REDES ETHERNET Curso Profissional Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos Redes de Comunicação 10º Ano Nome: Diogo Martins Rodrigues Ferreira 2013/2014
ÍNDICE Introdução...2 Arquitetura Ethernet...3 CONCEITO...3 Controlo do acesso ao meio...4 Nível físico das redes 802.3...4 Variantes da arquitetura x-base-y (Cablagens e velocidade)...4 Formatos de trama Ethernet...7 Conclusão...8 Bibliografia...9 1
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
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 802.3. (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) 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) 3
CONTROLO DO ACESSO A O MEIO O modo de transmissão em half-duplex requer que apenas uma estação transmita enquanto 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) NÍVEL FÍSICO DAS REDES 802.3 O nível físico da norma 802.3 pode ser de diferentes tipos, para proporcionar uma certa independência relativamente ao nível MAC está estruturado em dois subníveis: Physical Signaling (PLS) - Produz e recebe os sinais eléctricos. Serve de interface do nível físico com o MAC, esta interface é independente do tipo de cablagem, sinal e codificação utilizada na transmissão. Physical Medium Attachment (PMA) - Parte dependente do meio físico, coloca e extrai os sinais da cablagem. (Moreira, Redes Ethernet (IEEE 802.3)) 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. 4
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. 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. 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. 100BASE-FX Fast Ethernet utilizando fibras óticas multi-modo. A fibra pode ter até 2000 metros de comprimento. 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. 1000BASE-X 5
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. 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]. 6
FORMATOS DE TRAMA ETHERNET As tramas 802.3 usam um cabeçalho de 14 bytes: 6 bytes para o endereço de origem; 6 bytes para o endereço de destino e mais dois bytes contendo o número de total de bytes de dados transmitidos. Esta soma de controlo permite detectar erros mais graves (por exemplo colisões). Depois dos dados surge o FCS correspondente ao CRC-32, é calculado com base em todos os campos da trama. Quando ocorre uma colisão os emissores param e emitem um sinal de 48 bits designado por jam resultando numa trama designada por jabber, cuja soma de controlo é diferente dos dados transmitidos esta trama serve para avisar todos os nós de que ocorreu uma colisão. Para efeitos de sincronização, no inicio da trama é transmitida uma sequência de 8 bytes: 7 bytes contendo 10101010 (preambulo) que são usados para sincronização de bit, seguido de um byte conhecido por SFD ( Start Frame Delimiter ) contendo 10101011 que permite aos receptores detectarem o inicio da trama (sincronização de byte). Entre os dados e o FCS pode ainda existir um campo (PAD) adicionado para que a trama tenha o comprimento mínimo exigido de 512 bits (64 bytes). (Moreira, Redes Ethernet (IEEE 802.3)) 7
CONCLUSÃO O aumento da utilização da banda, a necessidade de qualidade de serviço, a mudança no perfil do tráfego, entre outros fatores impulsionaram a evolução da Ethernet. Porém as mudanças não aconteceram somente no aumento da taxa, aconteceram mudanças no meio físico, e em outros aspectos, que serão analisados agora. Toda a evolução da Ethernet foi acompanhada pela padronização feita pelo IEEE, fazendo parte do projeto 802.3, conforme o diagrama cronológico a seguir: 8
BIBLIOGRAFIA Dias, B. Z., & Jr, N. A. (13 de 5 de 2002). Evolução do Padrão Ethernet. Obtido em 16 de 1 de 2014, de http://www.rederio.br/downloads/pdf/nt00202.pdf Endereço Mac. (s.d.). Obtido em 23 de 1 de 2014, de Wikipédia: http://pt.wikipedia.org/wiki/endere%c3%a7o_mac Entendendo Ethernet. (s.d.). Obtido em 16 de 1 de 2014, de http://www2.lsd.ufcg.edu.br/~raquel/livro/melhores%20praticas%20para%20gerencia%20de %20Redes%20-%20Apendices.pdf Ethernet. (9 de 1 de 2014). Obtido em 16 de 1 de 2014, de Wikipédia: http://pt.wikipedia.org/wiki/ethernet Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos. (25 de 11 de 2013). Obtido em 23 de 1 de 2014, de Wikipédia: http://pt.wikipedia.org/wiki/instituto_de_engenheiros_eletricistas_e_eletr%c3%b4nicos Moreira, A. (s.d.). Redes Ethernet (IEEE 802.3). Obtido em 25 de Janeiro de 2014, de ISEP : http://www.dei.isep.ipp.pt/~andre/documentos/ethernet.html Moreira, A. (s.d.). Redes Ethernet (IEEE 802.3). Obtido em 25 de Janeiro de 2014, de ISEP : http://www.dei.isep.ipp.pt/~andre/documentos/ethernet.html 9