Fundamentos e Vocabulário

O que é uma Rede

Uma rede é formalmente um sistema distribuído, o que significa que o processamento e o armazenamento de dados não estão concentrados em um único computador, mas espalhados por vários dispositivos interconectados.

Esses dispositivos trocam informações através de meios de transmissão:

Guiados: como cabos de cobre (Ethernet) e fibra óptica, que conduzem o sinal fisicamente.
Não guiados: como Wi-Fi, Bluetooth ou micro-ondas, que usam ondas de rádio no ar para transmitir dados.

A comunicação entre dispositivos segue protocolos padronizados — regras que definem como as mensagens são formatadas, transmitidas e interpretadas.

Definição (Peterson & Davie)
“O conjunto de regras que especifica o formato e o significado das mensagens trocadas entre entidades de comunicação.”

Exemplos de protocolos

HTTPS: combina o HTTP (comunicação web) com o TLS (criptografia e autenticação).
DNS: traduz nomes de sites em endereços IP compreendidos por roteadores.
SSH: permite acesso remoto seguro a outros computadores.

Esses protocolos são a base da comunicação digital — cada um resolve um problema específico dentro da grande teia que forma a Internet.

Tipos de Rede (por escopo e tamanho de cobertura)

Tipo	Nome	Alcance	Exemplo / Uso
PAN	Personal Area Network	~10 m	Bluetooth, smartwatches, fones
LAN	Local Area Network	Local	Escritórios, casas, LAN houses
WLAN	Wireless LAN	Local sem fio	Wi-Fi (802.11)
MAN	Metropolitan Area Network	Cidades	Interligação de filiais
WAN	Wide Area Network	Países / Continentes	A própria Internet
SD-WAN	Software Defined WAN	—	Roteamento via software inteligente

Topologias de Rede

Barramento: todos compartilham um único meio físico.
Anel: cada dispositivo se conecta ao próximo, formando um círculo.
Estrela: todos ligados a um ponto central (switch/roteador).
Malha: cada nó se conecta a vários outros, garantindo redundância.
Leaf-Spine: comum em data centers modernos.

Meios de Transmissão

Cobre: cabos UTP Cat5e, Cat6, Cat6a (LANs).
Fibra óptica:
SMF (Single Mode Fiber) — longas distâncias.
MMF (Multi Mode Fiber) — curtas distâncias, menor custo.
Ondas de rádio: Wi-Fi (2.4/5/6 GHz), micro-ondas, redes 5G.

Esses meios compõem a camada física da rede — o alicerce por onde trafegam sinais elétricos, ópticos ou eletromagnéticos.

Domínios de Rede

Domínio de broadcast: limite dentro do qual uma mensagem se espalha.
Domínio de colisão: área onde dois dispositivos podem competir pelo mesmo meio.
Domínio de falha: impacto de uma falha sobre os dispositivos conectados.

Modelos de Referência

Modelos ajudam a visualizar e padronizar como as informações são transmitidas entre sistemas.

Modelo OSI (Open Systems Interconnection)

Camada	Função principal	Exemplos
7 – Aplicação	Interação com usuário e aplicativos	HTTP, DNS, SMTP, SSH
6 – Apresentação	Codificação, formatação, criptografia	TLS, compressão
5 – Sessão	Estabelece e encerra conexões	RPC, NetBIOS
4 – Transporte	Controle de fluxo e confiabilidade	TCP, UDP, QUIC
3 – Rede	Endereçamento e roteamento	IP, ICMP, OSPF
2 – Enlace	Acesso ao meio e detecção de erros	Ethernet, Wi-Fi, VLAN
1 – Física	Transmissão de bits	Cabos, conectores, sinais

Cada camada é independente, comunicando-se apenas com a anterior e a seguinte.

Modelo TCP/IP

Versão prática do modelo OSI, com 4 camadas:

Camada	Equivalência OSI	Exemplos
Aplicação	5–7	HTTP, DNS, SSH
Transporte	4	TCP, UDP
Internet	3	IP, ICMP
Acesso (Link + Física)	1–2	Ethernet, Wi-Fi

Esse é o modelo base da Internet moderna.

Endereçamento (L2/L3) e Resolução

Switch

Um switch é um dispositivo com várias portas que conecta os elementos de uma rede para transmissão de dados, vídeo ou voz.

Ele encaminha pacotes com base em endereços MAC, evitando colisões e otimizando o tráfego.

Classificação

Capacidade de processamento: pacotes por segundo.
Taxa de transferência: velocidade das portas.
Latência: tempo de entrega dos dados.

Tipos

L2 (Enlace de Dados): trabalha com endereços MAC, segmenta redes locais (LAN).
L3 (Rede): usa endereços IP, roteia entre sub-redes e aplica QoS, ACLs, etc.

Endereçamento

MAC: endereço físico de cada dispositivo.
ARP (IPv4): resolve endereços IP em MACs.
Flooding: técnica de descoberta de destino desconhecido.
CAM Table: tabela de endereços aprendidos pelo switch.
IPv4 (32 bits): padrão antigo, limitado.
IPv6 (128 bits): mais moderno, seguro e amplo.
RFC1918 (IPv4 privado): define IPs não roteáveis publicamente.
CIDR: técnica que substitui classes fixas de IP, economizando endereços.
NAT / CGNAT: tradução de endereços privados ↔ públicos.
ND (Neighbor Discovery): substituto do ARP em IPv6.

Protocolos de Rede e Transporte

ICMP (Internet Control Message Protocol)

Usado para diagnóstico e relatório de erros na comunicação entre dispositivos.

Funções

Relatórios de erro: mensagens “Time Exceeded”, “Destination Unreachable”.
Diagnóstico: comandos como ping e traceroute.
Segurança: ajuda a detectar caminhos suspeitos.

TCP (Transmission Control Protocol)

Protocolo confiável e orientado à conexão.
Usa o processo de Three-Way Handshake:

SYN — pedido de conexão
SYN-ACK — aceitação
ACK — confirmação final

Flags importantes

SYN, ACK, FIN, URG, PSH, RST

Controle de fluxo (janelas deslizantes)

Determina quanto dado pode ser enviado antes de aguardar confirmação (ACK).

Retransmissão e MTU

Se um pacote não for confirmado, o TCP o retransmite.
A PMTUD (Path MTU Discovery) ajusta dinamicamente o tamanho máximo dos pacotes.

UDP (User Datagram Protocol)

Sem conexão, sem controle de erro — rápido, mas menos confiável.
Usado em streaming, jogos online e chamadas de voz.

Portas

Pontos de início e fim das conexões (Camada 4 - Transporte).

Porta	Protocolo	Uso
20/21	FTP	Transferência de arquivos
80	HTTP	Web
123	NTP	Sincronização de horário
443	HTTPS	Web segura