Ethernet. IEEE padronizou várias redes locais e metropolitanas com o nome IEEE 802 Os mais importantes são:

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2 Ethernet IEEE padronizou várias redes locais e metropolitanas com o nome IEEE 802 Os mais importantes são: (Ethernet) (LAN sem fio) (Bluetooth) (MAN sem fio)

3 Ethernet Os tipos mais comuns de cabeamento Ethernet Nome Cabo Máximo de seguimento Nós/ seguimento Vantagens 10Base5 Coaxial grosso 500 m 100 Cabo original; agora obsoleto 10Base2 Coaxial fino 185 m 30 Sem necessidade de hubs 10Base-T Par trançado 100 m 1024 Sistema mais econômico 10Base-F Fibra óptica 2000 m 1024 Melhor entre edifícios

4 Ethernet A notação 10Base5 significa que ele opera a 10 Mbps O primeiro número é a velocidade em Mbps. Em seguida, temos a palavra "Base" (ou, algumas vezes, "BASE") para indicar a transmissão de banda básica.

5 Ethernet O segundo tipo de cabo foi o 10Base2, ou Ethernet fino bem mais flexível. As conexões para esse cabo são feitas com o uso de conectores BNC padrão para formar junções em T. O Ethernet fino é muito mais econômico e mais fácil de instalar, mas só pode ter 185 metros por segmento, cada um dos quais pode manipular apenas 30 máquinas.

6 Ethernet A detecção de cabos partidos, comprimento excessivo, conectores defeituosos ou conectores frouxos pode representar um grande problema nos dois meios. Foram desenvolvidas técnicas para detectar esses problemas.

7 Ethernet É injetado no cabo um pulso de forma conhecida. Se o pulso atingir um obstáculo ou o fim do cabo, um eco será gerado e enviado de volta. Cronometrando cuidadosamente o intervalo entre o envio do pulso e a recepção do eco, é possível localizar a origem do eco. Essa técnica é denominada refletometria por domínio de tempo.

8 Ethernet Os problemas associados à localização de cabos partidos levaram os sistemas a utilizarem outro tipo de padrão de fiação, no qual todas as estações têm um cabo conectado a um hub central. Todas as estações estão conectadas eletricamente (como se estivessem soldadas juntas). Em geral, esses fios são pares trançados Esse esquema é denominado 10Base-T

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10 Ethernet Com o 10Base-T, não existem cabos compartilhados, apenas o hub ao qual cada estação é conectada por um cabo dedicado. A inclusão ou remoção de uma estação é mais simples nessa configuração, e os cabos partidos podem ser facilmente detectados

11 Ethernet A desvantagem do 10Base-T é que o alcance máximo do cabo a partir do hub é de apenas 100 m, chegando talvez a 200 metros se forem usados pares trançados de qualidade muito alta da categoria 5. Mesmo assim, é tipo de cabeamento mais utilizado devido a praticidade e economia.

12 Ethernet Uma quarta opção de cabeamento para Ethernet é o 10Base-F, que utiliza fibra óptica. São permitidas distâncias de até 1 quilômetro. Apresenta alto custo em relação aos demais.

13 Codificação Manchester Nenhuma das versões de Ethernet utiliza a codificação binária direta com 0 volts para representar um bit 0 e 5 volts para representar um bit 1 A diferença entre um emissor inativo (zero volts) ou um bit zero poderia causar problemas.

14 Codificação Manchester Na codificação Manchester, cada período de bits é dividido em dois intervalos iguais. Um bit 1 binário é enviado quando a voltagem é definida como alta durante o primeiro intervalo, e como baixa no segundo intervalo. Um bit 0 binário é exatamente o oposto: primeiro baixo, e depois alto.

15 Codificação Manchester Uma desvantagem da codificação Manchester é que ela exige duas vezes mais largura de banda que a codificação binária direta, pois os pulsos são a metade da largura. Por exemplo, para transmitir dados a 10 Mbps, o sinal tem de mudar 20 milhões de vezes por segundo.

16 Codificação Manchester

17 Codificação Manchester A codificação Manchester diferencial é uma variação da codificação Manchester básica. Nela, um bit 1 é indicado pela ausência de uma transição no início do intervalo. Um bit 0 é indicado pela presença de uma transição no início do intervalo. O esquema diferencial exige equipamento mais complexo, mas oferece melhor imunidade a ruídos.

18 Codificação Manchester Todos os sistemas Ethernet utilizam a codificação Manchester devido à sua simplicidade. O sinal alto tem +0,85 volts e o sinal baixo tem -0,85 volts, resultando em um valor de tensão CC igual a 0 volts. A Ethernet não utiliza a codificação Manchester diferencial, mas outras LANs (por exemplo, o token ring 802.5) o utilizam.

19 Codificação Manchester

20 O protocolo da subcamada MAC Ethernet A estrutura original de quadros DIX (DEC, Intel, Xerox) Formatos de quadros. (a) DIX Ethernet. (b) IEEE 802.3

21 O protocolo da subcamada MAC Ethernet Cada quadro começa com um Preâmbulo de 8 bytes, cada um contendo o padrão de bits A codificação Manchester desse padrão produz uma onda quadrada de 10 MHz por 6,4 s, a fim de permitir a sincronização entre o clock do receptor e o clock do transmissor. Eles devem permanecer sincronizados durante todo o restante do quadro, usando a codificação Manchester para controlar os limites de bits.

22 O protocolo da subcamada MAC Ethernet O quadro contém dois endereços, um para o destino e um para a origem. O padrão permite endereços de 2 e de 6 bytes, mas os parâmetros definidos para o padrão de banda básica de 10 Mbps usam somente os endereços de 6 bytes. O bit de alta ordem do endereço de destino é 0 para endereços comuns e 1 para endereços de grupos.

23 O protocolo da subcamada MAC Ethernet O endereço que consiste em todos os bits 1 é reservado para difusão (broadcast). Um quadro contendo todos os bits 1 no campo de destino é aceito por todas as estações da rede. Um quadro de multidifusão é transmitido para um grupo selecionado de estações na Ethernet Um quadro de difusão é transmitido a todas as estações da Ethernet

24 O protocolo da subcamada MAC Ethernet Outra característica interessante do endereçamento é o uso do bit 46 para distinguir endereços locais de endereços globais. Os endereços locais são atribuídos pelo administrador da rede e não têm significado fora da rede local. A idéia é que qualquer estação possa endereçar exclusivamente qualquer outra estação, fornecendo apenas o número de 48 bits correto. Cabe à camada da rede descobrir como localizar o destino

25 O protocolo da subcamada MAC Ethernet O campo Tipo, que informa ao receptor o que fazer com o quadro Vários protocolos da camada de rede podem estar em uso ao mesmo tempo na mesma máquina Ao chegar um quadro Ethernet, o núcleo tem de saber a qual deles deve entregar o quadro. O campo Tipo especifica que processo deve receber o quadro.

26 O protocolo da subcamada MAC Ethernet Dados com até 1500 bytes Este limite foi escolhido devido as restrições de memória RAM na época do desenvolvimento do protocolo. Além de existir um tamanho máximo para o quadro, também existe um tamanho mínimo para o quadro.

27 O protocolo da subcamada MAC Ethernet No padrão Ethernet os quadros válidos devem ter no mínimo 64 bytes comprimento. Pois, toda a vez que é detectado uma colisão o quadro é truncado. Outra razão para a existência de um quadro de comprimento mínimo é impedir que uma estação conclua a transmissão de um quadro curto antes do primeiro bit ter atingido a outra extremidade do cabo, onde ele poderá colidir com outro quadro

28 O protocolo da subcamada MAC Ethernet No tempo 0, a estação A localizada em uma extremidade da rede envia um quadro. Tempo de propagação que esse quadro leva para atingir a outra extremidade Momentos antes do quadro chegar à outra extremidade a estação mais distante, B, inicia a transmissão. Quando detecta que está recebendo mais potência do que está transmitindo, B sabe que ocorreu uma colisão, interrompe a transmissão e gera uma rajada de ruído de 48 bits para avisar a todas as outras estações. Em outras palavras, ela bloqueia o meio para ter certeza de que o transmissor não irá ignorar a colisão

29 O protocolo da subcamada MAC Ethernet Se uma estação tentar transmitir um quadro muito curto, é concebível que ocorra uma colisão. No entanto, mesmo assim, a transmissão será concluída antes que a rajada de ruído retorne no instante. Então, o transmissor concluirá incorretamente que o quadro foi enviado com êxito.

30 O protocolo da subcamada MAC Ethernet Para uma LAN de 10 Mbps com um comprimento máximo de 2500 metros e quatro repetidores (de acordo com a especificação 802.3), o tempo de ida e volta foi calculado em quase 50 s no pior caso. Portanto, o quadro mínimo deve demorar pelo menos esse tempo para ser transmitido. A 10 Mbps, um bit demora 100 ns, e assim 500 bits é o menor tamanho de quadro que oferece a garantia de funcionar. Para acrescentar uma certa margem de segurança, esse número foi arredondado para 512 bits ou 64 bytes. Quadros com menos de 64 bytes são preenchidos até completar 64 bytes com o campo Preenchimento.

31 O protocolo da subcamada MAC Ethernet À medida que a velocidade da rede cresce, o comprimento mínimo de quadro deve aumentar ou o comprimento máximo de cabo deve diminuir proporcionalmente. Para uma LAN de 2500 metros operando a 1 Gbps, o tamanho mínimo de quadro teria de ser de 6400 bytes. Como alternativa, o tamanho mínimo de quadro poderia ser de 640 bytes, e a distância máxima entre duas estações quaisquer poderia ser de 250 m.

32 O protocolo da subcamada MAC Ethernet O último campo Ethernet é o Total de verificação. Ele é efetivamente um código de hash de 32 bits dos dados. O algoritmo do total de verificação é um CRC (Cyclic Redundancy Check) Ele simplesmente realiza a detecção de erros, não a correção de erros antecipada.

33 O protocolo da subcamada MAC Ethernet Quando o IEEE padronizou a Ethernet, o comitê fez duas alterações no formato DIX: A primeira foi reduzir o preâmbulo para 7 bytes e usar o último byte como um delimitador de Início de quadro, por compatibilidade com os padrões e Transformar o campo Tipo em um campo Comprimento e colocar um pequeno cabeçalho com os dados para indicar o tipo de quadro ao receptor.

34 O protocolo da subcamada MAC Ethernet Quando o foi publicado, já havia tanto hardware e software para Ethernet DIX em uso que poucos fabricantes e usuários ficaram entusiasmados com a possibilidade de converter o campo Tipo para comprimento. Em 1997, o IEEE desistiu e afirmou que ambos os formatos eram bons para ele. Felizmente, todos os campos Tipo em uso antes de 1997 tinham mais de 1500 bytes. Como conseqüência, qualquer número contido nesse campo que seja menor que ou igual a 1500 pode ser interpretado como Comprimento, e qualquer número maior que 1500 pode ser interpretado como Tipo.