CCNA 1 – Conceitos de Ethernet

1. CCNA 1 – Conceitos de Ethernet

2. Conceitos de Ethernet • Introdução ao Ethernet • Formato do quadro • CSMA/CD • Tipos de colisão • Tipos de erro • Autonegociação

3. Introdução ao Ethernet É essencial ter um entendimento de como os dispositivos de rede obtêm acesso aos meios físicos Ethernet atua nas camadas 1 e 2 Ethernet em 1973  3 Mbps Ethernet atual  10 Gbps Este padrão surgiu para redes locais, mas já pode ser utilizado em MAN e WAN

4. Introdução ao Ethernet A idéia original para Ethernet surgiu de problemas de permitir que dois ou mais hosts usem o mesmo meio físico e de evitar que sinais interfiram um com o outro Este mesmo problema foi estudado em 1970 pela Universidade do Hawai, dando origem a Alohanet. Alohanet formou a base de acesso Ethernet, chamado de CSMA/CD

5. Introdução ao Ethernet O primeiro padrão Ethernet foi publicado em 1980 pela DIX (Digital Equipment, Intel e Xerox). Foi lançado como padrão aberto Em 1985 a IEEE lançou o 802.3, que é compatível com o padrão da DIX e Modelo OSI Ethernet é escalável  acomoda novos meios físicos e a largura de banda pode aumentar, mas o padrão continua o mesmo

6. Introdução ao Ethernet Ethernet legada  10 Mbps Fast Ethernet  100 Mbps Gigabit Ethernet  1000 Mbps 802.0  padrão de Redes Locais e Redes Metropolitanas 802.1  uma espécie de “ponte” entre o meio e o enlace 802.2  LLC (específica mecanismos de endereçamento) 802.3  Ethernet (CSMA/CD – Multíplo Acesso com Verificação de Portadora e Detecção de Colisão)

7. Introdução ao Ethernet Ethernet e relação com Modelo OSI Um sinal nunca retorna à porta que saiu. Repetidores  provocam um domínio de colisão. Bridges ou Routers  provocam vários domínios de colisão Controle de Acesso ao Meio  ordena a transmissão (monta quadro) e define endereço físico.

8. Introdução ao Ethernet Camada 1 versus Camada 2

9. Introdução ao Ethernet Formato do Endereço MAC

10. Introdução ao Ethernet De Quadro a bits (onde?)

11. Formato do quadro Informações essenciais dos Quadros • Quais computadores estão se comunicando entre si • Quando a comunicação entre computadores individuais começa e quando termina • Providencia um método para a detecção de erros que ocorreram durante a comunicação • De quem é a vez de "falar" em uma "conversa" entre computadores

12. Formato do quadro Formato de Quadro genérico A  sinalização de inicio B  endereços MAC C  informa quem (protocolo) recebe na camada superior (0x0800 = IPv4, 0x0806 = ARP) D  contêm o encapsulamento das camadas superiores. Os bytes podem ser preenchidos com ZERO para atingir o tamanho E  Verificação do Quadro. É um nº calculado pela origem e verificado pelo destino

13. Formato do quadro Estrutura do Quadro Ethernet FSD FCS

14. Formato do quadro Preâmbulo • É uma sequência de sincronização de temporização Delimitador de Início de Quadro • Sequência  10101011 • Marca o final da temporização

15. Formato do quadro Comprimento/Tipo • Se menor que 1536 (0x600), então indica • o comprimento (nº de Bytes) • Senão, indica o tipo de protocolo à camada superior Dados • Em Ethernet não ultrapassa 1500 Octetos • É necessário um enchimento mínimo de 64 Octetos

16. Formato do quadro Media Access Control (MAC) • Determinístico (revezamento)  Token Ring e FDDI • Não determinístico (primeiro a chegar, primeiro a usar)  Ethernet Ethernet utiliza CSMA/CD

17. CSMA/CD Funções do CSMA/CD • Transmitir e receber quadros de dados • Decodificar quadros de dados e verificar se os endereços são válidos, antes de passá-los às camadas superiores do modelo OSI • Detectar erros dentro dos quadros de dados ou na rede

18. CSMA/CD Funções do CSMA/CD Nó 1º  escuta antes de transmitir para verificar se não está ocupado NÃO  transmite e escuta para verificar se tem ouro nó tentando transmitir também SIM  aguarda um tempo aleatório antes de tentar novamente

19. CSMA/CD Funções do CSMA/CD Aumento da Voltagem Todos os nós detectam a colisão e todos recuam (backoff) por um tempo aleatório. Em seguida, tentam se comunicar novamente.

20. Tipos de colisão Tempo de bit Tempo de cada bit Atraso o sinal elétrico demora um pouco para chegar ao outro lado Latência é o retardo que ocorre entre ida e volta. Ou ainda, tempo decorrido de uma atividade e sua conclusão

21. Tipos de colisão Tempo de bit Half Duplex ou envia ou recebe, nunca ao mesmo tempo. Envia 64 bits de informação para sincronização de temporização Full Duplex envia e recebe ao mesmo tempo. Não ocorre colisão e portanto não utiliza o “tempo de espera” Comunicação Assíncrona (10 Mbps ou menos)  utiliza sincronização de temporização. Comunicação Síncrona (100 Mbps ou mais)  não são utilizadas as informações de sincronização de temporização (8 octetos). Mas o preâmbulo de delimitador de inicio de Quadro permanecem por questões de compatibilidade.

22. Tipos de colisão Caracterização de colisão

23. Tipos de colisão Slot-time Uma transmissão não pode ser menor que 1 slot time. Ou seja, trafegar menos bits no tempo adequado Quando ocorre colisões, envia-se um jam signal de 32 bits Por que se exige um tamanho mínimo de dados em quadro?

24. Tipos de colisão Espaçamento de Quadro O espaçamento entre quadros é necessário para que outros Hosts também possam utilizar o meio Se a camada MAC for incapaz de enviar o quadro após 16 tentativas, ela desiste e gera um erro para a camada de rede Quadros parcialmente transmitidos, que foram afetados por colisão, são conhecidos como “runts”, ou fragmento de colisão

25. Tipos de colisão Colisão Simples  colisão que foi detectada, mas que na próxima tentativa foi transmitida com êxito Colisão Múltipla  um mesmo quadro colidiu repetidamente até ser transmitido com êxito

26. Tipos de colisão Cabo coaxial  a colisão gera sobretensão, identificada pelas interfaces de rede. Cabo Par-Trançado (half-duplex)  quando um sinal é transmitido por um par, o outro não deve receber sinal. Se receber, então é uma Colisão Quadro de Tamanho inválido

27. Tipos de erros Principais origens de erros Ethernet: • Runt transmissão simultânea antes que tenha ocorrido o slot time • Colisão tardia  transmissão simultânea após ter decorrido o slot time • Jabber  transmissão excessiva (longa) • Short Frame  transmissão curta • Erro de FCS  transmissão corrompida • Colisões locais e remotas são consideradas normais. • Colisões tardias são consideradas erros.

28. Tipos de erros Erros de FCS O Checksum calculado pelo Host transmissor é diferente do Checksum calculado pelo recepetor Muitos erros de FCS em um mesmo Host indica placa de rede defeituosa, ou driver corrompido ou cabo defeituoso Quando há muitos erros em vários Hosts indica que o cabeamento pode estar defeituoso, ou versões erradas de driver ou um defeito de porta de Hub

29. Autogenociação Processo de negociação entre interfaces 10, 100 e 1000 (half ou duplex) em par-trançado Em Interface 10BaseT, cada estação emite um Pulso a cada 16 milisegundos, enquanto não estivesse ocupada por uma mensagem. Isto foi chamado de NLP (Normal Link Pulse) Um avanço do NLP é chamado de rajada de FLP (Fast Link Pulse) Aproveitasse o NLP por questão de compatibilidade

30. Autogenociação Estes pulsos são sinais que são interpretados pela interfaces para saberem e negociarem a velocidade Se um dos parceiros não emitir a mesma rajada, então significa que trabalham em velocidades diferentes

31. Autogenociação • Se for obtido um link através de detecção paralela (outro par), caracteriza-se como Half-Duplex • O Full-Duplex pode ser obtido por uma Autonegociação completa ou forçosamente