🎓 Fundamentos de Redes de Computadores

Da Aplicação ao Fio

Um guia de estudo completo sobre a pilha TCP/IP — desde as aplicações Web e o DNS até ao endereçamento IP, Ethernet, ARP e Wi-Fi. Comparações visuais, quiz interativo e revisão rápida.

8Módulos

5Comparações

5Camadas

15Perguntas Quiz

A Internet

Arquitetura global, comutação de pacotes, desempenho e o modelo por camadas.

🌐 O que é a Internet?

A Internet é uma rede de redes. Liga dispositivos terminais (hosts), routers, switches e vários tipos de ligações físicas e sem fios. Os dispositivos finais executam aplicações; os equipamentos intermédios encaminham os dados.

💻

Hosts

Computadores, telemóveis, servidores — executam as aplicações.

🔀

Routers & Switches

Equipamentos intermédios que encaminham dados entre redes.

🔌

Ligações

Cobre (UTP), fibra ótica, rádio, satélite — os meios físicos.

📋

Protocolos

Regras que definem formato, ordem e comportamento das mensagens.

Arquitetura da Internet

Periferia da rede Clientes e servidores que executam aplicações.

Redes de acesso Ligam os dispositivos ao primeiro router — HFC, GPON, Ethernet, Wi-Fi, 4G/5G.

Núcleo da rede Malha de routers e interligações entre operadores (ISPs, IXPs, CDNs).

Redes de Acesso

Tecnologia	Descrição	Características
HFC	Fibra + cabo coaxial	Partilhada, assimétrica
GPON	Acesso por fibra	Partilhada, alta capacidade
Ethernet	Ligação direta (par de cobre)	Empresas e instituições
Wi-Fi	Acesso local sem fios	Partilhado, alcance limitado
4G/5G	Redes celulares	Móvel, grande alcance

Comutação de Pacotes

📦 Store and Forward

A Internet usa comutação de pacotes: as mensagens são divididas em pacotes, cada um segue individualmente pela rede. Cada router recebe o pacote completo antes de o transmitir (store and forward). Quando chegam mais pacotes do que os que a interface consegue enviar, formam-se filas. Se as filas encherem, ocorre perda de pacotes.

Desempenho da Rede

Latência Total = t_proc + t_fila + L/R + d/s

t_procProcessamento

t_filaEspera em fila

L/RTransmissão

d/sPropagação

ping Mede latência fim a fim e perdas de pacotes.

traceroute Mede latência salto a salto, revelando os routers intermédios.

throughput Taxa de transferência efetiva — limitada pelo elo mais lento.

Modelo por Camadas TCP/IP

ℹ️

Encapsulamento: cada camada acrescenta o seu cabeçalho aos dados recebidos da camada superior. Cada camada oferece serviços à camada acima e usa os serviços da camada abaixo.

Aplicação

Mensagens

HTTPSMTPDNSFTPIMAPPOP3

Transporte

Segmentos

TCPUDP

Rede

Datagramas

IPICMPARPDHCPNAT

Ligação

Tramas

EthernetWi-Fi 802.11

Física

Bits

UTPFibra ÓticaRádioSatélite

Aplicações Web & HTTP

Sockets, arquiteturas de aplicações, HTTP e a evolução para HTTP/3.

Arquiteturas de Aplicações

🖥️Cliente-Servidor

Servidor sempre ligado com IP fixo
Clientes pedem, servidores respondem
Clientes não comunicam diretamente entre si
Fácil de gerir e controlar
Capacidade centralizada — pode ser gargalo

Exemplos

Web, Email, DNS, bases de dados

🔗Peer-to-Peer (P2P)

Pares são simultaneamente clientes e servidores
Cada novo par acrescenta capacidade de uplink
Melhor escalabilidade de distribuição
Mais difícil de gerir e controlar
Tracker pode manter a lista de pares com conteúdo

Exemplos

BitTorrent, partilha de ficheiros

Sockets

🔌 Socket = IP + Porto

Um socket é um canal lógico entre processos. O endereço IP identifica o dispositivo; o porto identifica o processo. A combinação IP + porto identifica um socket único.

Exemplos: 443/TCP → HTTPS | 80/TCP → HTTP | 25/TCP → SMTP | 53/UDP → DNS

Requisitos das Aplicações

Fiabilidade Web, e-mail, ficheiros — exigem entrega sem perdas.

Taxa de Transferência Streaming de vídeo precisa de largura de banda mínima.

Latência Jogos interativos e chamadas VoIP são muito sensíveis ao atraso.

Jitter Variação de latência — crítica para áudio/vídeo em tempo real.

HTTP: Funcionamento

🌍 HyperText Transfer Protocol

HTTP é stateless — por defeito não mantém estado do utilizador entre pedidos. Usa TCP na camada de transporte. Um objeto Web (HTML, imagem, CSS, JS) é identificado por um URL:

protocolo://utilizador:password@host:porto/caminho

Cookies resolvem a limitação stateless, mas levantam questões de privacidade.

Métodos HTTP

GET

Obter recurso

HEAD

Obter só cabeçalhos

POST

Enviar dados

PUT

Criar ou substituir

PATCH

Alterar parcialmente

DELETE

Apagar recurso

Códigos de Resposta HTTP

2xx — Sucesso

200OK

201Created

204No Content

3xx — Redirecionamento

301Moved Permanently

304Not Modified

4xx — Erro do Cliente

400Bad Request

404Not Found

405Method Not Allowed

5xx — Erro do Servidor

505HTTP Version Not Supported

Evolução do HTTP

🐢HTTP/1.x

HTTP/1.0: uma ligação por objeto
HTTP/1.1: ligações persistentes
Vários objetos na mesma ligação TCP
Menos overhead que HTTP/1.0
Mais simples, menos eficiente

Transporte

TCP

⚡HTTP/2

Multiplexagem numa só ligação TCP
Compressão de cabeçalhos
Melhor aproveitamento da ligação
Redução de latência significativa
Server Push (proativo)

Transporte

TCP

🚀HTTP/3

Mantém semântica moderna do HTTP
Usa QUIC sobre UDP
Menor custo de estabelecimento
Melhor comportamento em redes com perdas
Sem bloqueio de cabeça de linha

Transporte

QUIC / UDP

Email, DNS & P2P

Arquitetura do correio eletrónico, sistema de nomes de domínio e aplicações P2P.

Arquitetura do Correio Eletrónico

MUA — Mail User Agent Cliente de e-mail do utilizador (Outlook, Thunderbird, Gmail web).

MTA — Mail Transfer Agent Transfere mensagens entre servidores. Usa SMTP.

MDA — Mail Delivery Agent Entrega local na caixa de correio do destinatário.

MAA — Message Access Agent Acesso remoto à caixa de correio — POP3 ou IMAP.

Protocolos de Email

📤SMTP

Protocolo de envio de e-mail
Usa TCP na porta 25 ou 587
Comandos: HELO/EHLO, MAIL FROM, RCPT TO, DATA
Pode usar STARTTLS para segurança
AUTH para envios autenticados

Função

Envio entre servidores

📥POP3 / IMAP4

POP3: orientado a descarregar mensagens localmente
IMAP4: sincronização rica com o servidor
IMAP suporta gestão remota de pastas
Modelo disconnected: sincroniza, mas servidor é referência

Função

Acesso à caixa de correio

MIME — Multipurpose Internet Mail Extensions

📎 MIME

Permite transportar conteúdos além de ASCII simples: texto com codificações diversas, anexos binários e tipos de conteúdo variados. Cabeçalhos principais: MIME-Version, Content-Type, Content-Transfer-Encoding, Content-Disposition.

DNS — Domain Name System

🔍 O que é o DNS?

O DNS associa nomes a endereços IP. É uma base de dados distribuída e hierárquica, essencial para que as aplicações usem nomes em vez de IPs. Funciona maioritariamente sobre UDP na porta 53.

Tipos de Registos DNS

Tipo	Função	Exemplo
A	Nome → IPv4	example.com → 93.184.216.34
PTR	IP → Nome (inverso)	93.184.216.34 → example.com
CNAME	Alias para outro nome	www → example.com
MX	Servidor de e-mail	example.com → mail.example.com
NS	Servidores de nomes da zona	example.com → ns1.example.com
SOA	Autoridade e metadados da zona	—
TXT	Texto livre (SPF, DKIM, etc.)	"v=spf1 include:..."

⏱️

TTL (Time to Live): cada registo DNS inclui um TTL — o tempo máximo que o resultado pode ficar em cache. O caching reduz latência e carga nos servidores, mas pode devolver respostas temporariamente desatualizadas.

Hierarquia DNS

Root Servers

13 clusters mundiais — conhecem os TLDs

TLD (Top-Level Domain)

.com, .org, .pt, .net — conhecem os servidores autoritativos

Servidores Autoritativos

Têm autoridade sobre a zona — respondem com o IP final

Resolvedor Local / Forwarder

Servidor DNS do ISP ou da rede local — faz pesquisa iterativa e guarda cache

🔄 Resolução DNS

O cliente pergunta ao resolvedor local (pedido recursivo). O resolvedor faz pesquisa iterativa na hierarquia: Root → TLD → Autoritativo. O resultado fica em cache pelo tempo do TTL. Existe também negative caching para respostas negativas.

Transporte: TCP & UDP

Multiplexagem, fiabilidade, controlo de fluxo e o 3-way handshake.

🚦 Papel da Camada de Transporte

A camada de transporte fornece comunicação entre processos, não apenas entre dispositivos. A camada de rede leva dados ao dispositivo certo; a de transporte entrega-os à aplicação certa. Funções principais: segmentação, remontagem, multiplexagem, desmultiplexagem e (no TCP) fiabilidade.

Multiplexagem e Desmultiplexagem

📬UDP

Desmultiplexagem por porto de destino
Sem estado de ligação
Um socket recebe de qualquer origem

📮TCP

Desmultiplexagem por quádrupla
IP orig + porto orig + IP dest + porto dest
Cada ligação tem um socket dedicado

TCP vs UDP — Comparação Detalhada

🛡️TCP

Orientado à ligação (3-way handshake)
Entrega fiável e ordenada
Full-duplex e ponto a ponto
Controlo de fluxo (janela TCP)
Controlo de congestão
Retransmissões automáticas
Números de sequência e ACKs

Usado em

Web (HTTP), Email (SMTP/IMAP), FTP

⚡UDP

Sem ligação — sem handshake
Best-effort — sem garantias
Sem ordenação garantida
Sem retransmissões
Menor overhead e menor latência
Deteção de erros por checksum

Usado em

DNS, QUIC/HTTP3, RTP (VoIP, streaming)

Campos do Segmento TCP

Portos origem e destinoIdentifica os processos comunicantes.

Sequence NumberPosição no fluxo de bytes enviados.

Acknowledgment NumberPróximo byte esperado do outro lado.

WindowTamanho da janela de receção — controlo de fluxo.

ChecksumDeteção de erros no segmento.

FlagsSYN, ACK, FIN, RST, PSH, URG — controlam o estado.

📐

MSS (Maximum Segment Size): tamanho máximo do payload TCP. É escolhido para se ajustar ao MTU da rede, evitando fragmentação IP.

3-Way Handshake TCP

Cliente

Servidor

Inicia ligação

SYN

Recebe SYN

Recebe SYN+ACK

SYN + ACK

Aceita

Confirma

ACK

Ligação estabelecida

✅

Fecho de ligação: usa FIN e ACK. Cada direção pode fechar separadamente. Uma ligação TCP é um estado mantido em ambos os extremos.

Laboratório: Wireshark

Captura e análise de tráfego real para observar protocolos em funcionamento.

🦈 Wireshark

Ferramenta que permite capturar tráfego da interface de rede, filtrar pacotes, inspecionar cada camada e observar bytes, cabeçalhos e campos concretos. Transforma conceitos abstratos em observação real.

Áreas da Interface Wireshark

📋

Lista de Pacotes

Todos os pacotes capturados, com timestamp, origem, destino e protocolo.

🔍

Detalhe do Pacote

Camadas dissecadas — Ethernet, IP, TCP/UDP, HTTP/DNS...

💾

Hex / ASCII

Conteúdo bruto do pacote em hexadecimal e ASCII.

🔎

Filtros de Visualização

Filtrar por protocolo, IP, porto: http, dns, tcp.port==80.

Competências Práticas

📌 O que saber fazer no Wireshark

✓ Identificar um pedido HTTP GET e a respetiva resposta
✓ Determinar a versão HTTP e os cabeçalhos relevantes
✓ Observar o 3-way handshake TCP (SYN → SYN+ACK → ACK)
✓ Relacionar nomes e IPs através do tráfego DNS
✓ Interpretar sequence numbers, ACK numbers e window size
✓ Usar nslookup para consultar registos A, NS e MX
✓ Perceber que objetos grandes são divididos por vários segmentos TCP

Conceitos-Chave do Laboratório

304 Not Modified O servidor confirma que o objeto não mudou desde a última vez. Resultado do cabeçalho If-Modified-Since.

If-Modified-Since O browser envia este cabeçalho para validar a cache antes de descarregar o objeto novamente.

Portos DNS Pedido: cliente usa porto alto aleatório → servidor na porta 53. A resposta inverte a direção.

Segmentação de objetos Objetos grandes (imagens) são divididos em múltiplos segmentos TCP observáveis no Wireshark.

Camada de Rede & IP

Endereçamento IP, CIDR, sub-redes, forwarding e encaminhamento.

📡Plano de Dados

Encaminhamento efetivo dos pacotes
Consulta da tabela de forwarding
Escolha da interface de saída
Executado a alta velocidade

🧠Plano de Controlo

Cálculo de rotas e tabelas
Pode ser distribuído (protocolos entre routers)
Pode ser centralizado (SDN)
Protocolos: BGP, OSPF, IS-IS

⚠️ O Serviço IP é Best-Effort

O IP não garante: entrega, ordem, latência, largura de banda, nem segurança. As camadas superiores (TCP) compensam estas limitações quando necessário.

Campos Importantes do Cabeçalho IPv4

TTLDecrementado em cada router. Pacote descartado quando chega a zero. Base do traceroute.

ProtocoloIndica o protocolo da camada acima: 6 = TCP, 17 = UDP.

IP Origem / DestinoEndereços de 32 bits que identificam as interfaces.

Fragment OffsetUsado na fragmentação — indica a posição do fragmento.

FlagsDF (Don't Fragment) e MF (More Fragments).

ChecksumVerificação de integridade do cabeçalho IP.

Endereçamento IP

IPv432 bits — 4 octetos em decimal separados por pontos. Ex: 192.168.1.1

IPv6128 bits — hexadecimal com colons. Ex: 2001:db8::1

InterfaceUm IP identifica uma interface, não um dispositivo. Um router tem múltiplos IPs.

CIDR — Classless Inter-Domain Routing

Exemplo: 192.168.1.0/24

Bits de rede (24 bits)

Bits de host (8 bits)

📐 Sub-redes

Numa sub-rede a.b.c.d/x: os primeiros x bits identificam a rede, os restantes o host. O primeiro endereço é o endereço de rede; o último é o broadcast. Os restantes podem ser atribuídos a hosts.

Endereços Reservados e Privados

Bloco	Tipo	Uso
10.0.0.0/8	Privado	Redes internas
172.16.0.0/12	Privado	Redes internas
192.168.0.0/16	Privado	Redes domésticas e empresariais
127.0.0.0/8	Loopback	Interface local (localhost)
169.254.0.0/16	Link-local	APIPA — sem DHCP configurado
255.255.255.255	Broadcast	Broadcast local limitado

Fragmentação IP

✂️ Fragmentação

Quando um datagrama é maior do que o MTU de uma ligação, é fragmentado. Cada fragmento recebe o seu próprio cabeçalho IP. O reagrupamento só acontece no destino final. Aumenta overhead e complexidade — o IPv6 não suporta fragmentação em routers intermédios.

Encaminhamento: Longest Prefix Match

🗺️ Regra do Prefixo Mais Específico

Quando há múltiplas entradas na tabela de encaminhamento que correspondem ao IP de destino, o router escolhe a que tem o prefixo mais longo (mais específico). A rota por omissão (0.0.0.0/0) aplica-se a destinos sem correspondência.

DHCP, NAT & ICMP

Configuração automática de rede, tradução de endereços e diagnóstico IP.

DHCP — Dynamic Host Configuration Protocol

⚙️ DHCP

Fornece configuração automática aos dispositivos quando se ligam à rede. Usa UDP: servidor na porta 67, cliente na porta 68.

📦Parâmetros Distribuídos

Endereço IP (com lease time)
Máscara de rede
Router por omissão (gateway)
Servidores DNS
Servidor NTP, hostname, domínio

🔄Funcionamento

Atribuição dinâmica com lease time
Cliente pode renovar antes de expirar
Relay agent para atravessar routers
Mensagens iniciais em broadcast

NAT — Network Address Translation

🔀 NAT e PAT

NAT altera endereços IP nos pacotes. PAT (Port Address Translation) também altera os portos. Permite que múltiplos dispositivos privados partilhem um único IP público. Contorna a escassez de IPv4 e pode publicar serviços internos.

⚡NAT Dinâmico

Cria mapeamentos quando os fluxos saem
Mantém tabela de traduções ativas
IP privado → IP público + porto
Usado para acesso à Internet

📌NAT Estático

Mapeamentos pré-configurados fixos
Útil para expor serviços internos
Ex: servidor Web interno acessível externamente

ICMP — Internet Control Message Protocol

📣 ICMP

Transportado sobre IP. Serve para reportar erros e apoiar o diagnóstico da rede.

Mensagem ICMP	Uso
Echo Request / Reply	Base do ping — mede latência e perdas
TTL Exceeded	Base do traceroute — descobre routers intermédios
Destination Unreachable	Destino inacessível (rede, host, porto)
Fragmentation Needed	Pacote muito grande e DF=1 — necessário fragmentar

ping Envia Echo Request e mede o tempo até ao Echo Reply. Mostra perdas e médias de latência.

traceroute Envia pacotes com TTL crescente (1, 2, 3...). Cada router que descarta devolve TTL Exceeded, revelando o caminho.

Ligação de Dados

Ethernet, endereços MAC, ARP, switches e Wi-Fi.

🔗 Camada de Ligação de Dados

Transfere tramas entre nós adjacentes. Funções: encapsulamento, endereçamento de ligação, acesso ao meio, deteção de erros, e por vezes entrega fiável entre vizinhos.

Endereços MAC vs IP

🏷️Endereço MAC

48 bits em hexadecimal
Identificação local na LAN
Atribuído pelo fabricante da interface
Não é roteável — apenas entre vizinhos
Ex: AA:BB:CC:11:22:33

Usado por

Switches (camada 2)

🌐Endereço IP

32 bits (IPv4) ou 128 bits (IPv6)
Identificação lógica fim a fim
Configurado por administrador ou DHCP
Roteável na Internet inteira
Ex: 192.168.1.10

Usado por

Routers (camada 3)

ARP — Address Resolution Protocol

🔍 ARP resolve IP → MAC dentro da LAN

Emissor verifica a tabela ARP local.
Se não souber o MAC, envia ARP Request em broadcast: "Quem tem o IP X?"
O host com esse IP responde com ARP Reply unicast com o seu MAC.
Emissor guarda o mapeamento IP → MAC na cache (com TTL).

Entrega Indireta via Router

⚠️

Regra fundamental: o IP de destino final mantém-se em todos os saltos. Mas o MAC de destino muda a cada salto — é sempre o MAC do próximo router (gateway). O router recebe a trama, remove-a, consulta a tabela IP e cria uma nova trama para o próximo salto.

Ethernet — IEEE 802.3

Trama EthernetMAC destino + MAC origem + tipo + payload + CRC

CRCDeteção de erros no frame. Não há recuperação — frame descartado se erro.

TopologiaTipicamente em estrela com switch no centro.

Débitos100 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps e superiores.

Switch Ethernet

🔀Como o Switch Aprende

Observa o MAC de origem de cada trama recebida
Guarda a tabela MAC → interface
Se não sabe onde está o destino, faz flood (envia por todas as portas exceto a origem)
Se origem e destino estão na mesma porta, filtra

🔄Switch vs Router

Switch: decide com base em MAC (camada 2)
Router: decide com base em IP (camada 3)
Switch não precisa de configuração IP
Router separa domínios de broadcast

Protocolos de Múltiplo Acesso

CSMA/CDEthernet clássica. Deteta colisões e para a transmissão. Hoje raro em Ethernet full-duplex.

CSMA/CAWi-Fi. Evita colisões (por ouvir o canal antes) pois não consegue detetar colisões em rádio.

Polling/TestemunhoUm nó central coordena o acesso. Sem colisões mas com overhead de coordenação.

Wi-Fi — IEEE 802.11

📡 Wi-Fi

Opera em 2.4 GHz e 5 GHz. Gerações principais: a, b, g, n (Wi-Fi 4), ac (Wi-Fi 5), ax (Wi-Fi 6), be (Wi-Fi 7). Cada estação associa-se a um AP (Access Point). Um AP forma um BSS. Os APs anunciam o SSID. O meio é gerido com CSMA/CA — os frames são confirmados. Em meios sem fios o meio é partilhado e existe maior suscetibilidade a ruído e obstruções.

Redes de Centros de Dados

🏢3 Camadas

Core: ligação à Internet
Distribuição: agrega o acesso
Acesso: liga os servidores
Arquitetura clássica, mais hierárquica

🌿CLOS / Spine-Leaf

Múltiplos caminhos entre qualquer par
Melhor escalabilidade
Menor bloqueio e maior redundância
Arquitetura moderna preferida

⊕

Comparações Visuais

Os principais contrapontos da matéria num só lugar.

TCP vs UDP

🛡️TCP — Fiável

Estabelece ligação (3-way handshake)
Garante entrega e ordem
Controlo de fluxo e congestão
Retransmissão automática
Maior overhead e latência

Usado em

HTTP, HTTPS, SMTP, IMAP, FTP

⚡UDP — Simples

Sem ligação — imediato
Best-effort — sem garantias
Sem controlo de fluxo ou congestão
Sem retransmissões
Menor overhead, menor latência

Usado em

DNS, QUIC/HTTP3, RTP (VoIP, vídeo)

IP vs MAC

🌐Endereço IP

Identificação lógica — camada 3
Hierárquico e roteável globalmente
Muda consoante a rede (com DHCP)
32 bits (IPv4) / 128 bits (IPv6)
Mantém-se em todos os saltos

Usado por

Routers — encaminhamento fim a fim

🏷️Endereço MAC

Identificação física — camada 2
Plano e local à LAN
Normalmente fixo (fabricante)
48 bits em hexadecimal
Muda a cada salto (sempre o próximo nó)

Usado por

Switches — entrega local na LAN

Switch vs Router

🔀Switch

Opera na camada 2 (Ligação)
Decide com base em endereços MAC
Aprende a tabela MAC automaticamente
Interliga dispositivos dentro da mesma rede
Não precisa de configuração de IP
Flood quando não conhece o destino

🗺️Router

Opera na camada 3 (Rede)
Decide com base em endereços IP
Usa tabelas de encaminhamento
Interliga redes diferentes
Separa domínios de broadcast
Longest prefix match para decisão

Cliente-Servidor vs P2P

🖥️Cliente-Servidor

Servidor central sempre disponível
Controlo centralizado e simples
Capacidade depende do servidor
Pode ser gargalo com muitos clientes
Fácil de gerir e depurar

Exemplos

Web, Email, YouTube, Netflix

🔗Peer-to-Peer

Sem servidor central obrigatório
Cada par é cliente E servidor
Cada novo par acrescenta capacidade de upload
Melhor escalabilidade de distribuição
Mais difícil de controlar

Exemplos

BitTorrent, partilha de ficheiros

⊕

Como as Camadas se Ligam

A pilha TCP/IP completa e o fluxo de encapsulamento de dados.

🔑

Ideia central: cada camada adiciona o seu cabeçalho (encapsulamento) quando envia, e remove-o (desencapsulamento) quando recebe. O conteúdo da camada superior é o "payload" da camada inferior.

5. Aplicação

Mensagens

HTTP, SMTP, DNS, FTP, IMAP, POP3

Aplicações usam sockets (IP + porto) para comunicar entre processos. Geram mensagens.

4. Transporte

Segmentos

TCP (fiável) ou UDP (simples)

Adiciona portos origem/destino. TCP adiciona seq numbers, ACKs, controlo de fluxo e congestão.

3. Rede

Datagramas

IP (best-effort) + ICMP + ARP + DHCP + NAT

Adiciona IPs origem/destino, TTL. Routers usam tabelas IP para encaminhar. Sem garantias.

2. Ligação

Tramas

Ethernet (802.3) + Wi-Fi (802.11)

Adiciona MACs origem/destino + CRC. Switches usam MACs para encaminhar dentro da LAN. MAC destino muda a cada salto.

1. Física

Bits

UTP, Fibra Ótica, Rádio (Wi-Fi/4G/5G), Satélite

Transmite bits pelo meio físico. Meios sem fios são partilhados e sujeitos a interferências.

Fluxo de Dados: Host → Router → Host

🖥️ Host A (Cliente)

Aplicação (HTTP)

Transporte (TCP)

Rede (IP)

Ligação (Ethernet)

Física (UTP)

→

🔀 Router

Rede (IP)

Ligação

Física

→

🖥️ Host B (Servidor)

Aplicação (HTTP)

Transporte (TCP)

Rede (IP)

Ligação (Ethernet)

Física (UTP)

HTTP + TCPA aplicação HTTP usa TCP para entrega fiável dos objetos Web.

TCP + IPO TCP segmenta os dados; o IP transporta cada segmento entre dispositivos.

IP + EthernetO IP decide o caminho; a Ethernet entrega cada datagrama ao próximo salto.

ARP suporta EthernetARP resolve o IP do próximo salto para o MAC correto da interface.

DHCP suporta IPDHCP atribui o IP, máscara, gateway e DNS para o host começar a comunicar.

ICMP suporta IPICMP reporta erros IP e apoia diagnóstico (ping, traceroute).

⊕

Revisão Rápida

Conceitos que convém dominar de forma imediata — clica para ver a resposta.

O que é a Internet e como está organizada?▼

A Internet é uma rede de redes. Organiza-se em três zonas: periferia (hosts e servidores), redes de acesso (HFC, GPON, Wi-Fi, 4G/5G) e núcleo (malha de routers e ISPs interligados por IXPs). CDNs distribuem conteúdo próximo dos utilizadores.

Como se calcula a latência total de um pacote?▼

Latência = t_proc + t_fila + L/R + d/s

t_proc: tempo de processamento no router
t_fila: tempo de espera em fila
L/R: tempo de transmissão (tamanho do pacote / taxa do link)
d/s: tempo de propagação (distância / velocidade do sinal)

O que é um socket e como identifica um processo?▼

Um socket é um canal lógico entre processos. É identificado pela combinação endereço IP + porto. O IP identifica o dispositivo; o porto identifica o processo específico dentro desse dispositivo. Exemplo: 93.184.216.34:443.

Quais as principais diferenças entre TCP e UDP?▼

TCP: orientado à ligação, fiável, ordenado, controlo de fluxo e congestão, retransmissões automáticas. Usado em Web, email, FTP.

UDP: sem ligação, best-effort, sem garantias, sem retransmissões, menor overhead. Usado em DNS, QUIC/HTTP3, RTP.

Como funciona o DNS e quais os registos principais?▼

O DNS é uma base de dados distribuída e hierárquica que associa nomes a IPs. Opera sobre UDP na porta 53. A resolução é recursiva do cliente para o resolvedor, e iterativa do resolvedor para a hierarquia (Root → TLD → Autoritativo).

Registos: A (nome→IPv4), AAAA (nome→IPv6), CNAME (alias), MX (e-mail), NS (name server), TXT (texto livre).

O que é CIDR e como interpretar uma notação /24?▼

CIDR (Classless Inter-Domain Routing) usa a notação a.b.c.d/x onde x é o número de bits de rede. Exemplo: 192.168.1.0/24 tem 24 bits de rede e 8 bits de host → suporta 254 hosts (256 - endereço de rede - broadcast). O encaminhamento usa a regra do prefixo mais específico.

O que é NAT e para que serve?▼

NAT (Network Address Translation) altera endereços IP nos pacotes. PAT também altera portos. Permite que múltiplos dispositivos com IPs privados partilhem um único IP público. Resolve a escassez de endereços IPv4. O NAT dinâmico cria mapeamentos quando os fluxos saem; o estático usa mapeamentos fixos (útil para expor serviços internos).

O que é ARP e em que situação é usado?▼

ARP (Address Resolution Protocol) resolve um endereço IP para MAC dentro de uma LAN. Quando um host precisa de enviar uma trama mas não sabe o MAC do destino, envia um ARP Request em broadcast. O host com esse IP responde com ARP Reply unicast. O mapeamento fica em cache com TTL.

O que muda e o que se mantém em cada salto IP?▼

O IP de destino final mantém-se igual em todos os saltos — é o endereço do servidor destino.

O MAC de destino muda a cada salto — é sempre o MAC do próximo router (gateway). Cada router remove a trama Ethernet, consulta a tabela IP e cria uma nova trama com o MAC do próximo salto.

Qual a diferença entre switch e router?▼

Switch: opera na camada 2 (Ligação). Decide com base em endereços MAC. Aprende automaticamente a tabela MAC. Interliga dispositivos dentro da mesma rede. Faz flood quando não conhece o destino.

Router: opera na camada 3 (Rede). Decide com base em endereços IP. Usa tabelas de encaminhamento (estáticas ou dinâmicas). Separa domínios de broadcast. Interliga redes diferentes.

Como funciona o traceroute?▼

O traceroute envia pacotes com TTL crescente (1, 2, 3...). Cada router que descarta o pacote por TTL=0 devolve uma mensagem ICMP TTL Exceeded, revelando o seu endereço IP. Ao colecionar estas respostas, o traceroute descobre o caminho salto a salto e mede a latência para cada router intermédio.

Tópicos com maior probabilidade de avaliação▼

✓ Arquitetura da Internet e divisão em camadas
✓ Diferenças entre TCP e UDP
✓ Sockets, portos e multiplexagem
✓ Formato e comportamento básico do HTTP
✓ DNS: hierarquia, resolução, cache e tipos de registo
✓ SMTP, IMAP e MIME
✓ Endereçamento IP, CIDR, sub-redes e endereços reservados
✓ Fragmentação IPv4
✓ Funcionamento de routers e regra do prefixo mais específico
✓ DHCP, NAT e ICMP
✓ ARP, Ethernet, switches e Wi-Fi
✓ Interpretação de capturas no Wireshark

🎯

Quiz de Autoavaliação

15 perguntas para testares o teu conhecimento da matéria.

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