Redes de Computadores

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1 Redes de Computadores Grupo de Redes de Computadores Redes Ethernet: Camada Física e de Ligação Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet

2 Ethernet Placas de rede na ordem dos 10 Primeira tecnologia LAN com larga utilização Mais simples e barata que outras tecnologias (Token LANs e ATM) Débito tem vindo sempre a aumentar: 10 Mbps 10 Gbps Rascunho da rede Ethernet feito por Robert Metcalfe em 1973 ISEL-ADEETC-GRC 2

3 Topologia em estrela Topologia em barramento era popular nos anos 90 Todos os nós no mesmo domínio de colisão Topologia em estrela é a mais utilizada actualmente Switch no centro distribui o tráfego pelos terminais Cada ligação entre um switch e um terminal é uma ligação Ethernet Ligações half-duplex: podem ocorrer colisões Ligações full-duplex: nunca ocorrem colisões ISEL-ADEETC-GRC 3

4 Modelo IEEE 802 organizado em camadas Construção das tramas para emissão e recepção Implementação do algoritmo de acesso ao meio Detecção de erros ISEL-ADEETC-GRC 4

5 Formato da trama Ethernet Preâmbulo: 7 bytes com o padrão seguido do marcador de inicio de trama Usado para sincronizar o receptor (transporta o relógio do transmissor) Endereços: 6 bytes de endereço MAC de origem e destino Se adaptador recebe trama com o seu endereço ou com o endereço de difusão envia para a camada de rede Caso contrário descarta a trama Type: indica o protocolo da camada de rede (IP é o mais popular) CRC: verificação de erros, tramas são descartadas se erros forem detectados ISEL-ADEETC-GRC 5

6 Comparação Ethernet II / IEEE Ethernet IEEE Preâmbulo SFD DA SA Type 7 bytes 1 byte 2 ou 6 bytes 2 ou 6 bytes 2 bytes Preâmbulo SFD DA SA Length Data FCS 46 a 1500 bytes 4 bytes Data Pad (opcional) FCS ISEL-ADEETC-GRC 6

7 Exemplos de valores do campo Type 0800 DOD Internet Protocol (IP) 0801 X.75 Internet 0805 X.25 Level Address Resolution Protocol (ARP) (for IP) 8035 Reverse Address Resolution Protocol (RARP) 8037 IPX (Novell Netware) 80D5 IBM SNA Services over Ethernet 80F3 AppleTalk Address Resolution Protocol (AARP) 8100 VLANs tag 8137 Novell (old) NetWare IPX (ECONFIG E option) 814C SNMP over Ethernet (see RFC1089) 8191 PowerLAN NetBIOS/NetBEUI (PC) ISEL-ADEETC-GRC 7

8 Ethernet: não fiável, não orientada à ligação Rede não orientada à ligação: não existe negociação entre as placas de rede transmissora e receptora Não fiável: receptor não envia confirmação de sucesso ou insucesso Fluxo de tramas passado para a camada de rede pode não ser completo (podem ter sido perdidas tramas) Dados perdidos são recuperados pelo protocolo TCP Protocolo de acesso acesso ao meio: unslotted CSMA/CD ISEL-ADEETC-GRC 8

9 Algoritmo Ethernet CSMA/CD 1. Datagramas são recebidos da camada de rede, a trama é construída 2. Escutar o canal, se estiver inactivo iniciar a transmissão da trama, caso contrário espera até que esteja inactivo, depois iniciar transmissão 3. Caso não detecte nenhuma colisão na transmissão da trama, enviar a próxima trama 4. Quando detecta uma colisão enquanto está a transmitir, aborta o envio e envia um sinal JAM 5. Após a colisão, espera um tempo escolhido aleatoriamente => técnica exponential backoff ISEL-ADEETC-GRC 9

10 Recepção da trama Detectado sinal de entrada? Não Sim Activa sinal de detecção de portadora. Adquire sincron. bit e espera por SFD. Recebe a trama. Sim Teste a CRC positivo? Não Sim Trama enviada para camada superior. Sim DA = endereço local ou endereço de difusão? Não Descartar trama ISEL-ADEETC-GRC 10

11 Emissão de trama Forma trama para envio Sim Canal activo? Espera back-off time Não Espera IGT Inicia envio de trama Não Número máximo de tentativas? Sim Limite atingido Reporta erro Colisão detectada? Não Completa envio Sim Envia JAM Incrementa contador de colisões ISEL-ADEETC-GRC 11

12 CSMA/CD em Ethernet Jam Signal: garante que todos os transmissores sentem a colisão; 48 bits de tamanho Exponential Backoff: Objectivo: adapta retransmissões com base na estimativa da carga Interframe-Gap-Time: espera 96 bits após uma trama ter sido transmitida antes de começar a transmitir uma nova Bit time: 0.1 microsec para 10 Mbps Ethernet 1ª colisão: escolhe K de {0,1}; atraso é K 512 bits Após 2ª colisão: escolhe K de {0,1,2,3} Após 10 colisões, choose K from {0,1,2,3,4,,1023} Ver demonstração de CSMA/CD em: ISEL-ADEETC-GRC 12

13 Tempo de Slot Tempo equivalente ao número mínimo de bits numa trama, para que todas as máquinas possam detectar uma colisão de tramas A inicia a emissão de uma trama B inicia a emissão de uma trama B detecta uma colisão A detecta uma colisão CSMA/CD Carrier-Sense Multiple-Access with Collision Detection Tp tempo de propagação (pior caso) ISEL-ADEETC-GRC 13

14 Ethernet: limites máximos da dimensão da rede 5 segmentos ligados por 4 repetidores 2 IRL (Inter-Repeater Link) ponto a ponto 1 domínio de colisão com 1024 máquinas 3 segmentos com máquinas ISEL-ADEETC-GRC 14

15 Cálculo do tempo de slot Comprimento máximo de um segmento: L = 500m Comprimento máximo da rede: 5 Seg + 4 Repet. Débito em linha: Vt = 10Mbps = 10 7 bps Tempo de bit: bt = 1/Vt = 10-7 s = 0,1 µs Vel. Propagação: Vp = C x 2/3 = 2x10 8 m/s Tempo de Propagação num segmento: L / Vp = 2,5 µs = 25 bt Espaço de bit: Lb = Tb x Vp = 20 m Delay máximo de um repetidor: Dr = 23 bt Slot time = 2 x Bits na rede + margem de segurança = 512 bits M1 S1 Dr1 S2 Dr2 S3 Dr3 S4 Dr4 S5 M2 ( ) x 2 = 478 bits ISEL-ADEETC-GRC 15

16 IEEE 802.3: parâmetros MAC Débito 10 Mbps Slot time 512 bits (64 bytes) Intervalo entre tramas 9,6 µs (96 bits) Maximo de tentativas 16 Limite de Backoff 10 Dimensão do pacote JAM 32 bits Dimensão máxima (mínima) da trama 1518 (64) bytes ISEL-ADEETC-GRC 16

17 IEEE 802.3: testes de validação da trama 1. Verificação do CRC 2. Verificação do tamanho da trama (apenas 802.3) 3. Dimensão da trama dentro dos limites? (64 a 1518 bytes) 4. Modo de funcionamento normal: 1. Endereço DA corresponde à estação local 2. Endereço DA é broadcast 5. Em modo promíscuo aceita qualquer trama ISEL-ADEETC-GRC 17

18 IEEE 802.3: camada física Codifação manchester Usado em 10BaseT Cada bit tem uma transição Permite o sincronismo dos relógios do emissor e receptor Bit1= 1->0 Bit0= 0->1 ISEL-ADEETC-GRC 18

19 Meios físicos de transmissão: cobre Pares de fio de cobre entrelaçados: Unshielded/shielded Twisted Pair (UDP/STP) ISEL-ADEETC-GRC 19

20 Tipos de cabos Directo (straight-through) Interface de ligação entre um hub e uma placa de rede (NIC) Cruzado (crossover) Interface de ligação entre dois hubs ou duas placas de rede (NICs) Switch Router Workstation Switch Crossover Straight Straight Router Straight Crossover Crossover Workstation Straight Crossover Crossover ISEL-ADEETC-GRC 20

21 Pares de fios de cobre: categorias Vantagens: i) barato, ii) fácil de acrescentar múltiplos pares num único cabo, iii) conectores simples e baratos Desvantagens: i) elevada atenuação, ii) largura de banda limitada, iii) susceptível a interferência e ruído (excepto em STP) Categoria Tipo Spectral LB Compri mento Aplicações Notas Cat3 UTP 16 MHz 100m 10Base-T, 4Mbps Cabo telefónico Cat4 UTP 20 MHz 100m 16Mbps Raramente visto Cat5 UTP 100MHz 100m 10/100Base-TX, Token Ring, ATM De uso comum em LANs Cat5e UTP 100MHz 100m 1000Base-T De uso comum em LANs Cat6 UTP 250MHz 100m 10GBase-T Emergente Cat7 ScTP 600MHz 100m ISEL-ADEETC-GRC 21

22 Cabo coaxial Vantagens em comparação com o par de fio de cobre: Maior largura de banda e mais baixa atenuação Menos susceptível a interferências e ruído Fácil acrescentar conectores Desvantagens em comparação com o par de fio de cobre: Mais caro, não é fácil acrescentar múltiplos pares num único cabo Relativamente pesado e pouco flexível ISEL-ADEETC-GRC 22

23 Fibra óptica Usada como guia de onda para o transporte de luz (parte do espectro vísivel/infrared) Vantagens: i) elevada largura de banda, ii) atenuação muito baixa, iii) baixo tamanho e peso, iv) fácil acrescentar múltiplas fibras num único cabo e v) isolamento a interferências electromagnéticas Desvantagens: i) difícil acrescentar conectores e ii) hardware óptico especializado Fibra multi-modo: Muitos pulsos de luz são transportados em ângulos diferentes Fonte LED: mais barata, facilidade de acoplamento (núcleos maiores) Fibra mono-modo: Pulsos de luz são transportados num único caminho Fonte Laser: maior distância, débitos binários mais elevados (núcleos mais pequenos) ISEL-ADEETC-GRC 23

24 Fibra mono-modo vs. fibra multi-modo ISEL-ADEETC-GRC 24

25 Normas 802.3: as mais populares Standard Data de emissão 1ª Versão Débito Topologia Meio Físico 100Base-TX 802.3u Mb/s Estrela Dois pares UTP de 100-ohm e Category UTP 5 100Base-FX 802.3u Mb/s Estrela Duas fibras ópticas 100Base-T u Mb/s Estrela Quatro pares UTP de 100-ohm e Category 3 100Base-T y Mb/s Estrela Dois pares UTP de 100-ohm e Category Base-LX 802.3z Gb/s Estrela 1000Base-SX 802.3z Gb/s Estrela Laser (1300nm) sobre: - fibra multi-mode de 62.5 µm - fibra multi-mode de 50 µm - fibra mono-modo de 10 µm Laser (850nm) sobre: - fibra multi-mode de 62.5 µm - fibra multi-mode de 50 µm 1000Base-T 802.3ab Gb/s Estrela Quatro pares UTP de 100-ohm e Category 5 ISEL-ADEETC-GRC 25

26 Fast Ethernet: objectivos e alternativas Objectivos: Aumentar a velocidade de transmissão para 100Mbps O comprimento ocupado por um bit no meio diminui 10 vezes Manter o mesmo protocolo de nível MAC da Ethernet Para detectar colisões é necessário que o comprimento mínimo da trama seja suficiente para encher de bits todo o comprimento da rede duas vezes (slot time) Alternativas: Aumentar o comprimento mínimo da trama De 64 na Ethernet para 640 bytes: perda de rendimento Diminuir o comprimento máximo da rede De 2500m na Ethernet para 250m Reduzir o atraso de 4 repetidores de 26bt por um factor de 10 ISEL-ADEETC-GRC 26

27 Fast Ethernet: solução técnica Diminuir o comprimento máximo da rede Reutiliza cablagem de LAN que tem no geral topologias em estrela Limitações de distâncias na ordem dos 100m Máximo de 2 repetidores com atrasos menores ( 5 bt) Distanciados no máximo de 5 m: resultando um comprimento máximo da rede de 205m. Reutiliza-se o MAC definido na Ethernet Fast Ethernet está definida na norma IEEE802.3u (1995) Diferentes meios físicos: UTP 3, UTP 5, STP, fibra óptica Diferente codificação de linha (8B6T e 4B5B) ISEL-ADEETC-GRC 27

28 Fast Ethernet: arquitectura do protocolo Aplicação Apresentação Sessão Fast Ethernet é baseada numa arquitectura física em estrela com um elemento central (hub/switch) Fast Ethernet define as 3 últimas camadas na norma 802.3u: 100 Base TX (2 especificações) e 100 Base FX Transporte Rede Ligação Física Logical Link Control (LLC) Media Access Control (MAC) Physical Convergence Sublayer (PCS) Physical Medium Dependent (PMD) Medium CSMA/CD MAC Interface Media Independent Interface Medium Dependent Interface ISEL-ADEETC-GRC 28

29 Fast Ethernet: camada física 100Base-TX (IEEE 802.3u ) Ligações entre hub e máquina até 100m usando 2 pares do cabo UTP Cat Mbaud em cada par Codificação de linha 4B5B 100Base-T4 (IEEE 802.3u ) Ligações entre hub e máquina até 100m usando 4 pares do cabo UTP Cat. 3 3 pares são usados para transmitir em cada direcção (só half-duplex) 25 MBaud em cada par Codificação de linha 8B6T 100Base-FX (IEEE 802.3u ) Interligação de hubs (repetidores) Até 160m a 412m usando fibra multi-modo (2Km em full-duplex) 100Base-T2 (IEEE 802.3y ) Ligações entre hub e máquina até 100m usando 2 pares do cabo UTP Cat. 3 ISEL-ADEETC-GRC 29

30 Fast Ethernet: camada MAC Em relação à Ethernet: Mantém o formato da trama Mantém a dimensão mínima e máxima da trama Mantém o algoritmo de acesso ao meio (CSMA/CD) Reduz 10 vezes o bit time Introduz mecanismos de auto-negociação do débito Reduz o comprimento total do cabo de 2500 m para 205m A relação entre o tempo de transmissão do pacote e o tempo de propagação na rede é semelhante no 10BaseT e 100BaseT Ethernet: trama de 512 bits a 10 Mbps Tix = 50 µs (2500m inc. repet.) Fast Ethernet: trama de 512 bits a 100 Mbps Tix = 5 µs (< 250m inc. repet.) ISEL-ADEETC-GRC 30

31 Fast Ethernet: parâmetros MAC Slot Time = 512 bit time 1 bit time = 10 ns a InterFrameGap (mínimo) IFG = 0,96 s b Attemptlimit = 16 tentativas BackoffLimit = 10 JamSize = 32 bits MaxFrameSize = 1518 bytes MinFrameSize = 64 bytes (512 bits) MAC address size = 48 bits a) Ethernet 10 Mbps 1 bit time = 100 ns b) Ethernet 10 Mbps InterFrameGap = 9,6 s ISEL-ADEETC-GRC 31

32 Fast Ethernet: cálculo do tempo de slot Comprimento máximo de um segmento L = 100m Comprimento máximo da rede 2 Seg + 2 Repet + 5m Velocidade de transmissão Vt = 100Mbps = 10 8 bps Tempo de bit bt = 1/Vt = 10-8 s = 0,01 µs Velocidade de Propagação Vp = C x 2/3 = 3x10 8 x 2/3 = 2x10 8 m/s Tempo de propagação num segmento L / Vp = 0,5 µs = 50 bt Espaço de bit Lb = Tb x Vp = 10-8 x 2x10 8 = 2 m Atraso máximo de um repetidor Dr = 46 bt Slot time = 2 x bits na rede + margem de segurança = 512 bits M1 S1 Dr1 S5m Dr2 S2 M2 ( ) x 2 = 480 bits ISEL-ADEETC-GRC 32

33 100Base-FX Características: 2 fibras multi-modo 50/62.5 m (núcleo) ou mono-modo 8/10 m (núcleo) Distância máxima na rede: 400m (half-duplex) e 2Km (full-duplex) Colisões são detectadas se houver sinal nas 2 fibras Velocidade de sinalização: 125MBaud Codificação física: 4B5B e NRZI (non return to zero inverted) Transmissão de luz na fibra óptica 0 - nada 1 - luz com um determinado comprimento de onda Codificação 4B5B Impede sequências compridas de 0 Sobram símbolos para controlo Codificação NRZI: 0 (1) - sem (com) transição no início do bit time '1' inverte a tensão enquanto 0 mantém a tensão ISEL-ADEETC-GRC 33

34 100Base-TX Características: 2 pares de fio: 1 para transmissão e 1 para recepção Suporta full-duplex Colisões são detectadas se houver sinal no par de recepção Codificação física: 4B5B - scrambler - MLT-3 Codificação MLT-3: 0: Mantém o símbolo anterior 1: Muda de símbolo segundo a sequência 0, +V, 0, -V Vantagens do MLT-3: Bom balanceamento DC Reduz a largura de banda necessária Requer 4 transições para efectuar um ciclo completo Harmónica principal tem ¼ da baud rate Binary 4B5B Code ISEL-ADEETC-GRC 34

35 100Base-T4 Características: 4 Pares de fio (UTP classe maior ou igual a 3) 1 para transmissão, 2 para transmissão/recepção e 1 para recepção e CS/CD Colisões são detectadas se houver sinal no par de recepção Só suporta modo half-duplex (shared) Velocidade de sinalização: 25MBaud (3 pares x 6/8 codificação: 100 Mbps) Codificação: 8B6T (bom balanceamento DC, baixa largura de banda, detecção de erros) Binary 8B6T Code 8 bits 6 ternary symbols 40 ns 25 Mbaud (Mega ternary signals per second) 240 ns 0 V ISEL-ADEETC-GRC 35

36 100Base-T2 2 pares de fio (UTP classe maior que 3) 2 para transmissão e recepção Colisões são detectadas se houver sinal na recepção Suporta Full-Duplex - Tx/Rx simultânea nos 2 pares com cancelamento eco Velocidade de sinalização: 25MBaud (100 Mbps / 2 pares x 1/2 codificação ) Codificação: PAM5x5 ISEL-ADEETC-GRC 36

37 Gigabit Ethernet: introdução Objectivos iniciais: Ligação entre equipamentos activos (Switches, Routers) Ligação a estações de trabalho de alto desempenho (GNIC) Actualmente, uma das soluções mais populares Características: Fibra óptica e cabo coaxial: IEEE 802.3z (1998) Cablagem UTP5: IEEE 802.3ab (1999) ISEL-ADEETC-GRC 37

38 Gigabit Ethernet: introdução Aumentar a velocidade de transmissão para 1000Mbps O comprimento ocupado por um bit no meio físico diminui 10 vezes Compatibilidade com outras normas 802.3: Manter o formato da trama Ethernet Manter o mesmo protocolo de nível MAC da Ethernet Define modo Shared e Full-Duplex: Shared: o comprimento mínimo da trama deve ser suficiente para encher de bits todo o comprimento da rede duas vezes (slot time) Full-Duplex: sem restrições, o mais utilizado ISEL-ADEETC-GRC 38

39 Gigabit Ethernet: modo shared Em relação à Ethernet, o comprimento máximo do cabo foi reduzido para 100m na Fast Ethernet: O tamanho mínimo da trama e slot time (s) são os mesmos da Ethernet Usando o mesmo método era necessário reduzir o comprimento máximo do cabo para 10m em Gigabit Ethernet Solução: aumentar o comprimento mínimo da trama para 512 bytes Carrier extension: quando a rede tem que enviar uma trama inferior a 512 bytes a estação continua a transmitir um sinal especial até fazer o tempo dos 512 bytes O FCS é calculado apenas na trama original (sem extensão) Baixa eficiência para tramas pequenas ISEL-ADEETC-GRC 39

40 Gigabit Ethernet: modo shared Modo bursting: Melhorar a baixa eficiência da Gigabit Ethernet para tramas menores que 512 bytes Funcionamento A primeira trama é enviada normalmente com carrier extension se for necessário Evita a retransmissão de várias tramas no caso de colisão As restantes tramas são enviadas a seguir separadas por um inter-frame gap especial e sem carrier extension ISEL-ADEETC-GRC 40

41 Gigabit Ethernet: meios físicos IEEE 802.3z: 1000BASE-LX: Ligações entre campus 1000BASE-SX: Backbones dos Campus, Backbones entre andares 1000BASE-CX: Clusters de servidores e ligações entre switches 1000BASE-T: Ligações de switches a estações e servidores Nome Meio Físico Distância máxima 1000BASE-CX Shielded single twisted-pair cable 25 meters 1000BASE-SX Multi-mode fiber 220 to 550 meters dependent on fiber diameter and bandwidth 1000BASE-LX Multi-mode fiber 550 meters 1000BASE-LX Single-mode fiber 5 km 1000BASE-LX10/BX10 Single-mode fiber using 1,310 nm wavelength 10 km 1000BASE-ZX Single-mode fiber at 1,550 nm wavelength ~ 70 km 1000BASE-T Twisted-pair cabling (Cat-5, Cat-5e, Cat-6, or Cat-7) 100m ISEL-ADEETC-GRC 41

42 Gigabit Ethernet: parâmetros Parameter Value Bit Time.1ns Slot Time 4096 bit times Interframe Spacing 96 bit times Collision Attempt Limit 16 Collision Backoff Limit 10 Collision Jam Size 32 Max. Untagged Frame Size 1518 Minimum Frame size 512 Bits (64 octets) Burst Limit 65,536 bits ISEL-ADEETC-GRC 42

43 Gigabit Ethernet: arquitectura ISEL-ADEETC-GRC 43

44 1000Base-SX e 1000Base-LX A norma IEEE recomenda que Gigabit Ethernet sobre fibra seja a tecnologia utilizada no backbone da rede. O formato da trama, transmissão e parâmetros de tempo, são comuns em todas as versões de 1000Mbps O esquema 8B10B é utilizado em todas as opções de fibra 2 fibras ópticas separadas para transmissão e recepção: Tx e Rx (full-duplex) 1000Base-SX Multi-modo: utiliza comprimentos de onda curtos (850nm laser ou LED) Distâncias mais curtas e custo mais baixo 1000Base-LX Mono-modo ou multi-modo: utiliza comprimentos de onda elevados (1310nm laser) Distâncias maiores (até 5000m) e custo mais elevado O MAC trata a ligação como ponto-a-ponto ISEL-ADEETC-GRC 44

45 Codificação 8B10B Combina dois códigos: 5B6B e 3B4B Bom balanceamento DC (controlo de disparidade evita excesso de 1s ou 0s) Boa densidade de transições para recuperação do clock Partindo de 8 bit (ABCDEFGH) gera códigos x = EDCBA (0..31) y = HGF (0..7) Dois tipos de códigos (Z): D (Data) e K (Special) ISEL-ADEETC-GRC 45

46 Gigabit Ethernet: 1000BaseT Definido na norma IEEE802.3ab: 4 pares de fio (UTP Cat. 5/5e) para transmissão e para recepção com cancelamento de eco (250Mbps x 4) Frequência de operação: 62,5MHz Codificação: Trellis 4D 8-state - PAM5 - pulse shaping Sinais de 2 bits: 4 sinais + 1 para correcção de erros ISEL-ADEETC-GRC 46

47 1000BaseT: transmissão simultânea Transmissão simultânea nos 4 pares UTP: Cada par é usado para transmissão e para recepção Circuitos híbridos para separação entre TX e RX Canceladores de eco para retirar o eco introduzido devido aos circuitos híbridos ISEL-ADEETC-GRC 47

48 1000BaseT: funções realizadas Codificação Trellis 4D 8-state e descodificação Viterbi Mecanismos de correcção de erros de transmissão (FEC) Codificação PAM5 Codificação a 5 níveis para FEC e redução da largura de banda Baseband Pulse Shaping Filtra o sinal de modo a fazer corresponder o seu espectro com o do meio de transmissão (125MHz) Equalização (FFE e DFE) Trabalha o sinal de forma a compensar a distorção que acontece no meio de transmissão (filtros FIR) Scrambler Transforma os símbolos a transmitir de forma pseudo-aleatória para eliminar concentrações espectrais ISEL-ADEETC-GRC 48

49 Full-duplex Ethernet 1/2 O protocolo CSMA/CD é half-duplex: Uma estação pode transmitir dados ou receber dados, mas nunca ao mesmo tempo Numa ligação full-duplex não existem colisões O algoritmo CSMA/CD não é necessário. Deve ser utilizado um switch ou um full-duplex hub As limitações de distância das ligações de full-duplex estão apenas limitadas pelo meio físico O tempo de propagação não tem influência Em teoria, o tamanho mínimo da trama poderia ser menor ISEL-ADEETC-GRC 49

50 Full-duplex Ethernet 2/2 Para o funcionamento a full-duplex é necessário cumprir os seguintes requisitos: Ligações ponto a ponto (equipamento - máquina) Meios físicos independentes para a transmissão e recepção Acrescentar buffers de transmissão e recepção nos repetidores Meios físicos suportados 10 BASE T, 100 BASE TX/FX/T2 e 1000 BASE T/LX/SX/CX A camada MAC para possibilitar a operação em full-duplex requer as seguintes alterações: A transmissão duma trama não é interrompida durante a recepção de outra A indicação de colisão é ignorada As tramas podem ser transmitidas quando se quiser, apenas é preciso respeitar a separação mínima entre tramas imposta pelo IFG ISEL-ADEETC-GRC 50

51 Controlo de fluxo Objectivo: Impedir que os buffers dos equipamentos de rede fiquem cheios e que se percam tramas. Apenas pode funcionar em modo full-duplex As tramas PAUSE permitem a uma estação suspender temporariamente todo o tráfego proveniente da outra estação Pause (n) Stop transmitting Pause (0) Start transmitting high water mark low water mark ISEL-ADEETC-GRC 51

52 Controlo de fluxo Trama (802.3) PAUSE de controlo de fluxo Endereço de destino (DMAC): Endereço Multicast: 01:80:C2:00:00:01 Não é encaminhado pelos bridges/switches Ou endereço da estação a enviar PAUSE Endereço de origem (SMAC): Endereço MAC da estação que enviou PAUSE Ethernet Type: 0x8808 Significa Mac Control Frame MAC Control Opcode: 0x0001 Parâmetros MAC adicionais: Especifica a duração do evento PAUSE em unidades de 512-bit times. ISEL-ADEETC-GRC 52

53 Auto-negociação Variado número de tecnologias na mesma interface RJ45: 10BaseT, 100BaseTX, 100BaseT4 e 1000BaseT A auto negociação permite estabelecer à partida os modos de operação para a melhor configuração possível: Escolha entre 10Mbps, 100Mbps ou 1000Mbps Escolha entre half e full-duplex A auto negociação é obrigatória em 1000Base-T e opcional nos restantes modos. Vantagens: Fornece um upgrade fácil, i.e. sem necessidade de configuração, da infraestrutura da rede Previne falhas na rede devido a diferentes modos de operação ISEL-ADEETC-GRC 53

54 Power-over-Ethernet (PoE) Aplicações: WLAN AP, telefones IP, câmaras de segurança, leitores de cartões Características Norma IEEE 802.3af Suporta 48V e 12,95 W por DTE Compatível com 10Base-T, 100Base-TX, 1000Base-T Funcionamento Testa se o DTE suporta antes de aplicar PoE Aplica 48V Nos pares não usados para dados Nos pares usados para dados Testa pedido de potência excessiva e corta ISEL-ADEETC-GRC 54

55 Auto-MDIX: auto-sensing MDI/MDIX Cada porta Ethernet do equipamento detecta automaticamente o tipo de cabo Ethernet: Directo (straight-through) ou cruzado (crossover) Realiza as alterações necessárias para estabelecer a ligação independentemente do tipo de cabo Deixa de haver a necessidade de manter um stock de ambos os tipos de cabos ISEL-ADEETC-GRC 55

56 Sumário Estudo compreensivo das tecnologias: Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Tecnologias Ethernet relevantes: Operação full-duplex Controlo de fluxo Auto-negociação PoE e Auto-MDIX Slides realizados pelo docente João Ascenso em 03/2012 ISEL-ADEETC-GRC 56

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