Redes de Alta Velocidade

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1 Redes de Alta Velocidade IEEE 802.3z e IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet

2 Redes de Alta Velocidade IEEE 802.3z e IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet Parte I IEEE Ethernet Parte II IEEE 802.3u Fast Ethernet Parte III IEEE 802.3z e IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet

3 1996: oferta de serviços emergentes guiou a busca de soluções por maior largura de banda

4 Parte III IEEE 802.3z e IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet Gargalo no Backbone e nas conexões dos servidores

5 Preço por largura de banda em 1997

6 Gigabit Ethernet: É uma família de redes onde a taxa de transmissão é de 1Gbps.

7 Padrões Gigabit Ethernet

8 Padrões Gigabit Ethernet 1000BASE-SX Fibra ótica Multimodo 62,5/125 micron (2 fibras); Implementação de backbones mais curtos e cabeamento horizontal; Comprimento de onda de 850 nanometros; Método de sinalização: 8B/10B; Distância máxima de 220 metros ou 500 metros, dependendo do tipo de fibra ótica multimodo; Menor custo;

9 Padrões Gigabit Ethernet 1000BASE-LX Implementação com fibra ótica monomodo: Fibra ótica monomodo com diâmetro de 9 microns (2 fibras); Implementação de backbones; Comprimento de onda de 1300 nanometros; Método de sinalização: 8B/10B; Distância máxima de 5000 metros; Implementação com fibra ótica multimodo: Fibra ótica multimodo com diâmetro interno de 50 microns (2 fibras); Implementação de backbones; Comprimento de onda de 1300 nanometros; Método de sinalização: 8B/10B; Distância máxima de 550 metros;

10 Padrões Gigabit Ethernet 1000BASE-CX Cabo de cobre twinax STP de 150 ohm (2 pares); Interligação de equipamentos no mesmo bastidor patch cables; Método de sinalização: 8B/10B; Distância máxima de 25 metros.

11 Padrões Gigabit Ethernet 1000BASE-T: Cabo de cobre UTP categoria 5 em diante, 100 ohms (4 pares) a Gigabit Ethernet Alliance recomenda a utilização de cabeamento especificado como Categoria 5E (categoria 5 Enhanced), também conhecido como Categoria 5+.; Transmissão simultânea nos quatro pares (Dual Duplex) Método de codificação: PAM5 (Pulse Amplitude Modulation 5 Níveis), permitindo frequências de sinalização de 125 Mhz. Bastante similar ao MLT-3 do Fast Ethernet, utiliza, entretanto, 5 níveis de voltagem diferentes. Cabeamento horizontal, interligação de hubs - DTE s; Distância máxima de 100 metros Hub - DTE, 200 metros DTE - Hub - DTE;

12 Características: Utilização do frame Ethernet (IEEE 802.3); Compatibilidade total com o Ethernet a partir da camada LLC para cima (IEEE LLC); Utilização de CSMA/CD como método de acesso; Compatibilidade com os padrões 10BaseT e 100BaseT; Operação em half-duplex e full-duplex a velocidade de 1000Mbps e 200oMbps, respectivamente.

13 Novas habilidades funcionais: Operação Full-Duplex Permite transmissão simultânea bidirecional A possibilidade de colisões é eliminada e a largura de banda é dobrada Controle de Fluxo Um controle opcional de fluxo permite evitar estouros do buffer do receptor Protocolo de encapsulamento e redes virtuais (VLAN) Permite a criação de redes virtuais identificadas logicamente (melhor que fisicamente) Reduz o número de endereços que devem ser mantidos em tabelas Permite atribuir prioridades dentro de uma estrutura Ethernet Requer mudanças no formato do frame (perde a compatibilidade com redes ethernet)

14 Solução: Fundir as tecnologias Ethernet IEEE e Fibre Channel ANSI X3T11 Vantagens: Redução de custos, devido a produção em larga escala, Redução no tempo de desenvolvimento dos produtos Gigabit Ethernet

15 Desvantagens: GbE não é indicada para ambientes de domínios de aplicações como transferência de imagens médicas de alta definição, vídeo sob demanda, implementação de backbones onde o tráfego seja sensível a atrasos (QoS do ATM). ATM: WAM e Backbone GbE: Grupo de LANS

16 Transmissão em Full Duplex Permite 2Gbps Não emprega CSMA/CD (Flow Control) Enlaces ponto-a-ponto Estação receptora estiver congestionada, ela envia um quadro chamado pause frame Após aguardar o tempo especificado, a transmissão é reiniciada A transmissão pode também ser reiniciada se a estação receptora enviar o pacote time to wait igual a zero e instruções para recomeçar a transmissão

17 Modelo da Arquitetura GMII é uma extensão da MII da Fast Ethernet, provendo uma interface única entre a sub-camada MAC e a camada física, possibilitando desta forma que qualquer dos meios físicos padronizados possa se comunicar de uma forma única e padrão com a subcamada MAC.

18 Formato do Quadro MAC com Carrier Extension PRE SFD Dest Addr Sour Addr Length Data/PAD FCS Carrier Extension 64 bytes mínimo 512 bytes mínimo O tempo mínimo para se detectar uma colisão é o tempo que um sinal de desloca de um extremo ao outro do cabo. Na Ethernet e na Fast Ethernet, o tempo de bit (bit time) é de 64 bytes tempo mínimo para se detectar uma colisão. Na Gigabit Ethernet, o slot de tempo é de 512 bytes, para compensar o aumento de velocidade 10 vezes em relação ao Fast Ethernet. Atividade: O que é PACKET BURSTING (TRÁFEGO EM RAJADA)?

19 Faster Ethernet vs. GbE

20 Faster Ethernet vs. GbE

21 Faster Ethernet vs. GbE

22 Auto-negociação Faster Ethernet vs. Gigabit Ethernet

23 Auto-negociação: Recepção, arbitragem e a transmissão de Normal Pulses Link (NLPs)

24 Auto-negociação em redes Gigabit Ethernet Dispositivos para o padrão 1000BaseT utilizam a autonegociação para anunciar as capacidades da camada PHY (velocidade, full duplex, mestre-escravo)

25 Tipos de Cabos e Topologias Cabos: Cabo coaxial fino* Par trançado sem blindagem Fibra monomodo e multimodo Topologias Barramento (*utilizando cabo coaxial fino) Estrela Árvore (MIX)

26 Cenários #1

27 Cenários #2

28 Cenários Descongestionando os gargalos do backbone #3

29 Especificação das Distâncias

30 1000Base-T 125 MHz 4 pares PAM5 Full duplex em cada par Total: 2000 Mbps

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33 Migração para Gigabit Ethernet Devido ao fato de que Gigabit Ethernet usa os mesmos protocolos de baixo nível como o tradicional Ethernet, roteadores, switches e hubs existentes não necessitarão ser substituídos. Os switches e hubs necessitarão de alterações como a adição de módulos de ligação a Gigabit Ethernet grandes servidores (server farms) precisarão de novos adaptadores de rede.

34 PRE SFD Dest Addr Sour Addr Length Data/PAD FCS Carrier Extension 64 bytes mínimo 512 bytes mínimo Se temos o menor quadro possível, 64 bytes de pacote, e = 448 bytes de Carrier Extension, o throughput efetivo do Gigabit Ethernet, seria de 64/512 * 1 Gbps = 125 Mbps, 12,5% da capacidade total da rede. Se considerarmos que os tamanhos médios dos quadros nas redes Ethernet fica em torno de 200 bytes, teríamos um throughput médio oferecido pela Gigabit Ethernet de 300 a 400 Mbps. Cabe, então, aos administradores de rede, calcular o quanto a sua rede ganhará em throughput, em uma eventual migração para Gigabit Ethernet, e avaliar se será realmente vantajosa esta migração

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36 Redes de Alta Velocidade Questões para Reflexão 1. Escalabilidade está relacionada a capacidade de crescimento das redes de modo fácil e simples. Com relação a escalabilidade, avalie a tecnologia Gigabit Ethernet. 2. Quais são os cenários onde a migração para a tecnologia GbE é proibitiva?

37 Redes de Alta Velocidade Prof. Prof. Dr. Dr. Luiz Luiz Silveira Júnior Curso Curso de de Ciência da da Computação E.mail:

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