Redes Ethernet e Evolução do Padrão

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COMUNICAÇÃO DE DADOS
Aula 9 : As redes locais Ethernet e a evolução do padrão 
As redes locais Ethernet e a evolução do padrão
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As redes locais Ethernet e a evolução do padrão – AULA 9 - *
Conteúdo Programático desta aula
Conhecer a evolução do padrão de redes locais Ethernet.
Diferenciar as especificações dos padrões Ethernet.
Ilustrar em situações reais componentes da comunicação de dados.
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Enlaces de acesso múltiplo
Os enlaces de acesso múltiplo são também chamados de enlace BROADCAST e possuem características comuns: 
 Qualquer dado transmitido chega a todos os nós da rede
 Os quadros recebem o endereço físico (MAC) do nó de destino
 Somente o real destinatário recebe e repassa o quadro para a camada superior, os demais descartam.
 Não são suportadas colisões
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Tipos de Enlace de acesso múltiplo
Os enlaces de acesso múltiplo são classificados em 3 tipos:
 Divisão do canal
 Revezamento
 Acesso Aleatório
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Tipos de Enlace de acesso múltiplo
Divisão de canal
Os enlaces de divisão do canal empregam as técnicas de multiplexação típicas:
 WDM
 TDM e 
 FDM
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Tipos de Enlace de acesso múltiplo
Revezamento
Nos protocolos de revezamento são definidas regras para que cada dispositivo receba uma “fatia” do tempo para transmitir.
Protocolos:
Polling – um dos nós recebe a tarefa de nó mestre, que seleciona o dispositivo para transmitir
Passagem de permissão – um quadro de controle (token ou flag) é passado entre os nós e apenas o detentor do token pode tansmitir.
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Tipos de Enlace de acesso múltiplo
Acesso Aleatório
Num enlace de acesso aleatório o nó transmite quando tem algo a transmitir. Protocolos:
 Aloha e 
 CSMA
Vamos aprofundar a abordagem do CSMA pois é o modelo mais empregado em redes locais.
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CSMA 
Carrier Sense Multiple Access significa Acesso múltiplo com detecção de portadora.
Neste modelo o dispositivo “ouve” o canal, se o canal estiver ocioso o dispositivo pode transmitir.
Podem ocorrer colisões, surgem daí as variantes:
 CSMA/CA e
 CSMA/CD 
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CSMA/CD 
As redes Ethernet empregam o método de acesso CSMA/CD descrito no IEEE 802-3.
 Usa Acesso múltiplo com detecção da portadora
 Não são suportadas colisões. 
 No CSMA/CD se um dispositivo detecta outra transmissão ele emite um sinal de colisão e interrompe a transmissão.
 Recomeça depois após tempo aleatório.
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Padrão Ethernet
Criado por Robert Metcalfe na década de 70
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Redes Ethernet
As redes locais Ethernet representam atualmente o padrão mais utilizado para redes locais cabeadas. Além da Ethernet padrão, suas evoluções incluem: 
 Fast Ethernet, 
 Gigabit Ethernet, 
 10 Gigabit Ethernet.
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Redes Ethernet
As redes locais (LANs) atualmente estão, em sua maioria, ligadas à Internet. Nesse contexto das redes locais, a tecnologia Ethernet é a dominante. 
Os padrões IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) para redes locais, fornecido pelo Projeto 802, especificam funções conjuntas de camada física e de camada de enlace.
Como estudamos na aula anterior, em relação à camada enlace, o IEEE considera duas subcamadas: LLC (Logical Link Control) e MAC (Media Access Control).
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Quadro Ethernet
Uma responsabilidade importante da subcamada MAC é a implementação do método de acesso ao meio. A Ethernet padrão usa como método de acesso o CSMA/CD (estudado na aula 8).
O quadro Ethernet possui sete campos.
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PREÂMBULO
Adicionado pela camada física, composto por 7 bytes com bits são alternados para sincronização
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SDF (start frame delimiter)
1 byte padrão (10101011) indica o início de um quadro.
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Endereços MAC
Endereço de destino e endereço de origem: endereço físico de 6 bytes, do transmissor e do receptor do quadro.
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Comprimento ou tipo
Dois empregos possíveis:
 Definir o número de bytes no campo de dados
 Protocolo de camada superior.
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Dados (payload)
Dados das camadas superiores sendo encapsulados, tamanho mínimo de 46 bytes, e máximo de 1.500 bytes.
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CRC
Detecção de erros com um CRC-32.
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Ethernet - Padrão
A Ethernet Padrão com taxa de 10Mbps define três principais especificações de camada física: 10Base5, 10Base2, 10Base-T.
Para sinalização digital (banda-base – aula 4), é utilizado o método Manchester para codificação (no transmissor) e decodificação (no receptor).
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Ethernet 10 Base 5
A implementação 10Base5 usa cabo coaxial grosso, com comprimento máximo de 500m e topologia barramento. A implementação 10Base2 usa cabo coaxial fino com comprimento máximo de 185m e a topologia barramento, também.
A implementação 10Base-T possui topologia estrela, interligada por meio de par trançado; sugere-se como comprimento máximo do cabo 100m para diminuir o efeito da atenuação. Uma outra implementação da Ethernet padrão é a 10Base-F, com fibra óptica, comprimento máximo de 2.000m e topologia estrela.
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Fast Ethernet 
O padrão Fast Ethernet com taxa de 100Mbps, define duas principais especificações de camada física: 100Base-TX, 100Base-FX.
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Fast Ethernet 100 Base Tx 
 100Base-TX usa cabo par trançado (categoria 5), com comprimento máximo de 100m, topologiaestrela e opções half-duplex ou full-duplex 
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Fast Ethernet 100 Base Fx 
Na implementação 100Base-FX, é utilizado o método NRZ-I, também combinado com o método de codificação 4B/5B, para sincronização.
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Gigabit Ethernet 
O padrão Gigabit Ethernet com taxa de 1Gbps define três principais especificações de camada física: 1000Base-T, 1000Base-SX, 1000Base-LX.
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Gigabit Ethernet 1000 Base-SX e 1000 Base-LX 
Nas implementações 1000Base-SX e 1000Base-LX, é utilizado o método NRZ, combinado com o método de codificação 8B/10B, para sincronização.
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Gigabit Ethernet 1000 Base-T
 1000Base-T usa cabo par trançado (categoria 5e), com comprimento máximo de 100m, topologia estrela com  modo full-duplex como padrão e a implementação 
 1000Base-SX usa fibra óptica multimodo e comprimento máximo de 100m
 1000Base-LX usa fibra óptica monomodo e sugere-se comprimento máximo de 5.000m.
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10 Gigabit Ethernet
O padrão 10 Gigabit Ethernet com taxa de 10Gbps define três principais especificações de camada física: 10GBaseE, 10GBase-S, 10GBase-L.
A camada física no 10 Gigabit Ethernet foi desenvolvida para usar cabos de fibra óptica em longas distâncias.  Assim, esse padrão possibilita interligar LANs com MANs (redes de abrangência metropolitanas) ou WANs (redes de longa distância).
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10 Gigabit Ethernet Base-S
A implementação 10GBase-S usa fibra multimodo, com comprimento máximo de 300m, enquanto a implementação 10GBase-L usa fibra óptica monomodo e sugere-se comprimento máximo de 10km. A implementação 10GBase-E usa fibra óptica monomodo e sugere-se comprimento máximo de 40km. O padrão 10 Gigabit Ethernet opera apenas no modo full-duplex.
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10 Gigabit Ethernet Base-S
A camada física no 10 Gigabit Ethernet foi desenvolvida para usar cabos de fibra óptica em longas distâncias.  
Assim, esse padrão possibilita interligar LANs com MANs (redes de abrangência metropolitanas) ou WANs (redes de longa distância).
fim
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Resumo da Aula
Nessa aula, você:
Estudou a evolução do padrão de redes locais Ethernet.
Identificou as especificações de camada física dos padrões Ethernet.
Verificou a aplicação em situações reais de componentes da comunicação de dados.
As redes locais Ethernet e a evolução do padrão