REDES DE COMPUTADORES. Tecnologias de LAN - Ethernet

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1 REDES DE COMPUTADORES Tecnologias de LAN - Ethernet

2 Agenda Tecnologias de LANs Porque Ethernet Origem Endereçamento Frame Ethernet Padrão Fast Ethernet Gigabit Ethernet

3 Tecnologias para LANs

4 Por que Ethernet? Mais utilizada atualmente Preço Performance Escalabilidade

5 Origem 1973, quando Robert Metcalfeescreveu um memorando para os seus chefes contando sobre o potencial dessa tecnologia em redes locais

6 Origem 1976, Metcalfee David Boggs(seu assistente) publicaram um artigo, Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks 1979, Metcalfedeixou a Xerox e criou a 3Com 1980, Convenceu DEC, Intel, e Xerox a trabalhar juntas para promover a Ethernet como um padrão

7 Evolução

8 Frame Preâmbulo -tem como função criar um padrão de 0s e 1s para a sincronização. em algumas literaturas, não é sonsideradoparte do frame Ethernet pois é adiconado ao frame na camada física. SFD (Start Frame Delimiter) - Sinaliza o início do Frame ( ) DA (DestinationAddress)

9 Frame Payload-Transporta dados das camadas superiores encapsulados (entre 46 e 1500 bytes) CRC -Transporta a detecção de erro baseado no CRC-32

10 Frame

11 Endereçamento MAC Address Endereço físico único associado a placa de rede como identificador universal da estação em uma LAN

12 Endereçamento Como descobrir o MAC ADRRESS de sua estação? Ipconfig/all(Windows) Ifconfig (Linux) Como ver os MAC ADDRESS das estações? C:\Documents and Settings\romildo>arp a Interface: x4 Endereço IP Endereço físico Tipo d-79-af dinâmico d-0a-f2 dinâmico d dinâmico É possível alterar o endereço físico de uma estação?

13 Endereçamento Como descobrir o MAC ADRRESS de sua estação? Ipconfig/all(Windows) Ifconfig (Linux) Como ver os MAC ADDRESS das estações? C:\Documents and Settings\romildo>arp a Interface: x4 Endereço IP Endereço físico Tipo d-79-af dinâmico d-0a-f2 dinâmico d dinâmico É possível alterar o endereço físico de uma estação?

14 Endereçamento Como garantir que o MAC é único? A alocação de MAC addressé administrada pelo IEEE O fabricante compra porções do espaço de endereço MAC (para assegurar a unicidade) Analogia (Livro de Kurose): (a) endereço MAC: semelhante ao número do RG (b) endereço IP: semelhante a um endereço postal

15 Endereçamento Como garantir que o MAC é único? A alocação de MAC Addressé administrada pelo IEEE O fabricante compra porções do espaço de endereço MAC (para assegurar a unicidade) C (Cisco) (3COM) (Cisco) 00-E0-4C (Realtek) Analogia (Livro de Kurose): (a) endereço MAC: semelhante ao número do RG (b) endereço IP: semelhante a um endereço postal

16 EThernetPadrão (10Mbps)

17 Ethernet Padrão 10Base2

18 Ethernet Padrão 10BaseT

19 Ethernet Padrão 10BaseF

20 Ethernet Padrão 10BASE2 (ThinNetou Cheapernet) --Um cabo coaxial de 50-ohm conecta as máquinas, cada qual usando um adaptador T para conectar seu NIC. Requer terminadoresnos 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 50 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. 10BASE-T --Opera com 4 fios (dois conjuntos de par trançado) num cabo 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. 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). 10BASE-FB --Pretendia ser usada por backbonesconectando um grande número de hubs ou switches, agora está obsoleta. 10BASE-FP --Uma rede passiva em estrela que não requer repetidores, nunca foi implementada.

21 FastEthernet (100Mbps)

22 FastEthernet 100BASE-TX A forma mais usada na rede FastEthernet Cabos CAT5e (ou CAT5) Padrões de cabeamento TIA/EIA-568 Cada segmento de rede pode ter uma distância de no máximo de 100 metros 100 Mbit/s de throughputfull-duplex Geralmente utiliza topologia estrela

23 FastEthernet 100BASE-TX

24 GigabitEthernet (1000Mbps)

25 Pausa para pensar... Antes de continuarmos com 10Gbps e 100Gbps, precisamos pensar em algumas coisas... Note que na topologia 10Base2 é utilizada a topologia barramento (meio compartilhado), como tratar a colisão? Quais as topologias utilizadas em cada padrão? Todos os padrões Ethernet precisam tratar colisão?

26 Como o Ethernet detecta colisões? CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Princípio base: ouvir antes de transmitir Procedimento de envio 1. O adaptador recebe um datagrama da camada de rede e cria um quadro. 2. Se o adaptador detecta um canal livre, ele começa a transmitir o quadro. Senão espera até ele ficar livre e então transmite. 3. Se o adaptador transmite o quadro todo sem colisão, quadro enviado! 4. Se o adaptador detecta outra transmissão enquanto transmite, ele aborta e envia um jam signal. 5. Após abortar, adaptador entra em exponential backoff e retorna ao passo2.

27 Como o Ethernet detecta colisões? CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Adaptador não transmite se ele detectar algum outro adaptador transmitindo, isto é, carrier sense O adaptador transmissor aborta quando detecta outroadaptadortransmitindo, istoé, collision detection Antes de tentar uma retransmissão, o adaptador espera um período aleatório, isto é, random access

28 Como o Ethernet detecta colisões? CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Simulador Online Daniel Brushteynin 1997 as part of course work at the University of Pennsylvania. ap5/csma.htm

29 Diferença entre HUB e Switch Hub Interconecta computadores ou segmentos de LAN Estende a distância máxima entre os nós No entanto, domínios de colisão individuais tornam-se um único e grande domínio de colisão LAN A HUB B C D

30 Diferença entre HUB e Switch Hub Exemplo 1: Se A manda uma msgpara C? LAN A 1 HUB B C D

31 Diferença entre HUB e Switch Hub Exemplo 1: Se A manda uma msgpara C? Simples repetidor Similar a rede barramento LAN A HUB B 1 C 1 1 D

32 Diferença entre HUB e Switch Hub LAN HUB HUB SWITCH HUB

33 Diferença entre HUB e Switch SWITCH Faz comutação Entrada na tabela do switch: (endereço MAC, interface, marca de tempo) Switch aprende quais hospedeiros podem ser alcançados através de suas interfaces Reduz o domínio de colisão

34 Diferença entre HUB e Switch SWITCH Exemplo 2: Host A manda msgpara C E agora? 1 Endereço interface SWITCH A (MAC ADDRESS) 1 B 2 LAN B D 4 C D

35 Diferença entre HUB e Switch SWITCH Exemplo 2: Coloca o endereço e porta de A na tabela Faz um flood(inundação) -Encaminha para todas as interfaces, exceto para aquela em que o quadro chegou A 1 SWITCH LAN Endereço (MAC ADDRESS) B 2 interface B D 4 C D A 1 C 3

36 Diferença entre HUB e Switch SWITCH O que acontece numa rede com 200 computadores? Se eu quiser que apenas o departamento de elétrica acesse o servidor? LAN SWITCH SWITCH SWITCH SWITCH FILE/DHCP SERVER

37 Diferença entre HUB e Switch SWITCH com VLAN (Virtual LAN) Geralmente é feita uma segmentação da LAN através das portas Permite Segmentação Desempenho Segurança Mas como é feito? SWITCH Elétrica LAN SWITCH SWITCH Matemática SWITCH Computação FILE/DHCP SERVER

38 Diferença entre HUB e Switch SWITCH com VLAN (Virtual LAN) Como configurar isso? Switch tem que ser gerenciável!

39 Diferença entre HUB e Switch Utilizando o simulador da DLINK Acesse Emulatores Acesse DES-1226G

40 Diferença entre HUB e Switch Mais sobre Switchs Trukking Interconectar dois switchsagrupando duas portas e aumento a largura de banda. VLAN trunkingprotocol(vtp) um protocolo que os switches usam para se comunicar uns com os outros e trocar informações sobre as configurações da VLAN. Quando utilizá-lo? Switch Level-3 Adiciona funções de camada 3 (rede) ao switch tradicional Quando utilizá-lo?

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