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EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
Capítulo 6 
 
Comutação por Pacote 
 
 
6.1 Introdução 
 
 A comutação por pacote é uma técnica de comutação apropriada para as redes de 
computadores. É uma técnica mais recente do que a comutação por circuito que predomina nas 
redes telefônicas, e foi desenvolvida para comutar sinais de dados sem erro e otimizar o uso de 
enlace. Devido à exigência de tratamento em tempo real dos sinais de voz, a técnica de 
comutação por circuito continua sendo a mais conveniente para a rede de telefonia. Entretanto, a 
técnica de comutação por pacote está sendo introduzida em várias partes da rede telefônica. Uma 
parte bastante conveniente para utilização dessa técnica é na sinalização entre centrais 
telefônicas onde há uma intensa troca de informações de usuários. Nessa parte, os dados devem 
ser transferidos sem erro e ocorrem em surtos, tornando a comutação por pacote a técnica mais 
adequada. A sinalização na rede telefônica será estudada no capítulo 7. 
O cenário atual na área de telecomunicações evolui para unificação das redes de telefonia 
e de dados, para obter maior economia e flexibilidade. Servindo diversos terminais de assinantes 
por uma única rede, obtém-se uma eficiente utilização do meio de transmissão e, portanto, uma 
rede mais econômica do que a soma das redes separadas. Essa rede, denominada de Rede Digital 
de Serviços Integrados - RDSI (ISDN - Integrated Services Digital Networks), é baseada na 
combinação das técnicas de comutação por circuito e por pacotes, para RDSI de faixa estreita 
(estudada no capítulo 8) e, essencialmente de comutação por pacote para RDSI de faixa larga. 
Uma outra tendência de unificação ou convergência de redes de telefonia e de dados é 
baseada em rede IP. A rede IP é a principal plataforma de transferência de mensagens da 
Internet, a rede mundial de computadores. A idéia básica, neste caso, é adaptar os serviços 
telefônicos para a rede de dados. Essa técnica de convergência, denominada de voz sobre IP, será 
estudada no capítulo 9. 
Neste capítulo são estudados os principais conceitos de comutação por pacote, a idéia e 
os princípios envolvidos na estrutura em camadas de redes, o funcionamento de uma rede local 
de computadores e os principais conceitos envolvidos para transmitir os pacotes em uma rede de 
longa distância (WAN wide área networks). 
 
6.2 Conceitos básicos 
 
As redes de computadores, que são as mais representativas das redes de comunicação de 
dados, podem ser divididas, conforme o raio de seu alcance, em redes locais (LAN - Local Area 
Networks), redes metropolitanas (MAN - Metropolitan Area Netoworks) e redes de longa 
distância (WAN - Wide Area Networks), e utilizam a mesma técnica de comutação por pacote. 
As configurações estruturais das redes locais que atuam em um raio de 10 m a 1 km 
podem ser do tipo barramento, em anel e estrela, como mostrado na Fig. 6.1. 
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Na estrutura em barramento, existe um único meio de transmissão, geralmente cabo 
coaxial, que é compartilhado entre os terminais. Não existe um controlador central, coordenando 
a utilização do meio de transmissão; cada terminal tenta o acesso ao meio, tão logo tenha alguma 
informação a transmitir, ocasionando situações de colisões quando dois ou mais terminais tentam 
utilizações simultâneas do meio. Os terminais devem estar preparados para tomar providências 
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nessas situações, conforme o tipo de controle acesso especificado. O controle de acesso mais 
popular em redes locais é o controle chamado Ethernet ou CSMA/CD (Carrier Sense Multiple 
Access with Collision Detection) que será estudado no seção 6.4. 
 
Barramento Estrela (Star) AnelBarramento Estrela (Star) Anel 
 
Figura 6.1 Configurações estruturais de redes locais. 
 
Na estrutura em anel, existe também um único meio de transmissão configurado na forma 
de anel e a transmissão é feita somente em um sentido. Não há colisões neste caso, e o acesso é 
coordenado, por exemplo, através de ficha de permissão que fica circulando o anel. Quando o 
terminal tem alguma informação a transmitir, toma a ficha de permissão e começa a transmitir. 
A estrutura em estrela para redes locais utiliza um comutador (switch). Os terminais estão 
conectados diretamente ao comutador que transfere os pacotes de um terminal a outro. 
As principais configurações estruturais das redes metropolitanas, que podem alcançar um 
raio de 10 km, são duplo barramento e anel. 
 
Termi-
nal
Barramento A
Barramento B
AnelDuplo barramento
Termi-
nal
Termi-
nal
Termi-
nal
Barramento A
Barramento B
AnelDuplo barramento
Termi-
nal
Termi-
nal
 
 
Figura 6.2 Configurações estruturais de redes metropolitanas. 
 
Na estrutura em duplo barramento, são utilizados dois barramentos unidirecionais, 
operando em sentidos opostos e o esquema de acesso utilizado é o DQDB ( Distributed Queue 
Dual Bus). Nesse esquema de acesso, os terminais fazem as requisições de utilização do meio em 
um barramento (por ex., A) e transmitem os pacotes de acordo com o esquema FIFO, no outro 
barramento (B). No caso do anel, o meio de transmissão é em geral fibra óptica e o esquema de 
acesso pode ser utilizado a ficha de permissão. 
As principais estruturas utilizadas em redes de longa distância (raio de alcance - 100 a 
1000 km) são estrela, entrelaçada e satélite, mostradas na Fig. 6.3. 
 A estrutura mais utilizada é a entrelaçada (mesh). Nesta estrutura os pacotes são 
inicialmente armazenados em cada nó, processados e transmitidos para o próximo nó. É técnica 
conhecida como “store-and-forward”. Para distâncias intercontinentais é utilizado o satélite. 
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Estrela Entrelaçada (mesh) SatéliteEstrela Entrelaçada (mesh) Satélite 
 
Figura 6.3 Configurações estruturais de redes de longa distância. 
 
O termo comutação por pacote surgiu em analogia ao pacote de correio. Em um pacote de 
correio, são colocados os endereços do destinatário e do remetente que possibilitam aquela 
encomenda chegar ao seu destino corretamente. Muitas vezes, o pacote passa por correios 
intermediários em diferentes cidades, até finalmente chegar ao destino. 
 
Cabeçalho CaudaInformação
Cabeçalho CaudaInformação
Cabeçalho CaudaInformação
Mensagem
Cabeçalho CaudaInformaçãoCabeçalho CaudaInformação
Cabeçalho CaudaInformaçãoCabeçalho CaudaInformação
Cabeçalho CaudaInformaçãoCabeçalho CaudaInformação
Mensagem
 
 
 
Figura 6.4 Conceito e formato de pacote 
 
Na Fig. 6.4 é mostrado o conceito utilizado na comutação por pacote. Uma mensagem, já 
no formato de bits, é segmentada (se necessária) em vários pacotes. Um exemplo de formato de 
pacote é mostrado na figura. De uma maneira geral, o pacote possui um comprimento variável de 
bits e inicia com um cabeçalho e termina com uma cauda. No cabeçalho, são colocadas as 
informações dos endereços do destinatário e do remetente, além das informações de controle que 
possibilitam o seu encaminhamento dentro da rede. Na cauda, são colocados bits adicionais para 
detecção de erros no pacote transmitido e bits de delimitação de pacote. Um exemplo de 
encaminhamento dos pacotes em uma rede de computadores é mostrado na Fig. 6.5. 
Pode-se observar que uma mensagem longa dos terminais é dividida em vários pacotes. 
Além disso, os pacotes de uma mesma mensagem podem tomar caminhos diferentes, até chegar 
ao seu destino. Os pacotes são armazenados em cada nó de comutação (representam os correios 
intermediários), e após a análise do cabeçalho são encaminhados a enlaces convenientes. Na 
recepção, quando o terminal é comum, o nó de comutação no qual oterminal está ligado deverá 
ordenar a mensagem na sequencia correta antes de entregar ao terminal. Em caso contrário, os 
pacotes são encaminhados na ordem de chegada (terminal tipo pacote). 
 
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C D B A EA
1
D E
C B A
 2 1
P A D 
(montar/
pacotes)
TERMINAL
COMUM
NÓ DE 
COMUTAÇÃO
NÓ DE 
COMUTAÇÃO
TERMINAL
TIPO
PACOTE
2
1
A D
E 1
C 2
B
NÓ DE 
COMUTAÇÃO
BUFFER
PACOTES
desmontar
 
 
Figura 6.5 Rede de comutação por pacote 
 
O tipo de comutação por pacote acima descrito é conhecido como datagrama. Existe um 
outro tipo de comutação por pacote conhecido como circuito virtual. Nesse tipo, é estabelecido 
um caminho virtual entre os dois terminais antes da troca de mensagens propriamente ditas. Os 
pacotes entre esses dois terminais são encaminhados sempre naquele caminho estabelecido. 
Entretanto, o canal físico não fica alocado continuamente aos dois terminais, permitindo assim, 
que outros terminais possam utilizar aquele mesmo canal (multiplexação), aumentando a 
eficiência do canal. 
Resumindo, para o caso de datagrama: 
• Não há caminho pré-estabelecido. 
• É necessária uma reordenação dos pacotes no nó final. 
• A tabela de encaminhamento em cada nó é atualizada dinamicamente (os nós 
trocam informações de tráfego nos enlaces para fins de atualização da tabela). 
• Exige muito processamento em cada nó. 
Para o caso de circuito virtual: 
• É estabelecido um caminho lógico antes de iniciar a transmissão da mensagem. 
• Os pacotes de uma mesma conexão passam sempre por esse caminho estabelecido 
(não necessitam reordenação). Esse caminho é compartilhado por vários 
terminais. 
• Exige menos processamento em cada nó. 
 
Multiplexação Estatística 
 Na técnica de comutação por pacotes, cada pacote é independente do outro, e pode ser 
armazenado temporariamente em um buffer. Esse armazenamento permite uma utilização mais 
eficiente do meio de transmissão, pois os pacotes que chegam formam uma fila de espera. A 
utilização do meio de transmissão será mais eficiente, mas haverá um atraso nos pacotes. Esses 
atrasos podem ser controlados, se as capacidades dos enlaces forem bem dimensionados. Em 
uma rede de longa distância, os pacotes são transmitidos de um nó de comutação a outro. Em 
cada nó os pacotes que chegam de vários enlaces de entrada, são armazenados em um buffer de 
entrada, processados e depois são encaminhados a um buffer de saída, para serem transmitidos 
em um enlace de saída. Como cada pacote é independente, e as chegadas dos pacotes são 
aleatórias, o processo de armazenamento é muito importante para a utilização eficiente do meio 
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de transmissão. O processo de armazenamento de pacotes e as suas transmissões em qualquer 
instante é denominado de multiplexação estatística. 
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
Exemplo 6.1 
 
Considere um nó de comutação (multiplexador estatístico) com 21 enlaces bidirecionais, 
como mostrado na figura abaixo. Considere somente um sentido de transmissão, isto é, os 
pacotes que chegam dos enlaces de 1 a 20 são armazenados em um único buffer de tamanho 
infinito e transmitidos ao enlace 21. A capacidade C de um enlace é 1200 bps (bits por segundo), 
e o comprimento médio de pacote é P = 100 bits. Cada um dos enlaces de 1 a 20 gera pacotes 
aleatoriamente a uma taxa de 0,1 pacotes/segundo, obedecendo a uma distribuição poissoniana. 
a) Se os pacotes têm comprimentos aleatórios, obedecendo a uma distribuição 
exponencial negativa, qual é o tempo médio de espera dos pacotes no buffer? 
 b) Qual é a porcentagem de utilização do enlace 21? 
 
1
2
20
21
buffer1
2
20
21
buffer
 
 
 Solução: 
a) Nas condições supostas, o multiplexador estatístico pode ser modelado como uma fila 
M/M/1, e os resultados obtidos em tráfego telefônico podem ser utilizados. 
 Para o caso de uma fila M/M/1, foi obtida a expressão: 
 
{ }E T =
−
1
µ λ
 (6.1) 
 
E{T} representa o tempo médio de permanência dos pacotes no multiplexador. Assim, o 
tempo médio de espera no buffer será: 
 
{ } { }E T E Tq = − = − −
1 1
µ µ λ µ
1
 (6.2) 
 
 O tempo médio de atendimento do multiplexador é o tempo médio para transmitir um 
pacote. Como o pacote foi definido em bits, o tempo médio de transmissão é: 
 
 
1
µ
=
P
C
 (6.3) 
 
 Logo, 1/µ = (100/1200) = (1/12) segundos, e a taxa média de pacotes chegando ao 
multiplexador é λ = 0,1 x 20 = 2 pacotes/seg. Assim, o tempo médio de espera no buffer será: 
 
 { }E T msegq = − − =
1
12 2
1
12
16 7, . 
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 b) A utilização do enlace de saída é dada por ρ = 1 - P0 = λ/µ . Portanto, ρ = (2/12) = 
0,167, ou 16,7%. 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
 
Arquitetura de rede 
 Uma rede de computadores é bastante complexa devido a uma grande quantidade de 
funções que necessita desempenhar. Para diminuir esta complexidade, a rede de computadores 
está organizada em camadas de funções. Essas camadas são dispostas em uma maneira 
hierárquica, de tal modo que somente após a realização completa das funções de uma camada, é 
que podem ser realizadas as funções das outras camadas. 
 O número de camadas, os nomes das camadas e as funções das camadas podem diferir de 
uma rede para outra, mas o objetivo de cada camada é oferecer serviços às camadas superiores, 
sem se preocupar com os conteúdos das informações que são levadas a essas camadas. Na Fig. 
6.6 é mostrada a idéia da estratificação em camadas de uma rede genérica. 
 Nessa estrutura, a camada n de uma máquina conversa com a camada n da outra máquina, 
como se as outras camadas não existissem (camadas pares - peer layers). As regras e convenções 
dessa conversação entre essas camadas são chamadas de protocolos da camada n. Na realidade, 
os dados não são transferidos diretamente de uma camada n de uma máquina para a camada n da 
outra máquina. Cada camada passa os dados e as informações de controle para a camada 
imediatamente inferior, até que a camada mais baixa seja alcançada. Abaixo da camada 1, está o 
meio físico, onde realmente ocorre a transferência de dados. 
 Entre cada par de camadas adjacentes existe uma interface. Nessa interface estão 
definidas as operações primitivas e os serviços que uma camada mais baixa deve oferecer a uma 
camada superior. A definição dessa interface deve ser feita o mais simples possível, para que 
haja um mínimo de informações trocadas entre as camadas. 
 
Camada 7
Camada 6
Camada 5
Camada 4
Camada 3
Camada 2
Camada 1
Camada 7
Camada 6
Camada 5
Camada 4
Camada 3
Camada 2
Camada 1
Meio Físico
Protocolo da camada 1
Protocolo da camada 2
Protocolo da camada 3
Protocolo da camada 4
Protocolo da camada 5
Protocolo da camada 6
Protocolo da camada 7
Interface das camadas 1 e 2
Interface das camadas 2 e 3
Interface das camadas 3 e 4
Interface das camadas 4 e 5
Interface das camadas 5 e 6
Interface das camadas 6 e 7
 
 
Figura 6.6 Camadas, protocolos e interfaces. 
 
Modelo de Referência OSI 
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O modelo de arquitetura desenvolvidopela International Standards Organization (ISO), chamado 
de 0SI-RM (Open System Interconnection Reference Model), é mostrado na Fig. 6.7 a). 
 
Camada
Aplicação
TH Dados
Dados
AH Dados
PH Dados
SH Dados
NH Dados
DH Dados DT
Bits
 Camada
Apresentação
Camada
Sessão
 Camada 
 Transporte
 Camada
 Rede
Camada En-
lace de Dados
Camada
 Física
 Camada
Aplicação
 Camada
Apresentação
Camada
Sessão
 Camada 
 Transporte
 Camada
 Rede
Camada En-
lace de Dados
Camada
 Física
Protocolo
correspon.
Protocolo
Processo A Processo B
 
Hospedeiro
 A
Hospedeiro
 B
 Nó Nó
Rede Comutada de Pacote
Física
Enlace de
dados
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
1
2
3
4
5
6
7 7
6
5
4
3
2
11 1
2 2
3 3
 
 
a) b) 
Figura 6.7 Arquitetura OSI da ISO. 
 
 São previstas 7 camadas e as denominações de cada camada são apresentadas na Fig 6.7 
a). A figura mostra um exemplo de transferência de dados entre os processos A e B. Cada 
camada acrescenta um cabeçalho nos dados recebidos e envia-os à camada inferior. A camada 
inferior trata os dados e o cabeçalho como somente dados vindos da camada superior. O 
cabeçalho contém as regras e informações que somente a camada par é capaz de entender e 
corresponde ao que é denominado de protocolo. 
 A Fig. 6.7 b) mostra que para o transporte de dados dentro de uma rede comutada de 
pacotes, não é necessário utilizar todas as 7 camadas; três camadas são suficientes para 
encaminhar os pacotes na rede. 
 A seguir são descritas de uma maneira bastante sucinta as funções de cada camada. 
 
Camada Física (Physical Layer) 
 
 A camada física trata da transmissão de bits no meio físico de comunicação. O objetivo 
dessa camada é transportar os bits com a menor taxa de erro possível. Essa camada especifica as 
tensões que devem ser utilizadas para representar os bits 1 e o 0, a largura do pulso transmitido e 
se a transmissão é unidirecional ou bidirecional. Além disso, trata da conexão inicial e a sua 
liberação e a especificação da pinagem do conector e a função de cada conector. 
 
Camada Enlace de Dados (Data Link Layer) 
 
 A principal função da camada enlace de dados é fazer com que o meio de transmissão e a 
camada física aparentam ser livres de erros. Para isso, os bits transmitidos são organizados na 
forma de quadros e cada quadro transmitido é confirmado pelo receptor. Como a camada física e 
o meio de transmissão transportam os bits, sem se preocupar com a sua estrutura, a camada 
enlace de dados deve reconhecer o início e o final do quadro. A camada enlace de dados deve ser 
capaz de reconhecer quadros com erros e providenciar que o transmissor retransmita os quadros. 
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 Esta camada é responsável, também, pelo controle de fluxo dos pacotes para regular 
velocidades relativas do transmissor e do receptor. 
 
Camada Rede (Network Layer) 
 
 A camada rede é a responsável pelo encaminhamento do pacote do nó origem até nó 
destino, passando por vários nós intermediários da rede. O encaminhamento pode ser baseado 
em uma tabela estática de rotas, com raríssimas alterações, ou altamente dinâmica, com 
alterações a cada pacote. É função, também, dessa camada controlar o congestionamento dos 
pacotes, para evitar o engarrafamento total dos pacotes na rede. A função de contagem dos 
números de pacotes enviados e recebidos de cada usuário, para fins de tarifação, é executada 
nesta camada. 
 
Camada Transporte ( Transport Layer) 
 
 Esta camada é responsável pela transferência de dados entre computadores hospedeiros 
(por exemplo, servidores de rede). Ela se preocupa com a otimização dos recursos da rede, 
fazendo multiplexação dos canais, e permite a dois processos em computadores distintos se 
comunicarem. 
 
Camada Sessão (Session Layer) 
 
 Permite que dois usuários em máquinas distintas estabeleçam sessões entre eles. Um 
exemplo de estabelecimento de uma sessão é quando o usuário entra com o “login” em um 
sistema remoto. Uma das funções da camada sessão é gerenciar o diálogo. Por exemplo, a 
camada pode controlar se o fluxo de tráfego é unidirecional ou bidirecional. Uma outra função é 
o gerenciamento da senha. Em alguns protocolos é importante que dois usuários não façam as 
mesmas operações simultaneamente. Para fazer o controle dessas operações, a camada sessão 
utiliza a senha para que um usuário transmita por vez. 
 
Camada Apresentação (Presentation Layer) 
 
 A camada apresentação faz o tratamento da sintaxe e da semântica das informações 
transmitidas. Como exemplos podemos citar, a codificação dos dados em uma forma pré-
estabelecida (por ex., ASCII ou EBCDIC, etc), a compressão de dados para reduzir o número de 
bits a serem transmitidos e a criptografia requerida em privacidade e autenticação. 
 
Camada Aplicação (Application Layer) 
 
 Nesta camada ficam os aplicativos que o usuário pode dispor como correio eletrônico, 
listagem de diretórios, etc. 
 
Terminologia OSI 
 Entidades (Entities): são os elementos ativos em cada camada. Uma entidade pode ser 
uma entidade software (um processo, por ex.) ou uma entidade hardware (um chip I/O 
inteligente, por ex.). As entidades de uma mesma camada em máquinas diferentes são chamadas 
entidades pares (peer entities). As entidades da camada 7 são chamadas entidades de aplicação, 
da camada 6 de entidades de sessão e assim por diante. 
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 As entidades na camada N executam serviços requisitados pela camada N + 1. Nesse 
caso, a camada N é chamada de provedora de serviços e a camada N + 1 é a usuária de serviços. 
A camada N poderá requisitar os serviços da camada N - 1 para executar os seus serviços. 
 Pontos de acesso de serviço - SAP (Service Access Points): são pontos referenciais onde 
os serviços estão disponíveis. Os SAPs da camada N são os locais onde a camada N + 1 pode ter 
acesso a serviços oferecidos. Cada SAP tem um endereço que o identifica. 
 Duas camadas adjacentes trocam informações através de um conjunto de regras definidas 
na interface. Em uma interface típica, a entidade da camada N + 1 passa uma unidade de dados 
de interface - IDU (Interface Data Unit) para a entidade da camada N, através do SAP, como 
mostrado na Fig. 6.8. 
 
SDU
N-PDU
Cabeçalho
 SDUICI
SAP
ICI SDU 
IDU
Camada N +1
Interface
Camada N
SAP - ponto de acesso de serviço
IDU - unidade de dados de interface
SDU - unidade de dados de serviço
PDU - unidade de dados de protocolo
ICI - informação de controle de
 interface
 
 
Figura 6.8 Relação entre camadas em uma interface. 
 
 A IDU é constituída de uma unidade de dados de serviço - SDU (Service Data Unit) e 
algumas informações de controle. A SDU é a informação que será passada, através da rede, para 
a entidade par e daí para a entidade da camada N + 1. 
 Para transferir a SDU, a entidade da camada N pode dividir em vários segmentos, 
acrescentando um cabeçalho a cada segmento e transmitir cada um como uma unidade de dados 
de protocolo - PDU (Protocol Data Unit). O cabeçalho é utilizado pelas entidades pares para 
transportar as informações de seus protocolos. 
 As PDUs das camadas transporte, sessão e aplicação são denominadas TPDU, SPDU e 
APDU, respectivamente. 
 
Modelo TCP/IP 
 Um exemplo de rede que utiliza a comutação por pacote é a Internet. A Internet que se 
popularizou recentemente, é atualmente a maior rede de dados que interconecta computadores de 
todo o mundo. A estruturação em camadas da Internet é diferente do modelo de referência OSI. 
A Fig. 6.9 mostra a estrutura em camadas da rede Internet, denominada de TCP/IP, em 
comparação com o modelo OSI. Como a rede Internet é basicamente utilizadapara transporte de 
pacotes de um nó origem até o nó destino, utiliza essencialmente a camada rede, denominada de 
IP (Internet Protocol), para encaminhamento de pacotes na rede. O protocolo IP é um protocolo 
que encaminha o pacote individualmente utilizando a técnica datagrama. É, também, um 
protocolo que não garante a entrega dos pacotes ao seu destinatário; denominado, desse modo, 
de serviço de melhor esforço. Isto é, a rede fará todo o esforço para entregar o pacote ao seu 
destinatário, mas, o pacote pode ser perdido em seu trajeto e não há garantia de entrega em 
tempo determinado nem na entrega em seqüência dos pacotes. 
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Dessa maneira, o nó origem deve tomar providências para garantir que o pacote chegue 
ao destino. Para esta função, o nó origem utiliza o protocolo de transporte denominado de TCP 
(Transmission Control Protocol). O TCP toma todas as providências; por exemplo, se o pacote 
for perdido, faz a retransmissão do pacote. Várias outras funções são executadas por TCP, entre 
elas, o controle de fluxo entre o host de origem e o host destino, para regular a velocidade de 
transmissão e de recepção dos pacotes. 
Na camada transporte existe um outro protocolo denominado UDP (User Data Protocol), 
com características diferentes de TCP. É um protocolo que não garante a entrega, mas permite 
um tratamento mais rápido dos pacotes, sendo mais adequado para tráfego multimídia. Na 
camada de rede, além do protocolo IP, existem outros protocolos auxiliares como ARP (Address 
Resolution Protocol) e RARP (Reverse Address Resolution Protocol). 
O modelo TCP/IP, como se observa pela Fig. 6.9, não apresenta as camadas de 
apresentação e de sessão. A camada logo acima de TCP fica a aplicação, e a camada logo abaixo 
da camada IP, pode ser qualquer tipo de protocolo utilizado na infraestrutura de rede existente. 
 
OSI - Open System Interconnection
TCP - Transmission Control Protocol
IP - Internet Protocol
ARP - Adress Resolution Protocol 
RARP - Reverse Adress Resolution Protocol
UDP - User Datagram Protocol
FTP - File Transfer Protocol
TELNET - Virtual Terminal
Física
Enlace de dados
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
IP
TCP
Infraestrutura
de rede
Aplicação
Não estão
presentes
OSI TCP/IP
ARPANET LAN
IP
TCP UDP
TELNET FTP Email
ARP RARP
OSI - Open System Interconnection
TCP - Transmission Control Protocol
IP - Internet Protocol
ARP - Adress Resolution Protocol 
RARP - Reverse Adress Resolution Protocol
UDP - User Datagram Protocol
FTP - File Transfer Protocol
TELNET - Virtual Terminal
Física
Enlace de dados
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
Física
Enlace de dados
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
IP
TCP
Infraestrutura
de rede
Aplicação
Não estão
presentes
OSI TCP/IP
ARPANET LAN
IP
TCP UDP
TELNET FTP Email
ARP RARP
 
 
Figura 6.9 Modelo TCP/IP em comparação com OSI. 
 
6.3 Redes Locais de Computadores 
 
 Na sessão anterior, foram estudados de maneira bastante abrangente, os principais 
conceitos de comutação por pacote, as descrições de arquiteturas de redes de computadores e as 
descrições funcionais sucintas das camadas. Nesta sessão, a rede local de computadores, que é 
uma das partes que fica no ponto extremo de uma rede de computadores, será estudada em 
detalhes. O entendimento do funcionamento de rede local de computadores é essencial para a 
compreensão de todos os conceitos envolvidos em redes de computadores. O estudo da rede 
local de computadores facilitará, também, o entendimento de novos serviços como voz sobre IP. 
Inicialmente, é discutida a padronização das redes locais. A seguir, exemplos de operação de 
rede local serão mostrados, e finalmente, os principais esquemas de acessos serão descritos. 
 
Padronização de Redes Locais 
 
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 O órgão responsável para a padronização de redes locais é o IEEE (Institute of Electrical 
and Electronics Engineers). O padrão é conhecido como IEEE 802 e a sua estrutura em camadas 
é mostrada na Fig. 6. 10. Na rede local, são necessárias basicamente duas camadas, a camada 
física e a camada enlace de dados. A camada física especifica as características do meio físico de 
transmissão e dos formatos dos sinais. A camada enlace de dados é dividida em duas 
subcamadas: a subcamada MAC (Medium Access Control), para controle de acesso ao meio, e a 
subcamada LLC (Logical Link Control), para controle de enlace lógico. 
 Pode-se observar na Fig. 6.10, que existem diversos tipos de MAC e diversos tipos de 
meios de transmissão apropriados para cada tipo de acesso. Dessa maneira, cada subcamada 
MAC e a camada física ficam dentro de um retângulo. Cada tipo de MAC recebe uma 
numeração, por exemplo, o acesso CSMA/CD, é reconhecido como padrão 802.3. O acesso 
token bus é conhecido como padrão 802.4, o acesso token ring como 802.5 e assim por diante. 
 O padrão 802.1 descreve os aspectos gerais da padronização e relacionamento entre as 
camadas, e o padrão 802.2 descreve a funcionalidade da subcamada LLC, que é comum a todos 
os tipos de MAC. 
As duas camadas utilizadas na rede local são necessárias para prestar serviços às camadas 
superiores. 
Para entender o funcionamento de uma rede local, vamos estudar uma rede que usa o 
controle de acesso CSMA/CD. Esse esquema de acesso é o mais utilizado, atualmente, nas redes 
locais, e é mais conhecido como Ethernet. 
 
Camadas Superiores
802.2
LLC - Controle de Enlace Lógico
80
2.
1
802.3
CSMA/D
MAC
Físico
802.4
Token Bus
MAC
Físico
802.5
Token Ring
MAC
Físico
802.6
DQDB
MAC
Físico
802.9
ISLAN
MAC
Físico
802.x
Outros
MACs
Físico 
 
Figura 6. 10 Padrão IEEE 802 para redes locais 
 
Historicamente, o esquema de acesso CSMA/CD teve início no controle de acesso 
denominado de Aloha que interligava máquinas distribuídas entre as ilhas havaianas (esse e 
outros esquemas de acesso serão estudados na sessão 6.4). A empresa Xerox Parc, em 1974, 
desenvolveu um CSMA/CD de 2,94 Mbps para interconectar cerca de 100 estações, utilizando 
um cabo de 1 km. Este sistema foi chamado de Ethernet. O padrão IEEE 802.3 utilizou como 
base o Ethernet. 
A taxa de transmissão, o tipo de modulação, o comprimento e o tipo de meio físico de 
transmissão utilizados no padrão 802.3 são apresentados a seguir. 
 
• 10Base5 – que significa: taxa de transmissão de 10 Mbps, modulação em banda base e 
500 metros de máximo comprimento de cabo. O cabo deve ser coaxial grosso. 
• 10Base2 – o mesmo significado anterior, mas o comprimento máximo deve ser de 200 
metros com o uso de um cabo coaxial fino. 
 127 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
• 10Base-T - o comprimento máximo deve ser de 100 metros e utilizar par trançado do 
tipo UTP/STP - Unshielded Twisted Pair/ Shielded Twisted Pair. 
• 10Base-F - o comprimento máximo é 2000 metros e com o uso de fibra óptica. 
 
IEEE 802.3 Formato de quadro 
 Os pacotes, que são usados para troca de informações e transferência de dados entre as 
estações na subcamada MAC, são denominados de quadros. O formato de um quadro no padrão 
802.3 é mostrado na Fig. 6.11. 
 
Preamble SD DA SA LEN DATA PAD FCS
150046 ≤≤ n7 1 6 6 2 4Octetos
Preamble SD DA SA LEN DATA PAD FCS
150046 ≤≤ n7 1 6 6 2 4
Preamble SD DA SA LEN DATA PAD FCS
150046 ≤≤ n7 1 6 6 2 4Octetos 
 
Figura 6.11 Formato de um quadro. 
 
O significado de cada campo no quadro é o seguinte. 
 
Preamble – é um conjunto de 7 octetos utilizado para sincronização de bits. 
SD - indica o início do quadro propriamente dito. 
DA - destination address - endereço do destino. 
SA -source address - endereço de fonte. 
LEN - indica o comprimento do campo de dados. 
DATA – dados que serão transferidos. 
PAD - preenchimento para garantir um mínimo tamanho de quadro de 64 octetos. 
FCS - frame check sequence - para verificação de erro; utiliza CRC-32. 
 
Estrutura de Endereço MAC 
A comunicação entre as estações, em uma LAN, é feita através da transmissão e recepção 
de quadros. Cada quadro contém um endereço de destino e um endereço da fonte acomodados 
nos campos DA e SA, respectivamente, e são utilizados para uma estação receber o seu quadro e 
reconhecer o seu transmissor. Esses endereços são utilizados apenas localmente, isto é, têm 
significados somente em uma LAN. Esses endereços são números que são colocados em placas 
de rede (interfaces) por um fabricante. Como existem vários fabricantes, foi necessária uma 
padronização desses números. Todas as LANs que obedecem a padronização do IEEE 802, usam 
o mesmo esquema de endereçamento. O esquema de endereçamento do IEEE 802 suporta dois 
formatos de endereços: um endereço com dois octetos e outro com 6 octetos. O endereço com 6 
octetos é universal e o seu formato é mostrado na Fig. 6.12. 
 
48 bits
6 octetos
OUI (3 octetos)
48 bits
6 octetos
OUI (3 octetos)
 
 
Figura 6.12 Formato de endereçamento do IEEE 802. 
 
 128 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
O campo OUI (Organizationally Unique Identifier ) identifica o fabricante de placa de 
rede. Essa parte do endereço é atribuída pelo IEEE. A outra parte é especificada pelo fabricante. 
 
IEEE 802.2 LLC - Logical Link Control 
A subcamada LLC completa a camada enlace de dados e tem as seguintes funções: 
 
 • Oferecer serviços com conexão, sem conexão e sem conexão com ACK. O serviço com 
conexão oferece garantia na entrega, sem conexão não oferece garantia alguma e por último, o 
serviço sem conexão com ACK, não oferece garantia, mas retorna ACK dos quadros 
transmitidos. 
• Suportar múltiplas conexões lógicas. Isto é permite multiplexar várias entidades. 
 
 O formato de quadro da subcamada LLC é mostrado na Fig. 6.13. 
 
 
DSAP SSAP CTRL DADOSDSAP SSAP CTRL DADOS 
 
Figura 6.13 Formato de quadro da subcamada LLC. 
 
O significado de cada campo do quadro é o seguinte. 
 
DSAP (Destination Service Access Point) – especifica o número de ponto de acesso de 
serviço do destino. 
SSAP (Source Service Access Point) – especifica o número de ponto de acesso de 
serviço da fonte. 
CTRL (Control) - indica ações que devem ser tomadas de acordo com o tipo de conexão 
 LLC1 - sem conexão (são quadros sem numeração). 
 LLC2 - com conexão (são quadros numerados). 
 LLC3 - sem conexão, mas com confirmação (Ack) em cada quadro. 
 
 Quando DSAP e SSAP contêm um valor particular, é indicação de extensão do campo de 
cabeçalho na parte de dados como mostrado na Fig. 6.14. 
 
DSAP SSAP CTRL DADOSDiscriminadorde Protocolos
SNAP
Header
DSAP SSAP CTRL DADOSDiscriminadorde ProtocolosDSAP SSAP CTRL DADOS
Discriminador
de Protocolos
SNAP
Header
SNAP
Header 
Figura 6.14 Extensão de cabeçalho. 
 
O campo de extensão SNAP (Subnetwork access point) é utilizado para discriminar o 
tipo de protocolo da camada superior (Por ex., TCP/IP, Unix, etc.). 
 
Comutação na Camada Enlace de Dados - Interconexão Local 
 Na descrição da rede local até o momento, vários aspectos da camada física, dos formatos 
de quadro das subcamadas MAC e LLC foram detalhados. O quadro da subcamada MAC é 
utilizado para uma estação enviar ou receber dados através de uma LAN. Entretanto, se, por 
 129 
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exemplo, uma empresa possui várias LANs, é necessário um dispositivo para transferir ou 
comutar um quadro de uma LAN para outra. Esse dispositivo pode ser ponte (bridge) ou 
comutador (switch). A ponte é um dispositivo mais simples que o switch e possui vários tipos. 
As mais representativas são as pontes transparentes e as pontes com tradução. 
As pontes transparentes são dispositivos que interconectam as LANs similares, isto é, 
transferem os quadros que utilizam o mesmo esquema de acesso. Na Fig. 6. 15, são mostrados 
dois exemplos de pontes transparentes. A primeira ponte interconecta LANs que utilizam o 
esquema de acesso Ethernet ou CSMA/CD e a segunda ponte interconecta LANs utilizando o 
esquema de acesso token ring. Às vezes, as pontes podem conectar LANs que estão fisicamente 
distantes. Essas pontes, além de transferir quadros, devem ter capacidades de transmissão a 
longas distâncias. 
 
PonteEthernet Ethernet
Token Ring Token RingPonte
Ponte PonteToken Ring Token Ring
Remoto
PonteEthernet EthernetPonteEthernet Ethernet
Token Ring Token RingPonte
Ponte PontePonte PonteToken Ring Token Ring
Remoto 
Figura 6. 15 Pontes transparentes. 
 
As pontes com tradução são aquelas que transferem ou comutam quadros entre LANs não 
similares. A Fig. 6.16 mostra um exemplo de interconexão de uma rede Ethernet com a rede 
token ring, através de uma ponte. Neste caso, como os formatos de quadros dos esquemas de 
acesso são diferentes, a ponte deve ler todos os campos de cabeçalho de cada quadro, interpretar 
e traduzir nos formatos adequados e enviar cada quadro para as respectivas LANs. 
 
PonteEthernet Token RingPonteEthernet Token Ring
 
 
Figura 6.16 Ponte com tradução. 
 
 O switch é um dispositivo mais complexo, mas está sendo mais utilizado pelas grandes 
companhias por causa da sua flexibilidade. A Fig. 6.17 mostra uma configuração de rede 
utilizando o switch. 
 
 130 
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Switch
(Comu-
tador)
LAN virtual 1
LAN virtual 2
Switch
(Comu-
tador)
LAN virtual 1
LAN virtual 2
 
 
Figura 6. 17 Configuração de uma rede utilizando switch. 
 
 Quando se utiliza um switch, cada estação fica conectada diretamente ao switch. Dessa 
maneira a função de um switch é analisar o cabeçalho de cada quadro e transferir para estação 
adequada ou para várias estações, fazendo a função de multicast. A versatilidade é grande, pois, 
é possível configurar várias estações, através de software, em uma LAN virtual. Na Fig. 6.17, 
são mostradas duas LANs virtuais. Cada LAN virtual possui conjunto de estações que são 
consideradas pertencentes fisicamente a essa LAN, permitindo, dessa maneira, um 
gerenciamento mais fácil das estações. 
 Outros dispositivos utilizados em redes locais são repetidores, hubs, roteadores e 
gateways. 
Um repetidor é utilizado em uma linha de transmissão para regenerar os sinais digitais de 
um quadro e envia-los novamente a uma outra linha. Um hub tem a função semelhante ao 
repetidor, com a diferença de que várias linhas podem se conectar ao hub. Assim, um quadro que 
chega de uma linha pode ser retransmitido por hub para uma outra linha ou para várias outras 
linhas. 
Um roteador é utilizado para interconectar redes locais com outras redes locais, com 
redes metropolitanas ou com redes de longa distância, como mostrado na Fig. 6.18. Um roteador 
possui as funções da camada rede, desse modo, utiliza um número denominado endereço IP, 
diferente do endereço MAC, para encaminhar os pacotes, denominados de datagramas, na rede 
de longa distância. 
Um gateway interconecta redes dissimilares, em que são necessárias conversões de 
protocolos em todas as camadas. Por exemplo, a interligação de uma rede TCP/IP com uma rede 
RDSI de faixa estreita, necessita de um gateway, para compatibilizar uma rede com a outra. 
 
Roteador
Ethernet Ethernet
Roteador
Token
Ring
Token
Ring
Para Rede Metropolitana ou para 
Rede de Longa Distância Gateway
Roteador
Ethernet Ethernet
Roteador
Token
Ring
Token
Ring
RoteadorRoteador
Ethernet EthernetEthernetRoteadorRoteador
Token
Ring
Token
Ring
Para Rede Metropolitana ou para 
Rede de Longa Distância Gateway
 
 
Figura 6.18 Interconexão de redes utilizando roteadores e gateways. 
 
 131 
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A Fig. 6.19 mostra, funcionalmente, em que camada, cada um dos dispositivos descritos 
anteriormente atua. Os repetidores e hubs têm funções da camada física; as pontes e switches 
fazem comutação no nível da camada enlace; o roteador tem as funções da camada rede e o 
gateway deve atuar nas camadas de transporte e de aplicação, no modelo TCP/IP. Se o modelo 
de referência for OSI, o gateway deve atuar, também, nas camadas de sessão e de apresentação. 
 
Repetidor, Hub
Ponte, Switch
Roteador
Gateway de Transporte
Gateway de Aplicação
Camada Rede
Camada Enlace
Camada Física
Camada Transporte
Camada Aplicação
Repetidor, Hub
Ponte, Switch
Roteador
Gateway de Transporte
Gateway de Aplicação
Camada Rede
Camada Enlace
Camada Física
Camada Transporte
Camada Aplicação
 
 
Figura 6.19 Camadas funcionais dos dispositivos. 
 
 Estudou-se, até aqui, os detalhes das camadas física, MAC e LLC, e os dispositivos de 
interconexão de LANs. O inter-relacionamento entre essas partes estudadas separadamente será 
mostrado através de dois exemplos de comunicação. 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
Exemplo 6.2 
 
 Na Fig. 6.20, existem duas sub-redes conectadas por uma ponte e cada sub-rede possui 3 
PCs. 
 
Ponte
PC1
PC4
PC2
PC3
PC5
PC6
Sub-rede 1 Sub-rede 2
Ponte
PC1
PC4
PC2
PC3
PC5
PC6
Sub-rede 1 Sub-rede 2
 
 
Figura 6.20 Comunicação entre PCs. 
 
Os endereços MAC (em hexadecimal) de cada PC são conhecidos e dados 
arbitrariamente pela seguinte numeração: 
PC1 - 00:00:AB:CD PC4 - 00:00:32:F2 
PC2 - 00:00:C0:1A PC5 - 00:00:AC:C5 
PC3 - 00:00:C5:B2 PC6 - 00:00:01:03 
 
Caso 1 
 132 
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Considere a situação em que o PC1, quer-se comunicar com o PC3 que está na mesma 
sub-rede. 
Inicialmente, o PC1 executa as etapas mostradas na Fig. 6.21, para transmitir um pacote 
para PC3. A subcamada LLC do PC1 recebe da camada superior, solicitação de serviço para 
transmitir o pacote de dados e recebe o DSAP, SSAP e endereço do MAC destino, através do 
SAP entre a camada superior e LLC. A subcamada LLC monta o quadro com as informações 
recebidas e envia, à subcamada MAC, o quadro e o endereço do MAC destino, através do SAP 
entre LLC e MAC. A subcamada MAC monta o quadro com as informações recebidas, e coloca 
no cabeçalho, o endereço do destino (00:00:C5:B2), o endereço da fonte (00:00:AB:CD), o 
preâmbulo e o comprimento referente a parte de informação. Acrescenta os bits de FCS para 
detecção de erros, e envia para um buffer, para ser transmitido ao meio físico, utilizando o 
esquema de acesso CSMA/CD. 
 
DSAP SSAP CTRL DADOS
LLC
MAC
DSAP e SSAP
End. MAC destino
Dados
SAP
End. MAC destino
SAP
Camada
Superior
Pre FCSSD DA SA
L
E
N
00:00:C5:B2 00:00:AB:CD
CSMA/CD
Meio Físico de Transmissão
DSAP SSAP CTRL DADOSEthernet
DSAP SSAP CTRL DADOSDSAP SSAP CTRL DADOS
LLC
MAC
DSAP e SSAP
End. MAC destino
Dados
SAP
End. MAC destino
SAP
Camada
Superior
Pre FCSSD DA SA
L
E
N
00:00:C5:B2 00:00:AB:CD
CSMA/CD
Meio Físico de Transmissão
DSAP SSAP CTRL DADOSDSAP SSAP CTRL DADOSEthernet
 
 
Figura 6.21 Etapas para transmitir um pacote de PC1. 
 
O pacote é transmitido de PC1, por difusão, para a sub-rede 1, como mostrado na Fig. 
6.22. 
 
Ponte
PC1
PC4
PC2
PC3
PC5
PC6
Sub-rede 1 Sub-rede 2
Pacote
Ponte
PC1
PC4
PC2
PC3
PC5
PC6
Sub-rede 1 Sub-rede 2
Ponte
PC1
PC4
PC2
PC3
PC5
PC6
Sub-rede 1 Sub-rede 2
Pacote
 
 
Figura 6.22 Difusão de pacote na sub-rede 1. 
 133 
 
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Na sub-rede 1, o PC2 desconsidera o pacote porque não contém o seu endereço. Mas, o 
PC3 reconhece o seu endereço e faz cópia do pacote. 
A ponte possui uma tabela de consulta com as informações mostradas na Fig. 6.23. A 
tabela indica quais PCs pertencem a sub-rede 1 e quais são da sub-rede 2. 
 
Endereço MAC Rede
00:00:AB:CD
00:00:C0:1A
00:00:C5:B2
00:00:32:F2
00:00:CC:C5
00:00:01:03
1
1
1
2
2
2
Tabela de Consulta
Endereço MAC Rede
00:00:AB:CD
00:00:C0:1A
00:00:C5:B2
00:00:32:F2
00:00:CC:C5
00:00:01:03
1
1
1
2
2
2
Endereço MAC Rede
00:00:AB:CD
00:00:C0:1A
00:00:C5:B2
00:00:32:F2
00:00:CC:C5
00:00:01:03
1
1
1
2
2
2
Tabela de Consulta
 
 
Figura 6.23 Tabela de consulta da ponte. 
 
A ponte consulta a tabela e conclui que o pacote é para a sub-rede 1, mas como chegou 
da própria sub-rede 1, desconsidera o pacote. 
O pacote recebido no PC3 vai, inicialmente, para a subcamada MAC, onde é feita a 
checagem de erro através do campo FCS. Se houver algum erro nos bits transmitidos, o pacote 
inteiro é descartado. Se não houver erro, o pacote é processado conforme a Fig. 6.24. 
 
LLC
MAC
DSAP e SSAP
End. MAC destino
Dados
SAP
SAP
Camada
Superior
00:00:C5:B2 00:00:AB:CD
Meio Físico de Transmissão
Pre FCSSD DA SA
L
E
N DSAP SSAP CTRL DADOS
Ethernet
DA SA
L
E
N DSAP SSAP CTRL DADOS
SAP
LLC
MAC
DSAP e SSAP
End. MAC destino
Dados
SAP
SAP
Camada
Superior
00:00:C5:B2 00:00:AB:CD
Meio Físico de Transmissão
Pre FCSSD DA SA
L
E
N DSAP SSAP CTRL DADOS
Pre FCSSD DA SA
L
E
N DSAP SSAP CTRL DADOSDSAP SSAP CTRL DADOS
Ethernet
DA SA
L
E
N DSAP SSAP CTRL DADOSDSAP SSAP CTRL DADOS
SAP
 
 
Figura 6.24 Processamento de pacote no PC3. 
 
Caso 2 
Para a mesma rede da Fig. 6.21, vamos considerar que o PC1, quer-se comunicar com 
PC5. Neste caso, o endereço DA será 00:00:CC:C5. Os PC2 e PC3 desconsideram o pacote, pois 
o pacote não contém os seus endereços (veja a Fig. 6.25). A ponte consulta a tabela e conclui que 
o pacote deve ser enviado para a sub-rede 2, e transfere o pacote para a sub-rede 2. Os PC4 e 
PC6 desconsideram o pacote e o PC5 reconhece o endereço e faz cópia do pacote. 
 
 
 134 
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Ponte
PC1 PC4
PC2
PC3
PC5
PC6
Sub-rede 1 Sub-rede 2
Pacote
Ponte
PC1 PC4
PC2
PC3
PC5
PC6
Sub-rede 1 Sub-rede 2
Ponte
PC1 PC4
PC2
PC3
PC5
PC6
Sub-rede 1 Sub-rede 2
Pacote
 
 
Figura 6.25 Comunicação entre o PC1 e PC5 
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
Exemplo 6.3 
 
Considere a rede da Fig. 6.26. A tabela da ponte mostra que o PC9 ainda não consta na 
relação dos cadastrados. Isso ocorre, quando, por exemplo, o PC9 está sendo conectado à rede 
pela primeira vez. Seja a situação em que o PC1 quer enviar um pacote ao PC9. O PC1 monta o 
quadro conforme os procedimentos analisados no exemplo 6.2 e transmite o pacote para a sub-
rede 1. Os PC2 e PC3 desconsideram o pacote, pois, os seus endereços não constam no campo 
DA. A ponte verifica a tabela e constata que o PC9 não consta na sua tabela. Assim, transmite o 
pacote para a sub-rede 2 e também para a sub-rede 3. O PC9 reconhece o seu endereço e faz uma 
cópia do pacote. Todos os outros PCs desconsideram o pacote. Desse modo, mesmo que um PC 
não conste na tabela, é possível a comunicação, se a ponte enviar o pacote por difusão a todas as 
redes conectadas nela. 
Ponte
PC1
PC2
PC3
Sub-rede 1
Pacote
PC4
PC5
PC6
Sub-rede 2
PC7
PC8
PC9
Sub-rede 3
Tabela da Ponte
Endereço MAC Rede00:00:AB:CD
00:00:C0:1A
00:00:C5:B2
00:00:32:F2
00:00:CC:C5
00:00:01:03
1
1
1
2
2
2
00:00:A5:B8
00:00:55:C2
3
3
PC1
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6
PC7
PC8
Ponte
PC1
PC2
PC3
Sub-rede 1
Pacote
PC4
PC5
PC6
Sub-rede 2
PC7
PC8
PC9
Sub-rede 3
Tabela da Ponte
Endereço MAC Rede
00:00:AB:CD
00:00:C0:1A
00:00:C5:B2
00:00:32:F2
00:00:CC:C5
00:00:01:03
1
1
1
2
2
2
00:00:A5:B8
00:00:55:C2
3
3
PC1
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6
PC7
PC8
 
 
Figura 6.26 Cadastramento automático de um PC na tabela da ponte. 
 
 Considere, agora, a situação em que o PC9 quer enviar um pacote ao PC1. Os mesmos 
procedimentos anteriores de montagem de quadro são executados e o PC9 transmite o pacote na 
sub-rede 3. A ponte, quando chega o pacote, constata que o PC9 ainda não está cadastrado. 
Dessa maneira, acrescenta na sua tabela o PC9, incluindo o endereço MAC e a sub-rede que 
originou o pacote. A ponte, em seguida, transfere o pacote para a sub-rede 1, onde o PC1 
receberá o pacote. Observe que a inclusão de um PC, não cadastrado, na tabela da ponte, pode 
ser feita automaticamente, toda vez que esse PC transmite o pacote pela primeira vez. 
 135 
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-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 
 
6.4 Esquemas de Acesso em Redes de Computadores 
 
 As redes locais Ethernet, como discutido na seção anterior, utilizam o esquema de acesso 
CSMA/CD. Esse esquema é necessário para controlar o acesso de várias estações independentes 
que tentam transmitir os pacotes em um único meio físico de transmissão. Nesta seção, estudam-
se vários esquemas de acesso, começando com o Aloha e terminando com o CSMA/CD. Além 
da descrição de cada um dos protocolos de acesso, mostram-se, também, os desempenhos de 
cada esquema. 
 
Aloha 
 Considere uma rede local com um único barramento como mostrado na Fig.6.27. 
 
1
Interface
Meio de transmissão (barramento)
Estação Estação
2
Interface
M-1
Interface
M
Interface. . .
1
Interface
Meio de transmissão (barramento)
Estação Estação
2
Interface
M-1
Interface
M
Interface. . .
 
 
Figura 6.27 Esquema de acesso Aloha. 
 
O esquema de acesso é baseado nas regras descritas abaixo. 
a) Cada estação tenta o acesso ao barramento tão logo tenha um pacote a transmitir 
(acesso aleatório). 
b) A estação que obtiver sucesso na transmissão de um pacote, recebe um sinal de 
confirmação do destino (através de um canal separado). 
c) Haverá colisão se duas ou mais estações transmitirem simultaneamente. 
d) A colisão resultará em erros nos bits dos pacotes. Assim não será transmitido o sinal de 
confirmação. Após uma temporização adequada que é no mínimo igual ao tempo máximo de 
propagação no cabo (ida e volta), é feita a retransmissão de pacotes. 
A Fig. 6.28 mostra a operação do esquema de acesso, a situação de colisão e finalmente a 
situação de sucesso. 
 
Canal
A A
B B B
C C
E1
E2
E3
Colisão
A B C
Colisão Sucesso Sucesso Sucesso
tempo
Canal
A A
B B B
C C
E1
E2
E3
Colisão
A B C
Colisão Sucesso Sucesso Sucesso
A A
B B B
C C
E1
E2
E3
Colisão
A B C
Colisão Sucesso Sucesso Sucesso
tempo
 
 
Figura 6.28 Operação do esquema de acesso Aloha. 
 136 
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A figura mostra que a estação E1 já havia iniciada a transmissão de um pacote, mas a 
estação E2 começa a transmitir e há situação de sobreposição dos pacotes transmitidos, 
configurando a colisão. Observando a figura acima, pode-se concluir que a sobreposição no pior 
caso atinge um intervalo de tempo 2P, onde P é o tempo de transmissão de um pacote. 
A Fig. 6.29 mostra um esquema de acesso modificado chamado slotted Aloha. Neste 
caso, a transmissão é sincronizada, de tal modo que somente nos instantes de tempo bem 
determinados, as estações são permitidas a transmitir. O comprimento do pacote é fixo e o 
intervalo de tempo de transmissão de um pacote é denominado janela ou slot de tempo. 
 
����������������������������� �����������������������������
Colisão Sucesso Sucesso SucessoColisão
A A
B B
C C
C B A
AE1
E2
E3
Canal
tempo
����������������������������� �����������������������������
Colisão Sucesso Sucesso SucessoColisão
A A
B B
C C
C B A
AE1
E2
E3
Canal
����������������������������� �����������������������������
Colisão Sucesso Sucesso SucessoColisão
A A
B B
C C
C B A
AE1
E2
E3
Canal
tempo
 
 
Figura 6.29 Esquema de acesso slotted Aloha. 
 
Como se pode observar pela figura, a sobreposição dos pacotes acontece durante todo o 
intervalo de um slot de tempo que é também o tempo P de transmissão de um pacote. Portanto, o 
tempo de sobreposição dos pacotes neste caso é a metade do Aloha, o que possibilita um 
aumento da vazão da rede, como será demonstrado a seguir. 
 
Análise da vazão 
 Para a análise, são feitas as seguintes suposições: 
 a) O tempo médio de transmissão de um pacote (tempo máximo de propagação no cabo + 
tempo para transmitir todos os bits de pacote) é P segundos. 
 b) A chegada dos pacotes (novas chegadas e os pacotes de retransmissão) obedece à 
distribuição de Poisson. 
 Seja S, a vazão definida como: 
 
 S = Número médio de pacotes transmitidos com sucesso / Tempo médio P de 
transmissão de pacote 
 
 O valor de S pode ser no máximo igual a 1, pois em um intervalo de transmissão de 
pacote podemos enviar no máximo um pacote. 
 
 Seja G o tráfego total oferecido por unidade de tempo de transmissão de pacote P, isto é, 
 
 G = número médio de tentativas de transmissão de pacotes / tempo de transmissão de 
pacote P 
 
As tentativas de transmissão de pacotes incluem os pacotes de retransmissão e os novos 
pacotes que chegam às estações. 
 Pode-se observar pela Fig. 6.28 que para haver uma transmissão de um pacote bem 
sucedido deve haver um intervalo mínimo de tempo igual a 2P entre as transmissões de pacotes 
das estações. 
 137 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
 A vazão pode ser escrita como: 
 
 S = G x Pr {transmissão bem sucedida} (6.4) 
 
 Mas, 
Pr {transmissão bem sucedida} = Pr {nenhuma transmissão no intervalo 2P} = 
Pr {zero chegada em 2P}. 
 
 A chegada de pacotes obedece uma distribuição poissoniana, portanto: 
{ } ( ) (Pr .
!
expk chegadas em t seg
t
k
t
k
 =
λ
λ )− (6.5) 
 
onde λ é a taxa média (total) de chegadas de pacotes por segundo. 
Mas, 
 
G = número médio de pacotes / P (segundos) 
 
Logo, 
 
G / P = número médio de pacotes / seg. = λ, 
 
Pr {0 chegadas em 2P} = exp (- (G / P)(2P)) = exp ( - 2G ), e 
 
S = G exp ( - 2G) (6.6) 
 
 O valor máximo da vazão será: 
 
dS
dG
G G G
G G
G S
e
= − + − − =
− = ⇒ =
= ⇒ = − = =
exp( ) exp( )( )
,
, , exp( )
2 2 2
0 0 5
0 5 0 5 1
1
2
0 184,
0
1 2
 
 A vazão máxima para este esquema de acesso é somente 18,4 %. A Fig. 6.30 mostra o 
comportamento da vazão em função do tráfego oferecido. 
 
 
Figura 6.30 Vazão em função do tráfego oferecido para o Aloha. 
 138 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
 
 Para os pontos onde G > 0.5, o aumento de G ocasiona a diminuição de S. Isso significa 
que há aumento de colisões e diminuição de transmissão com sucesso. A vazão pode aproximar 
de zero, significando que não há transmissão bem sucedida, somente colisões. Não é uma 
operação estável. 
 Pode-se calcular a vazão do slotted Aloha de maneira similar. Neste caso o intervalo de 
tempopara não haver colisão é P. 
 Assim, 
Pr { 0 chegadas em P } = exp ( - G ) 
 
Portanto, 
 
 S = G exp ( - G ) (6.7) 
 
A vazão máxima será: 
dS
dG
G G G
G
G S
emax
= − − − =
=
= ⇒ = − = =
exp( ) exp( )
exp( ) ,
0
1
1 1
1
0 368
 
 
 Com a sincronização do instante de acesso, obtém-se um aumento de vazão de 100% em 
relação ao Aloha. O comportamento da vazão em função do tráfego é mostrado na Fig. 6.31. 
 A curva da Fig. 6.31 mostra que o desempenho do esquema de acesso é similar ao Aloha, 
sofrendo uma degradação muito grande para tráfego acima de G = 1. 
 
 
 
Figura 6.31 Vazão em função do tráfego oferecido para slotted Aloha. 
 
CSMA (Carrier Sense Multiple Access) 
 É um esquema baseado em Aloha, mas introduz maior restrição às estações e aumenta 
complexidade na implementação. Cada estação verifica a existência da portadora antes de 
transmitir um pacote. A presença da portadora significa que o canal está ocupado e, a estação 
não é permitida a transmitir e espera até “sentir” o canal vazio. 
 139 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
Conforme o procedimento adotado quando o barramento estiver ocupado, o CSMA pode 
ser: 
 - Não persistente 
 - 1 persistente 
 - P persistente 
O diagrama de blocos da Fig. 6.32 mostra a operação do esquema de acesso CSMA não 
persistente. 
 
C a n a l
v a z i o ?
A C K P o s i -
t i v o ?
T r a n s m i te
A t r a s o d e p r o p a g a ç ã o
( i d a e v o l t a )
F i m
P a c o t e
p r o n t o ?
A t r a s o
A l e a tó r io
N ã o
S i m
S i m
N ã o
S i m
 
 
 
Figura 6.32 Diagrama em blocos do esquema de acesso CSMA não persistente. 
 
Quando o canal está ocupado, a estação não insiste e volta a verificar em um tempo 
posterior aleatório, se o canal ficou vazio. Se o canal estiver vazio, a estação transmite o pacote e 
espera a chegada de confirmação. Com a chegada de confirmação, termina o processo de 
transmissão; senão entra no processo de retransmissão e repete o processo de acesso. 
A Figura 6.33 mostra o diagrama em blocos do CSMA P-persistente. 
A diferença com relação ao CSMA não persistente é que neste esquema de acesso quando 
o canal estiver livre, a estação transmite com uma probabilidade P ou deixa de transmitir com 
probabilidade (1-P). Quando a estação sente o canal vazio, antes de transmitir é feito um sorteio 
de um número, se esse número for menor que P, o pacote é transmitido, senão o pacote é 
atrasado τ segundos e repete o procedimento de acesso. Quando P = 1, tem-se o caso particular 
de 1- persistente; se o canal estiver livre sempre transmite. 
 
 140 
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C an a l
o c u p ad o ?
P a c o te
p ro n to ? N ã o
S im
N ã o
A C K P o s i-
tiv o ?
T ran sm ite
A tra so d e p ro p ag a ç ão
(id a e v o lta )
F im
A tra so
A le a tó r io
N ã o
S im
I< = P
S e le c io n a I en tre { 0 ,1 }
A tra so
 se g .τ
N ã o
N ã o
 
 
Figura 6.33 Diagrama em blocos do esquema de acesso CSMA P-persistente. 
 
A formulação matemática para cálculo da vazão para o CSMA é mais trabalhosa e só será 
apresentado o resultado para CSMA não persistente. Nesse caso, a vazão é dada por: 
 
S
G aG
G a aG
=
−
+ + −
exp( )
( ) exp( )1 2
 (6.8) 
Onde, 
 G = tráfego total oferecido, 
 a
P
=
τ
 e, 
 τ = atraso máximo de propagação em um sentido de transmissão. 
Se 
a
S
G
G
G +G G
= ⇒ =
=
+
⇒ ≅ ⇒
0 0
1
1 1
τ e
Para grande S =
 
 
A Fig. 6.34 mostra o comportamento da vazão em função do tráfego oferecido para 
vários valores de a. 
Observa-se que para atraso de propagação da ordem de tempo de transmissão de um 
pacote (a = 1), a vazão máxima é em torno de 18%. Essa baixa vazão é devido ao fato de 
também ocorrer colisões no CSMA. Duas ou mais estações podem sentir o barramento livre e 
uma inicia a transmissão um pouco na frente das outras, mas, devido ao tempo de propagação as 
outras não sentiram o barramento ocupado e também iniciam as suas transmissões, ocasionando 
as colisões. A Fig. 6.34 mostra que a vazão melhora substancialmente para atrasos de 
propagação pequenos. Portanto, esse esquema de acesso tem um bom desempenho se o 
comprimento do barramento for mantido relativamente pequeno. 
 
 141 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
 
 
Figura 6.34 Vazão em função do tráfego oferecido para CSMA não persistente. 
 
CSMA/CD 
No esquema CSMA analisado no item anterior, uma vez iniciada a transmissão de um 
pacote por uma estação, mesmo que haja colisão, ela não pára de transmitir aquele pacote por 
inteiro. O esquema CSMA/CD já é um melhoramento e detecta a colisão e a estação pára de 
transmitir o pacote colidido, diminuindo assim o tempo de colisão. O CSMA/CD pode ser 
classificado em slotted e não slotted. Tanto o slotted como não slotted pode ser subdividido em 
não persistente e P-persistente e têm os mesmos funcionamentos explicados nas Figs. 6.32 e 
6.33. O CSMA/CD, em suas várias combinações, é utilizado em redes locais atuais como 
Ethernet e Novell. 
 Se uma colisão for detectada no CSMA/CD, a estação aborta a transmissão de pacote e 
transmite um sinal de engarrafamento (jamming), avisando todas as estações da ocorrência da 
colisão e para não utilizar o barramento naquele momento. Após um atraso de tempo, o pacote 
será retransmitido obedecendo ao esquema de acesso. 
A Fig. 6.35 mostra o diagrama de tempo do CSMA/CD para situação de colisão. 
O tempo ativo das estações durante o período de colisão é bem menor do que o CSMA, 
aumentando, dessa maneira a vazão do CSMA/CD. 
A vazão do CSMA/CD é dada por: 
 
P
aJ
aGaGaGaGaGaGG
aGGS
τ
τ
γ
γ
==
−−+−−+−−+−
−
=
 , 
)]exp(2[)]exp(1[2)]exp(1[)exp(
)exp(
 (6.9) 
 
 Onde, 
 
G = tráfego total oferecido, 
P = comprimento do pacote em tempo, 
J = tempo do sinal de engarrafamento, 
 142 
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τ = tempo de propagação. 
 
Início da trans. t0
τAB
τBA
ε
J
ε
J
Início da transmissão
Tempo para detectar colisão
Sinal de engarrafamento
Estação B pára de transmitir
Estação A pára de
transmitir
Canal Vazio
Distância
Tempo
Tempo ativo das estações = 
 = + +
=
2τ ε
τ τ
AB
BA
J
AB
Estação A Estação B
Tempo de propagação
 
 
 
Figura 6.35 Colisão em CSMA/CD. 
 
 A Fig. 6.36 mostra a vazão em função do tráfego oferecido. Percebe-se também, neste 
caso, a mesma degradação de desempenho observado em CSMA. Se o tempo de propagação for 
grande, o CSMA/CD também tem uma vazão muito baixa. 
 
 
Figura 6.36 Vazão em função do tráfego oferecido para o CSMA/CD não persistente, γ = 1. 
 
 
 Uma fórmula prática para calcular a vazão do esquema CSMA/CD é mostrada abaixo. 
S
AP
=
+
1
1
2τ (6.8) 
Onde, 
 143 
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 A = − 
M
M




−
1
1 1
 
 M = número de estações, 
 P = tempo médio de transmissão de um pacote, em segundos 
 τ = atraso de propagação em um sentido de transmissão. 
 
 Se τ = 0 S = 1. 
 
 A Fig. 6.37 mostra a comparação entre os vários esquemas de acesso estudados. O 
desempenho do CSMA/CD é bem superior aos outros esquemas. Com relação aos outros 
esquemas não estudados, pode-se mostrar que o slotted CSMA/CD não persistente tem o melhorcomportamento que o CSMA/CD não persistente. 
 
 
Figura 6.37 Comparação dos esquemas de acesso para estrutura em barramento. 
 
6.5 Controle de erro em Redes de Computadores 
 
 O ponto essencial para o desenvolvimento inicial da rede de computadores, na década de 
1960, foi como tratar os erros que ocorreriam nos dados transmitidos, uma vez que os meios de 
transmissão de pares metálicos não eram confiáveis. Esse tratamento de erro deveria ser de tal 
modo que garantisse uma total integridade dos dados transmitidos, mesmo que houvesse um 
atraso considerável na transferência desses dados. A principal preocupação foi a segurança na 
transferência de dados. A solução encontrada foi fazer um controle de erro enlace a enlace; 
somente quando os dados transmitidos em um enlace entre dois nós fossem livres de erros 
seguiriam para um outro enlace. Essa técnica é utilizada até hoje na maioria das redes de 
computadores. Mais recentemente, com a evolução dos meios de transmissão mais confiáveis 
como fibras ópticas, essa técnica está sendo modificada para conseguir maior velocidade de 
comutação. Por exemplo, a rede ATM que utiliza intensamente a fibra óptica como meio de 
transmissão, não faz controle enlace a enlace, mas, somente fim a fim. 
 O objetivo desta seção é introduzir algumas técnicas de controle de erro. 
 144 
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Técnicas de Controle de Erro 
O controle de erro em redes de computadores é feito na camada enlace de dados quando o 
controle é feito enlace a enlace ou na camada transporte quando o controle é feito fim a fim. 
Quando o controle é feito enlace a enlace, como mostrado na Fig. 6.38, as camadas 
enlaces de dados dos processos A e B trocam mensagens através de um protocolo pré-
estabelecido. As mensagens são organizadas em formatos denominados de quadros. O 
verdadeiro caminho onde esses quadros trafegam é através das camadas físicas e o meio de 
transmissão. 
 
C a m a d a
F í s i c a
C a m a d a E n la -
c e d e d a d o s
C a m a d a
 R e d e
C a m a d a
T r a n s p o r t e
C a m a d a
S e s s ã o
C a m a d a
A p r e s e n t a ç ã o
C a m a d a
A p l i c a ç ã o
C a m a d a
F í s i c a
C a m a d a E n la -
 c e d e d a d o s
C a m a d a
 R e d e
C a m a d a
T r a n s p o r t e
C a m a d a
S e s s ã o
C a m a d a
A p r e s e n t a ç ã o
C a m a d a
A p l i c a ç ã o
T r o c a d e m e n s a g e n s
 ( Q u a d r o s )
C a m in h o r e a l
P r o c e s s o A P r o c e s s o B
 
 
Figura 6.38 Troca de informações nas camadas enlace de dados e o caminho real. 
 
Em geral, o controle de erro em redes de computadores pode ser: 
 
 a) ARQ (Automatic-Repeat-reQuest) - solicitação de repetição automática e, 
 b) FEC (Forward Error Correction) - correção de erro adiante. 
 
 O controle de erro baseado em ARQ utiliza códigos detectores de erro. O receptor 
descarta o bloco ou quadro recebido com erro e, solicita retransmissão do quadro. A 
retransmissão continua até que o quadro seja recebido sem erro. 
 Por outro lado, controle de erro baseado em FEC utiliza códigos corretores de erro 
(códigos de blocos ou convolucionais). Quando o receptor detecta a presença de erros no quadro 
de dados, localiza e corrige os erros. É um esquema complexo que exige um razoável 
processamento. É próprio para algumas aplicações especiais, como em comunicações por satélite 
e espacial ou onde a banda é restritiva e exige-se uma boa qualidade de recepção, como em 
telefonia celular. É utilizada também para detectar e corrigir erros no cabeçalho das células na 
rede ATM (Asynchronous Transfer Mode), que pode transportar uma variedade de serviços 
como voz, vídeo e dados. 
 O estudo, nesta seção, será somente em controle ARQ. 
 
Controle ARQ 
 145 
 O controle ARQ pode ser realizado utilizando diferentes regras de comunicação ou 
protocolos de comunicação. O protocolo mais fácil é denominado de stop-and-wait. Nesse 
protocolo, um quadro é enviado por um transmissor e somente após a recepção da confirmação 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
(ACKnowledgement), o transmissor poderá enviar um novo quadro, conforme mostrado na Fig. 
6.39a. 
Na ocorrência de erro o receptor não envia a confirmação, e após o esgotamento do 
tempo estabelecido (time out) em um temporizador no transmissor, o quadro é retransmitido 
como mostrado na Fig. 6.39b. 
Transmissor
Receptor
Tempo
Quadro
ACK ACK
Quadro
Operação sem Erro
ACK
Transmissor
Receptor
Tempo
Quadro
ACK
Quadro de Retransmissão
Operação com Erro
Time out
Erro
a)
b)
Transmissor
Receptor
Tempo
Quadro
ACK ACK
Quadro
Operação sem Erro
ACK
Transmissor
Receptor
Tempo
Quadro
ACK
Quadro de Retransmissão
Operação com Erro
Time out
Erro
ACK
Transmissor
Receptor
Tempo
Quadro
ACK
Quadro de Retransmissão
Operação com Erro
Time out
Transmissor
Receptor
Tempo
Quadro
ACK
Quadro de Retransmissão
Operação com Erro
Time out
Erro
a)
b) 
 
Figura 6.39 Protocolo stop-and-wait. 
 
 Para haver um perfeito funcionamento do protocolo precisamos analisar a situação em 
que há erro no ACK recebido pelo transmissor. Neste caso, o transmissor detecta que houve o 
erro, descarta o quadro e espera esgotar o tempo do temporizador, para retransmitir o quadro, 
conforme mostrado na Fig. 6.40. 
Transmissor
Receptor
Tempo
Quadro
ACK
Quadro de Retransmissão
Time out
Descarta ACK
Erro
Transmissor
Receptor
Tempo
Quadro
ACK
Quadro de Retransmissão
Time out
Descarta ACK
Erro
 
 
Figura 6.40 Stop-and-wait: Erro em ACK. 
 
 O protocolo acima opera de maneira adequada se o transmissor e o receptor possuem 
características semelhantes. Entretanto, a rede de computadores possui nós dissimilares, e um 
receptor poderá momentaneamente estar atarefado e demorar para enviar um ACK. Assim, 
poderá ocorrer a situação mostrada na Fig. 6.41. 
 146 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
O nó conclui erradamente que
que o ACK é do quadro 1
Tempo
Transmissor
Receptor
0 0 1 0
Time out
Retransmissão
Atraso de processamento
Erro
ACK ACK
O nó conclui erradamente que
que o ACK é do quadro 1
Tempo
Transmissor
Receptor
0 0 1 0
Time out
Retransmissão
Atraso de processamento
Erro
O nó conclui erradamente que
que o ACK é do quadro 1
Tempo
Transmissor
Receptor
0 0 1 0
Time out
Retransmissão
Atraso de processamento
Erro
ACK ACK
 
 
Figura 6.41 Interpretação errada do ACK. 
 
 Devido à sobrecarga momentânea do processador, o ACK chega ao transmissor após o 
esgotamento do tempo e o transmissor já retransmitiu o quadro numerado como 0. O transmissor 
recebendo o ACK, considera que o quadro retransmitido chegou corretamente e envia um outro 
quadro de número 1. O transmissor recebe novamente um ACK que considera ser do quadro 1, 
enquanto o receptor enviou o ACK do quadro retransmitido. Essa situação pode ser contornada, 
se os quadros e os ACKs forem numerados. Para o protocolo stop-and-wait basta somente duas 
numerações (0 e 1). A Fig. 6.42 mostra o protocolo funcionando corretamente. 
 
Tempo
Transmissor
Receptor
0 0 1 1
Time out
Retransmissão
Atraso de processamento.
Erro
ACK 0 ACK 0
O nó descarta este ACK
Time out
 
 
Figura 6.42 Quadros e ACKs numerados. 
 
 
 Para analisar a eficiência deste esquema de controle, considere os parâmetros mostrados 
na Fig. 6.43. 
 147 
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T ran sm isso r
R ecep to r
T em p o
τT AT P Cτ
T P 2 + T A + T P Cτ
 
 
Figura 6.43 Tempos envolvidos na transmissão e na recepção. 
 
 Os tempos envolvidos na transmissãoe na recepção de um quadro na Fig.6.43 são: TP, o 
tempo de transmissão de um quadro; τ, o tempo de propagação no meio físico; TA, o tempo de 
transmissão de um ACK e TPC, o tempo de processamento no receptor. 
 O esgotamento de tempo do temporizador deve ser no mínimo 2τ + TA + TPC, para que o 
quadro chegue ao receptor, seja processado e um ACK retorne ao transmissor. Supondo que o 
transmissor tenha sempre pacote para transmitir, a eficiência S pode ser dada por: 
 
S
T
T T
P
P PC
=
+ + +2τ TA
 (6.9) 
 
 Considere os seguintes valores: 
 
 Quadro de informação = 1 000 bytes e quadro de ACK = 10 bytes. 
 Distância entre o transmissor e receptor = 8 km. 
 Velocidade propagação da onda no meio de transmissão = 5 µseg/Km. 
 Tempo de processamento no receptor ,TPC = 20 µ seg. 
 
1o caso: Taxa de transmissão = 8 Kbps 
 
T
bits
Kbps
T
Kbps
seg
S
x x x
P A= = = =
=
+ + +
≅
−
− − −
8000
8
1
80
8
10
1
1 2 40 10 20 10 10
1
2
6 6 2
 
 
 seg. 
 
 
.
 
 
 2o caso: Taxa de transmissão = 100 Mbps 
 
T
bits
Mbps
T
Mbps
seg
S
P A= = = =
=
+ + +
≅
8000
100
80
80
100
0 8
80
80 80 20 0 8
0 4425
 
 
 seg. 
 
 
 
µ µ, .
,
,
 
 O esquema é adequado para baixa taxa de transmissão. Entretanto, para altas taxas de 
transmissão, o esquema se torna ineficiente, devido ao fato do transmissor ficar muito tempo 
esperando ACK, sem poder enviar um novo quadro. 
 148 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
 
 Um esquema para melhorar a deficiência apresentada no esquema anterior é chamado 
ARQ contínuo. Neste caso o transmissor envia continuamente os quadros de informação sem 
esperar os ACKs, como mostrado na Fig. 6.44. 
 
0 1 2 3 4 5
ACK 0 ACK 1 ACK 2 ACK 3 ACK 4 ACK 5
 
 
Fig. 6.44 ARQ contínuo sem erro. 
 
 A Fig. 6.44 mostra a operação do ARQ contínuo para o caso em que não há erro na 
transmissão. Para a situação de erro na transmissão, o tratamento pode ser feito de duas 
maneiras: rejeição seletiva (selective-reject) e volta-N (go-back N). 
No caso da rejeição seletiva, quando o quadro de informação contém erro, o receptor 
descarta esse quadro e não envia a confirmação referente àquele quadro, como mostrado na Fig. 
6.45. O transmissor, que temporiza todos os quadros transmitidos, após o esgotamento do tempo 
retransmite o quadro. Neste esquema, os quadros recebidos podem chegar ao receptor em ordem 
não seqüencial. Em geral, os quadros não são independentes, e um conjunto de quadros 
corresponde a uma informação que deve ser enviada à camada superior. Assim, o receptor deve 
esperar o quadro que falta e juntamente com outros quadros, enviar à camada acima. Dessa 
maneira, o receptor necessita constantemente gerenciar o buffer, local onde os quadros são 
armazenados, e pode constituir em uma carga adicional de processamento não tolerável em 
muitos casos. 
ACK 0 ACK 2 ACK 3 ACK 1 ACK 4Erro
0 1 2 3 1 4
Time out
 
 
Figura 6.45 ARQ contínuo com rejeição seletiva. 
 
Um esquema alternativo, para evitar o armazenamento e os quadros fora de ordem, é o 
volta N (go-back N). Neste esquema, quando o receptor detecta erro no quadro recebido descarta 
o quadro e envia um quadro de não confirmação (NACK) e descarta todos os outros quadros 
numerados fora de ordem, como mostrado na Fig. 6.46. 
O transmissor, após receber o NACK do quadro com erro, retransmite todos os quadros, a 
partir da numeração recebida no NACK. Se o NACK contiver erro, o transmissor descarta e 
aguarda a chegada de um novo NACK que o receptor enviará após esgotamento do tempo. O 
receptor, nesse caso, continuará a descartar todos os quadros fora de seqüência. 
 
 
 149 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
ACK 0 NACK 1 ACK 1 ACK 2Erro
Quadros descartados
0 1 2 3 4 1 2 3 4
ACK 0 NACK 1 ACK 1 ACK 2Erro
Quadros descartados
0 1 2 3 4 1 2 3 4
 
 
Figura 6.46 ARQ contínuo com go-back N. 
 
 A Fig. 6.47 mostra a situação em que o ACK contém erro. A figura mostra o caso em que 
houve erro no ACK 3 e não foi recebido pelo transmissor. Entretanto, chegou o ACK 4. O 
transmissor entende que o quadro 3 chegou ao receptor, mas houve erro no ACK 3, e não 
necessita fazer retransmissões. 
 
Transmissor
ACK 0 ACK 2
ACK 5
ACK 6
0 1 2 3 4 5 6 7 8
ACK 1 ACK 3
ACK 4Erro
Receptor
Tempo 
Figura 6.47 Erro no ACK. 
 
 
Controle de fluxo no protocolo ARQ 
Os quadros de informação recebidos na camada enlace de dados são repassados às 
camadas superiores. Em geral, as taxas com que essas camadas superiores podem receber 
informações são limitadas. Se essas taxas são menores do que o receptor está recebendo as 
informações, então o receptor necessita armazenar as informações em um buffer. Dependendo da 
taxa, o buffer pode sofrer transbordamento de quadros (overflow). Para evitar isso, o receptor, 
juntamente com o transmissor, necessita de um mecanismo de controle de fluxo de quadros de 
informação. 
 
Controle de fluxo baseado em Janela deslizante ( Sliding Window) 
Neste esquema, o transmissor pode transmitir até W quadros de informação 
continuamente, antes de receber um ACK do receptor. 
Considere um exemplo com tamanho de janela W = 3, como mostrado na Fig. 6.48. 
 
ACK 0
ACK 2
0 1 2 3 4 5
ACK 1
Transmissor
Receptor
Tempo 
Figura 6.48 Janela deslizante com W = 3. 
 
A figura mostra a situação em que o transmissor pára de transmitir após três quadros 
sucessivos. Quando o transmissor recebe o ACK 0, pode transmitir o quadro 3, e enviar o quadro 
4 após receber ACK 1. Portanto, é como se tivesse uma janela que se movimenta mantendo 
 150 
EE-981 Telefonia Prof. Motoyama 1º Semestre 2004 
sempre até três quadros nela. Neste exemplo, após a transmissão do quadro 5, o transmissor 
necessita parar, pois não chegou mais ACK. 
Na operação com janela deslizante deve ser tomado um cuidado especial com a 
numeração dos quadros. Vamos considerar um exemplo em que o tamanho da janela W seja 
igual a 4, uma numeração seqüencial utilizando 2 bits e o protocolo go-back-N. Considere 
também o exemplo da Fig. 6.49. A figura mostra uma situação em que todos os ACKs são 
recebidos com erros e todos eles são descartados. Quando esgota o tempo do temporizador, o 
transmissor retransmite todos os 4 quadros. Como o receptor enviou os ACKs de todos os 
quadros recebidos, ele interpreta como novos quadros e não de retransmissões. Para evitar essa 
situação errônea, deve-se utilizar um tamanho de janela W menor do que 2n, onde n é número de 
bits de numeração. 
O receptor interpreta como um novo
quadro e não de retransmissão.
ACK 0 ACK 2
ACK 1
Transmissor
Receptor
Tempo
0 1 2 0 1 23 3
Time out
ACK 3
Todos os ACKs com erros
 
 
Figura 6.49 Numeração incorreta. 
 
No exemplo acima, para W = 3, pode-se evitar a operação incorreta como mostrado na 
Fig. 6.50. Um número é reservado para iniciar um novo quadro em uma nova janela. No 
exemplo da figura, o receptor interpreta a seqüência de quadros como quadros de repetição, pois 
aguardava o quadro de número 3. 
ACK 0 ACK 2
ACK 1
Transmissor
Receptor
Tempo
0 1 2 0 1 2
Time out
Todos os ACKs com erros
O receptor reconhece que são quadros de
retransmissão, pois aguardava como a seqüência
correta, o número 3
ACK 0 ACK 2
ACK 1
Transmissor
Receptor
Tempo
0 1 2 0 1 2
Time out
Todos os ACKs com erros
O receptor reconhece que são quadros de
retransmissão, pois aguardava como a seqüência
correta, o número 3 
 
Figura 6.50 Numeração correta. 
 
Protocolo HDLC (High-level Data Link Control) 
É um protocolo que objetiva satisfazer os requisitos de procedimentos de enlace de dados 
de uma maneira bastante geral. Assim, o protocolo