol (NMS sistema de gerenciamento de rede): O NMS
executa aplicações que monitoram e controlam dispositivos gerenciados. O
conjunto de recursos de processamento e de memória exigido para o
gerenciamento de uma rede é fornecido pelo NMS. Deve haver um ou mais NMSs
em qualquer rede administrada.
• Dispositivos gerenciados: Dispositivos gerenciados são nós de rede que
contêm um agente SNMP e que residem em uma rede administrada. Os
dispositivos gerenciados coletam e armazenam informações de gerenciamento,
disponibilizando-as para os NMSs que usam o SNMP. Os dispositivos
gerenciados às vezes chamados elementos da rede podem ser roteadores,
servidores de acesso, comutadores, bridges, hubs, computadores hosts ou
impressoras.
• Agentes: Agentes são módulos de software de gerenciamento de rede que
residem em dispositivos gerenciados. Um agente tem conhecimento local de
informações de gerenciamento e as converte para uma forma compatível com o
SNMP.
REDE GERENCIADA POR SNMP

Cisco CCNA 3.1 402
11.2.7 Telnet
O software cliente Telnet permite efetuar login em um host remoto da Internet que
esteja executando uma aplicação de servidor Telnet e, em seguida, executar
comandos usando a linha de comando. Um cliente Telnet é chamado host local. Um
servidor Telnet, que usa um software especial chamado daemon, recebe o nome de
host remoto.
Para fazer conexão usando um cliente Telnet, deve ser selecionada a opção de conexão.
Uma caixa de diálogo normalmente solicita um nome de host e um tipo de terminal. O
nome de host é o endereço IP ou nome de DNS do computador remoto. O tipo de
terminal descreve o tipo de emulação de terminal que o cliente Telnet deverá realizar. O
telnet não utiliza qualquer recurso de processamento do computador que está
transmitindo. O que ele faz é transmitir as teclas digitadas localmente ao host
remoto e enviar a saída na tela de volta ao monitor local. Todo o processamento e o
armazenamento ocorrem no computador remoto.
O Telnet atua na camada de aplicação do modelo TCP/IP. Assim, ele atua nas três
camadas mais altas do modelo OSI. A camada de aplicação lida com comandos. A
camada de apresentação lida com formatação, normalmente ASCII. A camada de
sessão transmite. No modelo TCP/IP, todas essas funções são consideradas parte da
camada de aplicação.

Cisco CCNA 3.1 403
Resumo Capítulo 11
Devem ter sido compreendidos os importantes conceitos a seguir: texto
• As funções da camada de transporte TCP/IP
• Controle de fluxo
• Os processos de estabelecimento de conexão entre sistemas pares.
• Janelamento
• Confirmação
• Protocolos da camada de transporte
• Formatos de cabeçalho TCP e UDP.
• Números de porta TCP e UDP
• Os processos e protocolos na camada de aplicação TCP/IP.
• Serviços de nome de domínio
• Protocolos de transferência de arquivos
• Simple Mail Transfer
• Protocol Simple Network
• Telnet

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