REDES ETHERNET. Curso Profissional Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos. Redes de Comunicação 10º Ano

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1 REDES ETHERNET Curso Profissional Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos Redes de Comunicação 10º Ano Nome: Carina Sofia Ferreira Carvalho 2013/2014

2 ÍNDICE Introdução... 2 Arquitetura Ethernet... 3 CONCEITO... 4 Controlo do acesso ao meio... 5 Variantes da arquitetura x-base-y (Cablagens e velocidade)... 6 Evolução da Ethernet Conclusão Bibliografia

3 INTRODUÇÃO Arquitetura de rede é como se designa um conjunto de camadas e protocolos de rede. A especificação de uma arquitetura deve conter informações suficientes para permitir que um implementador desenvolva o programa ou construa o hardware de cada camada, de forma que ela obedeça corretamente ao protocolo adequado. Este trabalho apresenta o conceito e principais variantes da arquitetura de rede de área local, Ethernet, que se trata de uma das arquiteturas, ainda hoje, mais utilizada em redes de área local. 2

4 ARQUITETURA ETHERNET Ethernet é uma arquitetura de interconexão para redes locais - Rede de Área Local (LAN) - baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinais elétricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para a subcamada de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC) do modelo OSI. A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como (Ethernet, 2014) O Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos ou IEEE (pronuncia-se I-3-E, ou, conforme a pronúncia inglesa, eye-triple-e) é uma organização profissional sem fins lucrativos, fundada nos Estados Unidos. É a maior (em número de sócios) organização profissional do mundo. O IEEE foi formado em 1963 pela fusão do Instituto de Engenheiros de Rádio (IRE) com o Instituto Americano de Engenheiros Eletricistas (AIEE). O IEEE tem filiais em muitas partes do mundo, sendo seus sócios engenheiros eletricistas, engenheiros da computação, cientistas da computação, profissionais de telecomunicações etc. (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos, 2013) 3

5 CONCEITO Ethernet é baseada na ideia de pontos da rede enviando mensagens, no que é essencialmente semelhante a um sistema de rádio, cativo entre um cabo comum ou canal, às vezes chamado de éter (no original, ether). Isto é uma referência oblíqua ao éter luminífero, meio através do qual os físicos do século XIX acreditavam que a luz viajasse. Cada ponto tem uma chave de 48 bits globalmente única, conhecida como endereço MAC, para assegurar que todos os sistemas em uma Ethernet tenham endereços distintos. (Ethernet, 2014) O Endereço MAC (Media Access Control) é um endereço físico associado à interface de comunicação, que conecta um dispositivo à rede. O MAC é um endereço único, não havendo duas portas com a mesma numeração, e usado para controle de acesso em redes de computadores. Sua identificação é gravada em hardware, isto é, na memória ROM da placa de rede de equipamentos como desktops, notebooks, roteadores, smartphones, tablets, impressoras de rede, etc. (Endereço Mac) Imagem 1- Descobrir o endereço MAC 4

6 CONTROLO DO ACESSO AO MEIO O modo de transmissão em half-duplex requer que apenas uma estação transmita enquanto que todas as outras aguardam em silêncio. Esta é uma característica básica de um meio físico compartilhado. O controlo deste processo fica a cargo do método de acesso Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD qualquer estação pode transmitir quando percebe o meio livre. Pode ocorrer que duas ou mais estações tentem transmitir simultaneamente; nesse caso, ocorre uma colisão e os pacotes são corrompidos. Quando a colisão é detetada, a estação tenta retransmitir o pacote após um intervalo de tempo aleatório. Isto implica que o CSMA/CD pode estar em três estados: transmitindo, disputando ou inativo. (Dias & Jr, 2002) Uma comunicação é dita half-duplex quando temos um dispositivo Transmissor e outro Recetor, sendo que ambos podem transmitir e receber dados, porém não simultaneamente, a transmissão tem sentido bidirecional. Durante uma transmissão half-duplex, em determinado instante um dispositivo A será transmissor e o outro B será recetor, em outro instante os papéis podem se inverter. Por exemplo, o dispositivo A poderia transmitir dados que B receberia; em seguida, o sentido da transmissão seria invertido e B transmitiria para A a informação se os dados foram corretamente recebidos ou se foram detestados erros de transmissão. A operação de troca de sentido de transmissão entre os dispositivos é chamada de turn-around e o tempo necessário para os dispositivos chavearem entre as funções de transmissor e recetor é chamado de turn-around time. (Duplex, 2013) 5

7 VARIANTES DA ARQUITETURA X-BASE-Y (CABLAGENS E VELOCIDADE) Podemos descrever brevemente os tipos mais comuns de tecnologias Ethernet padronizadas pelo IEEE. (Entendendo Ethernet) 10BASE-5 e 10BASE-2 Essas são as 2 tecnologias originais Ethernet, utilizando cabo coaxial. Funcionam a10 Mbps e são consideradas tecnologias obsoletas. Não têm suporte ao modo full-duplex. Todas as outras tecnologias descritas a seguir permitem operação em modo full-duplex. Imagem 2-10BASE-5 e 10BASE-2 10BASE-T Essa é a tecnologia que popularizou o Ethernet. Utiliza velocidade de 10 Mbps e 2 pares de fios trançados de categoria 3, embora cabos de categoria 5 sejam mais largamente utilizados hoje em dia. Os cabos têm comprimento máximo de 100 metros. Imagem 3-10BASE-T 6

8 10BASE-FL Operando a 10 Mbps, o enlace é de fibra ótica multi-modo. É uma extensão de um padrão mais antigo chamado Fiber Optic Inter-Repeater Link (FOIRL). A fibra pode ter até 2000 metros de comprimento. Imagem 4-10BASE-FL 100BASE-TX Fast Ethernet mais comumente empregado, com velocidade de 100 Mbps usando 2 pares de fios trançados de alta qualidade (categoria 5 ou melhor). O cabo está limitado a 100 metros, sem uso de repetidor. Imagem 5-100BASE-TX 7

9 100BASE-FX Fast Ethernet utilizando fibras óticas multi-modo. A fibra pode ter até 2000 metros de comprimento. Imagem 6-100BASE-FX 1000BASE-T Gigabit Ethernet, funciona a 1000 Mbps (1 Gbps). Utiliza 4 pares de fios trançados de categoria 5 ou melhor, com comprimento máximo de 100 metros. Imagem BASE-T 8

10 1000BASE-X Gigabit Ethernet utilizando fibra ótica. Largamente utilizando em Backbones de redes de campus. A fibra pode ter até 220 metros de comprimento, se for multimodo e até 5000 metros, se for mono-modo. Imagem BASE-X 10 Gb Ethernet (10GEA) Em maio de 2002 foi realizada a maior demonstração de interoperabilidade de uma rede 10 Gigabit Ethernet. Equipamentos de vários fabricantes participaram da demonstração. A rede 10Gb Ethernet de 200 Km incluiu 4 dos 7 tipos especificados em drafts pela força tarefa IEEE 802.3ae: 10GBASE-LR, 10GBASE-ER,10GBASE-SR e 10GBASE-LW. Leia mais sobre 10Gb Ethernet em [10GEA]. (Redes Ethernet (IEEE 802.3)) 9

11 EVOLUÇÃO DA ETHERNET Podemos descrever brevemente a evolução de Ethernet. (Evolução do Padrão Ethernet, 2013) Toda a evolução da Ethernet foi acompanhada pela padronização feita pelo IEEE, fazendo parte do projeto 802.3, conforme o diagrama cronológico a seguir: As marcações do gráfico dizem respeito ao ano de padronização da tecnologia e para o 10 gigabit Ethernet está prevista a sua padronização em março de O aumento da utilização da banda, com voz e vídeo, gerou um decréscimo na qualidade da transmissão, o que implica na necessidade de aumento da banda para melhorar a qualidade da transmissão. O gráfico a seguir mostra como se comporta a rede de acordo com o aumento da utilização. O meio físico também sofreu alterações, como materiais novos e maior alcance dos cabos. A tabela a seguir mostra a evolução das distâncias permitidas juntamente com o aumento da taxa de transmissão. 10

12 A utilização para enlaces de redes metropolitanas dos padrões gigabit Ethernet e do 10 gigabit Ethernet fez deles novos concorrentes nesta área, sua utilização tem várias vantagens, tais como: menor curva de aprendizagem, menores investimentos. O gráfico abaixo representa o custo das várias tecnologias para redes metropolitanas no decorrer do tempo. O perfil de utilização do padrão 10 gigabit Ethernet é mais abrangente do que do Ethernet, uma vez que o Ethernet está limitado a redes locais enquanto que 10 gigabit Ethernet abrange desde redes locais à redes metropolitanas. 11

13 CONCLUSÃO O aumento da utilização da banda, a necessidade de qualidade de serviço, a mudança no perfil do tráfego, entre outros fatores impulsionou na evolução da Ethernet. Porém as mudanças não aconteceram somente no aumento da taxa, aconteceram mudanças no meio físico, e em outros aspetos, que serão analisados agora. 12

14 BIBLIOGRAFIA Dias, B. Z., & Jr, N. A. (13 de 5 de 2002). Evolução do Padrão Ethernet. Obtido em 16 de 1 de 2014, de Duplex. (28 de 3 de 2013). Obtido em 24 de 1 de 2014, de wikipédia: Endereço Mac. (s.d.). Obtido em 23 de 1 de 2014, de Wikipédia: Entendendo Ethernet. (s.d.). Obtido em 16 de 1 de 2014, de a%20de%20redes%20-%20apendices.pdf Ethernet. (9 de 1 de 2014). Obtido em 16 de 1 de 2014, de Wikipédia: Evolução do Padrão Ethernet. (2 de 5 de 2013). Obtido em 24 de 1 de 2014, de Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos. (25 de 11 de 2013). Obtido em 23 de 1 de 2014, de Wikipédia: os Redes Ethernet (IEEE 802.3). (s.d.). Obtido em 24 de 1 de 2014, de 13