Classificação das Redes de Computadores

As redes de computadores estão por trás de praticamente tudo o que envolve tecnologia na vida moderna: redes sociais, e-mails, compras online, jogos multiplayer(Sou Xbox ksks), videoconferências, Internet das Coisas (IoT), bancos de dados, streaming e muito mais. No entanto, embora façam parte da rotina de bilhões de pessoas, seu funcionamento interno ainda é pouco compreendido.

Este guia foi criado para esclarecer, com profundidade técnica e clareza, como as redes funcionam — desde as redes pessoais (PANs), passando pelas redes locais (LANs), metropolitanas (MANs) até chegar nas redes globais (WANs) como a internet.

O Que É uma Rede de Computadores?

Uma rede de computadores é um sistema que permite a troca de informações entre dois ou mais dispositivos por meio de um canal de comunicação. Esse canal pode ser físico (como um cabo) ou lógico (como uma conexão Wi-Fi).

Os dispositivos em uma rede (também chamados de nós ou hosts) podem ser computadores, servidores, impressoras, smartphones, roteadores, câmeras de segurança, entre outros.

As redes existem para compartilhar recursos, disponibilizar serviços e permitir comunicação eficiente entre usuários e sistemas, sejam locais ou remoto

Modos de Transmissão: Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex

A forma como os dados são enviados entre dois dispositivos pode seguir diferentes modos de transmissão:

Em redes modernas, Full-Duplex é o padrão, especialmente em Ethernet comutada e conexões fibra óptica, permitindo envio e recebimento ao mesmo tempo — sem colisões, com maior desempenho.

Classificação por Escala: PAN, LAN, MAN e WAN

PAN – Personal Area Network (Rede de Área Pessoal)

A PAN é a menor e mais simples entre as classificações de redes por escala. Ela se refere a uma rede que opera em um raio muito limitado — geralmente até 10 metros — e conecta dispositivos pessoais a um ponto central, normalmente controlado por um único usuário.

Exemplos Práticos de PAN:

• Fones de ouvido Bluetooth conectados ao celular
• Smartwatch sincronizado com um smartphone
• Teclado e mouse sem fio conectados ao notebook
• Transmissão de arquivos entre dois celulares por Wi-Fi Direct

Tecnologias Comuns:

• Bluetooth
• Wi-Fi Direct
• USB
• Zigbee (usado em automação residencial)
• Infrared (IR) (tecnologia mais antiga, como em controles remotos)

Conceito de Mestre e Escravo no Bluetooth

As redes PAN baseadas em Bluetooth operam no paradigma de mestre-escravo:

• O dispositivo mestre (ex: notebook ou celular) gerencia a conexão.
• Os dispositivos escravos (ex: fone, teclado) apenas respondem às instruções.

Esse modelo é simples, confiável e ideal para conexões pessoais, mas limita a escalabilidade.

antagens e Limitações

Em resumo, a PAN é ideal para mobilidade e conveniência, oferecendo conectividade imediata entre dispositivos de uso individual.

LAN – Local Area Network (Rede de Área Local)

A LAN é uma rede de médio porte que conecta dispositivos dentro de um espaço físico limitado, como:

• Residências
• Escritórios
• Escolas
• Fábricas
• Data centers locais

O principal objetivo de uma LAN é permitir compartilhamento de dados, arquivos, internet e recursos como impressoras e servidores, com alto desempenho e controle centralizado.

Tipos de LAN: Com Fio vs. Sem Fio

LAN com Fio – Ethernet (IEEE 802.3)

A forma mais tradicional e estável de LAN utiliza cabos de rede e switches para conectar dispositivos. A tecnologia dominante é a Ethernet, padronizada pelo IEEE 802.3.

Características técnicas da Ethernet:

• Taxas de transmissão: 100 Mbps a 40 Gbps
• Muito baixa latência
• Alta confiabilidade e estabilidade
• Transmissão via par trançado (UTP), coaxial ou fibra óptica

 Topologia da Ethernet comutada

Hoje, a Ethernet moderna é comutada — cada dispositivo possui um canal exclusivo para se comunicar com o switch. Antigamente, era usada Ethernet compartilhada, em que todos os dispositivos dividiam o mesmo canal físico e sofriam com colisões de pacotes.

Isso era resolvido por meio do algoritmo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection):

1. O dispositivo escutava o meio.
2. Se estivesse ocioso, transmitia.
3. Se houvesse colisão, aguardava um tempo aleatório e tentava novamente.

Hoje, comutação full-duplex e canais dedicados eliminam essas colisões, aumentando drasticamente a eficiência.

VLANs – Segmentação Lógica da LAN

Uma VLAN (Virtual LAN) permite dividir logicamente uma rede física em múltiplos domínios isolados. Isso:

• Aumenta a segurança
• Reduz o tráfego desnecessário
• Organiza dispositivos por departamentos ou funções

LAN Sem Fio – WLAN (Wireless LAN / IEEE 802.11)

A WLAN usa tecnologia Wi-Fi, padronizada pelo IEEE 802.11, para conectar dispositivos sem a necessidade de cabos.

Frequências utilizadas:

Dispositivos se conectam via Access Point (AP), que é o ponto de comunicação entre dispositivos móveis e a rede cabeada ou a internet.

Padrões Wi-Fi e Velocidades

Unidades de Medida:

• 1 Mbps = 1.000.000 bits por segundo
• 1 Gbps = 1.000.000.000 bits por segundo
  Potências de dois (ex: 1 MB = 1.048.576 bytes) são usadas apenas para armazenamento.

Vantagens e Desvantagens: LAN com Fio vs. Sem Fio

Ondas de Rádio e Frequências Wi-Fi: 2.4 GHz vs. 5 GHz

As redes Wi-Fi usam ondas de rádio para transmitir dados. Essas ondas operam em faixas de frequência específicas:

2.4 GHz

• Maior alcance
• Atravessa paredes e obstáculos com mais facilidade
• Mais propensa a interferências (micro-ondas, telefones sem fio)

5 GHz

• Maior velocidade
• Menos interferência
• Alcance reduzido, menor penetração em paredes

Com Wi-Fi Dual Band, os dispositivos podem se conectar a qualquer uma das duas frequências, dependendo da necessidade: alcance ou velocidade.

Wi-Fi 6 (802.11ax) e Wi-Fi 6E

• Suporte a 2.4, 5 e 6 GHz
• Capacidade de conectar mais dispositivos com mais eficiência
• Ideal para ambientes densos e conexões simultâneas

MAN – Metropolitan Area Network (Rede de Área Metropolitana)

O Que É Uma MAN?

A Metropolitan Area Network (MAN) é um tipo de rede que conecta várias LANs dentro de uma mesma região metropolitana, como bairros, distritos ou cidades inteiras. É maior do que uma LAN, mas menor do que uma WAN. As MANs são usadas para compartilhar recursos, integrar sistemas e distribuir dados em alta velocidade entre unidades fisicamente separadas, mas próximas.

A MAN serve como espinha dorsal de interconexão urbana, funcionando como uma malha de comunicação que conecta prédios, instituições e infraestruturas governamentais ou privadas.

Exemplos de Aplicação de MAN

• Universidades com múltiplos campi interligados em diferentes bairros
• Prefeituras com sedes administrativas conectadas
• Empresas com escritórios em vários pontos da cidade
• Operadoras de internet que usam redes ópticas para distribuir sinal nos bairros

Tecnologias Comuns em Redes MAN

 Fibra Óptica Urbana

• Backbone de alta velocidade
• Largura de banda muito maior do que conexões de cobre
• Imune a interferência eletromagnética
• Ideal para ambientes urbanos densos

 MPLS (Multiprotocol Label Switching)

• Permite tráfego rápido com base em rótulos em vez de IPs
• Reduz o tempo de roteamento
• Suporta múltiplos serviços (voz, vídeo, dados) em uma única infraestrutura
• Muito usado por operadoras e ISPs

 Redes Metropolitanas por Rádio

• Usa torres com enlaces ponto a ponto (PTP) ou ponto-multiponto (PTMP)
• Alternativa para locais onde é inviável usar fibra
• Usado em zonas rurais ou áreas com difícil acesso físico

 Anéis de Fibra Óptica (Topologia em Anel)

• Muito comum em MANs
• Proporciona redundância automática
• Se um ponto falha, o tráfego é redirecionado pelo caminho inverso
• Base para tecnologias como SDH (Synchronous Digital Hierarchy) e Metro Ethernet

Exemplo Real: TV a Cabo como MAN

Um dos exemplos históricos mais claros de uma MAN foi o sistema de TV a cabo. Nos anos 1990 e 2000, operadoras utilizavam cabos coaxiais para distribuir sinais de televisão por toda uma cidade.

Como funcionava:

• A cabeça de rede (headend) recebia o sinal original dos canais
• Distribuía o conteúdo por cabos coaxiais até repetidores urbanos
• Os cabos percorriam ruas, postes e prédios, entregando sinal aos assinantes

Com a digitalização e evolução do serviço, essas operadoras passaram a oferecer internet banda larga, usando a mesma infraestrutura (tecnologia conhecida como HFC – Hybrid Fiber-Coaxial).

Hoje, esse modelo evoluiu com a chegada da fibra óptica até a calçada (FTTC) ou até o cliente (FTTH), mas o conceito original de interligar pontos urbanos com infraestrutura compartilhada permanece como base da arquitetura MAN.

Topologias Comuns em MANs

Diferença entre LAN e MAN – Comparação Técnica

Benefícios das MANs

• Alta velocidade de comunicação entre pontos distantes
• Redução de custos com links externos
• Facilidade de gerenciamento centralizado
• Expansão natural de LANs corporativas
• Suporte a diferentes tipos de tráfego (voz, vídeo, dados)

Desafios e Considerações

• Alto custo inicial: infraestrutura óptica e licenciamento urbano
• Manutenção complexa: exige equipes técnicas e monitoração constante
• Segurança: maior exposição, exige uso de VPNs e criptografia
• Interoperabilidade: integração de LANs com tecnologias distintas pode exigir conversores e gateways

WAN – Wide Area Network (Rede de Área Ampla)

O Que É uma WAN?

A WAN (Wide Area Network) é o tipo de rede com maior escala geográfica, interligando dispositivos e redes locais distribuídas por cidades, estados, países ou até continentes. A maior e mais conhecida WAN do mundo é a internet.

Essas redes são fundamentais para empresas globais, instituições financeiras, universidades com presença internacional, e para todos os serviços em nuvem que usamos no dia a dia.

Exemplos de Aplicação de WAN

• Comunicação entre filiais internacionais de uma empresa
• Conexão de usuários domésticos à internet via ISP
• Integração de data centers distribuídos geograficamente
• Aplicações SaaS (ex: Google Drive, Netflix, Office 365)

Infraestrutura Física de uma WAN

As WANs são construídas sobre infraestruturas físicas de alta capacidade:

Linhas de Transmissão

• Cabos de fibra óptica terrestres
• Cabos submarinos (ligando continentes)
• Redes via satélite
• Enlaces ponto-a-ponto via micro-ondas
• Backbones de operadoras (redes troncais de grande capacidade)

Essas linhas transmitem dados em velocidades que podem ultrapassar 100 Gbps por canal óptico, com múltiplos canais por cabo.

Sub-redes e CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

O que é Sub-rede?

Quando se trata de grandes redes, dividir uma rede em sub-redes (subnets) é essencial para organizar o tráfego, controlar o roteamento e aplicar políticas de segurança.

O que é subnetting?

Subnetting é o processo de dividir um bloco de endereços IP em partes menores. Isso reduz o tráfego de broadcast, melhora a eficiência e permite melhor gestão de IPs.

CIDR

Com o CIDR, a rede é definida por uma máscara de sub-rede flexível, como:

Exemplo:

Uma rede com IP 192.168.0.0/24 possui 256 endereços (de 192.168.0.0 a 192.168.0.255). Podemos dividir isso em duas sub-redes:

• 192.168.0.0/25 → 128 IPs (0–127)
• 192.168.0.128/25 → 128 IPs (128–255)

Cada sub-rede pode ser tratada de forma independente em termos de segurança e roteamento.

Comutação em Redes WAN

Comutação de Pacotes (Packet Switching)

• Padrão atual da internet
• Os dados são divididos em pacotes independentes
• Cada pacote pode seguir um caminho diferente
• Mais eficiente, escalável e tolerante a falhas

Comutação de Circuitos (Circuit Switching)

Comutação é a técnica usada para transferir pacotes de dados entre nós da rede de forma eficiente. Em redes modernas, o método mais utilizado é a comutação de pacotes, mas há outros:

Tipos de comutação:

Na internet usamos comutação de pacotes, que permite múltiplos fluxos compartilharem os mesmos links sem precisar reservar toda a largura de banda de forma fixa.

Roteamento – Escolhendo o Caminho

O roteamento é a lógica de decisão que os roteadores usam para determinar por onde um pacote deve seguir até o destino final.

Roteadores:

São dispositivos que:

• Avaliam a origem e destino do pacote
• Consultam a tabela de rotas
• Escolhem o próximo salto (next hop)

Existem dois tipos de roteamento:

Protocolos de roteamento dinâmico:

O que é BGP?

O BGP (Border Gateway Protocol) é o protocolo que governa como os sistemas autônomos (AS) trocam informações de roteamento na internet. Cada provedor ou grande organização tem um AS, e o BGP é o responsável por escolher o melhor caminho global para um pacote IP.

Encaminhamento de Pacotes (Forwarding)

Enquanto o roteamento decide o melhor caminho, o encaminhamento (forwarding) é o processo que realmente move o pacote até o próximo salto (next hop), baseado na tabela de roteamento do roteador.

Passo a Passo:

1. O roteador recebe um pacote IP.
2. Examina o endereço de destino.
3. Consulta sua tabela de rotas.
4. Encaminha o pacote pela interface correta.

Esse processo é feito em alta velocidade por hardware dedicado (ASICs) em roteadores profissionais.

Exemplo Prático: Como o Pacote Sai da Sua Casa e Chega à Internet

1. Você acessa netcattest.com no navegador.
2. Seu computador consulta um servidor DNS para obter o IP do site.
3. O roteador doméstico envia o pacote para o modem.
4. O pacote é enviado ao provedor de internet (ISP).
5. O pacote passa por múltiplos roteadores BGP até encontrar a rede do servidor.
6. O servidor processa a solicitação e envia uma resposta.
7. A resposta volta pela rota mais eficiente disponível no momento.

Topologias e Arquiteturas em WANs

Problemas e Desafios em WANs

• Latência elevada (em especial em redes via satélite)
• Gerenciamento complexo
• Segurança em ambiente público
• Manutenção de infraestrutura crítica (cabos submarinos, roteadores internacionais)
• Política de roteamento entre países e ISPs

Comparativo Geral: PAN, LAN, MAN e WAN

Componentes e Dispositivos de Rede