Ethernet Moderna - CompTIA Network+ (N10-006)

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Ethernet Moderna
Capítulo 4
Baseband & Broadband
Baseband significa que apenas um sinal viaja o cabo da rede por vez, ocupando assim as bandas mais baixas.
Broadband você consegue ter múltiplos sinais trafegando no mesmo cabo ao mesmo tempo, modulando em freqüências maiores.
Multispeed & Autosensing
Cada upgrade do padrão ethernet praticamente significava comprar novos equipamentos para acomodar velocidades maiores. Para economizar financeiramente e fazer a migração aos poucos, foram criados dispositivos multispeed & autosensing.
Esses dispositivos, seja uma NIC ou um HUB, operavam em diferentes bases de velocidade. Ao se conectar com outro dispositivo, eles negociavam à maior velocidade em comum para operar. Então se, por exemplo, eu possuo uma NIC 10/100Mbps conectada à um HUB 10/100/1000Mbps, então a conexão era estabelecida em 100Mbps.
Em um linguajar técnico podemos dizer que temos uma conexão/dispositivo 10/100Mbps.
Half-duplex & Full-duplex
Duplex se refere à habilidade de comunicação bidirecional entre dispositivos. Uma comunicação half-duplex significa que apenas um dispositivo deve transmitir por vez. Já na full-duplex os dois podem receber e enviar ao mesmo tempo. Em conexões full-duplex não existe o CSMA/CD.
Redes sem fio sofrem do problema que não conseguem ser full-duplex por utilizarem ondas de rádio. Existe um processo chamado Time Division Duplexing (TDD) que “emula” o full-duplex, dividindo períodos de tempos que os dispositivos têm de receber e enviar a informação, então a informação trafega em ambos os sentidos nos tempos delimitados.
100BaseT
Surgiu um tempo após a 10BaseT procurando aumentar a performance das redes existentes. Surgiram dois padrões derivados do 100BaseT; 
100BaseT4 que usava cabos CAT3 (porém já está esquecido) e eventualmente e atual 100BaseTX com cabos CAT5.
Hoje chamamos a 100BaseTX de Fast Ethernet, por mais que existam padrões mais rápidos de rede.
Sumário…
Speed: 100Mbps;
Signal Type: Baseband;
Distance: 100 meter node-to-hub;
Node Limit: 1024;
Topology: star bus - physically star, logical bus;
Cable Type: CAT5 ou melhor tanto UTP como STP;
100BaseFX
Existem certas situações em que cabos par trançados não dão conta do serviço. Algumas delas é quando possuimos uma rede com uma distância física considerável ou ambientes com um campo de ruído magnético muito altos. Para todos esses problemas, a fibra óptica resolve o serviço. Por mais que cabos STP forneçam uma alta resistência à ruídos magnéticos, eles não cobrem a distância que a fibra óptica cobre. Cabos STP geralmente são usados em áreas menores com um campo EMI muito elevado.
Existe também a questão de segurança; Cabos fibra óptica são mais difíceis de se infiltrar.
A 100BaseFX é interessante por utilizar maiores velocidades como a 100BaseT e os cabos e mesmo conectores da 10BaseFX.
Sumário...
Speed: 100Mbps;
Signal: Baseband;
Distance: 2KM node to hub;
Node Limit: 1024;
Topology: star bus - physically star and logical bus;
Cable Type: multimode fiberoptic com conector SC e ST.
Gigabit Ethernet
1 Gigabit Ethernet
A IEEE estabeleceu um novo padrão funcionando a 1Gbps no final dos anos 90.
Dividiu-se em 1000BaseT (subcomitê 802.3ab) e 1000BaseX (subcomitê 802.3z). O 1000BaseX se divide em 3 tipos; 1000BaseTX, 1000BaseSX e 1000BaseLX.
1000BaseTX caiu em desuso pelo alto preço do cabo CAT6 na época de seu lançamento (2001), mas ainda existe no exame CompTIA.
1000BaseT
Sumário...
Speed: 1Gbps;
Signal: Baseband;
Distance: 100M node to hub;
Node Limit: 1024;
Topology: star bus - physically star and logical bus;
Cable Type: Cat5 ou maior.
1000BaseCX
O 1000BaseCX utiliza um modelo especial de cabo coaxial, que é o que chamam de twinaxial. Cabos twinaxial são blindados e possuem impedância de 150Ohms e limite de 25m de distância. Padrão pouquíssimo usado na Gigabit Ethernet.
Sumário...
Speed: 1Gbps;
Signal: Baseband;
Distance: 25M node to hub;
Node Limit: 1024;
Topology: star bus - physically star and logical bus;
Cable Type: twinaxial
1000BaseSX
Padrão muito usado quando começamos a adentrar redes 1Gbps. Os dispositivos que operam nesta rede são bem parecidos, porém os cabos são levemente diferentes; os cabos podem chegar até 500m e usam um led de comprimento de onda 85nm. Este tipo de rede geralmente usa conectores LC.
Sumário...
Speed: 1Gbps;
Signal: Baseband;
Distance: 2KM node to hub;
Node Limit: 1024;
Topology: star bus - physically star and logical bus;
Cable Type: multimode fiberoptic (geralmente LC) de até 550m.
1000BaseLX utiliza fibra óptica single mode que pode alcançar distâncias de até 5km, e dependendo de repetidores de alguns fabricantes, até 70km. Pode-se afirmar que o 1000BaseLX é o long-distance carrier do padrão gigabit. Os conectores deste padrão são o mesmo da 1000BaseSX.
1000BaseLX
Sumário...
Speed: 1Gbps;
Signal: Baseband;
Distance: 5KM node to hub (or 70km);
Node Limit: 1024;
Topology: star bus - physically star and logical bus;
Cable Type: laser singlemode fiberoptic (geralmente LC).
Resumão de Gigabit Ethernet
GBIC & SFP
Como vimos anteriormente, existem dispositivos como o media converter que nos permitem misturar diferentes tipos de rede, fazendo exatamente o que o nome diz; converter twisted pair para optic fiber, por exemplo.
Existem também o GBIC (GigaBit Interface Converter), que funciona como um literalmente um conversor físico. Você pode plugar um GBIC RJ45 em uma porta ethernet, e logo em seguida trocar por um GBIC SC, e passar a utilizar fibra óptica. O GBIC é hot-swappable. Ficou obsoleto com a chegada do SFP.
O SFP (Small-form Factor Pluggable) é um conector bem menor que oferece a mesma funcionalidade do GBIC. Também são hot-swappable, e substitiuiram o GBIC. Também são conhecidos como mini-GBIC.
GBIC
SFP/MINI-GBIC
Evolução da Ethernet
10/40/100 Gigabit Ethernet
10 Gigabit Ethernet
Nos anos recentes, a indústria viu o nascimento de mais um novo padrão ethernet a fim de elevar a velocidade. Esse padrão, 10GBase, veio com uma série de novas específicações para fibra e 2 para cabos de cobre.
A especificação 10GBase mista entre fibra óptica e cabos de cobre é a mais encontradas em datacenters nos dias de hoje.
Os padrões 40/100Gb ainda não são viáveis nos dias de hoje, e por isso não veremos 40/100Gb na prova da CompTIA.
Os padrões 10GbE não definem tipo de conectores e deixam essa tarefa para os fabricantes.
Fibra óptica - 10GBaseSR / 10GBaseSW / 10GBaseLR / 10GBaseLW
Ao criar o padrão 10GBase, a IEEE encontrou 3 desafios: manter o formato do frame, como transferir em velocidades rápidas e como criar um padrão novo se já existia o SONET para cobrir redes de fibra óptica de 10Gbps. Por este motivo o 10GBase 
Por esse motivo a IEEE organizou de tal maneira, 10GBasexy, onde x é o tipo de fibra (geralmente) e y é a camada física utilizada (onde R significa Lan e W significa SONET/WAN) para comunicação.
O 10GBaseSy usa sinais comprimentos de onda curtos (850nm) através de uma fibra multimode e pode chegar somente até 300m. 
Já o 10GBaseLy usa sinais de comprimento de onda grandes (1310nm) por uma fibra singlemode chegando até 10km.
O 10GBaseEy usa sinais de comprimento de onda extra-grandes (1550nm) por uma fibra singlemode chegando até 40km.
Existe também o 10GBaseLRM, que usa o mesmo padrão 10GBaseLR mas usa cabos multimode o que encurta a distância para até 220m.
Par Trançado - 10GBaseT
A 10GBaseT parece e funciona exatamente a outros padrões ethernet baseados em twisted pair no passado. A única diferença é que utilizam cabos CAT6 e tem uma distância máxima de 55m. 
A sua variante em cabo CAT6a estende até até 100m.
Resumindo 10GbE
Misturando redes 10GbE...
Pela alta gama de tipos diferentes, foi necessário o esforço de sintetizar os meios físicos, uma vez que o meio digital e lógico é o mesmo. Por isso nasceu o MSA (MultiSource Agreements) que são acordos feitos entre fabricantes para que possam utilizar padrões parecidos um com os outros.
Backbones
Com uma vasta gama estudada de padrões de rede, a fim de poder manter a velocidade, performance e economia de preço, muitos engenheiros de redes utilizam redes multispeed.
Um backbone é uma rede composta basicamente de switches de alta velocidade (e alguns servidores).
Neste exemplo cada “piso” tem seu próprio switch que se conecta a todos os nodes no próprio piso, mas mesmo assim todo piso é ligado à um switch central de alta velocidade.