O que é Ethernet e como funciona: quadro, cabos, velocidades e normas

Ethernet é a tecnologia de rede local com fio, definida pela família de normas IEEE 802.3, que diz como computadores, switches, câmeras e CLPs trocam dados por cabo: o formato do pacote (o “quadro”), o tipo de cabo e conector, a distância máxima e a velocidade. Na prática, “conexão Ethernet” é a ligação do equipamento por cabo de rede com conector RJ45 (ou por fibra óptica) a um switch ou roteador, em vez do Wi-Fi.

O nome vem do “éter luminífero”, o meio que a física do século XIX imaginava transportar a luz: a ideia original era um cabo compartilhado por onde a informação “se propagava” para todos. Hoje a Ethernet vai de 10 Mb/s a 800 Gb/s e está no PC de casa, no data center e no chão de fábrica. Este guia explica como ela funciona por dentro, que cabo usar para cada distância e velocidade, e os erros mais comuns de quem monta uma rede.

O que é Ethernet, em uma frase de engenheiro

Ethernet é um padrão das camadas 1 e 2 do modelo OSI: a camada física (sinal elétrico ou óptico no cabo) e a camada de enlace (endereço MAC e quadro). Ela não é a internet. A internet é uma rede de redes que usa o protocolo IP; a Ethernet é um dos meios por onde esse IP trafega dentro do prédio. Quando o Windows mostra “Ethernet” na lista de adaptadores, está falando da placa de rede com fio do PC — a porta RJ45 na traseira do gabinete ou na lateral do notebook.

Como a Ethernet funciona: o quadro

Toda informação que sai pela porta Ethernet é dividida em quadros. Cada quadro leva o endereço MAC de destino e de origem (6 bytes cada, gravados de fábrica na placa de rede), um campo que diz o que vem dentro (EtherType — por exemplo, IPv4), os dados e um código de verificação CRC de 32 bits. Quem recebe recalcula o CRC: se não bater, o quadro é descartado. É assim que a Ethernet detecta erro de transmissão causado por ruído, cabo ruim ou conector mal crimpado.

O quadro mínimo tem 64 bytes (do MAC de destino ao CRC) e o máximo padrão, 1.518 bytes — 1.522 com a tag de VLAN. Entre um quadro e outro há um intervalo obrigatório de 12 bytes de silêncio. Esses números explicam por que a vazão útil fica um pouco abaixo da velocidade nominal: num link de 1 Gb/s com quadros cheios, cada 1.500 bytes de dados custam 1.538 bytes na linha (1.518 + 8 de preâmbulo + 12 de intervalo), cerca de 97,5% de aproveitamento antes de contar os cabeçalhos IP e TCP.

O papel do switch

O switch é o coração de uma rede Ethernet moderna. Ele aprende em qual porta está cada endereço MAC (olhando o MAC de origem dos quadros que chegam) e passa a entregar cada quadro somente na porta do destinatário. Por isso dois PCs podem conversar a 1 Gb/s enquanto outros dois fazem o mesmo, sem um atrapalhar o outro. Um switch Gigabit não gerenciável resolve a maioria das redes de escritório e residência: liga e funciona, sem configuração. Quando a rede precisa de VLAN, monitoramento ou redundância, entra o switch gerenciável.

CSMA/CD e colisões: por que quase não existem mais

A Ethernet original usava um único cabo coaxial compartilhado. Para que dois equipamentos não falassem ao mesmo tempo, ela adotou o CSMA/CD: escutar o meio antes de transmitir, detectar a colisão se dois começassem juntos e tentar de novo após um tempo aleatório. Esse mecanismo vale apenas em half duplex. Com switch e cabo de par trançado, cada enlace funciona em full duplex (transmite e recebe ao mesmo tempo, em pares distintos ou com cancelamento de eco), e não há colisão. A partir de 10 Gb/s a norma nem prevê mais o modo half duplex.

Se o contador de colisões de uma porta estiver subindo numa rede atual, o sintoma quase sempre é incompatibilidade de duplex: um lado fixado manualmente em 100 Mb/s full e o outro em autonegociação, que cai para half. A correção é deixar os dois lados em autonegociação ou fixar os dois iguais.

Velocidades e normas Ethernet

Cada velocidade é uma emenda da IEEE 802.3, com nome no formato “velocidade + BASE + meio” (T = par trançado, X/SX/LX = fibra). As placas e switches negociam sozinhos a maior velocidade comum aos dois lados.

Para escolher entre Fast Ethernet e Gigabit: Fast Ethernet ainda atende sensores, CLPs e equipamentos de automação de baixo tráfego; para PCs, câmeras IP e servidores, Gigabit é o piso atual.

Cabo Ethernet: o que é e qual escolher

O cabo Ethernet comum é um cabo de quatro pares de fios de cobre trançados, terminado em conectores RJ45 (oficialmente, 8P8C). O trançado cancela parte da interferência eletromagnética externa e a diafonia entre pares. A categoria (Cat5e, Cat6, Cat6A) define até que frequência o cabo foi certificado e, portanto, que velocidade ele carrega nos 100 m.

A regra dos 100 metros

Em par trançado, o limite é de 100 m por canal: até 90 m de cabo fixo na parede (enlace permanente) mais até 10 m somados de cabos de manobra nas duas pontas. Passou disso, o sinal chega atenuado e a placa começa a perder quadros (erro de CRC) ou negocia uma velocidade menor. A distância é contada entre dois equipamentos ativos — PC e switch, switch e switch —, então um switch no meio do caminho “reinicia” a contagem.

Quando usar fibra óptica

Acima de 100 m, entre prédios, ou em ambiente com muito ruído elétrico (inversores de frequência, motores, cabos de potência na mesma eletrocalha), a solução é fibra. A fibra não conduz eletricidade, então também elimina diferenças de potencial de terra entre prédios — causa clássica de portas queimadas. Para aproveitar um equipamento que só tem porta RJ45, usa-se um conversor de mídia RJ45 para fibra em cada ponta: multimodo para centenas de metros dentro do mesmo terreno, monomodo para quilômetros. Os conectores de fibra mais comuns são SC e LC; o guia sobre como escolher o conector de fibra compara os dois.

Componentes de uma rede Ethernet

• Placa de rede (NIC): a interface Ethernet do equipamento. Vem integrada na placa-mãe; para ganhar portas, chegar a 2,5G ou 10G, ou separar redes num servidor, instala-se uma placa de rede PCI Express.
• Switch: interliga os equipamentos da mesma rede local e encaminha quadros pelo endereço MAC (camada 2). Switches de camada 3 também roteiam entre VLANs.
• Roteador: liga redes diferentes entre si e à internet, pelo endereço IP. O “roteador Wi-Fi” de casa é, na verdade, roteador + switch de 4 portas + ponto de acesso sem fio na mesma caixa.
• Cabeamento: cabos de par trançado, patch panel, tomadas e, nos trechos longos, fibra com conversores ou módulos SFP.

Ethernet industrial

A mesma Ethernet do escritório virou a rede padrão da automação: PROFINET, EtherNet/IP e Modbus TCP são protocolos industriais que viajam dentro de quadros Ethernet comuns. O que muda é o equipamento. No painel elétrico, o switch precisa ser montado em trilho DIN, aceitar alimentação em 12–48 Vcc (muitas vezes com entrada redundante), suportar temperatura e vibração de painel e ter caixa metálica. Um switch de mesa ao lado de um inversor de frequência é a receita de travamentos intermitentes. Para esse ambiente existem os switches industriais para trilho DIN.

Exemplo prático: ligar um galpão a 250 m do escritório

Situação: o escritório tem a rede e o acesso à internet; o galpão, a 250 m, tem quatro câmeras IP e dois PCs.

1. Cobre não serve: 250 m ultrapassa os 100 m do par trançado, e um cabo de cobre entre prédios ainda traz risco de surto por diferença de terra.
2. Fibra multimodo atende: 1000BASE-SX vai até 550 m em multimodo 850 nm. Uma fibra de duas vias (ou uma via, com conversores WDM) e um par de conversores Gigabit fazem o enlace.
3. No galpão: o conversor entrega uma porta RJ45 para um switch de 8 portas Gigabit; se as câmeras forem alimentadas pelo cabo, o switch precisa ser PoE.
4. Banda: quatro câmeras a, digamos, 4 Mb/s cada somam 16 Mb/s — folga enorme num enlace de 1 Gb/s. O gargalo, se houver, estará no link de internet, não na Ethernet.

Erros comuns em redes Ethernet

• Passar de 100 m em cobre “porque funcionou no teste”: o enlace sobe, mas acumula erros de CRC e cai sob carga ou calor.
• Cabo com par rompido ou só dois pares ligados: o Gigabit (1000BASE-T) usa os quatro pares; com um deles falhando, o link negocia 100 Mb/s em vez de 1 Gb/s. Se a placa mostra 100 Mb/s, troque primeiro o cabo de manobra.
• Duplex fixado de um lado só: gera colisões e lentidão; deixe os dois lados em automático.
• Loop de cabo (as duas pontas de um cabo no mesmo switch, ou dois switches ligados por dois caminhos sem STP): derruba a rede inteira com tempestade de broadcast.
• Cabo de rede junto de cabo de potência na mesma eletrocalha: induz ruído; mantenha separação ou use fibra.
• Confundir Ethernet com internet: se o PC está “conectado” na Ethernet mas sem internet, a camada Ethernet está funcionando; o problema está no IP, no DNS ou no provedor.

Perguntas Frequentes

O que é Ethernet?

Ethernet é o padrão de rede local com fio (IEEE 802.3) que define como equipamentos trocam dados por cabo de par trançado ou fibra óptica: formato do quadro, endereço MAC, tipo de cabo, distância e velocidade, de 10 Mb/s a 800 Gb/s.

O que é uma conexão Ethernet?

É a ligação do computador ou equipamento à rede por cabo, normalmente um cabo com conector RJ45 até um switch ou roteador. Comparada ao Wi-Fi, ela tem latência menor e mais estável, não sofre com paredes nem interferência de rádio e entrega a velocidade nominal do enlace.

O que é cabo Ethernet?

É o cabo de rede de quatro pares trançados com conector RJ45 nas pontas, em categorias como Cat5e, Cat6 e Cat6A. Cat5e atende Gigabit a 100 m; para 10 Gb/s a 100 m, o cabo precisa ser Cat6A.

Ethernet e internet são a mesma coisa?

Não. A Ethernet é a rede local física, dentro da casa ou da empresa; a internet é a rede mundial que usa o protocolo IP. A Ethernet é um dos caminhos pelos quais o seu equipamento chega ao roteador, que então leva o tráfego até a internet.

O que é Ethernet no PC?

É a placa de rede com fio do computador — a porta RJ45 da placa-mãe ou de uma placa de rede instalada. No Windows ela aparece como “Ethernet” nas configurações de rede, separada do adaptador “Wi-Fi”.

Qual a distância máxima de um cabo Ethernet?

100 metros por canal em par trançado, sendo até 90 m de cabo fixo e 10 m de cabos de manobra. Para distâncias maiores, usa-se fibra óptica: centenas de metros em multimodo e quilômetros em monomodo.