ETHERNETPROF. CARLOS MESSANI

ETHERNET

Ethernet é uma arquitetura de interconexão para redes locais -

Rede de Área Local (LAN) - baseada no envio de pacotes.

Define cabeamento e sinais elétricos para a camada física,

em formato de pacotes e protocolos para a subcamada

de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC)

do modelo OSI.

ETHERNET

A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como 802.3. A partir dos

anos 90, ela vem sendo a tecnologia de LAN mais amplamente

utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros

padrões de rede como Token Ring, FDDI e ARCNET

Token ring é um protocolo de redes que opera na

camada física (ligação de dados) e de enlace

do modelo OSI dependendo da sua aplicação

O padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface) foi

estabelecido pelo ANSI (American National Standards

Institute) em 1987. Este abrange o nível físico e de ligação

de dados (as primeiras duas camadas do modelo OSI).

ARCnet (Attached Resource Computer Network) é uma rede local (LAN) Protocolo, para efeitos semelhantes

em Ethernet ouToken Ring.

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET

PADRÕES ACTUAIS DO PROTOCOLO ETHERNET

10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3)

100 megabits/seg: Fast Ethernet (IEEE 802.3u)

1 gigabits/seg: Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z)

10 gigabits/seg: 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae)

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10 MEGABITS/S

10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3)10BASE2 (também chamado ThinNet ou Cheapernet) -- Um cabo coaxial de

50-ohm conecta as máquinas, cada qual usando um adaptador T para

conectar seu NIC. Requer terminadores nos finais. Por muitos anos esse foi o

padrão dominante de ethernet de 10 Mbit/s.

10BASE5 (também chamado Thicknet) -- Especificação Ethernet de banda

básica de 10 Mbps, que usa o padrão (grosso) de cabo coaxial de banda de

base de 75 ohms. Faz parte da especificação de camada física de banda de

base IEEE 802.3, tem um limite de distância de 500 metros por segmento.

10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3)StarLAN 10 —Primeira implementação de Ethernet em cabeamento de par trançado a

10 Mbit/s. Mais tarde evoluiu para o 10BASE-T.

10BASE-T -- Opera com 4 fios (dois conjuntos de par trançado) num cabo de cat-3 ou

cat-5. Um hub ou switch fica no meio e tem uma porta para cada nó da rede. Essa é

também a configuração usada para a ethernet 100BASE-T e a Gigabit.

FOIRL - Link de fibra ótica entre repetidores. O padrão original para ethernet sobre

fibra.

10BASE-F -- um termo genérico para a nova família de padrões de ethernet de 10

Mbit/s: 10BASE-FL, 10BASE-FB e 10BASE-FP. Desses, só o 10BASE-FL está em uso comum

(todos utilizando a fibra óptica como meio físico).

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10 MEGABITS/S

10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE

802.3)10BASE-FL -- Uma versão atualizada do padrão FOIRL.

10BASE-FB -- Pretendia ser usada por backbones

conectando um grande número de hubs ou switches, agora

está obsoleta.

10BASE-FP -- Uma rede passiva em estrela que não requer

repetidores, nunca foi implementada.

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10 MEGABITS/S

FAST ETHERNET

100BASE-T -- Designação para qualquer dos três padrões para 100 Mbit/s

ethernet sobre cabo de par trançado.

Inclui 100BASE-TX, 100BASE-T4 e 100BASE-T2.

100BASE-TX -- Usa dois pares, mas requer cabo cat-5.

Configuração "star-shaped" idêntica ao 10BASE-T. 100Mbit/s.

100BASE-T4 -- 100 Mbit/s ethernet sobre cabeamento cat-3 (Usada em instalações

10BASE-T).

Utiliza todos os quatro pares no cabo. Actualmente obsoleto, cabeamento cat-5 é o

padrão. Limitado a Half-Duplex.

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET FAST ETHERNET

FAST ETHERNET

100BASE-T2 -- Não existem produtos.

100 Mbit/s ethernet sobre cabeamento cat-3. Suporta full-duplex, e

usa apenas dois pares. Seu funcionamento é equivalente ao 100BASE-

TX, mas suporta cabeamento antigo.

100BASE-FX -- 100 Mbit/s ethernet sobre fibra óptica. Usando

fibra ótica multimodo 62,5 mícrons tem o limite de 400 metros.

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET FAST ETHERNET

GIGABIT ETHERNET

1000BASE-T -- 1 Gbit/s sobre cabeamento de cobre categoria

5e ou 6.

1000BASE-SX -- 1 Gbit/s sobre fibra.

1000BASE-LX -- 1 Gbit/s sobre fibra. Otimizado para

distâncias maiores com fibra mono-modo.

1000BASE-CX -- Uma solução para transportes curtos (até

25m) para rodar ethernet de 1 Gbit/s num cabeamento especial

de cobre. Antecede o 1000BASE-T, e agora é obsoleto.

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET GIGABIT ETHERNET

10-Gigabit Ethernet (Ethernet 10 Gigabit)

•O novo padrão Ethernet de 10 gigabits abrange 7 tipos diferentes de

mídias para uma LAN, MAN e WAN. Ele está actualmente especificado por

um padrão suplementar, IEEE 802.3ae, e será incorporado numa versão

futura do padrão IEEE 802.3

• 10GBASE-SR -- projetado para suportar distâncias curtas sobre cabeamento de fibra multi-

modo, variando de 26m a 82m dependendo do tipo de cabo. Suporta também operação a

300m numa fibra multi-modo de 2000 MHz.

• 10GBASE-LX4 -- usa multiplexação por divisão de comprimento de onda para suportar

distâncias entre 240m e 300m em cabeamento multi-modo. Também suporta 10 km com fibra

mono-modo.

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10-GIGABIT ETHERNET

10-Gigabit Ethernet (Ethernet 10 Gigabit)

• 10GBASE-LR e 10GBASE-ER -- esses padrões suportam 10 km e 40 km

respectivamente sobre fibra mono-modo.

• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW e 10GBASE-EW. Essas variedades usam o

WAN PHY, projetado para interoperar com equipamentos OC-192 /

STM-64 SONET/SDH. Eles correspondem à camada física do 10GBASE-

SR, 10GBASE-LR e 10GBASE-ER respectivamente, e daí usam os mesmos

tipos de fibra e suportam as mesmas distâncias. (Não há um padrão WAN

PHY correspondendo ao 10GBASE-LX4.)

PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10-GIGABIT ETHERNET

PROTOCOLOS DE ACESSO ALEATÓRIO

Ethernet

SLOTTED ALOHA

Um dos protocolos mais simples é o slotted ALOHA.

Nesse protocolo, o tempo de transmissão é dividido pelo

número de quadro formando intervalos,

Um intervalo é igual ao tempo de transmissão de um quadro.

Cada nó conhece o início do intervalo.

SLOTTED ALOHA

Cada nó conhece o início do intervalo.

Em cada colisão, todos os nós identificam a mesma antes mesmo do

término do intervalo.

Quando um nó tem algum quadro para enviar, ele espera até o início do

próximo intervalo e o envia

se for detectada colisão, ele espera um tempo aleatório e envia

novamente.

Note: quando um nó quer enviar um quadro ele o envia no primeiro intervalo que aparecer e, se não

tiver colisão e for preciso o envio de outro quadro, o nó o fará no próximo intervalo, até que

termine os quadros ou que haja uma colisão e tenha que esperar um tempo aleatório.

ALOHA PURO

•O Slotted ALOHA precisa que seus nós sincronizem as

transmissões de acordo com os intervalos. Porém o

primeiro protocolo ALOHA, chamado de ALOHA Puro era

descentralizado. Quando um quadro chega à camada

física para ser enviado, ele o é imediatamente. Então, se

houver colisão, um tempo aleatório é esperado para

enviar novamente.

ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA

• CSMA (Carrier sense multiple access, ou Acesso múltiplo com

sensoriamento da portadora), é um protocolo de controle de acesso

ao meio que busca ao máximo evitar a colisão

de quadros (pacotes da camada de enlace) em redes com múltiplo

acesso ao meio.

•O CSMA não evita as colisões por completo. Elas ocorrem quando

há simultaneidade no sensoriamento do canal, fazendo com que

dois ou mais hosts suponham não haver transmissão e as iniciam

concomitantemente

ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA

•Muitas variações são usadas para aumentar a eficiência do

método, como CSMA/CD e CSMA/CA. O CSMA/CD ("Carrier-

Sense Multiple Acces with Collision Detection", com detecção de

colisão) é usado em redes Ethernet, presente quase todas

as redes locais actuais e o CSMA/CA ("Carrier-Sense Multiple

Access with Collision Avoidance", com prevenção de colisão) é

popular em redes locais sem fio (WLANs).

ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD

•CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision

Detection), é um protocolo de telecomunicações que organiza

a forma como os dispositivos de rede compartilham o canal

utilizando a tecnologia Ethernet. Originalmente desenvolvido

nos anos 60 para ALOHAnet - Hawaii usando rádio.

ALOHAnet foi a primeira rede de pacotes usando rádio, desenvolvida por Normam

Abramson, Universidade do Hawaii.

ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD

• CS (Carrier Sense): Capacidade de identificar se está ocorrendo transmissão, ou

seja, o primeiro passo na transmissão de dados em um rede Ethernet é verificar

se o cabo está livre.

• MA (Multiple Access): Capacidade de múltiplos nós concorrerem pelo utilização

da mídia, ou seja o protocolo CSMA/CD não gera nenhum tipo de prioridade

(daí o nome de Multiple Access, acesso múltiplo). Como o CSMA/CD não gera

prioridade pode ocorrer de duas placas tentarem transmitir dados ao mesmo

tempo. Quando isso ocorre, há uma colisão e nenhuma das placas consegue

transmitir dados.

• CD (Collision Detection): É responsável por identificar colisões na rede

ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD

•Este protocolo inclui uma técnica de detecção da portadora e

um método para controlar colisões: se um posto (placa de

rede) de transmissão detecta, enquanto transmite uma trama,

que outro sinal foi injectado no canal, para de transmitir,

envia uma trama de dispersão e espera um intervalo de

tempo aleatório (backoff) antes de tentar enviar novamente a

trama.

A portadora é um sinal analógico em forma de onda (tipicamente senoidal) que será

modulado (alterado) para representar a informação a ser transmitida. A portadora é, geralmente,

de frequência superior à do sinal modulador (o sinal que contém a informação).

ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD

Quando um computador deseja enviar alguma informação,

este obedece o seguinte algoritmo:

1. Se o canal está livre, inicia-se a transmissão, senão vai para o passo 4;

2. [transmissão da informação] se colisão é detectada, a transmissão

continua até que o tempo mínimo para o pacote seja alcançado (para

garantir que todos os outros transmissores e receptores detectem a

colisão), então segue para o passo 4;

4 [canal está ocupado] espera até que o canal esteja livre;

ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD

Quando um computador deseja enviar alguma informação,

este obedece o seguinte algoritmo:

3. [fim de transmissão com sucesso] informa sucesso para as camadas de

rede superiores, sai do modo de transmissão;

4. [canal está ocupado] espera até que o canal esteja livre;

5. [canal se torna livre] espera-se um tempo aleatório, e vai para o passo 1, a menos

que o número máximo de tentativa de transmissão tenha sido excedido;

ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD

Quando um computador deseja enviar alguma informação,

este obedece o seguinte algoritmo:

6. [número de tentativa de transmissão excedido] informa falha para as

camadas de rede superiores, sai do modo de transmissão;

Na prática, funciona como um jantar onde os convidados usam um meio comum (o ar) para falar

com um outro. Antes de falar, cada convidado educadamente espera que outro convidado termine

de falar. Se dois convidados começam a falar ao mesmo tempo, ambos param e esperam um

pouco, um pequeno período. Espera-se que cada convidado espere por um tempo aleatório de

forma que ambos não aguardem o mesmo tempo para tentar falar novamente, evitando outra

colisão. O tempo é aumentado exponencialmente se mais de uma tentativa de transmissão falhar.

Analogia

TIPOS DE QUADRO ETHERNET

Há quatro tipos de quadro Ethernet :

1. Ethernet original versão I

2. O quadro Ethernet versão 2 ou quadro Ethernet II, chamado

quadro DIX (iniciais de DEC, Intel, e Xerox). É o mais comum

atualmente, já que é muitas vezes usado diretamente

pelo Protocolo Internet.

3. quadro IEEE 802.x LLC

4. quadro IEEE 802.x LLC/SNAP