REDES ETHERNET Curso Profissional Técnico de Gestão e Programação de Sistemas Informáticos Redes de Comunicação 10º Ano Nome: Marcelo Filipe Rocha Assunção 2013/2014
ÍNDICE Introdução... 2 Arquitetura Ethernet... 3 CONCEITO... 3 Controlo do acesso ao meio... 4 Variantes da arquitetura x-base-y (Cablagens e velocidade)... 4 Hubs e Switches... 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 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) 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. 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. 4
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 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 5
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
HUBS E SWITCHES A finalidade dos hubs numa rede Ethernet é operar como dispositivos da camada física para repetir e espalhar os sinais. Os nodos são conectados às portas de um hub formando "galhos" ou "ramos" criando-se assim a topologia da rede. Os hubs recebem os sinais dos nodos conectados e os regenera, mandandoos para outras portas. Pelo processo de regeneração dos dados, a distância alcançada pelos sinais pode ser aumentada. Uma das vantagens desse processo de regeneração é que eles podem detectar os "pacotes" ou "frames" que apresentem problemas, ou seja, que estejam corrompidos, eliminando-os e solicitando uma nova transmissão. Os nodos respondem aos sinais baseados nos endereços que eles contém no frame. As chaves ou "switches" são similares aos hubs exceto pelo fato de que elas possibilitam a divisão da rede em segmentos. Na figura mostramos o uso das chaves e dos hubs numa rede Ethernet. (Braga) 7
CONCLUSÃO As redes ethernet dominam claramente as redes locais, e têm alguma expressão nas redes metropolitanas. Ainda existem redes "Ethernet" a 10 Mbps, actualmente o taxa de transmissão mais divulgada é de 100 Mbps (Fast Ethernet) e especialmente em redes metropolitanas e redes de armazenamento utiliza-se 1 Gbps (Gigabit Ethernet). Embora actualmente as redes ethernet ainda utilizem "broadcast", a comutação é cada vez mais generalizada, entre outras limitações a utilização de "broadcast" limita fortemente o tamanho de uma rede "ethernet", por exemplo a 100 Mbps o comprimento máximo é de 210 metros. Na realidade as o Gigabit Ethernet apenas funciona em modo de comutação. Os meios físicos de transmissão mais usados são o cobre e a fibra óptica. (Moreira) 8
BIBLIOGRAFIA Braga, N. C. (s.d.). Conceitos de ethernet industrial (TEL088). Obtido em 24 de 1 de 2014, de Instituto Newton C.Braga: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/telecomunicacoes/6710- conceitos-de-ethernet-industrial-tel088 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.). Tipos de rede de computadores Terminologia corrente. Obtido em 24 de 1 de 2014, de ISEP: http://www.dei.isep.ipp.pt/~andre/documentos/redes-classificacao.html 9