ETHERNET PROF. CARLOS MESSANI

Transcrição

1 ETHERNET PROF. CARLOS MESSANI

2 ETHERNET Ethernet é uma arquitetura de interconexão para redes locais - Rede de Área Local (LAN) - baseada no envio de pacotes. Define cabeamento e sinais elétricos para a camada física, em formato de pacotes e protocolos para a subcamada de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC) do modelo OSI.

3 ETHERNET A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como A partir dos anos 90, ela vem sendo a tecnologia de LAN mais amplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros padrões de rede como Token Ring, FDDI e ARCNET Token ring é um protocolo de redes que opera na camada física (ligação de dados) e de enlace do modelo OSI dependendo da sua aplicação O padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface) foi estabelecido pelo ANSI (American National Standards Institute) em Este abrange o nível físico e de ligação de dados (as primeiras duas camadas do modelo OSI). ARCnet (Attached Resource Computer Network) é uma rede local (LAN) Protocolo, para efeitos semelhantes em Ethernet outoken Ring.

4 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET

5 PADRÕES ACTUAIS DO PROTOCOLO ETHERNET 10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3) 100 megabits/seg: Fast Ethernet (IEEE 802.3u) 1 gigabits/seg: Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) 10 gigabits/seg: 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae)

6 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10 MEGABITS/S 10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3) 10BASE2 (também chamado ThinNet ou Cheapernet) -- Um cabo coaxial de 50-ohm conecta as máquinas, cada qual usando um adaptador T para conectar seu NIC. Requer terminadores nos 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 75 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.

7 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10 MEGABITS/S 10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3) StarLAN 10 Primeira implementação de Ethernet em cabeamento de par trançado a 10 Mbit/s. Mais tarde evoluiu para o 10BASE-T. 10BASE-T -- Opera com 4 fios (dois conjuntos de par trançado) num cabo de 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. FOIRL - Link de fibra ótica entre repetidores. O padrão original para ethernet sobre fibra. 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).

8 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10 MEGABITS/S 10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3) 10BASE-FL -- Uma versão atualizada do padrão FOIRL. 10BASE-FB -- Pretendia ser usada por backbones conectando um grande número de hubs ou switches, agora está obsoleta. 10BASE-FP -- Uma rede passiva em estrela que não requer repetidores, nunca foi implementada.

9 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET FAST ETHERNET FAST ETHERNET 100BASE-T -- Designação para qualquer dos três padrões para 100 Mbit/s ethernet sobre cabo de par trançado. Inclui 100BASE-TX, 100BASE-T4 e 100BASE-T2. 100BASE-TX -- Usa dois pares, mas requer cabo cat-5. Configuração "star-shaped" idêntica ao 10BASE-T. 100Mbit/s. 100BASE-T Mbit/s ethernet sobre cabeamento cat-3 (Usada em instalações 10BASE-T). Utiliza todos os quatro pares no cabo. Actualmente obsoleto, cabeamento cat-5 é o padrão. Limitado a Half-Duplex.

10 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET FAST ETHERNET FAST ETHERNET 100BASE-T2 -- Não existem produtos. 100 Mbit/s ethernet sobre cabeamento cat-3. Suporta full-duplex, e usa apenas dois pares. Seu funcionamento é equivalente ao 100BASE- TX, mas suporta cabeamento antigo. 100BASE-FX Mbit/s ethernet sobre fibra óptica. Usando fibra ótica multimodo 62,5 mícrons tem o limite de 400 metros.

11 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET GIGABIT ETHERNET GIGABIT ETHERNET 1000BASE-T -- 1 Gbit/s sobre cabeamento de cobre categoria 5e ou BASE-SX -- 1 Gbit/s sobre fibra. 1000BASE-LX -- 1 Gbit/s sobre fibra. Otimizado para distâncias maiores com fibra mono-modo. 1000BASE-CX -- Uma solução para transportes curtos (até 25m) para rodar ethernet de 1 Gbit/s num cabeamento especial de cobre. Antecede o 1000BASE-T, e agora é obsoleto.

12 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10-GIGABIT ETHERNET 10-Gigabit Ethernet (Ethernet 10 Gigabit) O novo padrão Ethernet de 10 gigabits abrange 7 tipos diferentes de mídias para uma LAN, MAN e WAN. Ele está actualmente especificado por um padrão suplementar, IEEE 802.3ae, e será incorporado numa versão futura do padrão IEEE GBASE-SR -- projetado para suportar distâncias curtas sobre cabeamento de fibra multimodo, variando de 26m a 82m dependendo do tipo de cabo. Suporta também operação a 300m numa fibra multi-modo de 2000 MHz. 10GBASE-LX4 -- usa multiplexação por divisão de comprimento de onda para suportar distâncias entre 240m e 300m em cabeamento multi-modo. Também suporta 10 km com fibra mono-modo.

13 PADRÕES DO PROTOCOLO ETHERNET 10-GIGABIT ETHERNET 10-Gigabit Ethernet (Ethernet 10 Gigabit) 10GBASE-LR e 10GBASE-ER -- esses padrões suportam 10 km e 40 km respectivamente sobre fibra mono-modo. 10GBASE-SW, 10GBASE-LW e 10GBASE-EW. Essas variedades usam o WAN PHY, projetado para interoperar com equipamentos OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Eles correspondem à camada física do 10GBASE- SR, 10GBASE-LR e 10GBASE-ER respectivamente, e daí usam os mesmos tipos de fibra e suportam as mesmas distâncias. (Não há um padrão WAN PHY correspondendo ao 10GBASE-LX4.)

14 Ethernet PROTOCOLOS DE ACESSO ALEATÓRIO

15 SLOTTED ALOHA Um dos protocolos mais simples é o slotted ALOHA. Nesse protocolo, o tempo de transmissão é dividido pelo número de quadro formando intervalos, Um intervalo é igual ao tempo de transmissão de um quadro. Cada nó conhece o início do intervalo.

16 SLOTTED ALOHA Cada nó conhece o início do intervalo. Em cada colisão, todos os nós identificam a mesma antes mesmo do término do intervalo. Quando um nó tem algum quadro para enviar, ele espera até o início do próximo intervalo e o envia se for detectada colisão, ele espera um tempo aleatório e envia novamente. Note: quando um nó quer enviar um quadro ele o envia no primeiro intervalo que aparecer e, se não tiver colisão e for preciso o envio de outro quadro, o nó o fará no próximo intervalo, até que termine os quadros ou que haja uma colisão e tenha que esperar um tempo aleatório.

17 ALOHA PURO O Slotted ALOHA precisa que seus nós sincronizem as transmissões de acordo com os intervalos. Porém o primeiro protocolo ALOHA, chamado de ALOHA Puro era descentralizado. Quando um quadro chega à camada física para ser enviado, ele o é imediatamente. Então, se houver colisão, um tempo aleatório é esperado para enviar novamente.

18 ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA CSMA (Carrier sense multiple access, ou Acesso múltiplo com sensoriamento da portadora), é um protocolo de controle de acesso ao meio que busca ao máximo evitar a colisão de quadros (pacotes da camada de enlace) em redes com múltiplo acesso ao meio. O CSMA não evita as colisões por completo. Elas ocorrem quando há simultaneidade no sensoriamento do canal, fazendo com que dois ou mais hosts suponham não haver transmissão e as iniciam concomitantemente

19 ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA Muitas variações são usadas para aumentar a eficiência do método, como CSMA/CD e CSMA/CA. O CSMA/CD ("Carrier- Sense Multiple Acces with Collision Detection", com detecção de colisão) é usado em redes Ethernet, presente quase todas as redes locais actuais e o CSMA/CA ("Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance", com prevenção de colisão) é popular em redes locais sem fio (WLANs).

20 ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), é um protocolo de telecomunicações que organiza a forma como os dispositivos de rede compartilham o canal utilizando a tecnologia Ethernet. Originalmente desenvolvido nos anos 60 para ALOHAnet - Hawaii usando rádio. ALOHAnet foi a primeira rede de pacotes usando rádio, desenvolvida por Normam Abramson, Universidade do Hawaii.

21 ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD CS (Carrier Sense): Capacidade de identificar se está ocorrendo transmissão, ou seja, o primeiro passo na transmissão de dados em um rede Ethernet é verificar se o cabo está livre. MA (Multiple Access): Capacidade de múltiplos nós concorrerem pelo utilização da mídia, ou seja o protocolo CSMA/CD não gera nenhum tipo de prioridade (daí o nome de Multiple Access, acesso múltiplo). Como o CSMA/CD não gera prioridade pode ocorrer de duas placas tentarem transmitir dados ao mesmo tempo. Quando isso ocorre, há uma colisão e nenhuma das placas consegue transmitir dados. CD (Collision Detection): É responsável por identificar colisões na rede

22 ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD Este protocolo inclui uma técnica de detecção da portadora e um método para controlar colisões: se um posto (placa de rede) de transmissão detecta, enquanto transmite uma trama, que outro sinal foi injectado no canal, para de transmitir, envia uma trama de dispersão e espera um intervalo de tempo aleatório (backoff) antes de tentar enviar novamente a trama. A portadora é um sinal analógico em forma de onda (tipicamente senoidal) que será modulado (alterado) para representar a informação a ser transmitida. A portadora é, geralmente, de frequência superior à do sinal modulador (o sinal que contém a informação).

23 ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD Quando um computador deseja enviar alguma informação, este obedece o seguinte algoritmo: 1. Se o canal está livre, inicia-se a transmissão, senão vai para o passo 4; 2. [transmissão da informação] se colisão é detectada, a transmissão continua até que o tempo mínimo para o pacote seja alcançado (para garantir que todos os outros transmissores e receptores detectem a colisão), então segue para o passo 4; 4 [canal está ocupado] espera até que o canal esteja livre;

24 ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD Quando um computador deseja enviar alguma informação, este obedece o seguinte algoritmo: 3. [fim de transmissão com sucesso] informa sucesso para as camadas de rede superiores, sai do modo de transmissão; 4. [canal está ocupado] espera até que o canal esteja livre; 5. [canal se torna livre] espera-se um tempo aleatório, e vai para o passo 1, a menos que o número máximo de tentativa de transmissão tenha sido excedido;

25 ETHERNET COM MEIO COMPARTILHADO CSMA/CD Quando um computador deseja enviar alguma informação, este obedece o seguinte algoritmo: 6. [número de tentativa de transmissão excedido] informa falha para as camadas de rede superiores, sai do modo de transmissão; Analogia Na prática, funciona como um jantar onde os convidados usam um meio comum (o ar) para falar com um outro. Antes de falar, cada convidado educadamente espera que outro convidado termine de falar. Se dois convidados começam a falar ao mesmo tempo, ambos param e esperam um pouco, um pequeno período. Espera-se que cada convidado espere por um tempo aleatório de forma que ambos não aguardem o mesmo tempo para tentar falar novamente, evitando outra colisão. O tempo é aumentado exponencialmente se mais de uma tentativa de transmissão falhar.

26 TIPOS DE QUADRO ETHERNET Há quatro tipos de quadro Ethernet : 1. Ethernet original versão I 2. O quadro Ethernet versão 2 ou quadro Ethernet II, chamado quadro DIX (iniciais de DEC, Intel, e Xerox). É o mais comum atualmente, já que é muitas vezes usado diretamente pelo Protocolo Internet. 3. quadro IEEE 802.x LLC 4. quadro IEEE 802.x LLC/SNAP