AULA 4 ETHERNET REDES COM FIOS

Prévia do material em texto

REDES DE COMPUTADORES 
AULA 4 – IEEE 802.3 ETHERNET – REDES COM FIOS
PROTOCOLOS DE REDES DE COMPUTADORES 
PROF :DJACIR MACIEL
maciel.estacio@gmail.com
 Ethernet Padrões e Implementação 
 A primeira LAN do mundo foi a versão 
original da Ethernet. 
 Robert Metcalfe e seus colegas da Xerox a 
projetaram há mais de 30 anos. 
 O primeiro padrão Ethernet foi publicado em 
1980 por um consórcio da Digital Equipment
Corporation, Intel e Xerox (DIX).
 Metcalfe queria que a Ethernet fosse um 
padrão compartilhado com o qual todos 
pudessem se beneficiar e, portanto, ela foi 
lançada como um padrão aberto. 
 Os primeiros produtos desenvolvidos no 
padrão Ethernet foram vendidos no início da 
década de 80.
 Principais terminologias Ethernet:
 – Meio
◦ • Trata-se do meio físico
 – Segmento
 • Barramento compartilhado ou único
 – Nó
 • Dispositivo atachado ao meio
 – Quadro
 • Delimitação e organização dos bytes 
tramitados no meio
 Curiosidade
 Ethernet -> referência ao éter luminífero, através 
do qual se acreditava que ocorria a propagação das 
ondas eletromagnéticas.
 Idéia: Meio físico transporta bits para todas as 
estações assim como o éter propagava, como se 
acreditava, as ondas eletromagnéticas pelo espaço.
 A Ethernet é um padrão de rede, com 
topologia de barramento que utiliza o 
método Carrier Sense Multiple Access with
Colision (CSMA/CD) para controlar o acesso 
das estações ao meio físico de transmissão.
 As LANs Ethernet são redes de broadcast. 
Isso significa que todas as estações podem 
ver todos os quadros, independentemente de 
serem ou não o destino 
 Cada estação deve examinar os quadros 
recebidos para determinar se ela é o destino. 
Se for, o quadro é passado a um protocolo de 
camada mais alta dentro da estação para 
processamento apropriado.
 CSMA/CD 
 CSMA/CD 
 CSMA/CD
 CSMA/CD
 CSMA/CD
 CSMA/CD
 CSMA/CD
 Espaçamento entre quadros
 O padrão Ethernet requer um espaçamento 
mínimo entre dois quadros que não 
colidiram. 
 Isso garante tempo ao meio físico para se 
estabilizar após a transmissão do quadro 
anterior e para que os dispositivos possam 
processar o quadro.
 Conhecido como espaçamento entre quadros, 
este intervalo é medido desde o último bit do 
campo FCS de um quadro até o primeiro bit 
do preâmbulo do quadro seguinte. 
 Espaçamento entre Quadros
 A Ethernet opera nas duas camadas inferiores 
do modelo OSI: a camada de Enlace de Dados 
e a camada Física.
 O modelo oferece uma referência à qual a 
Ethernet pode ser relacionada.
 Mas é realmente implementado na metade 
inferior da camada de Enlace de Dados, 
conhecida como sub-camada Media Access 
Control (Controle de Acesso ao Meio – MAC).
 A sub-camada MAC se relaciona com os 
componentes físicos que serão utilizados 
para comunicar as informações e prepara os 
dados para transmissão pela meio físico.
 A sub-camada Logical Link Control (Controle 
de Link Lógico - LLC) continua relativamente 
independente dos equipamentos físicos que 
serão utilizados para o processo de 
comunicação.
 Endereço MAC
 A alocação de endereços MAC é administrada 
pelo IEEE.
 O fabricante compra porções do espaço de 
endereço MAC (para assegurar a unicidade).
 Analogia:
 (a) endereço MAC: semelhante ao número do RG.
 (b) endereço IP: semelhante a um endereço 
postal. 
 Endereçamento MAC é “flat” => Portabilidade. 
 É possível mover uma placa de LAN de uma rede 
para outra sem reconfiguração de endereço MAC.
 Endereçamento IP “hierárquico” => NÃO portável
 Depende da rede na qual se está ligado.
 Endereço MAC
 O Endereço MAC fica localizado na placa de 
rede e é composto por 48 bits;
 O IEEE é responsável por atribuir o OUI de 24 
bits.
 Endereço MAC
 O Quadro Ethernet
 O quadro Ethernet têm várias seções de 
informação utilizadas pelo protocolo 
Ethernet.
 Cada seção do quadro é chamada de campo. 
 Há dois estilos de enquadramento Ethernet: 
IEEE 802.3 (original) e o revisado, IEEE 802.3 
(Ethernet).
 As diferenças entre os estilos de 
enquadramento são mínimas.
 A diferença mais significativa entre o IEEE 
802.3 (original) e o IEEE 802.3 revisado é a 
adição de um Start Frame Delimiter
(Delimitador de Início de Quadro - SFD)
 Houve também uma pequena mudança no 
campo Tipo para incluir Comprimento.
 O padrão original Ethernet definia o tamanho 
mínimo de quadro como 64 bytes e o 
máximo como 1518 bytes. 
 Isso incluía todos os bytes do campo 
Endereço MAC de Destino até o campo Frame 
Check Sequence (Seqüência de Verificação de 
Quadro - FCS).
 O padrão IEEE 802.3ac, emitido em 1998, 
ampliou o tamanho máximo permitido do 
quadro para 1522 bytes. 
 O tamanho do quadro aumentou para 
acomodar uma tecnologia chamada Rede 
Local Virtual (VLAN). 
 Se o tamanho de um quadro transmitido for 
inferior ao mínimo ou superior ao máximo, o 
dispositivo receptor descarta o quadro. 
 Quadros descartados provavelmente são o 
resultado de colisões ou outros sinais 
indesejados e, portanto, são considerados 
inválidos.
 Campos Preâmbulo e Delimitador de Início de 
Quadro
 Os campos Preâmbulo (7 bytes) e Delimitador 
de Início de Quadro (SFD) (1 byte) são 
utilizados para sincronização entre os 
dispositivos emissor e receptor. 
 Esses primeiros oito bytes do quadro são 
utilizados para chamar a atenção dos nós 
receptores. 
 Campo Endereço MAC de Destino
 O campo Endereço MAC de Destino (6 bytes) é o 
identificador para o receptor pretendido. 
 Este endereço é utilizado pela Camada 2 para 
auxiliar os dispositivos a determinar se um 
quadro é endereçado a eles.
 O endereço no quadro é comparado ao endereço 
MAC do dispositivo. Se houver correspondência, 
o dispositivo aceitará o quadro.
 Campo Endereço MAC de Origem
 O campo Endereço MAC de Origem (6 bytes) 
identifica a NIC ou interface de origem do 
quadro. 
 Campo Comprimento/Tipo
 O campo Comprimento/Tipo (2 bytes) define o 
comprimento exato do campo de dados do 
quadro. Isso é utilizado posteriormente como 
parte do FCS para garantir que a mensagem 
tenha sido recebida adequadamente. 
 Campos de Dados e Enchimento
 Os campos de Dados e Enchimento (46 a 1500 
bytes) contêm os dados encapsulados de um 
nível superior, que é uma PDU genérica da 
Camada 3 ou, mais comumente, um pacote IPv4. 
 Todos os quadros devem ter pelo menos 64 
bytes de comprimento. Se um pacote pequeno 
for encapsulado, o Enchimento é utilizado para 
aumentar o tamanho do quadro até o mínimo. 
 Campo Sequencia de Verificação de Quadro
 O campo Sequencia de Verificação de Quadro 
(FCS) (4 bytes) é utilizado para detectar erros 
em um quadro. Ele utiliza uma verificação de 
redundância cíclica (CRC). O dispositivo 
emissor inclui os resultados de uma CRC no 
campo FCS do quadro. 
 Padrões
 As redes locais são gerenciadas quanto a 
padronização pelo IEEE 802 Standard 
Committee;
 Principais padrões estabelecidos pelo Comitê 
802.
 Padrões 
 Portas Ethernet 
 Encapsulamento de Dados
 O encapsulamento de dados fornece três 
funções principais:
 Delimitação de quadros 
 Endereçamento
 Detecção de erros
 Encapsulamento 
 Ao formar o quadro, a camada MAC adiciona 
um cabeçalho e um trailer à PDU da Camada 
3. 
 O uso de quadros ajuda na transmissão de 
bits, pois eles são colocados no meio e no 
agrupamento de bits no nó receptor. 
 Processo de Encapsulamento 
 O processo de encapsulamento também 
fornece endereçamento da camada de Enlace 
de Dados. 
 Cada cabeçalhoEthernet adicionado ao 
quadro contém o endereço físico (endereço 
MAC) que permite que um quadro seja 
entregue a um nó de destino.
 Uma função adicional do encapsulamento de 
dados é a detecção de erros.
 Cada quadro Ethernet contém um trailer com 
verificação de redundância cíclica (CRC) do 
conteúdo do quadro. 
 Depois do recebimento de um quadro, o nó 
receptor cria uma CRC para comparar com a que 
está no quadro. Se esses dois cálculos de CRC 
corresponderem, é possível ter certeza de que o 
quadro foi recebido sem erros.
 Visualização do MAC
 Uma ferramenta para examinar o endereço 
MAC do nosso computador é o ipconfig /all
ou ifconfig. No gráfico, observe o endereço 
MAC deste computador. Se você tem acesso, 
poderá tentar isso em seu computador.
 Você pode querer pesquisar o OUI do 
endereço MAC para determinar o fabricante 
da sua NIC.
 Visualização do MAC
 Numeração Binária e Hexadecimal 
 Tipos de Domínio 
 Na Ethernet, diferentes endereços MAC são 
utilizados para comunicação em unicast, 
multicast, e broadcast da Camada 2.
 Unicast
 Um endereço MAC unicast (ponto-a-ponto) é 
o endereço exclusivo utilizado quando um 
quadro é enviado de um único dispositivo 
transmissor para um único dispositivo de 
destino.
 Unicast
 Unicast
 Broadcast
 Com o broadcast, o pacote contém um 
endereço IP de destino que só possui 1s na 
parte de host. 
 Esta numeração no endereço significa que 
todos os hosts naquela rede local (domínio 
de broadcast) receberão e processarão o 
pacote. 
 Broadcast
 Multicast
 Dispositivos que pertencem a um grupo 
multicast recebem um endereço IP de grupo 
de multicast. A gama de endereços multicast
vai de 224.0.0.0 a 239.255.255.255. 
 Multicast
 Domínio de Colisão
 Segmentação feita no nível de enlace;
 Exemplo:
• Switches dividem a rede em diversos 
domínios de colisão, enquanto um hub é 
apenas um domínio de colisão
 Domínio de Colisão
 Considerando que as colisões poderão 
ocorrer em qualquer topologia de meio 
compartilhado, mesmo se o CSMA/CD for 
empregado, é preciso observar as condições 
que podem resultar no aumento das colisões. 
 Domínio de Colisão
 Devido ao rápido crescimento da Internet:
 Um número maior de dispositivo são 
conectados à rede.
 Os dispositivos acessam o meio físico de rede 
com mais frequência.
 As distâncias entre os dispositivos aumentam 
a cada dia
 Domínio de Colisão
 Domínio de Broadcast
 Domínio de Broadcast
 – Segmentação no nível de rede
 – Exemplo:
 • Um roteador com duas portas divide a rede 
em dois domínios de broadcast.
 Visão geral da camada física da Ethernet
 As diferenças entre os padrões Ethernet, Fast Ethernet, 
Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet ocorrem na camada 
Física, geralmente chamada de PHY Ethernet. 
 A Ethernet é abrangida pelos padrões IEEE 802.3.
 Quatro taxas de transferência estão atualmente definidas 
para operação sobre fibra óptica e cabos de par trançado: 
 10 Mbps - 10Base-T Ethernet 
 100 Mbps - Fast Ethernet 
 1000 Mbps - Gigabit Ethernet 
 10 Gbps - 10 Gigabit Ethernet 
 Embora haja muitas implementações Ethernet 
diferentes nessas várias taxas de 
transferência, somente as mais comuns serão 
aqui apresentadas. A figura mostra algumas 
das características da Ethernet PHY.
 A parte da Ethernet que opera na camada 
Física será discutida nesta seção, começando 
com a 10Base-T e continuando com a 10 
Gbps. 
 Tipos de Ethernet
 Ethernet 10 e 100Mbps
 As principais implementações Ethernet de 10 
Mbps incluem:
 10BASE5 usando cabo coaxial Thicknet
 10BASE2 usando cabo coaxial Thicknet
 10BASE-T usando cabo de par trançado não 
blindado Cat3/Cat5
 Ethernet 10 e 100Mbps
 As mais recentes implementações Ethernet, 
10BASE5 e 10BASE2 usaram cabo coaxial em 
um barramento físico. 
 Essas implementações não são mais usadas e 
não são suportadas pelos novos padrões 
802.3. 
 Ethernet 10 e 100Mbps
 100 Mbps - Fast Ethernet 
 Em meados da década de 90, vários padrões 
802.3 foram estabelecidos para descrever os 
métodos para transmissão de dados sobre o 
meio físico Ethernet a 100 Mbps. 
 Esses padrões usavam exigências diferentes 
de codificação para o alcance dessas taxas de 
transferência maiores.
 100 Mbps - Fast Ethernet 
 A Ethernet 100 Mbps, também conhecida 
como Fast Ethernet, foi implementada ao se 
usar cabo de cobre de par trançado ou fibra. 
As implementações mais populares da 
Ethernet 100 Mbps são:
 100BASE-TX usando UTP Cat5 ou mais 
recente
 100BASE-FX usando cabo de fibra óptica
 1000 Mbps - Gigabit Ethernet 
 O desenvolvimento de padrões Gigabit Ethernet 
resultou em especificações para cabos de cobre 
UTP, fibra de monomodo e fibra multimodo.
 Nas redes Gigabit Ethernet, os bits ocorrem em 
uma fração de tempo que eles levam nas redes 
de 100 Mbps e de 10 Mbps.
 Com os sinais ocorrendo em menos tempo, os 
bits se tornam mais suscetíveis a ruído e, 
portanto, o timing é crucial.
 Ethernet 1000BASE-T
 A Ethernet 1000BASE-T fornece transmissão full-
duplex usando todos os quatro pares do cabo 
Categoria 5 UTP ou mais recente.
 A Gigabit Ethernet sobre fio de cobre permite 
um aumento de 100 Mbps por par de fios a 125 
Mbps por par de fios, ou 500 Mbps para os 
quatro pares.

 Ethernet 1000BASE-T
 Cada par de fios transmite sinal em full
duplex, dobrando os 500 Mbps para 1000 
Mbps.
 O 1000BASE-T usa codificação de linha de 
4D-PAM5 para obter taxa de transferência de 
dados de 1 Gbps. Esse esquema de 
codificação permite os sinais de transmissão 
sobre quatro pares de fios simultaneamente.
 Ethernet 1000BASE-T
 Ethernet – Futura opções 

O padrão IEEE 802.3ae foi adaptado para 
incluir transmissão de 10 Gbps, full-duplex
sobre cabo de fibra óptica.
 O padrão 802.3ae e o 802.3 para a Ethernet 
original são muito similares. A Ethernet 10-
Gigabit (10GbE) está evoluindo para 
utilização não somente em LANs, mas 
também em WANs e MANs.
 Ethernet – Futura opções 
 OBRIGADO !!!