Como funciona rede de computadores

É o ato de transmissão de informações de uma
pessoa à outra. Para que exista comunicação são
necessários 4 elementos básicos:
• Emissor: transmite informações;
• Receptor: que recebe as informações do emissor;
• Meio de transmissão: interface ou caminho entre o
emissor e receptor que transporta o sinal;
• Sinal: um sinal contém uma mensagem composta
de dados e informações.

A mensagem não é comunicada diretamente, mas
por meio de um sinal. O sinal sempre passa através de
algum meio de comunicação qualquer (fios, cabos, fibras,
ar, ondas de rádio, etc) que carregue o sinal entre o
transmissor e o receptor.

Uma rede de computadores envolve a interconexão
entre dois ou mais micros, o que permite a troca de dados
entre essas unidades e otimiza os recursos de hardware e
software. Contudo, deve haver regras básicas que
garantam o envio seguro de informações, sem que sofram
danos.
Sistema de
comunicaçã
o

Rede de Computadores é um conjunto de computadores
e outros dispositivos capazes de trocar informações e
compartilhar recursos, interligados por um sistema de
comunicação constituído de enlaces físicos e regras que
disciplinam esta comunicação.
• Nó: cada um dos computadores ou outros dispositivos que se
interligam em uma rede. Estes dispositivos podem ser, entre
outros: impressora, fax, telefone, hub, roteador, chave ou
switch, bridge ou ponte.
• Meio físico: é o sistema de comunicação que une os nós de
uma rede. É qualquer meio capaz de transportar informações
eletromagnéticas. Pode ser fio, cabo coaxial, fibra óptica e o
próprio ar.
• Protocolo: conjunto estabelecido ou aceito de procedimentos,
regras ou especificações formais que governam a
comunicação entre os nós de uma rede.

As arquiteturas de serviços de rede mais
frequentes na Internet são os modelos peer-to-peer
(ponto-a-ponto) e cliente-servidor.
• Redes Cliente-servidor: cada cliente pode enviar
requisições de dados para algum dos servidores
conectados e esperar pela resposta. O servidor
disponível pode aceitar tais requisições, processá-las e
retornar o resultado para o cliente. Um cliente pode
manter um relacionamento com diferentes servidores
que o atendam. Um servidor pode estar disponível a
múltiplos clientes de maneiras diferentes, atendendo a
prioridades, fluxo, etc.

No modelo cliente-servidor, o conteúdo é disponibilizado
em um servidor onde é transferido para os clientes. Todas estas
transferências passam necessariamente pelo servidor. Esses
fatores são especialmente indesejados quando o conteúdo
compreende uma grande quantidade de dados. Por outro
lado, o modelo cliente-servidor proporciona ao dono do
servidor o controle total sobre sua capacidade de atender aos
clientes.

• Redes Peer-to-Peer: nessa arquitetura todos os participantes
são ao mesmo tempo servidores (oferecem serviços e
recursos) e clientes (usam serviços e recursos) uns dos
outros, como mostra na figura abaixo. Muitos serviços de
compartilhamento de arquivos e de comunicação entre
usuários se estruturam dessa forma. Por ex.: Bittorrent,
Kazaa, Ares, entre outros.

• HUB’s: são dispositivos utilizados para conectar os
equipamentos que compõem uma LAN. Com o HUB as
conexões da rede são concentradas, facilitando a detecção de
problemas, pois os defeitos ficam isolados em um segmento
da rede. Os HUB’s mais comuns são os Ethernet com
cabeamento par trançado, são utilizados eventualmente em
parte integrante de Bridges e Roteadores.

• Switch: tem o papel de filtrar e encaminhar pacotes entre
segmentos de redes diferentes, mapeia o endereço dos
nós que são residentes nos segmentos da rede e
permite apenas a passagem do tráfego necessário. Ele
tem a função de “aprender” quais as estações que estão
conectadas em seus segmentos. Efetua um melhor
gerenciamento da rede, fazendo um melhor uso da
banda disponível.

• Repetidores: são equipamentos que operam a níveis de
cabos e sinais elétricos, tendo como principal papel
amplificar e ressincronizar os sinais que trafegam pela
rede.

• Bridges: é um equipamento com capacidade de
segmentar uma rede local em subredes com o objetivo
de reduzir o tráfego e converter diferentes padrões de
redes. Elas manipulam pacotes de dados ao invés de
sinais elétricos, e com isso se diferenciam dos
repetidores, além de não retransmitirem ruídos, e erros
nos pacotes.
Algumas características da Bridge:
1. Filtrar mensagens de tal forma que somente as
mensagens endereçadas para ela sejam tratadas;
2. Armazenar mensagens quando o tráfego na rede
for muito grande;
3. Tem a função de uma estação repetidora comum.

• Roteadores: são equipamentos que decidem qual
caminho o tráfego de informações deve seguir. Para
estabelecer uma rota a ser seguida, o roteador consulta
uma tabela interna de rotas que possuem informações
sobre a rede. Esta tabela pode ser estática ou dinâmica
dependendo do protocolo de roteamento utilizado. Esses
protocolos baseiam-se em algoritmos de roteamento,
que definem a melhor rota, sendo compostos por vários
critérios.

• Gateways: tem objetivo de permitir a comunicação entre
duas redes com arquiteturas diferentes. Esse
equipamento resolve o problema da diferença entre o
tamanho máximo dos pacotes que são enviados, a forma
de endereçamento, técnicas de roteamento,
controle de acesso, entre outros, causados pela
diferença existente entre duas redes distintas.

Para facilitar a interconexão de sistemas de
computadores, a ISO (International Standards Organization)
desenvolveu um modelo de referência chamado OSI (Open
Systems Interconnection), para que fabricantes pudessem criar
protocolos a partir desse modelo. O modelo OSI tenta explicar o
funcionamento da rede, dividindo-a em 7 camadas:
Camada 7
Camada 6
Camada 5
Camada 4
Camada 3
Camada 2
Camada 1 Física
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
Roteadores
Switches
Hubs

7 – Aplicação: nessa camada estão os protocolos que envolvem
diretamente os aplicativos do usuário, como correio eletrônico, páginas
web, etc. São tratados os próprios dados manipulados pelos usuários por
meios das aplicações em seus computadores.
6 – Apresentação: responsável por resolver problemas relacionados ao
tratamento de dados em diferentes sistemas. Recebe os dados da
camada superior e os transforma em dados que serão entendidos pelo
computador de destino, independentemente de sua plataforma. Converte,
por exemplo, formatos de caracteres diferentes (ASCII, Unicode),
comprime e descomprime dados etc. As unidades de dados dessa
camada são chamadas Mensagens.
5 – Sessão: permite que os usuários de computadores diferentes
estabeleçam uma sessão entre eles. Sincroniza a comunicação,
verificando se houve falhas na transmissão e reenvia dados a partir do
ponto onde falharam.
4 – Transporte: responsável por garantir que a transferência de dados
entre a origem e o destino seja feita de forma confiável,
independentemente da tecnologia de hardware utilizada pelas outras
camadas. Recebe dados da camada superior, divide-os em unidades
menores e repassa-os para a camada inferior (rede). As unidades de
dados dessa camada são chamadas de datagramas.

3 – Rede: Controla a operação da chamada sub-rede. A sub-rede é o
conjunto de linhas de comunicação e roteadores entre dois computadores
que querem se comunicar e que estão em redes locais diferentes. Uma
diferença entre a camada de transporte e a de rede é que, enquanto a de
transporte está inteiramente dentro do computador, a de rede encontra-se
em roteadores, normalmente nas empresas de telefonia. As unidades de
dados dessa camada são chamadas de pacotes.
2 – Enlace: Nesta camada são descritos os equipamentos e protocolos
que podem tratar dos dados brutos, dando-lhes significado. As placas de
rede, os Switches, as Pontes são equipamentos que pertencem a esta
camada. Os protocolos CSMA/CD, CSMA/CA e as diversas tecnologias de
rede (Ethernet, FDDI, Token Ring, ATM, IEEE 802.11 etc.) também são
descritos como pertencentes a essa camada.
1 – Física: Descreve os equipamentos físicos usados na transmissão dos
sinais brutos (elétricos, luminosos ou eletromagnéticos) e os meios de
transmissão. São integrantes desta camada os cabos (UTP, Fibra óptica,
Coaxial), os repetidores, os conectores (RJ-45, BNC) as de TF, as ondas
infravermelhas.

Clique no link para assistir a um vídeo sobre o modelo de
referência OSI para interconexão de dispositivos de rede:
https://www.youtube.com/watch?v=7sW8CXVx7IU

Segue um exemplo simples de como funciona essas camadas quando você
envia um e-mail. Quando você pressionar o botão “Enviar” no seu aplicativo de correio
eletrônico, é desencadeada uma série de reações interdependentes para o envio da
mensagem:
1) A camada de aplicação recebe a mensagem de e-mail a ser enviada e “arruma” a
mensagem em seu protocolo de envio de correios eletrônico.
2) A camada de apresentação traduz a mensagem recebida para um formato “geral”, que
será compreendido pela camada de apresentação do computador de destino.
3) A camada de sessão adiciona à mensagem alguns controles que indicarão à camada
de transporte quem será o computador com quem a sessão será estabelecida.
4) A camada de transporte avalia se a mensagem precisa ser divida em pacotes
(normalmente precisa) e o faz, adicionando um número de controle e em cada pacote é
definido, quem é a origem e quem é o destino.
5) A camada de Rede adiciona, aos pacotes, um endereço que os fará identificar,
perante a estrutura da rede, a maneira como localizar o destino.
6) A camada de Enlace tem a responsabilidade de transformar os pacotes em “quadros”
(frames) que poderão ser transmitidos pela arquitetura da rede em questão.
7) Na camada Física, os dados são transferidos pelo meio de transmissão como sinais
somente (elétricos ou luminosos), ou seja, simples e sequências de bits que
aparentemente não significam nada, mais que, na verdade, contêm valiosos dados
enviados desde o usuário.

O modelo TCP/IP é formado por quatro camadas.
Camada 7
Camada 6
Camada 5
Camada 4
Camada 3
Camada 2
Camada 1 Física
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
Interface de rede
Inter-rede ou Internet
Transporte
Aplicação
Modelo OSI Modelo TCP/IP
Camada 4
Camada 3
Camada 2
Camada 1

4 – Aplicação: Nesta camada, estão os protocolos que dão
suporte às aplicações dos usuários. Na camada de aplicação do
TCP/IP estão os protocolos de nível mais alto, ou seja, mais
próximos do usuário, como: HTTP, FTP, TELNET, SMTP, DNS,
POP, IMAP e outros.
3 – Transporte: mesma função que a camada correspondente
do modelo OSI. No TCP/IP, essa camada contém dois
importantes protocolos de transporte: o TCP e o UDP. Esta
camada é responsável por captar os dados enviados pela
camada de aplicação e transformá-los em pacotes, a serem
repassados para a camada de Internet.
2 – Inter-redes ou Internet: Nessa camada estão os protocolos
responsáveis pelo endereçamento dos pacotes quanto ao
caminho que eles deverão percorrer até chegar ao destino. Os
principais protocolos dessa camada são: IP, ICMP, ARP, RIP e
OSPF.
1 – Interface de rede: Essa camada corresponde às camadas de
enlace e física do modelo OSI. É responsável por enviar o
datagrama recebido pela camada de Internet em forma de um
quadro através da rede. Nesta camada, estão os protocolos que
dão suporte às aplicações dos usuários.

O protocolo TCP/IP é roteável, isto é, ele foi criado a
pensar na interligação de diversas redes, onde podemos
ter diversos caminhos interligando-se o transmissor e o
receptor à Internet. Em uma rede TCP/IP cada dispositivo
conectado em rede necessita usar pelo menos um
endereço IP. Esse endereço permite identificar o
dispositivo e a rede ao qual ele pertence.
O endereço IPv4 é um número de 32 bits,
representado em decimal em forma de quatro números de
oito bits separados por um ponto, no formato a.b.c.d.
Assim, o menor endereço IP possível é 0.0.0.0 e o maior
255.255.255.255.

Porém, teoricamente uma rede TCP/IP pode ter até
4.294.967.296 endereços IPs, ou seja, esse número de
dispositivos conectados a ela (teoricamente porque, alguns
endereços são reservados e não podem ser usados).
No entanto, é claro que em poucos anos essa
quantidade de dispositivos conectados à Internet terá sido
atingida. Por isso, foi padronizado o endereçamento IPV6
que usa 128 bits em vez de 32 bits. O qual é possível
endereçarmos
340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456
dispositivos diferentes.
As classes de endereços Internet acomodam três
escalas de endereçamento, onde, os 32 bits do endereço
IP são divididos proporcionalmente entre as identificações
de rede e de host (qualquer dispositivo que possui uma
placa de rede).

Abaixo pode-se observar uma lista das classes
de endereços IPs:
Classe Gama de Endereços
A 1.0.0.0 até 127.255.255.255
B 128.0.0.0 até 191.255.255.255
C 192.0.0.0 até 223.255.255.255
D 224.0.0.0 até 239.255.255.255
E 240.0.0.0 até 255.255.255.255

Máscara sub-rede: Além do endereço IP
propriamente dito, é necessário fornecer também a
máscara de sub-rede na configuração da rede. Ao
contrário do endereço IP, que é formado por valores entre
0 e 255, a máscara de sub-rede é normalmente formada
por apenas dois valores: 0 e 255, como em 255.255.0.0 ou
255.0.0.0, onde o valor 255 indica a parte endereço IP
referente à rede, e o valor 0 indica a parte endereço IP
referente ao host.
Exemplo de configuração de
endereços IPs em computadores:

É um sistema de cabeamento cuja infraestrutura é flexível e
suporta a utilização de diversos tipos de aplicações tais como:
dados, voz, imagens e controles prediais. É um conjunto de
produtos de conectividade usados de acordo com normas
específicas e internacionais com características próprias, que
destacamos:
• Arquitetura aberta;
• Disposição física e meio de transmissão padronizados;
• Conformidade a padrões internacionais;
• Suporte a diversos padrões de aplicações, dados,
voz, imagem, etc;
• Suporte a diversos padrões de transmissão, cabo metálico,
fibra óptica, radio, etc;
• Assegurar expansão, sem prejuízo da instalação existente;
• Permitir migração para tecnologias emergentes.

Conheça alguns tipos de cabos metálicos e suas
particularidades:
Cabo de par trançado: consiste em um par de fios elétricos
de cobre ou aço recoberto de cobre (aumenta a resistência
à tração). Os fios são recobertos de uma camada isolante,
geralmente de plástico, e entrelaçados em forma de trança
para evitar a interferência eletromagnética entre cabos
vizinhos e aumentar a sua resistência. O conector utilizado
é o RJ-45.

Há três tipos de cabos de par trançado:
• UTP (Unshielded Twisted Pair ) - Par Trançado sem Blindagem: é o
mais usado atualmente tanto em redes domésticas quanto em
grandes redes industriais devido ao fácil manuseio, instalação,
permitindo taxas de transmissão de até 100 Mbps com a utilização do
cabo CAT 5e, é o mais barato para distâncias de até 100 metros. Para
distâncias maiores empregam-se cabos de fibra óptica. Sua estrutura
é de quatro pares de fios entrelaçados e revestidos por uma capa de
PVC. Pela falta de blindagem este tipo de cabo não é recomendado
ser instalado próximo a equipamentos que possam gerar campos
magnéticos (fios de rede elétrica, motores, inversores de frequência) e
também não podem ficar em ambientes com umidade.
• STP (Shielded Twisted Pair) - Par Trançado Blindado: é semelhante
ao UTP. A diferença é que possui uma blindagem feita com a malha
metálica em cada par. É recomendado para ambientes com
interferência eletromagnética acentuada.
• ScTP (Screened Twisted Pair) também referenciado como FTP (Foil
Twisted Pair): os cabos são cobertos pelo mesmo composto do UTP e
uma película de metal é enrolada sobre o conjunto de pares
trançados.

Acesse o link com o passo-a-passo para montagem de cabos
UTP:
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfG_sAJ/montagem-
cabo-rede-rj45

Cabo Coaxial: consiste em um fio de cobre rígido que
forma o núcleo, envolto por um material isolante que por
sua vez é envolto em um condutor cilíndrico,
frequentemente na forma de uma malha entrelaçada. O
condutor externo é coberto por uma capa plástica
protetora, que evita o fenômeno da indução, causada por
interferências elétricas ou magnéticas externas.
O cabo coaxial mantém uma capacidade constante
e baixa, independente do seu comprimento, o que lhe
permite suportar velocidades da ordem de
megabits/segundo, sem a necessidade de regeneração do
sinal e sem distorções ou ecos.
Algumas vantagens do cabo coaxial: baixos custos
de implementação, topologia simples de implementar,
resistência à ruídos e interferências.
As desvantagens são: distâncias limitadas, baixo
nível de segurança, dificuldade em fazer grandes
mudanças na topologia da rede.

Há dois tipos de cabos coaxiais:
FINO
Thin Ethernet -
10Base2
GROSSO
Thick Ethernet -
10Base5

Cabo coaxial fino: é um cabo flexível de cerca de 0,63 cm de
espessura. Por ser flexível e fácil de manipular, este tipo de
cabo coaxial pode ser utilizado em quase todos os tipos de
instalação de rede. As redes que utilizam o Thin Ethernet
conectam o cabo diretamente a uma placa adaptadora de rede
do computador. O cabo coaxial Thin Ethernet pode transportar
um sinal por até aproximadamente 185 metros, antes de o sinal
começar a sofrer atenuação.
Cabo coaxial grosso: é um cabo relativamente rígido, com cerca
de 1,25 cm de diâmetro. Às vezes é chamado de Ethernet
padrão porque foi o primeiro tipo de cabo utilizado com a
arquitetura de rede bastante conhecida, Ethernet. O núcleo de
cobre é mais espesso do que um Thin Ethernet. Quanto mais
espesso for o núcleo de cobre, para mais longe o cabo poderá
transportar os sinais. Isso significa que o Thick Ethernet pode
transportar sinais para mais longe que o Thin Ethernet. O Thick
Ethernet pode transportar um sinal por 500 metros.

A figura abaixo mostra os componentes utilizados nas
conexões com cabos Thin Ethernet. Os conectores ”T” são
acoplados ao conector BNC da placa de rede, e nele são
conectados os cabos que ligam o PC aos seus vizinhos. O
terminador deve ser ligado no último conector “T” da cadeia.

Topologia pode ser entendida como a maneira pela qual os
enlaces de comunicação e dispositivos de computação estão interligados,
provendo efetivamente a transmissão do sinal entre nós da rede.
• Barramento: todos os computadores são ligados fisicamente a um
mesmo barramento. Quando um computador estiver transmitindo um
sinal, toda a rede fica ocupada e se outro computador tentar enviar
outro sinal ao mesmo tempo, ocorre uma colisão e é preciso reiniciar a
transmissão. Essa topologia utiliza cabos coaxiais.

• Estrela: é a topologia mais comum atualmente. Utiliza
cabos de par trançado e um concentrador como ponto
central da rede.

• Anel: os dispositivos são conectados em série,
formando um circuito fechado. Os dados são
transmitidos unidirecionalmente de nó em nó até atingir o
seu destino.

Para testar seus conhecimentos, acesse o Quiz abaixo:
https://www.goconqr.com/pt-BR/p/5812039-Redes-de-Computadores-quizzes

ALENCAR, Márcio Aurélio dos Santos. Fundamentos de redes de
computadores. Manaus: Universidade Federal do Amazonas, CETAM,
2010. 47 p.
Cabo de par trançado. Wikipedia. Disponível em
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Cabo_de_par_trançado>. Acesso em
28/06/2016.
Módulo I. Introdução a Redes de Computadores. Técnico em
Informática para Internet. Instituto Federal Farroupilha.
Módulo II: Equipamentos de Redes. Introdução a Redes de
Computadores. Técnico em Informática para Internet. Instituto Federal
Farroupilha.
Módulo III: Modelo de Referência OSI. Introdução a Redes de
Farroupilha.
Módulo IV: Endereçamento de Redes. Introdução a Redes de

Módulo V: O que é um Sistema de Cabeamento
Estruturado? Introdução a Redes de Computadores.
Técnico em Informática para Internet. Instituto Federal
Farroupilha.
Montagem cabo de rede – rj45. Ebah. Disponível em
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfG_sAJ/montage
m-cabo-rede-rj45>. Acesso em 28/06/2016.
O que é o Endereço IP e quais as suas classes?
Disponível em <http://faqinformatica.com/o-que-e-o-
endereco-ip/>. Acesso em 28/06/2016.
Tipos de cabeamento de redes. Disponível em
<http://www.nti.ufpb.br/~beti/pag-redes/cabos.htm#Par
Trançado>. Acesso em 28/06/2016.

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