🎯 Objetivo e mensagem central

Este tópico depende das noções de topologia e de broadcast vistas nos conceitos fundamentais de redes: lembre que, na estrela, todos os nós se ligam a um equipamento central, e que broadcast é a mensagem enviada a todos os nós da rede local. Ao final, você será capaz de reconhecer cada componente físico de uma rede, escolher o meio de transmissão adequado a uma situação e, principalmente, distinguir a função de hub, switch, roteador, ponto de acesso e modem, que é o ponto mais cobrado do assunto.

Para que isso serve? Quando a rede da sua seção falhar, saber o papel de cada caixa piscando no rack ajuda a descrever o problema ao suporte. Na prova, as alternativas costumam trocar as funções desses equipamentos, e só quem sabe o que cada um lê consegue separar a certa das erradas.

Placa de rede e endereço físico

Todo dispositivo que se conecta a uma rede precisa de uma interface de rede, chamada de placa de rede, adaptador de rede ou NIC (Network Interface Card). Nos computadores atuais, ela costuma vir integrada à placa-mãe; nos celulares e notebooks, há interfaces sem fio para Wi-Fi e Bluetooth. Um mesmo aparelho pode ter várias interfaces: o notebook do escriturário pode ter uma porta de cabo e uma interface Wi-Fi ao mesmo tempo.

Cada interface recebe de fábrica um endereço MAC (Media Access Control), também chamado de endereço físico. Ele tem 48 bits, escritos em 12 dígitos hexadecimais, geralmente separados em pares, como 3C-52-82-1A-7F-09. A primeira metade identifica o fabricante, e a segunda identifica a placa. O endereço MAC é usado para entregar dados dentro da mesma rede local.

Meios de transmissão guiados

Os meios de transmissão se dividem em guiados, em que o sinal percorre um caminho físico (cabo ou fibra), e não guiados, em que o sinal se propaga pelo ar. Comece pelos guiados, que formam a estrutura das redes locais.

Par trançado

O cabo de par trançado é o mais usado nas redes locais. Ele tem quatro pares de fios de cobre, e cada par é trançado para reduzir a interferência eletromagnética e a interferência de um par sobre o outro, chamada diafonia. O conector padrão é o RJ-45, maior que o conector RJ-11 do telefone fixo. Há duas versões principais: o UTP (Unshielded Twisted Pair), sem blindagem, mais barato e comum em escritórios, e o STP (Shielded Twisted Pair), com blindagem metálica, indicado para ambientes com muito ruído elétrico, como áreas industriais.

Os cabos são classificados em categorias, e quanto maior a categoria, maior a frequência suportada e, em geral, a velocidade. As redes de escritório atuais usam, no mínimo, as categorias 5e e 6. O comprimento máximo recomendado de um segmento de par trançado em redes Ethernet é de 100 metros; distâncias maiores pedem um equipamento intermediário ou outro meio.

Cabo coaxial

O cabo coaxial tem um condutor central de cobre, envolto por isolante, por uma malha metálica e por uma capa externa. Foi muito usado nas primeiras redes locais, em topologia de barramento, e hoje aparece sobretudo nas redes de TV a cabo, que também levam internet às residências.

Fibra óptica

A fibra óptica transmite pulsos de luz por um filamento de vidro ou plástico. Por não usar sinal elétrico, ela é imune à interferência eletromagnética, alcança distâncias muito maiores e oferece taxas muito altas. A fibra monomodo tem núcleo finíssimo, usa laser e é indicada para longas distâncias, como enlaces entre cidades; a fibra multimodo tem núcleo mais largo, é mais barata e é usada em distâncias menores, como entre os andares de um prédio.

A tabela revela a lógica de escolha. Se o problema é distância ou interferência elétrica, a resposta tende a ser a fibra. Se o objetivo é ligar as estações de um andar com baixo custo, o par trançado resolve. O coaxial é a resposta quando o enunciado fala em TV a cabo ou em redes antigas em barramento.

Meios sem fio e o Wi-Fi

Nos meios não guiados, o sinal viaja por ondas eletromagnéticas. As tecnologias mais cobradas estão nos cartões abaixo.

O Wi-Fi merece atenção especial. Ele segue os padrões IEEE 802.11, que receberam letras ao longo do tempo (802.11b, g, a, n, ac, ax e be) e, mais recentemente, nomes comerciais em sequência, como Wi-Fi 4 (802.11n), Wi-Fi 5 (802.11ac), Wi-Fi 6 (802.11ax) e Wi-Fi 7 (802.11be). As faixas de frequência mais conhecidas são a de 2,4 GHz, de maior alcance e mais sujeita a interferência, e a de 5 GHz, mais rápida e de menor alcance; os padrões mais novos acrescentaram a faixa de 6 GHz. A rede local cabeada, por sua vez, segue o padrão IEEE 802.3, conhecido como Ethernet.

Toda rede Wi-Fi é identificada por um nome, o SSID, que aparece na lista de redes do celular. A proteção do tráfego sem fio depende do protocolo de segurança escolhido no roteador: o WEP é antigo e inseguro; o WPA2 ainda é muito usado; o WPA3 é o mais recente e recomendado. Esse tema é retomado quando o curso trata de segurança da informação.

Dispositivos de interconexão

Agora vem o núcleo do tópico. Os dispositivos de interconexão são classificados pela camada em que atuam, conceito que você vai estudar em detalhe no próximo tópico, com os modelos de referência. Por ora, basta uma ideia: a camada física cuida do sinal, a camada de enlace cuida da entrega dentro da rede local pelo endereço MAC, e a camada de rede cuida da entrega entre redes pelo endereço IP.

A tabela mostra uma escada: quanto mais alta a camada, mais “inteligente” o equipamento. O hub não lê nada, apenas repete. O switch lê o endereço MAC de destino e aprende, a cada quadro recebido, qual aparelho está em qual porta, montando sua tabela. O roteador lê o endereço IP e consulta uma tabela de rotas para decidir para onde enviar o pacote. Compare na Figura 1 o comportamento do hub e do switch diante do mesmo envio.

Essa diferença tem consequências que as bancas exploram. No hub, todas as portas compartilham o mesmo meio, formando um único domínio de colisão, e a comunicação é half-duplex. No switch, cada porta é um domínio de colisão separado e pode operar em full-duplex, o que melhora o desempenho. Além disso, como o hub repete tudo para todos, qualquer estação pode capturar o tráfego das outras; o switch reduz esse risco. Por isso, o hub está praticamente extinto.

Há, porém, algo que o switch comum não separa: o broadcast. Uma mensagem enviada “para todos” é repassada a todas as portas do switch. Quem separa domínios de broadcast é o roteador, que não repassa esse tipo de mensagem de uma rede para outra. Existem também switches mais sofisticados, chamados de switches de camada 3, que acumulam funções de roteamento, e recursos como as VLANs, que dividem logicamente um switch em redes separadas.

Modem e roteador doméstico

O modem (modulador-demodulador) converte o sinal digital do computador no tipo de sinal que o meio do provedor transporta, e vice-versa: sinal da linha telefônica no ADSL, sinal do cabo coaxial na TV a cabo, sinal de luz na fibra. Na fibra até a residência, o equipamento que faz a conversão é chamado de terminal de rede óptica (ONT).

O aparelho que o provedor instala na casa do cidadão costuma ser um “tudo em um”: modem, roteador, switch de poucas portas e ponto de acesso Wi-Fi no mesmo gabinete. Ele também distribui endereços IP automaticamente aos aparelhos da casa e traduz esses endereços internos para o único endereço público que o provedor fornece, assuntos que você verá no próximo tópico. Na prova, porém, cada função é cobrada separadamente, e você deve reconhecê-la pelo nome. Observe na Figura 2 como esses equipamentos se organizam em uma rede típica de agência.

Repare, na figura, que o roteador fica na fronteira entre a rede local e o mundo externo. Por isso, nas configurações de rede de um computador, o endereço do roteador aparece como gateway padrão: é para ele que a estação envia tudo o que não pertence à rede local.

🧭 Revisão

✍️ Exercícios de revisão

Nível 1 · Recordar

Nível 2 · Compreender

Nível 3 · Aplicar

Nível 4 · Analisar

Você concluiu o estudo sobre os componentes e dispositivos de rede. No próximo tópico, avançaremos para os protocolos de rede, onde veremos as camadas dos modelos OSI e TCP/IP, os endereços IP e as regras que permitem a navegação, a resolução de nomes e a troca de arquivos. Continue firme nos estudos!

Os casos apresentados são hipotéticos, elaborados para fins didáticos.