Tecnologia Ethernet. Controle de Acesso ao Meio

Transcrição

1 Tecnologia Ethernet Controle de Acesso ao Meio

2 Ethernet Dedicado ou Comutado (Switched Ethernet) COMUTADOR conector RJ-45 Fibra TP Cada porta do comutador (operando com CSMA/CD) forma um domínio de colisão com somente duas estações: o próprio comutador e a estação do usuário Comutador funciona como uma ponte com várias portas, isolando o tráfego Transmissões simultâneas podem ocorrer entre pares de estações MAB-510 2

3 Ethernet Dedicado Full Duplex (FDE) COMUTADOR conector RJ-45 Fibra TP Estação pode transmitir e receber ao mesmo tempo A banda disponível para cada estação fica dobrada Não existe colisão e desempenho aumenta MAB-510 3

4 Switches Operação com cut-through Comutam tão logo recebem o cabeçalho do quadro, se segmento destino livre Não armazenam antes de retx Retx quadros com erro de CRC Tempo de latência não depende do tamanho do quadro Baixo tempo de latência: da ordem de microssegundos Cut-through muito eficiente para uso com full-duplex Nas topologias atuais opera-se em geral com full-duplex e com porta dedicada a uma única estação Cache por porta de switch de rede local limitado a uma ou duas posições para guardar end MAC Pontos a considerar Latência Filtragem de quadros com erro Números de endereços MAC suportados por porta (importante para ponte remota) MAB-510 4

5 Meios Físicos em 10 Mbps coaxial 10Base-5 (coaxial grosso ou yellow cable) 10Base-2 (coaxial fino) par trançado 10Base-T fibra ótica 10Base-FL 10Base-FB (operação síncrona sem preâmbulo) MAB-510 6

6 10Base-T cabo com 4 pares usa conectores RJ45 (8 vias) um par para tx, outro para rx, dois livres comprimento máximo: 100 metros topologia com hub (operando com colisão) ou switch (podendo operar sem colisão) robusto: qualquer desconexão de cabo pára apenas uma máquina 1 MAB-510 7

7 10Base-T esquema de conexão hub/switch hub switch placa de rede 7 m patch-cord cabo par trançado patch-panel 90 m hub/switch line-cord 3 m tomada MAB-510 8

8 10Base-F esquema de conexão Tx Rx fibra 2 km multimodo Rx Tx conectores padrões ST SC ST metálico SC ST cerâmico MAB

9 Evolução do Ethernet Fast Ethernet (100 Mbps) Fast Ethernet Full Duplex (200 Mbps) Giga Ethernet Full Duplex (1 Gbps) 10 Giga Ethernet Full Duplex em fibra 10 Giga Ethernet Full Duplex em TP! Em alta velocidade a operação é síncrona sem preâmbulo MAB

10 Padrões para LANS e MANS IEEE produziu vários padrões para LANs e MANs Esse padrões são coletivamente conhecidos como IEEE 802 Vários padrões diferem na camada física e na subcamada MAC, mas são compatíveis na camada de enlace MAB

11 Padrão IEEE 802 camadas superiores pontos de acesso ao serviço o LLC (LSAP) enlace de dados CONTROLE DE ENLACE LÓGICO (LLC) CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC) FÍSICA (PHY) meio físicof MAB

12 Padrão IEEE 802 para LANs e MANS IEEE Aspectos gerais e gerenciamento de rede IEEE Camada de Enlace Subcamada LLC (Logical Link Control) tipo 1 - sem conexão tipo 2 - com conexão tipo 3 - com reconhecimento IEEE CSMA/CD (MAC) IEEE IEEE IEEE Token-Bus Token-Ring MAN (MAC) (MAC) (MAC) Banda base Banda larga Banda larga Banda base (PHY) (PHY) (PHY) (PHY) (PHY) MAB

13 Endereços 802 MAC G/I = 1/0 grupo/individual U/L = 1/0 universal/local difusão ou broadcast = todos os bits em 1 END MAC 48 bits byte byte byte byte byte byte 1/0 G/I U/L 6 bits OUI - organization unique identifier código IEEE do fabricante 2 24 endeços MAC MAB

14 Ethernet e IEEE802.3 Xerox criou um sistema CSMA_CD de 2.94 Mbps a ser conectada a 100 estações de trabalho em cabo de 1 km Communications of ACM, vol.19, no.7, julho/1976, pg Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks, de Metcalfe e Boggs Xerox, DEC e a Intel criaram um padrão para um sistema Ethernet de 10 Mbps Esse padrão formou a base do MAB

15 Ethernet e IEEE802.3 características Após a especificação IEEE802.3, Digital, Intel e Xerox desenvolveram versão 2.0 (Ethernet II), compatível com IEEE Atualmente, Ethernet e IEEE detêm 100% do mercado de redes locais Hoje praticamente somente se opera com switches com portas dedicadas UTP full duplex sem colisão Neste cenário, as estações somente recebem os quadros destinados a ela e quadros broadcast MAB

16 Ethernet e IEEE802.3 formato do quadro Quadro Ethernet Preâmbulo Endereço Destino Endereço Origem Tipo Dados CRC Quadro IEEE Preâmbulo Delimitador de Início Endereço Destino Endereço Origem Tamanho Dados CRC MAB

17 Quadro da Informação quadro Ethernet XEROX (Ethernet II) preâmbulo 8 bytes DA 6 SA 6 Tipo 2 DADOS 46 a 1500 PAD FCS 4 tipo do protocolo start of frame delimiter Ethernet nativo não usa LLC preâmbulo : sincronização do hardware tamanho total mínimo m : 72 bytes bits tamanho total máximo m : 1526 bytes MAB

18 Quadro da Informação quadro IEEE PDU LLC DSAP SSAP CONTROL INFO preâmbulo 7 bytes SFD 1 DA 6 SA 6 LEN 2 INFO LLC 46 a 1500 PAD FCS 4 PAD = complemento para tamanho mínimom 48 bits END MAC I/G U/L 46 bits I/G = 0/1 individual/grupo U/L = 1/0 universal/local broadcast = todos os bits em 1 MAB

19 Padrões Ethernet IEEE802.1p (QoS), IEEE802.1q (VLAN) IEEE802.3u (Fast) IEEE802.3z (1000Base-F) IEEE802.3ab (1000Base-T) IEEE802.3ae (10 Giga) IEEE802.3ad (agregação ou trunking) MAB

20 SNAP Subnetwork Access Protocol (Protocolo de Acesso à Sub-rede)

21 Quadros Ethernet e IEEE IEEE substitui campo Tipo (Type) do quadro Ethernet pelo campo Comprimento Campo Tipo identificaca o protocolo de nível superior sendo carregado no campo de dados do quadro Ethernet v2 Incompatibilidade entre padrão Ethernet e IEEE MAB

22 Formato da PDU LLC (802.2) Campo de dados do quadro Ethernet ( bytes) PDU LLC DSAP SSAP CONTROL INFO Apenas 8 bits são usados para endereçamento dos SAPs Dois primeiros bits são reservados 0x00 e 0xFF também reservados restando apenas 62 possibilidades de endereçamento Cada protocolo de camada de rede deve possuir um SAP (service access point) único correspondente Protocolos oficialmente padronizados pelo IEEE 802 <DSAP> = <SSAP> = identificação do protocolo Protocolos OSI <DSAP> = <SSAP> = <FE> Byte 1 da NPDU = NLPID (Network Layer Protocol Identifier) Problema: como aumentar a faixa de endereçamento? MAB

23 Para que serve SNAP? Identifica os protocolos de nível superior com mais flexibilidade Expande o endereçamento SAP de 8 bits para um identificador de protocolo de 40 bits (5 bytes) Consiste basicamente de uma extensão ao cabeçalho LLC Convenção permite o convívio de quadros Ethernet e MAB

24 PDU SNAP Campo de dados do quadro Ethernet ( bytes) PDU LLC DSAP 0xAA 170 SSAP 0xAA 170 CONTROL 0x03 OUI 3 bytes PID 2 bytes INFO protocolo superior SAP (3 bytes) SNAP (5 bytes) DSAP = SSAP = 0xAA, CTL=0x03 identificam o SNAP 5 bytes seguintes identificam o autor/protocolo OUI identifica o fabricante/autor PID identifica o protocolo propriamente Código OUI é o mesmo usado na subcamada MAC OUI = 0x (Ethernet v2) indica que PID é um EtherType MAB

25 Formato do Quadro Ethernet Quadro IEEE Preâmbulo Delimitador de Início Endereço Destino Endereço Origem Tamanho Dados Verificação do Quadro SAP SAP Destino SAP Origem Tipo Dados da Camada 3 SNAP ou 2 0xAA 0xAA 0x SAP 0x ou OUI PID 3 2 SNAP Dados da Camada 3 MAB

26 Quadro IEEE PDU LLC DSAP SSAP CONTROL INFO preâmbulo 7 bytes SFD 1 DA 6 SA 6 LEN 2 INFO LLC 46 a 1500 PAD FCS 4 PAD = complemento para tamanho mínimom 48 bits END MAC I/G U/L 46 bits I/G = 0/1 individual/grupo U/L = 1/0 universal/local broadcast = todos os bits em 1 MAB

27 Convívio Ethernet / Ehernet v2 usa o campo tipo (EtherType) com valores maiores que 1536 Campo LENGTH em IEEE tem sempre valor menor de 1536 Pela análise do valor dos 2 bytes subsequentes aos endereços MAC é possível identificar o formato de quadro sendo usado MAB

28 Convívio Ethernet / Conseqüência Estação IEEE descarta quadros com valor de comprimento maior que 1500 (Quadro Ethernet) Estação Ethernet descarta quadros com com um EtherType inferior a 1500 (Quadro 802.3) MAB

29 Comunicação Ethernet / Por fim o campo de dados deve ser copiado para o campo de dados da PDU SNAP MAB

30 QoS no Ethernet IEEE 802.1Q/p preâmbulo 7 bytes SFD 1 DA 6 SA 6 TAG 4 LEN 2 LLC? FCS 4 TPID 2 TCI 2 Tagged Protocol Identifier (TPID) PRI 0x8100 denota quadro IEEE 802.1Q Tagged Control Information (TCI) 3-bit de IEEE 802.1p (PRI) 1-bit CFI (canonical format identifier) 12-bit identificador de VLAN (VLAN ID) CFI VLAN ID MAB

31 VLANs VLANs são redes virtuais implementadas sobre uma estrutura física da LAN Cada VLAN é como se fosse uma rede local separada, confinando broadcast à própria VLAN Entre VLANs é preciso rotear A implementação da VLAN depende das switches Implementacão nas switches Associar determinadas portas a uma VLAN Filtrar por end MAC Quadro 802.1Q/p somente entre switches em geral Estações usam o quadro sem extensão MAB

32 Ethernet na rede de acesso IEEE 802.3ah Ethernet in the First Mile (EFM), padrão IEEE 802.3ah, define o Ethernet na rede de acesso ou seja na primeira milha EFM define como o Ethernet pode ser transmitido sobre diferentes mídias Pares de cobre (Voice-grade copper) Novas interfaces para fio de cobre (EFMCu) permitem agregação opcional usando múltiplos pares Ethernet over passive optical networks (EPON) Fibra única para comprimento de onda longo (long wavelength single fiber), bem como duas fibras (long wavelength dual-strand fiber) Fibra ponto-para-multiponto (Point-To-Multipoint - P2MP) Outras questões envolvidas em EFM Operação, administração e gerência, compatibilidade com tecnologias já existentes (como espalhamento espectral sobre fios de cobre) MAB

33 EFM História Grupo de trabalho IEEE 802.3ah estabelecido em 2001 Em paralelo formada a EFM Alliance (EFMA) por fabricantes Padrão EFM aprovado em 24 Jun 2004 e publicado em 07 Sep 2004 as IEEE 802.3ah-2004 Em 2005 foi incluído dentro da base do padrão IEEE EFMA absorvida pelo Metro Ethernet Forum A partir de 2006, iniciado o trabalho no padrão 10 Gbps EPON (XEPON ou 10-GEPON) ( MAB

34 Novas Interfaces Ethernet EFMC - EFM Copper 2BASE-TL (full duplex sobre par de cobre para voz ponto a ponto distante) Mínimo de 2 Mbps e um máximo de 5,69 Mbps em distâncias de até 2,7 km, usando tecnologia ITU-T G (G.SHDSL.bis) 10PASS-TS (full duplex sobre par trançado de voz ponto a ponto curto) Mínimo de 10 Mbps em distâncias de até 750 m usando tecnologia ITU-T (VDSL) MAB

35 Novas Interfaces Ethernet EFMF - EFM Fibra 100BASE-LX Mbps ponto a ponto sobre par de fibra monomodo até 10 km 100BASE-BX Mbps ponto a ponto sobre fibra única monomodo até 10 km 1000BASE-LX10 1 Gbp ponto a ponto sobre par de fibra monomodo até 10 km 1000BASE-BX10 1 Gbps ponto a ponto sobre fibra única monomodo até 10 km EFM PON - EFM Passive Optical Network 1000BASE-PX10 Enlaces P2MP de 1 Gbps sobre rede ótica passiva até 10 km 1000BASE-PX20 Enlaces P2MP de 1 Gbps sobre rede ótica passiva até 20 km Adicionalmente, definidos procedimentos de gerência e operação para OAM para o enlace, incluindo descoberta.monitoração do enlace, indicador de falha remota, testes de loopback e banda variável MAB