TRABALHO SOBRE ETHERNET

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1 TRABALHO SOBRE ETHERNET Centro de Formação de Alcoitão UFCD 0831 Topologias de redes Ethernet Formador(a): Daniela Azevedo Formandos: António Rocha, Célia Silva e Rui Bárcia

2 Índice Introdução Características Controlo de acesso ao meio MAC Controlo de Link lógico - LLC Acesso Físico Vantagens e desvantagens

3 Introdução A história da Ethernet A Ethernet foi originalmente desenvolvida, presume-se, a partir do projeto pioneiro atribuído à Xerox Palo Alto Research Center. Entende-se, em geral, que a Ethernet foi inventada em 1973, quando Robert Metcalfe escreveu um memorando para os seus chefes contando sobre o potencial dessa tecnologia em redes locais. Contudo, Metcalfe afirma que, na realidade, a Ethernet foi concebida durante um período de vários anos. Em 1976, Metcalfe e David Boggs (seu assistente) publicaram um artigo, Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks. Metcalfe deixou a Xerox em 1979 para promover o uso de computadores pessoais e redes locais (LANs), e para isso criou a 3Com. Ele conseguiu convencer DEC, Intel, e Xerox a trabalhar juntas para promover a Ethernet como um padrão, que foi publicado em 30 de setembro de Competindo com elas na época estavam dois sistemas grandemente proprietários, token ring e ARCNET. Em pouco tempo ambos foram inundados por uma onda de produtos Ethernet. No processo a 3Com tornou-se uma grande companhia, e além de se ter tornado conhecida como U.S Robotics, tornou-se também uma fabricante de processadores digitais.

4 Introdução A história da Ethernet O Ethernet inicial utilizou o acesso ao meio CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

5 Características Tráfego Ethernet A Ethernet é baseada na ideia de pontos da rede enviando mensagens, no que é essencialmente semelhante a um sistema de rádio, cativo entre um cabo comum ou canal, às vezes chamado de éter (no original, ether). Isto é uma referência oblíqua ao éter luminífero, meio através do qual os físicos do século XIX acreditavam que a luz viajasse.1 Cada ponto tem uma chave de 48 bits globalmente única, conhecida como endereço MAC, para assegurar que todos os sistemas em uma Ethernet tenham endereços distintos. Tem sido observado que o tráfego Ethernet tem propriedades de Auto similaridade, com importantes consequências para engenharia de tráfego de telecomunicações. Tráfego Ethernet

6 Características Padrão da Ethernet O padrão Ethernet, basicamente, consiste de três elementos: o meio físico, as regras de controle de acesso ao meio e o quadro ethernet. O padrão define como os dados serão transmitidos através dos cabos da rede. Sua função é agrupar os dados entregues pelos protocolos de alto nível (TCP/IP, por exemplo) e inseri-los dentro dos quadros (frames) que serão enviados através da rede. É importante observar que, quando os dados são transmitidos na rede local, falamos das unidades de dados como quadros, pois o endereço MAC é o necessário para ir do equipamento (host) de origem até o equipamento (host) de destino. Mas se precisarmos enviar os dados a outro host pela Internet, os pacotes se tornarão a unidade de dados, isso porque o endereço da rede no pacote contém o endereço de destino final do host para o qual os dados (pacote) estão sendo enviados. O padrão define também como esses dados serão transmitidos fisicamente (o formato do sinal, por exemplo), sendo uma arquitetura que opera nas camadas 1 (Física) e 2 (Enlace ou Link de Dados), do modelo OSI (Figura em baixo). Arquitetura da Ethernet

7 Padrão da Ethernet Implementação IEEE Ano Velocidade Tipo de Cabo Full Duplex Ethernet 10BASE-T 802.3i Mbps UTP CAT 3 Sim 10BASE Mbps RG8 / RG11 Não 10BASE a Mbps RG-58 Não Fast Ethernet 10BASE-TX 802.3u Mbps UTP CAT5 Sim 10BASE-FX Mbps Fibra Ótica Sim 10BASE-T u Mbps UTP Cat 5e Não GB Ethernet 10BASE-T 802.3ab Mbps Fibra Ótica Sim 10BASE-X 802.3z y ab Mbps Fibra Ótica Sim 10BASE-SX 802.3z Mbps Fibra Ótica Sim 10BASE-LX 802.3ab y z Mbps Fibra Ótica Sim 10 GB Ethernet 10GBASE-SR 802.3ae Gbps Fibra Ótica Não 10GBASE-LR 802.3ae Gpbs Fibra Ótica Não 10GBASE-LX ae Gpbs Fibra Ótica Não 10GBASE-ER Gpbs Fibra Ótica Não 10GBASE-LRM 802.3aq Gpbs Fibra Ótica Não 10GBASE-CX ak Gpbs Cabo de Cobre Sim 10GBASE-T 802.3ae Gpbs Fibra Ótica Sim

8 Controlo de acesso ao meio MAC e LLC As três camadas da arquitetura Ethernet possuem as seguintes funções: Controle do Link Lógico (LLC, IEEE 802.2): inclui informações do protocolo de alto nível que entregou o pacote de dados a ser transmitido. Com isso, a máquina recetora tem como saber para qual protocolo de alto nível ela deve entregar os dados de um quadro que ela acabou de receber. Controle de Acesso ao Meio (MAC, IEEE 802.3): Monta o quadro de dados a ser transmitido pela camada física, incluindo cabeçalhos próprios dessa camada aos dados recebidos da camada de Controle do Link Lógico. Física: Transmite os quadros entregues pela camada de Controle de Acesso ao Meio usando o método CSMA/CD. Define como os dados são transmitidos através do cabeamento da rede e também o formato dos conectores usados na placa de rede. A subcamada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) controla a transmissão, a receção e atua diretamente com o meio físico; consequentemente cada tipo de meio físico requer características diferentes da camada MAC. As características da camada de MAC são: Modo de transmissão half-duplex, evoluindo para full-duplex; Encapsulamento dos dados das camadas superiores; Desencapsulamento dos dados paras as camadas superiores; Transmissão dos quadros; Recepção dos quadros.

9 Controlo de acesso ao meio MAC

10 O padrão IEEE 802.2: LLC - Logical Link Control Camadas OSI Especificação da LAN

11 Controlo de acesso meio FISICO Os meios físicos de cabo coaxial grosso e fino foram substituídos pelas primeiras categorias de cabos UTP. Comparados com os cabos coaxiais, os cabos UTP são mais fáceis de trabalhar, leves e mais baratos. A topologia física também foi alterada para uma topologia de estrela usando hubs. Os hubs concentram as conexões. Em outras palavras, eles juntam um grupo de nós e permitem que a rede os veja como uma só unidade. Quando o quadro chega a uma porta, é copiado para as outras portas para que todos os segmentos na LAN recebam o quadro. Utilizar o hub nesta topologia de barramento aumentou a confiabilidade da rede ao permitir que qualquer cabo falhe sem interromper toda a rede. No entanto, a repetição do quadro para todas as outras portas não resolveu o problema de colisões. As redes não usam uma codificação direta, com 0 volt para representar um bit 0 e 5 volts para representar um bit 1, pois isso gera ambiguidade. Se uma estação enviar uma palavra , outras poderão interpretá-la erroneamente como 10000, pois não conseguem discernir entre uma estação inativa (0 volt) e um bit 0 (0 volt). Esse problema pode ser resolvido usando-se, por exemplo, +1 volt para representar um bit 1 e 1 volt para representar um bit 0. Mesmo assim, o receptor pode ter problemas para delinear o início e fim de cada bit. A solução para estes problemas veio com o uso da Codificação Manchester, onde os valores (alto e baixo) para o padrão correspondem a ± 0,85 V.

12 Controlo de acesso ao meio FÍSICO CSMA/CD controla o acesso ao meio compartilhado. Em caso de colisão, o problema é detetado e os quadros são retransmitidos. CSMA/CD - Carrier Sense Multiple Access with collision detection

13 Vantagens e desvantagens da rede Ethernet Vantagens da rede Ethernet: A popularidade da tecnologia; O baixo custo para migração; O aumento em 10 vezes da velocidade do padrão anterior; O protocolo não tem nenhuma camada diferente para ser estudada; O cabeamento por hub torna a rede mais inume a desconexão, se acontecer algum acidente com o cabo afetará somente a máquina e não o sistema em geral; Desvantagens da rede Ethernet: A principal desvantagem é não possuir o QoS (Qualidade no Serviço); Grande área ocupada por seus periféricos como cabos, hub, switch e outros; Enorme sensibilidade dos cabos, pois em pequenas torções podem ser acidentalmente rompidos e sua conexão danificada;

14 Exemplo de redes em situação real

15 Bibliografia Informações sobre escritas Centro Universitário Geraldo Di Biase Informações sobre imagens Informações sobre Vídeo Partição da ideia: António Rocha, Célia Silva e Rui Bárcia Criado por Rui Bárcia.

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