Padrão Ethernet - UERJ

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O Padrão IEEE 802.3 
(Ethernet)
Gil Pinheiro
UERJ-FEN-DETEL
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Interface Física – 
10/100Mbps
• O acoplamento indutivo melhora a rejeição de ruído (ruído de 
modo comum)
• Também elimina a componente DC
• Interface Ethernet 10/100 Mbps (10BaseT e 100BaseT), par 
trançado UTP com impedância característica de 100 Ohms, 
conector RJ-45
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DTE e DCE
• Os nós de uma rede podem ser de 
dois tipos:
– Data terminal equipment (DTE)—São 
dispositivos geradores ou destinatários finais 
dos pacotes de dados. DTEs são tipicamente 
PCs, estações de trabalho, servidores de 
arquivos, impressoras de rede, etc. Todos com 
a característica de estação destinatária.
– Data communication equipment (DCE)— 
Dispositivos intermediários de rede, que 
recebem e retransmitem pacotes de dados ao 
longo da rede. DCEs podem ser dispositivos 
autônomos tais como repetidores, 
comutadores (switches) ou roteadores ou 
interfaces de comunicação tais como placas de 
rede, modens.
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Categorias de Cabos 
• Determina algumas características de cabos UTP 
utilizados em redes Ethernet. A impedância é 
sempre de 100 ohms, porém, há outras 
características de desempenho, tais como Near 
End Crosstalk. São definidos pelo TIA/EIA 568-A 
– Categorias 1 e 2 - Não aplicáveis às redes Ethernet 
– Categoria 3 – Suporta até 16 MHz. Pode ser usado com 
10Base-T
– Categoria 4 – Suporta até 20 MHz. Pode ser usado com 
10Base-T
– Categoria 5 – Suporta até 100 MHz. Pode ser usado 
com 10Base-T, 100Base-T4, 100Base-T2 e 100Base-TX 
– Categoria 5e – A categoria 5e (ou "Enhanced Cat 5") é 
um padrão que excede o Cat 5 em desempenho, 
suportando freqüências até 100 MHz. Também suporta 
10Base-T, 100Base-T4, 100Base-T2 e 100BaseTX
– Categoria 6 - Suporta freqüências até 250 MHz, suporta 
Ethernet de 1 Gbps 
– Categoria 7 – Padrão proposto para freqüências de até 
600 MHz, para suportar a Ethernet de 10 Gbps
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Cabo Normal x Cruzado
• Cabo Normal: 
– DTE x DCE
• Cabo Cruzado 
(crossed):
– DCE x DCE
– DT x DTE
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O Conector RJ-45
• O conector RJ-45 tem sido usado em redes 
até 1 Gbps
• A utilização dos pares do cabo muda com 
a velocidade de transmissão
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A Sub-Camada MAC
• A sub-camada MAC-Client pode ser:
– A sub-camada LLC: se o nó é um DTE, a sub-camada 
LLC permite interfacear com as camadas superiores do 
nó DTE A sub-camada LLC é definida pelo padrão 
IEEE802.2
– Uma bridge: se o nó for um DCE, as bridges provêem 
interligação entre redes que usam o mesmo protocolo 
na camada de enlace, como duas redes Ethernet ou 
entre Ethernet e outros protocolos previstos no padrão 
IEEE802, por exemplo Token Ring.
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A Interface Padrão Ethernet
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A Sub-Camada MAC
• Responsável por:
– Encapsulamento dos dados: montagem 
do quadro, interpretação do quadro, 
detecção de erros durante e após a 
recepção
– Controle de acesso ao meio: incluindo 
delimitação dos quadros, recuperação 
de uma falha de transmissão
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Tarefas da Camada MAC
• A sub-camada LLC envia requisição de 
envio de quadro à camada MAC contendo 
o endereço MAC de destino e os dados a 
serem enviados. Então, a sub-camada 
MAC:
– Insere os campos PR, SFD
– Insere os campos DA e SA
– Os bytes de dados são inseridos no campo 
Data e a quantidade de bytes é inserida no 
campo Length, se houverem menos de 46 
bytes, são inseridos bytes de enchimento
– É calculado o CRC do quadro,usando DA, SA, 
Length e Data e é colocado no fim do quadro 
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O Quadro IEEE 802.3
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O Quadro IEEE 802.3
• Preâmbulo (PR) – consiste em 7 bytes, com 
uma seqüência alternada de 0 e 1, que avisa que 
um quadro está chegando e provê a 
sincronização dos relógios de transmissão e 
recepção
• Start of Frame Delimiter (SFD) – Consiste em 
1 byte, com uma seqüência alternada de bits 0 e 
1 e dois últimos bits iguais a 1. Indicando que o 
próximo byte é o início do endereço de destino
• Destination Address (DA) – Consiste em 6 
bytes, identificando o endereço de destino do 
quadro. O bit mais significativo (se igual a 0) 
indica se o endereço é individual ou de grupo 
(igual a 1). O bit seguinte indica se o endereço é 
globalmente (=0) ou localmente administrado 
(=1). O restante 46 bits forma um endereço único 
de uma estação, um grupo de estações, ou todas 
as estações da rede 
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O Quadro IEEE 802.3
• Source Address (SA) – Consiste em 6 bytes, 
identificando o endereço de origem, sempre um 
endereço individual, com o bit mais significativo 
sempre 0
• Length/Type – Consiste em 2 bytes, indicando a 
quantidade de bytes no campo de dados ou a 
identificação do tipo de quadro. Se o valor for 
igual ou menor que 1500, indica o tamanho do 
campo de dados. Se for maior ou igual a 0x800 
hex, indica um tipo do quadro opcional 
(EtherType)
• Data – É uma seqüência de bytes de qualquer 
valor, com até 1500 bytes de comprimento. Se a 
quantidade de bytes a ser enviada for inferior a 
46 bytes, este campo deve ser preenchido até 
completar 46 bytes.
• Frame Check Sequence (FCS) – Consiste em 4 
bytes, contendo uma sequência de 32 bits de 
CRC, calculado incluindo DA, SA, Length/Type e 
Data (a parte mutável do quadro)
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Endereçamento MAC
• O endereço de acesso ao meio (MAC 
address) é construído conforme a 
seguir:
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Endereçamento MAC
• O endereço MAC é administrado pelo IEEE 
se for de administração global. É 
composto de duas partes: os campos OUI 
e o NIC Specific 
• OUI (Organizationally Unique Address) 
define o código do fabricante da interface 
(placa) de rede
• NIC Specific define o número de série da 
interface de rede do fabricante
• O endereço MAC é único no mundo, 
quando o bit 2 do Byte 6 (mais 
significativo) for = 0 (globally unique), 
sendo administrado pelo IEEE. Se este bit 
for = 1 o endereço MAC é de 
administração local.
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Endereçamento MAC
• O endereço MAC pode ser usado 
para endereçar um quadro IEEE 
802.3 conforme a seguir:
– UNICAST: um DTE se comunica com 
outro DTE
– MULTICAST: um DTE envia mensagem a 
um grupo restrito de DTEs de uma rede
– BROADCAST: um DTE envia mensagem 
a todos os DTEs de uma rede
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Unicast
switch
• UNICAST: Um DTE envia um quadro a outro DTE 
da rede,o campo Destination Address define o 
endereço MAC do DTE de destino
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Multicast
switch
• MULTICAST : Um DTE envia um quadro a um grupo de DTEs 
na rede, o campo Destination Address define o endereço de 
um grupo de DTEs da rede. O endereço MAC é um 
endereço de grupo se o Bit1 do Byte 6 for = 1 (Multicast). 
Nesse caso, um DTE atende com o seu endereço individual 
(UNICAST) e de grupo MULTICAST
• Faixa de endereços multicast: 01-00-5E-00-00-00 a 01-00-
5E-7F-FF-FF
O switch replica o 
quadro aos DTEs 
do grupo
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Endereçamento MAC 
Multicast
Mapeamento de endereço IP Multicast para endereço MAC Multicast
Endereço MAC Multicast
Endereço IP Multicast
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Broadcast
switch
• BROADCAST : Um DTE envia um quadro a todos 
os DTEs na rede, o campo Destination Address 
possui o valor reservado FF:FF:FF:FF:FF 
(Broadcast). Nesse caso, um DTE atende com o 
seu endereço individual (UNICAST) e de 
BROADCAST
O switch replica o 
quadro aos DTEs 
da rede
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O Campo LEN/Type
• Além de definir o comprimento, o campo 
Len/Type pode definir o tipo de quadro.
• É usado para definir o comprimento 
(LENGTH) do campo Data, quando seu 
valor for menor do que 0x800 hex.
• É usado para definir o tipo de quadro 
(Ethertype) quando for maior ou igual a 
0x800 hex.
• Quando Len/Type for utilizado para definir 
o tipo de quadro (Ethertype), o 
comprimento será definido na camada 3.
• Há uma codificação, padronizada pelo 
IEEE, de valores para esse campo 
(Ethertype). 
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O Campo EtherType - 
Exemplos
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Exemplos de uso do 
EtherType
Quadro 802.1q (VLAN) – Type = 8100
Quadro IP – Type = 0800
Datagrama IP
Type = 0800
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Práticas
• Mostrar pacotes da MV ao PC com 
Wireshark
– Quadro Broadcast (ICMP)
– Usando “ping” – filtro ICMP
– Usando programa “sendraw” – filtro 
endereço MAC - SA = MV
– Quadro Unicast
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O Controle de Acesso 
CSMA/CD
• O CSMA/CD é um protocolo de acesso ao 
meio, conforme a seguir:
– Carrier Sense – Verificação de portadora, 
cada estação escuta o meio antes de iniciar a 
sua transmissão, para verificar se há outra 
transmitindo
– Multiple Access – Acesso múltiplo, cada 
estação pode transmitir a qualquer momento, 
se a rede estiver livre (sem portadora)
– Collision Detection – Detecção de colisão, se 
duas estações transmitirem ao mesmo, o sinal 
na rede ficará ininteligível. Para detectar a 
colisão, durante a transmissão, cada estação 
compara o seu sinal transmitido com o 
recebido, se forem diferentes está havendo 
colisão
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A Detecção de Colisão
• Quando ocorre uma colisão entre 
duas estações distantes na rede, 
podemos analisar os eventos 
imediatamente antes dessa colisão 
ocorrer:
– Uma estação A inicia a sua transmissão
– Alguns instantes depois, uma outra 
estação B também inicia a sua 
transmissão, mas logo detecta que 
houve uma colisão
– A estação A só detecta a colisão 
instantes após da estação B
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A Detecção de Colisão
• A estação B detecta a colisão e logo pára de transmitir, 
sabendo que seu quadro colidiu, mas o sinal na rede já está 
corrompido
• A “colisão” (seqüência de bits não inteligíveis) se propaga 
na rede até a estação A 
• A estação A somente saberá que o seu quadro gerou uma 
colisão, se detectar que a colisão ocorreu enquanto estava 
transmitindo o seu quadro
• Então, existe um comprimento (ou duração) de quadro 
mínima, que possibilita a detecção da colisão. Abaixo desse 
limite, a colisão não será detectada pela estação, mais 
distante, que a gerou
• Este comprimento de quadro mínimo está associado a um 
comprimento máximo da rede e quantidade máxima de 
repetidores R
A B
Colisão
Quadro da estação A
Rede de comprimento L
Quadro da 
estação B
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Os Limites para a Operação 
em Half Duplex
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O Quadro GigaBit Ethernet
• O quadro deve ser aumentado, através do 
campo Extension, para possibilitar a 
detecção de colisão. Após a recepção, o 
campo é retirado pela camada de enlace
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Principais Suplementos do IEEE 
802.3
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Evolução do Padrão 802.3
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10Base5
• 1º Padrão Ethernet
• 10Base5 significa 10 Mbps de velocidade de transmissão, 
banda BASE, segmento de 500 m
• Sinal com codificação Manchester
• Meio físico - cabo coaxial grosso de 50 Ohms
• Conectores coaxiais do tipo N
• Opera em Half-duplex, podendo haver colisões entre 
estações no meio
• Vantagem: bastante confiável, devido a robustez do meio 
físico, novas estações são acrescentadas através de 
derivações (conector “vampiro”)
• Desvantagens: meio físico pesado e pouco flexível, meio 
físico compartilhado dificulta o isolamento de problemas, 
taxa de transmissão limitada, half-duplex, a colisão limita o 
desempenho em altas demandas de tráfego (protocolo não 
determinístico – CMSA/CD)
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Instalação 10Base5
• Utiliza um 
transceptor 
(MAU) por nó 
de rede
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AUI (Attachment Unit 
Interface)
• Conecta uma placa de rede a um 
transceptor
• Comprimento máximo de 50m
• Usada extensivamente no padrão 
10Base5
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10Base2
• 2º Padrão Ethernet
• 10Base2 significa 10 Mbps de velocidade de transmissão, 
banda BASE, segmento de 185 m
• Sinal com codificação Manchester
• Meio físico - cabo coaxial fino (RG-59) de 50 Ohms
• Conectores coaxiais do tipo BNC
• Opera em Half-duplex, podendo haver colisões entre 
estações no meio
• Vantagem: meio físico bastante flexível e de fácil 
instalação, menor custo que 10Base5 ao dispensar 
transceptores
• Desvantagens: meio físico compartilhado dificulta o 
isolamento de problemas, taxa de transmissão limitada, 
half-duplex, a colisão limita o desempenho em altas 
demandas de tráfego (protocolo não determinístico – 
CMSA/CD), topologia de conexões em série limita o 
cabeamento na instalação, expansão mais difícil que 
10Base5 pois precisa parar a rede
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Camada Física do Padrão 
IEEE802.3 - Subcamadas
• Subcamadas do padrão 
IEEE 802.3 para os 
modos 10BaseT, 
100BaseT e 1000BaseT
• Os modos de 10, 100 e 
1000 Mbps também sãoconhecidos como:
– 10 Mbps – Ethernet
– 100 Mbps – Fast 
Ethernet
– 1000 Mbps – Gigabit 
Ethernet 
• O padrão mais recente 
(2002): 10 Gbps – 10 
Gigabit EthernetGMII - Gigabit medium independent interface
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Códigos de Linha
• São códigos utilizados para a 
transmissão de dados digitais, 
utilizando sinais digitais ou 
analógicos. 
• Alguns tipos de código de linha
– RZ (Return to Zero)
– NRZ (Non Return to Zero)
– NRZI (Non Return to Zero Inverted)
– MLT-3 (Multi Level – 3)
– Manchester
– Manchester Diferencial
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Códigos de Linha
• Para a transmissão eficiente de informação 
através do meio físico o sinal deve possuir 
algumas características 
• São características desejáveis de um código de 
linha:
– Fornecer boa relação sinal x ruído
– Obter uma distribuição espectral do sinal adequada, 
sinais com espectro mais concentrado geram maior 
interferência eletromagnética (EMI) em outros sistemas, 
cross-talk
– Ausência de componente DC em sistemas que 
demandem transmissão por RF, fibra ótica ou 
acoplamento por transformador
– A componente DC também requer sinais de maior 
potência, devendo ser evitada sempre que possível
– Simplicidade e baixo custo
– Facilidade de implementação
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Código de Linha NRZ 
(Non Return to Zero) 
• É o código mais simples, consiste num sinal de linha (+E,0) 
que corresponde ao nível lógico (0 ou 1)
• Só ocorre transição na linha se o bit a ser transmitido mudar
• A sincronização dos relógios é mais difícil em longas 
seqüências de bits, pela ausência de transições intermediárias
• Não há diferença entre uma seqüência de bits 0 e a linha em 
repouso (Idle)
• Possui um valor DC diferente de zero, isso é ruim quando é 
necessário isolamento galvânico, usual em redes Ethernet
• Codificação pouco eficiente em termos de espectro de 
freqüência
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Código de Linha NRZI 
(Non Return to Zero Inverted) 
• Só ocorre transição na linha se o bit a ser transmitido for 1, 
com nível 0 a linha permanece inalterada
• Esse código resolve a questão de uma longa seqüência de bits 
1 sem transições 
• Não há diferença entre uma seqüência de bits 0 e a linha em 
repouso (Idle)
• Possui um valor DC diferente de zero, isso é ruim quando é 
necessário isolamento galvânico, usual em redes Ethernet
• Codificação pouco eficiente em termos de espectro de 
freqüência
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Código Manchester
• Os bits de dados são codificados nas transições do sinal (Nível 
0 – Transição 0/1, Nível 1 – Transição 1/0)
• Esse código resolve a questão de uma longa seqüência de bits 
1 ou 0 sem transições, pois ocorre uma transição a cada bit
• Esquema de codificação de linha da Ethernet de 10Mbps (10 
Base T)
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Código de Linha RZ (Return 
to Zero) 
• A cada bit, o sinal de linha retorna a zero
• Há uma transição na linha mesmo se o bit a ser 
transmitido não mudar
• Possui uma eficiência de codificação de 1 bit/baud, 
para cada 2 bits (baud) requer 2 transições
• A máxima freqüência de sinalização é igual a taxa de 
transmissão (baud rate)
• Possui um valor DC diferente de zero, isso é ruim 
quando é necessário isolamento galvânico, usual em 
redes Ethernet
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Código MLT-3 (Multi Level – 
3)
• Código com 3 níveis de tensão (-1,0,+1)
• Utilizado no padrão 100Base-TX
• Similar ao código NRZ
– Bit 0 – mantém estado anterior
– Bit 1 – inverter estado anterior
• Possui uma eficiência de codificação de 1 bit/baud, porém, 
requer 4 transições (baud) para completar um ciclo 
completo (-1/0, 0/+1, +1/0,0/-1) 
• A máxima freqüência de sinalização é ¼ da taxa de 
transmissão (baud rate). Exemplo: sinal de 25MHz numa 
taxa de 100 Mbps (100BASE-TX)
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O Código 4B/5B
• É um código de grupo de bits, que 
transforma um conjunto de 4 bits de dados 
num código de 5 bits na transmissão (e ao 
contrário na recepção)
• Adiciona mais 16 códigos aos 16 códigos 
de dados (de 4 bits), possibilita a 
existência de códigos de controle (início 
de quadro Ethernet)
• A freqüência do sinal também aumenta 
após o 4B/5B
• Por exemplo, o byte A5 será codificado 
como:
– Dado (formato 4B): 1010 0101
– Dado Codificado (formato 5B): 10110 01011
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O Código 4B/5B
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O Chip Intel 82562ET
• Controlador conforme o padrão IEEE 802.3, modos 10BASE-T e 
100BASE-TX
• Autonegociação conforme IEEE 802.3u
• Controle de equalização digital adaptativa
• Operação no modo 100BASE-TX
– Codificação 4B/5B
– Os símbolos 5B são serializados e transmitidos a uma taxa de 125 Mbps, 
utilizando o código de linha MLT-3, o qual é transmitido no cabo par 
trançado (UTP ou STP)
– Portanto, com o MLT-3, a taxa de sinalização máxima será de 31,25MHz
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Camada Física do IEEE 802.3 
em
10/100 Mbps Chip KS8721CL
Conector 
RJ-45
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Operando 
a 100 Mbps
Conector 
RJ-45
Camada Física do IEEE 
802.3 em
10/100 Mbps
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Operando 
a 10 Mbps
Conector 
RJ-45
Camada Física do IEEE 
802.3 em
10/100 Mbps
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Codificações
Manchester, NRZI e MLT3
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No Padrão 100 Mbps
• No canal de transmissão
– Taxa de transmissão: 100 Mbps
– Após conversão 4B/5B: 100 x 5/4 = 125 Mbps
– Após conversão 5B/MLT3: 125 / 4 = 31,25 MHz
• Conclusão: 
– A taxa de transmissão é de 100 Mbps, porém a 
taxa de sinalização (máxima) é de 31,25 MHz. 
– Vantagens no uso do MLT-3: ao trabalhar com 
menores freqüências a atenuação dos cabos 
de rede é menor, a emissão de interferência 
eletromagnética é menor e permite o uso de 
cabos mais baratos
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No Padrão 10 Mbps
• No canal de transmissão
– Taxa de transmissão: 10 Mbps
– Após codificação Manchester: 10 x 2 = 
20 MHz
• Conclusão: a taxa de transmissão é 
de 10 Mbps, porém a taxa de 
sinalização (máxima) é de 20 MHz.
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Equalização Adaptativa
• Com a transmissão de dados em alta 
velocidade, a atenuação nos cabos com a 
freqüência torna-se um problema. Em operação 
normal, o conteúdo harmônico do sinal pode 
variar muito, devido a aleatoriedade da forma 
de onda do sinal
• Esta variação da intensidade do sinal deve ser 
compensada para assegurar a integridade dos 
dados recebidos
• Com o aumento do comprimento do cabo de 
rede a atenuação aumenta. E como o 
comprimento do cabo depende da instalação, énecessário um circuito auto-adaptativo, que 
ajuste a intensidade do sinal recebido, 
compensando a atenuação do cabo 
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O Circuito Embaralhador 
(Scrambler)
• O embaralhador (scrambler) é necessário para que a 
radiação emitida pelo cabo de rede esteja dentro dos 
limites da legislação de radiação eletromagnética 
(EMI) aplicável. Isso é feito através do espalhamento 
da energia do sinal no cabo ao longo do espectro de 
freqüência
• Após o embaralhamento, a freqüência do sinal fica 
aleatoriamente distribuída ao longo de um amplo 
espectro de freqüência
• Sem o embaralhador, o sinal estaria mais concentrado 
numa faixa de freqüências mais estreita, excedendo o 
limite da legislação
• Como a radiação eletromagnética não é problemática 
em fibras óticas, esse circuito é desnecessário no 
padrão 100BASE-FX
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Regra 5-4-3
• Num segmento de rede Ethernet não 
pode haver mais do que:
– 5 segmentos de rede
– 4 repetidores (e/ou hubs)
– 3 mixing segments (segmentos de cabo 
coaxial – onde o tráfego de várias 
estações pode se misturar, podendo 
ocorrer colisão entre várias estações). 
Essa regra deixa de existir com 
segmentos do tipo par trançado ou fibra 
ótica.
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Conversor de Mídia
• É um dispositivo de camada física, que possibilita 
a conversão de sinal entre mídias. Geralmente, 
converte de fibra ótica para par trançado.
• Com a fibra ótica, é possível estender a distância 
das redes, aumentar a imunidade a descargas 
atmosféricas / EMI e implementar o isolamento 
galvânico entre as áreas conectadas (importante 
em sistemas de automação industrial) 
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Funções de um HUB 
Repetidor
• Um hub repetidor é um dispositivo de 
camada Física, que deve atender aos 
seguintes requisitos (IEEE 802.3):
– Restaurar a amplitude do sinal
– Restaurar a simetria do sinal
– Re-temporizar o sinal
– Remontar o preâmbulo
– Reforçar a colisão em todos os segmentos da 
rede
– Estender fragmentos
– Deve atender a regra 5-4-3
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Funções de um HUB 
Repetidor
• A arquitetura moderna de redes Ethernet é do 
tipo estrela, sendo necessário um Hub para 
expandir a rede acima de 2 estações
• Um hub repetidor é voltado para redes Ethernet 
de meio físico compartilhado (Half-duplex 
Ethernet), onde apenas uma estação pode 
transmitir de cada vez, senão ocorrem colisões
• As colisões devem ser detectadas por todas as 
estações da rede, para permitir o descarte de 
quadros defeituosos e a funcionalidade do 
protocolo CSMA/CD. 
• Um hub repetidor deve ser transparente para a 
rede, por outro lado, deve reforçar as colisões em 
todas as portas do hub 
• Apesar de ser um equipamento antigo, ainda é 
usado em aplicações onde o tempo de resposta é 
critico (da ordem de alguns ms). Exemplo: 
automação industrial
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Funções de um HUB 
Comutador (ou Switch)
• Um hub comutador (switch) permite que 
os domínios de broadcast e de colisão 
sejam separados
• Um hub comutador (switch) é um 
dispositivo de camada de Enlace, que 
deve atender aos seguintes requisitos:
– Pode efetuar algumas as funções de um hub 
repetidor, exceto reforçar as colisões em 
todas as portas
– Deve atuar como um bridge (isolando o tráfego 
entre duas ou mais sub-redes), mantendo uma 
tabela de endereços de rede em cada porta
– Pode possuir funções de QoS, implementada 
através de várias filas de saída (queue) 
associadas a cada porta. A prioridade define o 
nível de QoS esperado.
– Podem ser gerenciáveis (exemplo: SNMP)
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Arquitetura de um Switch 
Ethernet
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Switch Ethernet com funções 
de DHCP, PPoE, firewall, 
roteador e NAT
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Quando usar um Hub ou 
Switch?
Item Recomendação
Baixo custo Hub
Baixa latência de dados Hub
Aplicações simples Hub
Operação a 100 Mbps Switches
Operação em Full Duplex Switches
Auto-negociação Switches
Grandes distâncias Switches
Isolamento de tráfego entre 
portas
Switches
Analisadores de rede Hub
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Redes Virtuais (VLAN)
• Quando é necessário expandir redes, uma solução de baixo custo, 
bastante utilizada, são as redes virtuais (VLAN = Virtual Local 
Area Network)
• Justificativa para as VLAN:
– Os quadros de broadcast desempenham diversas funções 
indispensáveis ao funcionamento de uma rede. Por exemplo, sempre 
que um nó IP deseja encontrar o endereço MAC de um nó de rede, é 
gerado um pacote de broadcast ARP (Address Resolution Protocol) do 
tipo: “Qual o endereço MAC da máquina com endereço IP x.y.z.w?”. 
– Numa rede Ethernet de segmento simples (onde o meio físico half-
duplex é compartilhado – ex.: cabo coaxial, hubs), o domínio de 
broadcast é o mesmo domínio de colisão. O tráfego de broadcast pode 
aumentar bastante a colisão no segmento compartilhado.
– Por outro lado, os vários segmentos Ethernet conectados através de 
um switch formam um domínio de broadcast, composto por vários 
domínios de colisão.
– Com o uso de switches, cada porta está associada a um DTE, formando 
um domínio de colisão de apenas 1 nó. Porém, o domínio de broadcast 
pode ter milhares de DTEs. Desse modo, o gerenciamento dessas 
“redes planas” pode complicar devido ao tráfego de broadcast. A 
segmentação da rede com switches melhora o desempenho da rede na 
comunicação Unicast, mas não o faz no tráfego Broadcast 
– A solução natural nessas grandes redes é o uso de sub-redes, o que 
requer o uso de roteadores, que via de regra, são equipamentos caros 
e de gerenciamento mais complexo. Uma alternativa econômica é o 
uso de switches, com a função de VLAN disponível.
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Redes 
Virtuais
Trunk (VLAN Frame)
Cada cor representa 
uma VLAN, as VLANs
não se comunicam 
entre si, a menos que 
haja um roteador 
externo ou interno ao
Switch
As VLANs são uma solução de 
baixo custo para a ampliação e 
segregação de redes, sem 
aumento no cabeamento físico. 
Porém, perde-se em 
disponibilidade do sistema. 
Requer switches especiais com 
essa funcionalidade.
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O Quadro 802.1q (VLAN - 
Trunk)
Identificador da Rede VirtualIdentificador (EtherType) de 
que esse quadro está 
associado a uma VLAN
Prioridade
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QoS – Qualidade de Serviço
• A qualidade de serviço é necessária para adequar 
o desempenho da rede ao atraso admissível para 
uma determinada aplicação
• Um dos problemas do tráfego de redes é a 
latência, que é decorrente da espera em filas de 
switches (FIFOs), do desempenho aleatório do 
tráfego da rede, etc.
• Aplicações de multimídia requerem baixa 
latência, da ordem de dezenas de milissegundos
• São definidas classes para os fluxos de dados, ao 
passarem pelos switches, os fluxos de maior 
prioridadesão enviados primeiro num segmento 
de rede. Para isso, são criadas filas de saída por 
classe de tráfego, para cada segmento de rede.
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Arquitetura de um Switch 
Ethernet
Filas de 
saída
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Tipo de Serviço e Prioridade - 
Exemplos
Prioridade do Quadro 
(VLAN)
Prioridade do 
Datagrama IP
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QoS - Classes de Prioridade 
(Conforme a IEEE 802.1D)
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QoS - Classes de Prioridade 
(Conforme a IEEE 802.1D)
• Quantidade de filas em função da 
quantidade de classes disponíveis
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Alimentação de Dispositivos
• PoE: Power over Ethernet, consiste na 
alimentação de dispositivos através de cabos de 
rede Ethernet
• Compatível com os cabos CAT-5 e com os 
padrões 10BASETX e 100BASETX, onde são 
utilizados apenas 2 pares do cabo (sinais Rx e Tx)
• Regulamentado pelo padrão IEEE802.3af
• Para dispositivos de baixa potência (Webcam e 
sensores)
• Limites máximos: 15.4 Watts, tensão máxima de 
48V, corrente máxima de 350 mA
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Alimentação de Dispositivos
• Para a proteção do dispositivos alimentado (PD), é 
utilizado o método “resistive power discovery”, 
que consiste no PSE monitorar a corrente da linha 
periodicamente
• Se a corrente for inferior a 5 a 10 mA, o PSE 
desliga a alimentação para o dispositivo (PD) 
imediatamente, para protegê-lo
Classes Estado
Potência Máxima 
da Fonte (PSE) - 
Watts
Potência 
Consumida
(PD) - Watts
0 Default 15,4 0,44 a 12,95
1 Opcional 4 0,44 a 12,95
2 Opcional 7 3,84 a 6,49
3 Opcional 15,4 6,49 a 12,95
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