História e Evolução da Ethernet

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1ºAula
Ethernet
Objetivos de aprendizagem
ao término desta aula, vocês serão capazes de: 
•	 definir o que é Ethernet;
•	 identificar cada um dos componentes do padrão Ethernet e suas principais atualizações;
•	 compreender seu funcionamento.
Caros alunos e alunas!
iniciaremos nossa disciplina de introdução a Redes 
ii estudando a tecnologia de Redes locais mais utilizada 
atualmente, a Ethernet. Estudaremos desde o seu estágio inicial 
e suas atualizações até os dias de hoje. Estudaremos ainda seus 
componentes.
Desejo a todos e a todas um bom estudo!
Bons estudos!
6Introdução a Redes II
Seções de estudo
1- Histórico da Ethernet
2- O Padrão iEEE 802
3- O Padrão iEEE 802.3
1- Histórico da Ethernet
O padrão Ethernet é o mais utilizado em redes locais. 
Estima-se que mais de 80% das redes locais implantadas no 
mundo utilizam a tecnologia Ethernet.
Sua história começa no final do ano de 1972, quando 
Robert Metcalfe, na época funcionário da Xerox, desenvolveu 
um sistema para conectar os computadores Xerox alto. Esse 
sistema, que inicialmente recebera o nome de “Alto ALOHA 
Network”, foi baseado no sistema alOHa desenvolvido pela 
Universidade do Havaí. Ele tinha uma taxa de transferência 
de 2.94 Mbps (megabits por segundo) e interconectava 100 
estações de trabalho em um cabo com 1 km de comprimento. 
No ano seguinte, recebeu o nome Ethernet em referência ao 
éter luminífero (meio através do qual os físicos do século XiX 
acreditavam que as ondas eletromagnéticas se propagavam) 
e para deixar claro que o sistema funcionaria em qualquer 
máquina, não somente em equipamentos Xerox.
Em 1976, Metcalfe, junto com seu assistente, David 
Boggs, apresentou ao público o sistema através da publicação 
de um artigo na revista Communications of the aCM, sob o 
título: “Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer 
Networks”. O diagrama mostrado na figura 1 foi feito a mão 
por Metcalfe, para ser apresentado na National Computer 
Conference, em junho de 1976, a fim de mostrar o padrão 
Ethernet ao público.
Figura 1 – Diagrama do Ethernet feito a mão por 
Metcalfe
imagem disponível em: http://www.ieee802.org/3/ethernet_diag.html último 
acesso: 10/03/2013
Em 1978, a Xerox requisitou a sua patente. Em 1979, 
Metcalfe deixou a Xerox e fundou a 3COM.
Devido ao sucesso desse sistema, em 1980, uma parceria 
entre DEC, Intel e Xerox especificou uma rede Ethernet a 
10 Mbps (padrão DIX). Essa especificação foi liberada para 
a criação de sistemas abertos baseados nessa tecnologia. 
Esse padrão veio para competir com os padrões TOKEN 
RiNG e aRCNET. Em pouco tempo a Ethernet superou os 
concorrentes e se tornou líder do mercado.
O crescimento e o sucesso do padrão Ethernet se devem 
a vários fatores como, por exemplo:
•	 Custo dos equipamentos: o fato de o padrão 
Ethernet ser declarado aberto (o direito de 
propriedade não pertencer a uma empresa) fez com 
os equipamentos Ethernet fossem fabricados por 
várias empresas. Com essa competitividade entre 
as empresas, os preços dos equipamentos caíram. 
Com isso, ganhou o consumidor final que passou a 
contar com uma variedade de componentes a preços 
competitivos. a invenção do par trançado não foi 
feita pela iEEE, mas por uma empresa chamada 
SynOptics Comunnications [spurgeon]; a IEEE 
apenas o padronizou. Esse novo meio não ficou em 
poder somente dessa empresa, ao contrário, todos 
poderiam fabricar e comercializar esse novo meio de 
transmissão. Com esse novo meio de transmissão 
mais barato e mais fácil de trabalhar, a Ethernet 
começou um crescimento vertiginoso.
•	 Facilidade de Expansão: desde o primeiro padrão 
Ethernet a 10 Mbps (mega bits por segundo) até os dias 
de hoje sempre houve uma preocupação do comitê 
gestor do padrão 802.3 em relação à compatibilidade 
entre a nova versão do padrão com a anterior. No 
início a Ethernet era a 10 Mbps (half duplex), utilizando 
cabos coaxiais, depois surgiu o par trançado que 
aproveitou a estrutura de cabeamento telefônico 
existente. Note que a adoção de um novo meio 
físico não alterou a arquitetura interna do protocolo, 
no que diz respeito ao formato do quadro e do 
protocolo de acesso ao meio. Foi necessária apenas 
a modificação dos componentes de sinalização e 
componentes de mídia. Depois veio a fast Ethernet 
(100 Mbps) e novamente o formato do quadro não 
foi alterado. Utilizou-se o cabeamento já existente. 
Os novos equipamentos eram compatíveis com os 
antigos e, assim, o padrão vem evoluindo até os dias 
de hoje, quando já temos velocidades disponíveis no 
mercado de até 100 Gbps (somente em fibra ótica).
além desses dois fatores citados acima, também 
devemos salientar que a confiabilidade da Ethernet foi outro 
fator decisivo para seu sucesso. Hoje já se utiliza a Ethernet 
pelas operadoras de telecomunicações na chamada last mile, 
a última milha, nome que se dá ao sistema de comunicação 
entre o prédio da operadora e a casa do assinante.
2- O Padrão IEEE 802
a iEEE é uma organização de padronização que 
estabelece normas nas áreas de engenharia elétrica e 
informática. instituída em fevereiro de 1980, a família de 
padrões 802 da iEEE trata de padrões para redes locais e 
metropolitanas. Especificamente, esses padrões descrevem 
protocolos para as camadas de enlace e física. A figura 2 
ilustra a arquitetura adotada pelo iEEE 802.
7
Figura 2-Relação entre o modelo OSI e o padrão 
IEEE 802
Fonte: acervo pessoal
Segundo Soares (1995, p. 141):
O padrão iEE 802.1 é um documento que 
descreve o relacionamento entre os diversos 
padrões iEE 802 e o relacionamento deles com 
o modelo de referência OSi. Esse documento 
contém também padrões para gerenciamento 
da rede e informações para a ligação inter-
redes. O padrão aNSi/iEEE 802.2 (iSO 
8802/2) descreve a subcamada superior do 
nível de enlace, que utiliza o protocolo logical 
link Control Protocol. Os outros padrões 
que aparecem na figura especificam diferentes 
opções de nível físico e protocolos da 
subcamada MaC para diferentes tecnologias 
de redes locais.
Segundo o autor, os padrões inferiores (802.3, 802.4, 
802.5, entre outros) definem os tipos de acesso físico para 
diferentes tecnologias de redes locais. Cada padrão é de 
responsabilidade de um subcomitê. O 802.3, por exemplo, 
especifica o padrão Ethernet, o 802.4 Token Bus, o 802.5 Token 
Ring. ao receber alguma atualização para poder contemplar 
algum novo meio de transmissão ou alguma nova facilidade 
ao padrão, é publicado um suplemento sobre as novas 
normas. O suplemento tem o nome da norma, adicionado 
de uma letra ao final. Por exemplo, o suplemento da norma 
802.3 que contempla cabos coaxiais finos é a 802.3a, a 802.3u 
é o suplemento que descreve a Fast Ethernet (100BaSET) e a 
802.3z é a descrição da Gigabit Ethernet (1000BaSE-X). após 
esse suplemento ser aprovado, ele se torna parte da norma 
básica e não é mais publicado como um complemento.
abaixo listamos algumas das normas iEEE 802:
•	 802.2: Comitê llC (Logical Link Control)
•	 802.3: Comitê Ethernet
•	 802.4: Comitê Token Bus
•	 802.5: Comitê Token Ring
•	 802.6: Comitê MaN (Metropolitan Area Network)
•	 802.11: Comitê Wireless LAN
•	 802.15: Comitê Wireless Personal Area Network 
(WPaN)
•	 802.16: Comitê Broadband Wireless Access (WiMax)
3- O Padrão IEEE 802.3
antes de estudarmos os diversos modelos do padrão 
802.3, vamos olhar alguns detalhes do padrão Ethernet. 
Primeiro vamos deixar claro que Ethernet não é um protocolo, 
mas sim uma tecnologia de redes locais. Ela atua nas duas 
camadas do modelo OSi (física e enlace) e não possui as 
camadas superiores (rede, transporte, etc.). as arquiteturas de 
redes (TCP/iP, iPX/SPX, AppleTalk, etc) a utilizam como 
meio para transportar os seus dados. Podemos enxergar a 
Ethernet como um meio de transporte para as arquiteturas 
de redes, figura 3.
Figura 3 – Relação entre Ethernet e arquiteturas de 
rede
Fonte: acervo pessoal.
abaixo listamos a cronologia de alguns suplementos da 
norma 802.3:Tabela 1. Suplementos da norma 802.3
Data Suplemento Descrição
1983 802.3 10BASE5 (10 MBit/s) sobre cabo coaxial 
grosso
1985 803.3a 10BASE2 (10 MBit/s) sobre cabo coaxial 
fino
1985 802.3c Especificação de repetidores a 10 
Mbit/s
1987 802.3d Link de fibra ótica entre repetidores 
(FOIRL)
1987 802.3e 1BASE5 (1 Mbits/s) StarLAN
1990 802.3i 10BASE-T (10 Mbit/s) sobre par 
trançado
1993 802.3j 10BASE-F (10 Mbit/s) sobre fibra ótica
1995 802.3u 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX 
Fast Ethernet a 100
Mbit/s
1998 802.3z Gigabit Ethernet 1000BASE-X sobre 
fibra ótica
8Introdução a Redes II
1998 802.3 Revisão do padrão básico para 
incorporação dos suplementos citados 
anteriormente
1999 802.3ab Gigabit Ethernet 1000BASE-T sobre par 
trançado
2000 802.3ad Link Agregation: utilização de vários 
links (comportando-se
como se fosse um) para aumentar a 
taxa de transferência
2002 802.3 Revisão da norma para acrescentar os 
suplementos anteriores
2003 802.3ae 10 GBit Ethernet sobre fibra ótica.
2003 802.3af PoE (Power over Ethernet) formato que 
permite enviar dados junto
com energia (corrente contínua) em 
um cabo de par trançado
2004 802.3ak 10GBASE-CX4 – 10 GBit Ethernet sobre 
cabo de cobre de baixo custo
2005 802.3 Revisão da norma para acrescentar os 
suplementos anteriores
2006 802.3an 10GBASE-T - 10Gbit Ethernet sobre 
cabo UTP
2006 802.3aq 10GBASE-LRM – 10GBit Ethernet sobre 
fibra multímodo
2007 802.3aw Errata da publicação 10GBASE-T
2009 802.3av Ethernet 10Gbit EPON – Específica o uso 
da Ethernet das operadora
de telecomunicações até as residências.
2010 802.3ba Descreve a Ethernet a 40Gbit/s e a 100 
Gbit/s.
Fonte: acervo pessoal.
3.1. Componentes da Ethernet
O sistema Ethernet é composto por quatro elementos:
•	 o quadro Ethernet (frame);
•	 o protocolo de acesso ao meio;
•	 sistema de sinalização;
•	 o meio físico.
O sistema de sinalização é composto por placas de redes, 
hubs e switches. O meio físico são as mídias utilizadas na 
transmissão dos dados (coaxial, par trançado e fibra).
3.1.1. O Quadro Ethernet
O componente principal do Ethernet é o quadro, a 
função dos outros componentes é realizar a transmissão 
desses quadros de uma máquina a outra. O quadro Ethernet é 
composto por bits dispostos em campos descritos conforme 
a figura 4.
Figura 4 – Campos do Quadro Ethernet
Fonte: acervo pessoal
O tamanho mínimo e máximo que um quadro pode 
ter é de 64 e de 1518 bytes, respectivamente (não entram no 
cálculo o preâmbulo e o SFD).
A definição de cada campo do quadro é a seguinte:
•	 Preâmbulo: Sequência composta por 56 bits (ou 7 
bytes) utilizado para que o receptor e o transmissor 
sincronizem seus circuitos eletrônicos, alertando que 
um quadro irá ser transmitido. Cada um dos sete 
bytes é composto pela sequência 10101010.
•	 SFD: Stall Frame Delimiter composto por 1 byte 
também faz parte do preâmbulo e é composto pela 
sequência 10101011. Os dois últimos bits 1 indicam 
que o preâmbulo acabou e que o quadro começa nos 
próximos bits.
•	 Endereço de destino/Endereço de Origem: 
Cada interface Ethernet possui um endereço exclusivo 
de 48 bits. Os 24 primeiros bits (3 bytes) recebem 
o nome de Organizationally Unique Identifier (OUI) 
e identificam o fabricante da interface. A IEEE é 
responsável pelo controle do OUI. O fabricante 
deve requisitar a IEEE seu identificador. Uma lista 
com todos os OUI pode ser encontrada em http://
standards.ieee.org/regauth/oui/oui.txt. Os outros 
24 bits são atribuídos pelos fabricantes. Não pode 
(ou não deveria) haver no mundo duas interfaces 
com o mesmo endereço. Nesses dois campos são 
colocados os endereços a quem se destina o quadro 
e o endereço de quem o está enviando. ao receber 
um quadro, a estação checa o endereço de destino. 
Caso seja igual ao seu ela continuará a receber o 
resto do quadro, caso contrário o descartará. Existe 
um endereço especial chamado de broadcast o qual 
indica que o quadro se destina a todas as estações, 
no Ethernet ele possui o valor FF:FF:FF:FF:FF:FF. 
você poderá visualizar o endereço físico da interface 
de rede de seu computador através dos seguintes 
passos (considerando que você utilize o sistema 
operacional Windows XP): clique no menu iniciar, 
depois em acessórios, prompt de comando, 
depois digite ipconfig /all localize a linha endereço 
físico. Um exemplo seria: 00-17-31-2D-a3-72. 
Nesse caso, 00-17- 31 (os 3 primeiros bytes) 
identificam o fabricante (AsusTek), e os 3 últimos 
foram atribuídos pelo fabricante.
•	 Tipo/Tamanho: Esse campo indica o tamanho do 
campo dados ou o tipo de informação que o mesmo 
carrega. Como distinguir se o valor nesse campo é 
referente ao tipo ou ao tamanho: se o valor for menor 
ou igual a 1518, então o valor se refere ao tamanho. 
Caso for maior ou igual a 1536, então o campo está 
sendo utilizado para informar o tipo de protocolo 
que está sendo transportado no campo dados.
•	 Dado: é a informação sendo transmitida. Caso o 
tamanho, conteúdo a ser transmitido for menor 
que 46 bytes, deverão ser acrescidos caracteres de 
preenchimento até que se complete o tamanho 
mínino.
•	 CRC: FCS do quadro, utilizado para verificar se o 
quadro foi transmitido corretamente.
9
3.1.2. Protocolo de acesso ao meio
No padrão original Ethernet o meio físico era 
compartilhado, sendo necessário um mecanismo para 
controlar o acesso a esse meio. Para isso, é utilizado o 
protocolo CSMA/CD. Esse protocolo só é utilizado no 
modo half- duplex. Em full-duplex ele é desligado (existe um 
canal para transmissão e outro para recepção, não mais o 
meio compartilhado).
Nesse protocolo, quando a estação possui dados a 
transmitir, deve escutar o meio físico (também chamado de 
canal). ao detectar que o canal está livre (não está ocorrendo 
uma transmissão) ela esperará por um período de 9,6 
microssegundos (tempo correspondente à transmissão de 
96 bits) chamado de intervalo entre quadros (IFG-InterFrame 
Gap). Esse intervalo de tempo é necessário para que uma 
estação não monopolize o canal. Transcorrido esse tempo e o 
canal ainda estiver livre, ela começa a sua transmissão.
Dizemos que ocorreu uma colisão quando duas estações 
estiverem transmitindo ao mesmo tempo. vamos olhar mais 
de perto a ocorrência de colisão. Suponha duas estações (a e 
b), uma em cada extremidade do barramento. ao detectar que 
o canal estava livre, a estação “a” começa a sua transmissão. 
O sinal injetado no canal levará algum tempo até atingir o 
outro extremo do barramento; chamamos esse tempo de t. 
No instante t-1 a estação “b” ainda detecta o canal como 
livre e pode também transmitir. Se ela o fizer, uma colisão irá 
ocorrer, e será detectada primeiro por ela. Somente depois 
de transcorrido outro instante t de tempo será detectada pela 
estação “a” (tempo que levará o sinal transmitido por “b” para 
percorrer o canal até a outra extremidade). a esse intervalo 
de tempo 2t nós chamamos de tempo de slot ou tempo 
de contenção (tempo que o sinal levaria para ir de um 
extremo do barramento ao outro e voltar). Na ethernet a 
10 e a 100 Mbps o tempo de slot é o tempo que se leva para 
transmitir 512 bits (51,2 microssegundos na transmissão a 10 
Mbps).
ao detectar uma colisão, a estação continuará a transmitir 
32 bits de dados (chamado de Jam) para reforçar a ocorrência 
da colisão. Note que se a colisão for detectada durante o envio 
do preâmbulo, ela transmitirá o Jam somente após o envio do 
preâmbulo. após o envio desse sinal, as estações executam 
o algoritmo de espera aleatória exponencial truncada que 
consiste em esperar por um tempo que é calculado da 
seguinte forma: é sorteado um número entre 0 e 2n-1, em 
que n representa o número consecutivo de colisões para um 
mesmo quadro. Esse número é multiplicado pelo tempo de 
slot, resultando no tempo em que a estação deve esperar antes 
de tentar uma nova transmissão. Caso o número de colisões 
ultrapasse a 10, esse número aleatório é truncado em 1023 
(210-1). Caso ocorram16 colisões, a transmissão é abortada. 
as estações fazem uma estimativa da quantidade de estações 
que estão fornecendo carga no canal através do número de 
colisões sucessivas. a tabela 2 ilustra as estimativas do tempo 
de espera e de estações estimadas utilizando o canal em um 
sistema de 10 mbps (SPURGEON, 2000).
Tabela 2 - tempos de espera máximos em um sistema 
de 10Mbps (µs=microssegundos; ms=milissegundos).
Colisões
Sucessivas
Número 
Estimado de 
outras Estações
Intervalo de
números 
Aleatórios
Intervalo de 
tempo de 
espera
1 1 0... 1 0...51,2 µs
2 3 0... 3 0...153,6 µs
3 7 0... 7 0...358,4 µs
4 15 0... 15 0...768 µs
5 31 0... 31 0...1,59 ms
6 63 0... 63 0..3,23 ms
7 127 0... 127 0...6,50 ms
8 255 0... 255 0...13,1 ms
9 511 0... 511 0...26,2 ms
10-15 1023 0... 1023 0...52,4 ms
16 Muito Alto N/D Descarta o 
quadro
Fonte: acervo pessoal.
Notamos que em um sistema Ethernet half-duplex temos 
um limite máximo de 1024 estações.
Se a estação transmitiu 512 bits e não houve uma colisão 
dizemos que ela ganhou o canal e o protocolo CSMA/CD 
garante que não ocorrerão colisões.
Chamamos de diâmetro da rede o tamanho total do cabo 
em que o sinal pode trafegar (ida e volta) em tempo de 512 
bits. Em sistemas a 10 mbps esse diâmetro é de 2.800 metros 
(10BASE5) e a 100 mbps é de 205 metros (100BASE-T).
a ocorrência de colisão é um fato normal e esperado em 
um sistema Ethernet half-duplex e o protocolo foi justamente 
projetado para lidar com essas colisões. O que não é normal é 
a ocorrência de uma colisão depois de decorrida a transmissão 
de 512 bits do quadro (depois da estação ter ganhado o canal). 
O protocolo não está preparado para lidar com esse erro que 
deve ser detectado pelo software aplicativo. a ocorrência de 
colisões tardias é uma anomalia e pode derrubar uma rede 
inteira. Uma das causas pode ser a utilização de dispositivos 
full-duplex em sistemas half-duplex ou problemas na mídia, 
causados pelo efeito de cross-talk ou linha cruzada, que é a 
interferência que um canal gera em outro.
3.2. 10 Mbps ETHERNET
A especificação inicial do 802.3 padrão utilizava como 
mídia o cabo coaxial grosso (thick net) e topologia em barra, 
e utilizava o protocolo CSMa/CD como método de acesso 
ao meio.
a sinalização utilizada é a Manchester, que emprega duas 
transições para representar um bit. Note que isso gera uma 
largura de banda de 20 MHz, pois temos que transmitir 10 
Mbps, e cada bit requer dois pulsos.
10Introdução a Redes II
3.2.1. 10BaSE5
O sistema 10BaSE5 utiliza o cabo coaxial grosso 
operando a 10 Mbps por segundo, topologia em barra, com 
o tamanho máximo do segmento de 500 metros, podendo 
se estender por até 2.500 metros, utilizando 4 repetidores (5 
segmentos de 500 metros cada). a cada 2,5 metros existem 
marcações no cabo indicando onde devem ser colocados 
os transceptores, que são conectados a interface de rede do 
computador através de um cabo. Pode haver no máximo 100 
estações por segmento.
A codificação utilizada é a Manchester. as tensões 
envolvidas na sinalização são: 0v para o bit 1 e -2v para o 
bit 0, conforme ilustrado na figura 5. Foi introduzida uma 
nova definição, o tempo de bit, que é o tempo necessário 
para sinalizar um bit. Na ethernet esse tempo é de 100 nano 
segundos (1 bit / 10000000 Mbps = 0,0000001s ou 100 ns), 
ou seja, a cada 100 nano segundos ela sinaliza um bit no canal. 
Esta transmissão é half-duplex.
Figura 5 – Codificação Manchester para 10Base5
Fonte: acervo pessoal.
3.2.2. 10BaSE2
Utiliza cabo coaxial fino. Topologia em barra. O 
tamanho máximo de cada segmento é de 185 metros. 
Podemos estender por até cinco segmentos com a utilização 
de quatro repetidores, ficando o barramento com 925 metros 
de comprimento. Nas extremidades do barramento deve ser 
conectado um terminador de 50 ohms para evitar a ocorrência 
de ecos no cabo. as estações são conectadas ao barramento 
através de conectores BNC em formato de “T”.
a codificação é semelhante ao 10BASE5 e a transmissão 
é half-duplex.
3.2.3. 10BaSE-T
Esse sistema utiliza o par trançado como meio físico de 
transmissão. Utiliza a topologia em estrela, os dispositivos 
utilizados para conectar as estações são: hubs e switches. O 
modo de transmissão pode ser half-duplex ou full-duplex. 
Quando utilizado o modo full-duplex o protocolo CSMA-
CD é desligado, pois não existe mais o meio de transmissão 
compartilhado, existindo um par para transmissão e outro 
para recepção.
a distância máxima entre as estações e o concentrador 
(hub ou switch) é de 100 metros, tanto em half como em full-
duplex. Note que a limitação do comprimento se deve à 
atenuação do sinal no cabo de par trançado e não mais à 
limitação do tempo de slot de 512 tempos de bit.
A codificação adotada é a Manchester. O sistema utiliza 
a transmissão diferencial balanceada. Por um fio é transmitido 
o sinal com a amplitude positiva (0 a 2,5v) e pelo outro com 
a amplitude negativa (0 a -2,5V), como podemos verificar na 
figura 6.
Figura 6 – Codificação Manchester e transmissão 
diferencial balanceada
Fonte: acervo pessoal.
3.2.4. 10BaSE-FL
Padrão que evoluiu do FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater 
Link) que era utilizado para interconectar concentradores a 
uma distância de até 1.000 metros.
O padrão FOIRL foi desenvolvido em 1989 e o 
10BASE-FL em 1993. a distância atingida na interconexão é 
de até 2.000 metros, utilizando fibra multimodo 62,5 μm/125 
μm (especificação do diâmetro do núcleo da fibra=65 
micrômetros e da casca=125 micrômetros).
São empregados transceiveres ópticos que convertem 
os sinais elétricos para luminosos e vice-versa. A codificação 
é a Manchester. Para sinalizar os pulsos altos necessita-se da 
presença de luz e para os baixos pulsos a luz não é necessária. 
Existe uma fibra que envia (TX) e outra que recebe (RX) o 
sinal luminoso.
3.3. 100BaSE-FX
Na década de 80, a velocidade de 10 Mbps era suficiente, 
mas à medida que os computadores começaram a evoluir, 
essa velocidade deixou de ser suficiente. Dessa necessidade 
surgiu o Fast-Ethernet oficialmente descrita pelo padrão IEEE 
802.3u.
11
Foi mantido o formato do quadro Ethernet, sendo 
abandonada a utilização do cabo coaxial. Foi padronizado 
somente o par trançado e a fibra óptica. As diferenças em 
relação ao padrão anterior são: o InterFrame Gap (IFG), 
que passou de 9,6 nano segundos para 0,96 nano segundos 
(décima parte do IFG anterior); o tempo bit passou de 100 
nano segundos para 10 nano segundos; a utilização do preâmbulo 
ficou obsoleta, pois agora, quando não há dados a serem 
transmitidos, é emitido um sinal constante no canal, chamado 
de sinal IDLE. Mas a sua existência foi mantida para manter 
a compatibilidade.
A codificação também foi mudada. Não é usada mais a 
Manchester, e sim a 4B/5B, que mapeia um grupo de 4 bits de 
dados a serem transmitidos em um grupo de 5 bits, conforme 
a tabela 3. apesar de adicionar uma sobrecarga de 25%, essa 
codificação envia o sinal de clock, juntamente com os dados 
(note que sempre haverá uma transição nos dados sendo 
transmitidos; somente no sinal de IDLE que não há), além 
de transmitir sinais de controle como os delimitadores SSD 
e ESD.
Tabela 3 – Codificação 4B5B
Bloco de 4 bits
(Dados)
Bloco de 5 bits
a ser transmitido
Descrição
0000 11110 0
16
0001 01001 116
0010 10100 216
0011 10101 316
0100 01010 416
0101 01011 516
0110 01110 616
0111 01111 716
1000 10010 816
1001 10011 916
1010 10110 a16
1011 10111 B16
1100 11010 C16
1101 11011 D16
1110 11100 E16
1111 11101 F16
- 11111 IDLE
- 11000 SSD #1
- 10001 SSD #2
- 01101 ESD #1
- 00111 ESD #2
- 00100 Halt
Fonte: acervo pessoal.
a sinalização desse bloco de 5 bits é feito utilizando-se 
a sinalização MLT-3 (MultiLevel Threshold 3). Cada transição 
de sinal pode assumir um dos 3 níveis de voltagens (-1v, 
0v e 1v). Para transmitir o bit 1 há uma mudança de 
nível e para transmitir o bit 0 não há mudança. A figura 7 
demonstra a sinalização do dado hexadecimal E9 apóspassar 
pela codificação 4B/5B (em binário: E=11100 e 9=10011). 
Essa sinalização emite menos interferência eletromagnética e 
requer menos banda que a codificação Manchester.
Figura 7 – Exemplo da sinalização MLT-3
Fonte: acervo pessoal.
a sinalização física para o 100BASE-FX (fibra óptica) 
é a NRZI, que modifica o sinal quando envia bit 0, e inverte 
o sinal do estado anterior quando enviando bit 1. A figura 8 
ilustra essa sinalização.
Figura 8 – Exemplo da sinalização NRZI
Fonte: acervo pessoal.
3.4. GIGaBIT ETHERNET
Ao final do ano de 1995 o comitê 802 institui um grupo 
de estudos (The Higher Speed Study Group) com a missão de 
pesquisar novas velocidades para o padrão Ethernet.
Em meados de 1996 foi aprovado o 802.3z (1000BASE-X) 
que definiu o padrão Gigabit Ethernet desenvolvido para 
utilizar basicamente como meio de transmissão a fibra ótica 
e ser utilizado como backbone para rede campus ou conectar 
servidores ou estações de trabalho que necessitavam de 
uma alta taxa de transferência de dados. No ano de 1999 foi 
aprovado o comitê 802.3ab (1000BASE-T) para operar o 
padrão Gigabit Ethernet em cabo de par trançado.
O 1000BASE-X adota três meios físicos de transmissão: 
fibras monomodo (diâmetro do núcleo de 9 mícron), fibras 
multimodo (com diâmetro do núcleo de 50 e 62,5 mícron) e 
cabo de par trançado blindado (que não foi muito difundido 
devido à distância que alcançava, 25 metros).
as distâncias máximas alcançadas (para o 1000BASE-X) 
em um único lance são descritas na tabela 4.
12Introdução a Redes II
Tabela 4 – Distância máxima (1000BASE-X) para 
um lance de cabo
Tipo do Meio Físico Distância Máxima
Fibra monomodo (núcleo com 9 mícron) 5 Km (LX)
Fibra Multimodo (núcleo de 62,5 mícron) 275 metros (SX)
Fibra Multimodo (núcleo de 62,5 mícron) 550 metros (LX)
Fibra Multimodo (núcleo de 50 mícron) 550 metros (SX)
Fibra Multimodo (núcleo de 50 mícron) 550 metros (LX)
Cabo de Cobre (trançado blindado) 25 metros (CX)
Fonte: acervo pessoal.
a nomenclatura lX e SX se refere ao comprimento de 
onda (L=Long, comprimento de onda entre 1270 – 1355 nm, 
S=short, comprimento entre 770 – 860 nm), CX faz referência 
ao cobre (Copper).
A codificação utilizada no 1000BASE-X é a 8B/10B, 
ou seja, 8 bits de dados são transformados em 10 bits antes 
de serem transmitidos. a sinalização é a NRZ. Nível alto 
é sinalizado com a presença de luz e o nível baixo pela sua 
ausência.
O 1000BASE-T descreve o padrão Gibabit Ethernet 
para ser adotado o par trançado como meio físico de 
transmissão. inicialmente foi desenvolvido o 1000BASE-T e 
depois o 1000BASE-TX. a diferença entre os dois se encontra 
na arquitetura dos transceptores utilizados na sinalização. O 
1000BASE-T se utiliza de uma arquitetura mais complexa 
implicando em um preço mais elevado dos equipamentos. 
Já a TX adota uma arquitetura menos complexa, refletindo 
um preço menos elevado dos equipamentos. Por outro 
lado, o BASE-T pode ser empregado em cabos categoria 
5e, que eram os cabos utilizados na época, já o BASE-TX 
necessita de cabos categoria 6. Quem desejasse migrar para 
gigabit e pretendesse utilizar o TX teria que trocar todo o 
cabeamento, implicando em um custo elevado. O cabo cat 
6 é mais caro que o cat 5e. Por isso, no mercado, é comum 
encontrar equipamentos 1000BASE-T, não só pela questão 
do cabeamento, mas também porque o valor dos ativos 
caíram bastante de preço.
O 1000BASE-T utiliza os 4 pares de fios para sinalização 
através de um mecanismo complexo de codificação chamado 
4D-PAM5, que envia 8 bits de dados codificado em quatro 
símbolos e sinalizados em cinco níveis de amplitude (PAM5, 
o MLT3 utiliza-se de três níveis). a transmissão e a recepção 
são feitas nos quatro pares simultaneamente, graças à presença 
de um circuito híbrido que consegue separar o sinal emitido 
do sinal recebido através da diferença de suas fases.
O circuito de transmissão do 1000BASE-TX é cerca 
de 75% menos complexo que o do BASE-T. São utilizados 
dois pares para transmissão e dois para recepção. Cada par 
transmite a 250Mbps, necessitando de uma banda passante 
maior do cabo. A figura 9 ilustra esses circuitos.
Figura 9 - Circuitos 1000BASE-TX e 1000BASE-T
Fonte: acervo pessoal.
3.4.1. CaRRIER EXTENSION
O padrão Ethernet específica um tamanho mínimo de 
quadro de 64 bytes, que corresponde a 512 bits, também 
chamado de slot time ou tempo de contenção. Esse é o tempo 
necessário para o sinal ir do início do barramento até o seu 
final e voltar. Esse tempo é utilizado para garantir que no caso 
de uma colisão, esta será percebida pela estação transmissora 
no início do cabo.
Note que o diâmetro de rede diminuiu da Ethernet (2.500 
metros) para o Fast Ethernet (200 metros), essa diminuição foi 
na ordem de dez vezes. Se for mantido o mesmo slot time, 
o diâmetro de rede no gigabit ethernet seria na ordem de 20 
metros. Esse diâmetro de rede é suficiente para interconectar 
equipamentos dentro de uma sala, mas para uma rede local 
não é.
Para resolver esse impasse foi adotado que o slot time 
seria de 512 bytes, mas manteria o tamanho mínimo do 
quadro em 64 bytes. Quando o tamanho do quadro a ser 
transmitido estivesse entre 64 e 512 bytes ele seria completado 
com símbolos de extensão (carrier extension). O tamanho do 
quadro não é aumentado, mas sim o tempo da portadora (ver 
figura 10-a).
O problema foi solucionado, mas foi criado outro, se 
forem transmitidos quadros com o tamanho mínimo de 64 
bytes teremos um desperdício de 448 bytes. Com isso, o 
desempenho do gigabit ethernet seria um pouco melhor que o 
fast ethernet, algo em torno de 25%. Para contornar esse 
problema foi desenvolvida uma técnica chamada de packet 
bursting, na qual a estação adiciona à sua transmissão mais de 
um pacote, obedecendo à seguinte regra: o primeiro pacote 
deve ter o slot time de 512 bytes, os pacotes subsequentes são 
adicionados com uma separação entre eles chamada de IGP 
(inter packet gap) (ver figura 10-b). Dessa maneira tem-se um 
aumento substancial na taxa de vazão.
Na transmissão full-duplex não é utilizado o Carrier 
Extension e nem o Packet Bursting. ao invés de adotar o 
CSMa/CD é empregado o flow control, que permite que um 
dispositivo sinalize outro que não envie mais pacotes, pois 
não pode mais processá-los devido à sobrecarga ou falta de 
recursos, como buffers, por exemplo.
13
Figura 10 - a) Carrier Extension. b) Packet Bursting.
Fonte: acervo pessoal
3.4.2. 10 Gigabit Ethernet
O padrão 10 Gigabit Ethernet está sob o comando da 
10GEa (Gigabit Ethernet aliance). as normas iEEE para 
o 10 Giga são: 802.3ae (10GBaSE-SR, 10GBaSE-lR, 
10GBaSE-ER, 10GBaSE-lX4), 802.3ak (10GBaSE-CX4, 
cobre twin-ax), 802.3an (10GBaSE-T, par trançado de cobre), 
802.3ap (10GBaSE-KX4 e 10GBaSE-KR, backplane) e 
802.3aq (10GBaSE-lRM). as normas 802.3ae e 802ak já 
foram incorporadas na 802.3. Espera-se a incorporação das 
outras para este ano.
Com a introdução desse padrão, a Ethernet entra na briga 
pelas redes metropolitanas e de longa distância, concorrendo 
diretamente com o ATM. a IEEE tem pretensões de levar a 
Ethernet a velocidade de 40, 80 e 100 Gigabits por segundo.
Somente o modo full-duplex é suportado.
3.4.2.1. 10BaSE-SR
É o módulo mais barato, o que consome menos 
energia e o de menor tamanho da família 10 giga. O termo 
SR indica “short range” (curto alcance), utiliza codificação 
64B/66B, operando sobre fibras multimodo com laser, com 
comprimento de onda de 850 nm. atinge distâncias de 26 
metros ou 300 metros quando usa novas fibras multimodos 
OM3 com 50 μm.
3.4.2.2. 10BaSE-LR
O 10BaSE-lR (Long Range) opera sobre cabo de fibra 
monomodo com laser com comprimento de onda de 1310 
nm. atinge distâncias de no máximo 25 km.
3.4.2.3. 10BaSE-ER
O 10BaSE-ER (Extended Range) utiliza fibra mono modo 
usando laser com comprimento de onda de 1550 nm. atinge 
distâncias de até 40 Km. Existe um padrão que não é definido 
pelo iEEE, chamado de 10GBaSE-ZR, capaz de alcançar a 
80km.
3.4.2.4. 10GBaSE-LX4São utilizados 4 lasers como fonte transmissora, cada um 
operando em comprimento de onda. atinge distâncias de até 
300 metros quando operando sobre fibras multimodo e de até 
10 km quando operando sobre fibra mono modo.
3.4.2.5. 10GBaSE-LRM
Esse padrão permite alcançar maiores distâncias 
utilizando os cabos multimodo utilizados pelo 10GBaSE-SR. 
Em vez dos 26 metros normais podemos alcançar 220 metros 
utilizando o mesmo cabo óptico.
3.4.2.6. 10BaSE-CX4
Utiliza quatro pares de cabos Twinax para transmitir 
dados a até 15 metros. Geralmente utilizado dentro de data 
centers para interconexão de servidores aos switches. Na 
figura 11 temos um exemplo do conector utilizado.
Figura 11 – Conector tipo infiniband
imagem disponível em: http://store.cablesplususa.com/qsfpcables.html último. 
acesso em: 10/03/2013.
3.4.2.7. 10GBaSE-T
Esse padrão disponibiliza 10 Giga sobre cabo de par 
trançado blindado ou não, até uma distância de 55 metros, 
utilizando cabos categoria 6 e 100 metros, quando adotados 
cabos categoria 6a.
3.4.2.8. 10GBaSE-KX4 and 10GBaSE-
KR
Esse padrão foi desenvolvido para ser utilizado em 
backplanes (placas de circuito impresso que são utilizadas 
em switches, roteadores e blade servers). O comprimento 
máximo do trilho de cobre não pode ultrapassar 1 metro de 
comprimento.
3.5 Conclusão
O Ethernet consolidou-se como padrão líder em redes 
locais, posição esta conquistada através da robustez do padrão 
e pela competência do grupo IEEE. Mostrou também que o 
mercado só tem a ganhar na adoção de sistemas abertos. a 
grande quantidade de fabricantes fez com que o preço dos 
14Introdução a Redes II
equipamentos caísse e impulsionasse o desenvolvimento do 
padrão.
agora o Ethernet bate à porta das redes metropolitanas 
e de longa distância, mercado dominado pelo padrão ATM. 
Na transmissão de dados, o Ethernet é imbatível; já em 
transmissão de dados que são sensíveis a atrasos e latência 
(como vídeo, voz e aplicações em tempo real) o ATM é 
imbatível. Hoje os dois padrões se complementam, Ethernet 
em redes locais e ATM em backbone.
Parece que estamos indo bem. Então para encerrar 
essa aula, vamos recordar o que foi estudado em 
nossa primeira aula.
Retomando a aula
1- Histórico da Ethernet
Nessa seção, conhecemos a história da tecnologia 
Ethernet, vimos que surgiu no final do ano de 1972, criada 
pelo então funcionário da Xerox Robert Metcalf. Em 1976 
foi publicada na revista científica Comunicados da ACM a 
sua especificação. Em 1980 um consórcio entre as empresas 
Digital, Intel e Xerox especificou o padrão Ethernet a 10 
Mb/s. Podemos citar três fatores que a levou a ser hoje a 
tecnologia usada em mais de 80% das redes locais:
•	 especificação foi considerada livre (tal qual o 
modelo OSi para criação de arquiteturas de redes 
de computadores): qualquer fabricante pode 
produzir dispositivos para essa tecnologia não 
sendo necessário o pagamento de royalties; com 
isso aumentou a oferta de dispositivos forçando a 
queda do preço e com consequente popularização 
da tecnologia.
•	 a retro compatibilidade: sempre que a tecnologia 
evoluía ela mantém compatibilidade com as 
anteriores. Por exemplo, uma placa Ethernet de 
1Gb/s deverá funcionar com o padrão antigo de 
10Mb/s.
2- O Padrão IEEE 802
Nessa seção, conhecemos o que é o iEEE e o que é o 
padrão 802. A IEE é um organismo internacional que define 
padrões nas áreas de engenharia elétrica e informática. É 
composta por vários comitês, cada um responsável por um 
padrão. O padrão que trata sobre redes locais e metropolitanas 
chama-se 802.
O 802 trabalha nas duas primeiras camadas do modelo 
OSi: física e enlace. Portanto é responsável pela correta 
sinalização em um meio físico dos dados enviados pela 
camada superior, a de rede.
Ele foi composto em três subcamadas. Na mais inferior 
estão os padrões que lidam diretamente com o meio físico. 
aqui se encaixa o padrão Ethernet (que no iEE recebeu o 
nome de 802.3), além dele existem outros como o 802.4 (Token 
Bus), 802.5 (Token Ring) e o 802.11 (padrão wireless). Esses 
padrões realizam as funções descritas na primeira camada do 
modelo OSi e uma porção da segunda, a de enlace. acima 
dessa subcamada do 802 está o 802.2 que é responsável pela 
ligação entre a camada superior do modelo OSi, a de rede, com 
a subcamada inferior do 802. Gerenciando a comunicação 
entre essas duas subcamadas está a 802.1.
3- O Padrão IEEE 802.3
Nessa seção, estudamos o padrão Ethernet. vimos 
que ele é utilizado como um meio de transporte por várias 
arquiteturas de redes.
Para cada nova atualização do padrão é criado um 
suplemento que é nomeado adicionando uma letra ao final do 
nome original do padrão. assim o suplemento que descreve 
o Ethernet a 100 Mb/s chama-se 802.3u. Todo dispositivo 
Ethernet possui em sua descrição todos os suplementos que 
foram incorporados em sua fabricação. assim, ao ver na 
descrição do equipamento o nome 802.3ab, você sabe que ele 
suporta o Gigabit Ethernet.
Estudamos os quatro elementos da Ethernet: o quadro, 
o protocolo de acesso ao meio, o sistema de sinalização e o 
meio físico.
aprendemos que o tamanho de um quadro Ethernet pode 
ser de 64 a 1518 bytes. Que o tamanho máximo do dado que 
um quadro poder carregar é de 1500 bytes. vimos cada uma 
das sinalizações (codificações) utilizadas em cada atualização 
do padrão que permitiram o aumento de velocidade. vimos 
também que para manter a compatibilidade com versões 
anteriores, mais especificamente com transmissões half-
duplex, foram desenvolvidas as técnicas do carrier extension 
e o packet-bursting. Técnicas essas que são desligadas ao se 
utilizar conexões full- duplex, assim como o CSMa/CD, que 
em seu lugar utiliza-se o flow control.
Disponível em: WiKiPEDia. Xerox alto. Disponível 
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Vale a pena ler
Vale a pena
15
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PiNHEiRO, José Maupício. aula 03 - Cabeamento 
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YOUTUBE. Como Funciona a Fibra Óptica - 
Parte 2. Disponível em: http://www.youtube. com/
watch?v=Tc1C2_Jp9Ro&NR=1&feature=endscreen. 
acesso em: 01/03/2013.
YOUTUBE. Entenda os Conceitos da Fibra 
Óptica. Disponível em: http://www. youtube.com/
watch?v=vpfYeYSmfPY. acesso em: 01/03/2013.
 Glossário
µm Micrometros ou mícrons. Unidade de medida, 
submúltiplo do metro. É definida como a milionésima 
parte do metro (1 × 10-6 m).
µs Microssegundos. Unidade de tempo, submúltiplo do 
segundo. É definida como a milionésima parte do 
segundo (1 × 10-6 s)
3com Empresa fundada em 1979 (sendo um dos fundadores 
o Sr.Metcalfe) destinada à fabricação de produtos de 
infraestrutura para redes de computadores (switches, 
roteadores, placas de rede, etc). adquirida em 2010 
pela empresa HP.
AppleTalk arquitetura de redes locais de propriedade da empresa 
apple para ser utilizada em seus computadores e 
dispositivos.
Arcnet arquitetura antiga de redes locais. Foi amplamente 
utilizada entre os meados dos anos 70 e início dos 
anos 80. após a aparição da Ethernet caiu em desuso. 
Sua velocidade era de 2.5Mbps. Utiliza a passagem de 
token para controlar o acesso ao meio físico.
ATM acrônimo de Modo de Transferência assíncrono. É 
tecnologia de redes metropolitanas e longa distância 
de alta velocidade. atua na camada dois do modelo 
OSI. Os pacotes de dados são chamados de células ao 
invés de quadros como no Ethernet.
Backbone É a espinha dorsal de uma operadora de Internet. 
É a rede principal de dados da operadora. Dela se 
ramificam as redes menores que irão atender uma 
determinada região.
Blade 
Servers
São servidores com design modular. Cada servidor se 
assemelha a uma placa mãe de computador comum. 
São acoplados a um gabinete chamado blade 
enclosure. Cada uma pode acodomar várias lâminas 
(nome dado a um servidor blade). Seu propósito é 
aumentar a densidade de servidores por rack. Um rack 
comum pode ter até 42 servidores. Com a utilização 
de blades esse número pode aumentar para
128. além do aumento da densidade há também o 
ganho na eficiência térmica e energética.
Figura 12: Uma enclosure com 16 Lâminas
Fonte: Dell Computadores
16Introdução a Redes II
Cabos Twinax Cabos semelhantes aos coaxiais, porém com 
dois filamentos de fios internos.
DIX Consórcio formado pelas empresas Digital, Intel 
e Xerox.
IPX/SPX Protocolos de redes de computadores 
proprietários da empresa Novell utilizados em 
seu sistema operacional de rede Netware. IPX é 
um protocolo de rede (camada 3 do modelo OSI) 
e SP um protocolo de transporte (camada 4 do 
modelo OSI).
Mbps Megabits por segundo. Unidade de transferência 
de dados que equivale a 1.000.000 bits por 
segundo.
Mícron Ver µm
ms Milissegundos. Unidade de tempo, submúltiplo 
do segundo. É definida como a miléssima parte 
do segundo (1 × 10-3 s)
Nanossegundos Unidade de tempo, submúltiplo do segundo.
É definida como a bilionésima parte de um 
segundo (1 × 10-9 s)
Token Ring Tecnologia de redes locais cuja topologia lógica 
é em anel. atua na camada 2 do modelo OSI. O 
controle de acesso ao meio se dá pela utilização 
de um token. apenas a estação que possui o 
token poderá transmitir no canal. Esse token de 
estação em estação.
Minhas anotações