Redes locais: padrão Ethernet

1. Redes locais: padrão Ethernet • Padrão de redes locais empregado com maior freqüência • Desenvolvido na Xerox, por Metcalfe, e aperfeiçoado com a colaboração da Intel e da Digital • O grupo 802 (fevereiro de 1980) do IEEE estabeleceu vários padrões para LANs, a saber: • Padrão 802.1, que fornece uma introdução ao conjunto de padrões e define as primitivas de interface • Padrão 802.2, que define a parte superior da camada de enlace , que usa o protocolo de CONTROLE DO ENLACE LÓGICO(sigla em inglês: LLC ) • Padrão 802.3 para a camada física e para a camada de controle de acesso ao meio (MAC) das redes Ethernet(há, na verdade, pequenas diferenças entre o padrão 802.3 e Ethern et) • Padrão 802.5 para a camada física e para a camada de controle de acesso ao meio (MAC) das redes Token Ring • Redes Ethernet trabalham com difusão (broadcast), o que gera competição entre as estações/computadores pelo canal compartilhado. • Como resolver este problema?

2. Redes locais: padrão Ethernet • Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection • Esta é uma técnica que permite acesso múltiplo ao meio(MULTIPLE ACCESS) • Primeiro passo para transmitir dados numa rede Ethernet: verificar se o cabo está livre (Carrier Sense) • Caso o cabo esteja livre, a transmissão pode ser iniciada • Que problemas podem ocorrer neste momento? • O que aconteceria se duas estações “percebessem” que o cabo está livre ao mesmo tempo? • COLISÃO!!!!! • Como não há sinais de trânsito e nem multas em redes Ethernet, como resolver este problema? • A estação que detectou a colisão para de transmitir e espera um período de tempo aleatório para transmitir novamente ... • Segue daí a utilização do termo COLISION DETECTION • Por que um período de tempo aleatório? • Como a estação detecta a colisão? • Quanto tempo leva, no máximo, para que uma estação detecte uma colisão?

3. Redes locais: padrão Ethernet • Desempenho • Quanto maior o número de máquinas, maior a probabilidade de colisões , degradando o desempenho • Por outro lado, somente uma máquina pode efetivamente transmitir de cada vez, o que limita o desempenho • Qual é a solução? • Como implementá-la • Transmissão de dados em Ethernet • Os bits não são transmitidos diretamente como valores de tensão correspondentes a “zeros” e “uns”, como, por exemplo, 0 V para 0 e 5 V para 1 • Isto levaria a ambigüidades ... • Como distinguir o bit 0 ( 0 V) da ausência de transmissão (0 V)? • Solução:para redes Ethernet a 10 Mbps, usa-se codificação Manchester • Cada período de um bit é dividido em dois intervalos iguais • O bit 1 é transmitido mantendo-se a voltagem alta(+0,85 V) durante a primeira metade e baixa(-0,85 V) durante a segunda • Para o bit 0, faz-se o inverso:primeiro baixa e depois alta

4. Ethernet - codificação • Unipolar • Manchester • Frame Ethernet/IEEE 802.3

5. Redes locais: padrão Ethernet • Quais as vantagens da codificação Manchester? • E as desvantagens? • Placas de rede • Responsável pela codificação Manchester e pelo protocolo CSMA/CD • Necessário transceptor(transceiver) para ligação ao meio de transmissão(cabo) • Pode ter conectores BNC(cabo coaxial fino), AUI(usado para ligação a transceptores externos, como os necessários para utilização de cabo coaxial grosso) e RJ-45(usado por cabo coaxial sem blindagem) • Cabeamento • [Taxa máxima de transmissão][Tipo de transmissão][Tipo de cabo] • Taxa máxima de transmissão: expressa em Mbps • Tipo de transmissão: em redes Ethernets, é do tipo baseband(digital), abreviado por Base • Tipo do cabo: para o cabo coaxial, é o comprimento máximo do cabo por segmento • 2 - 200 m(na verdade 185 m) - coaxial fino • 5 - 500 m - coaxial grosso • T - par trançado • F - fibra óptica

6. Redes locais: padrão Ethernet • Exemplos • 10Base2, 10Base5, 10BaseT, 10BaseFL, 100BaseT,100BaseFX,1000BaseT • 1000BaseSX e 1000BaseLX usam fibra óptica • Como saber para quem está destinado um quadro, já que as transmissões são efetuadas para todas as máquinas? • Cada placa de rede Ethernet possui um endereço único, conhecido com MAC address, gravado fisicamente dentro de memória ROM existente dentro da placa • Não existem duas placas de rede Ethernet com o mesmo endereço MAC no mundo! • 6 bytes: 3 primeiros bytes atribuídos ao fabricante pelo IEEE e 3 bytes definidos pelo próprio fabricante da placa • Quadro Ethernet • Preâmbulo: 7 bytes - 10101010 - garante o sincronismos, juntamente com SFD • SFD(Start Frame Delimiter): 10101011 • endereço MAC de destino: 6 bytes • endereço MAC de origem: 6 bytes • comprimento do campo de dados: 2 bytes

7. Redes locais: padrão Ethernet • Quadro Ethernet • Dados: de 0 a 1500 bytes • Pad: 0 a 46 bytes - complemento adicionado aos dados, caso estes possuam comprimento menor que 46 bytes, a fim de garantir o comprimento mínimo do campo de dados(46 bytes) • Qual a razão para ter um comprimento mínimo par ao frame? • O que acontece se a taxa de transferência na rede aumenta? • FCS(Frame Check Sequence) ou Checksum: contém informações para o controle de correção de erros: 4 bytes • SFD(Start Frame Delimiter): 10101011 • endereço MAC de destino: 6 bytes • se todos os bitsdo endereço de destino forem 1, todas as estações receberão o frame • endereço MAC de origem: 6 bytes • comprimento do campo de dados: 2 bytes • Obs: os endereços de destino e origem podem ter 2 bytes (mas não para taxas de transmissão de 10 Mbps) • Tamanho mínimo do quadro Ehernet: 72 bytes • Tamanho máximo do quadro Ethernet: 1526 bytes

8. Redes locais: padrão Ethernet • Quadro Ethernet • Se dois quadros forem enviados em seqüência e não houver colisões, deve haver entre eles um intervalo mínimo de tempo de 9,6 s , suficiente para transmitir 12 bytes • Se em 1s a rede transmite 10.000.000 de bits, em 1 s transmitirá 10 bits • 9,6 x 10 x 1  8 (1 byte = 8 bits) = 12 bytes • Na prática , o tamanho mínimo do quadro Ethernet é 84 bytes ( 72 bytes + 12 bytes de “intervalo”) • Quantos quadros podem ser transmitidos, no máximo, numa rede Ethernet (considerando o quadro mínimo e o quadro máximo)? • Camada de controle do link lógico (LLC - IEEE 802.2) • Esta camada oculta as diferenças entre os vários tipos de redes 802 (por exemplo, Etehernet- 802.3 e Token Ring - 802.5), fornecendo uma interface comum para a camada de rede • permite identificação dos protocolos de rede empregados , permitindo a utilização de vários protocolos de nível mais alto na mesma máquina • cabeçalho de 8 bytes • os seguintes serviços estão disponíveis • não confiável e não orientado à conexão • confável e não orientado à conexão • confiável e orientado à conexão

9. Redes locais: padrão Ethernet • Topologias • Barramento ou linear • Todos os computadores compartilham o mesmo cabo • Se o cabo for rompido , todos os computadores deixam de ter acesso à rede • Cabo coaxial fino (padrão 10Base2) e cabo coaxial grosso (padrão 10Base5) • Estrela • Usa um concentrador(normalmente um hub) • Ligação em estrela é apenas física • Dentro do hub, a rede continua funcionando como numa topologia linear ou em barramento • Quando um computador envia um quadro para outro, todos os computadores recebem este quadro, não podendo enviar dados até a conclusão da transmissão • Uma alternativa é a utilização de um switch(chaveador) que estabelece a conexão entre a máquina de origem e a de destino, não replicando os quadros recebidos por toda a rede • Equipamento mais complexo que o hub e mais caro • Boa notícia: o preço está caindo!

10. Redes locais: padrão Ethernet • Switch(chaveador) • Pode ser uma alternativa para • redes onde a taxa de colisões seja alta, • redes onde haja preocupação com segurança • atender a estações ou servidores que precisem de um melhor desempenho • Pode ser usado como elemento central n uma configuração com vários hubs • Vantagens da topologia em estrela • Flexibilidade • caso um cabo se rompa, apenas a máquina à qual o cabo estava conectado fica fora da rede • a rede continuará funcionando perfeitamente! • Empregadas em cabeamento estruturado • Empregam para trançado sem blindagem