Fundamentos redes de computadores- Aula 3- Ethernet

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Ethernet
A Ethernet é uma rede para interconexão de computadores do tipo LAN, que utiliza a camada Física e Enlace. Por isso, a Ethernet é separada em Camada 1 (atuando na camada Física) e em Camada 2 (atuando na camada de Enlace). A camada 1 envolve sinais, fluxo de bits e topologias que possuem limitações, limitações essas que serão resolvidas na Camada 2 de enlace. Ex: Na Camada 1, há o RECONHECIMENTO dos Bits, enquanto que na Camada 2, esses Bits são agrupados em Quadros; a Camada 1 não consegue localizar os dispositivos, enquanto que a Camada 2 consegue localizá-los pelo endereço IP; e por último, a Camada 1 não controla o acesso ao meio, enquanto a Camada 2 controla por CSMA. 
Encapsulamento de dados:
Serve para delimitar quadros, endereçamento e detecção de erros. Ao enquadrar os bits, é possível ver os bits que estão enquadrados através de Delimitadores, o que facilita a transmissão. No encapsulamento de dados, cada cabeçalho adicionado ao Quadro contem um MAC Address que levará ao destino certo. A detecção de erros é feita por uma Verificação de Redundância Cíclica (CRC- Cyclic Redundance Check), que é algo que cada quadro possuí e, quando chega ao destino, o receptor pode verificar se este quadro foi recebido sem erros. 
Acesso à camada Física: Normalmente, a topologia física na Rede Ethernet, é utilizada através de Barramento. Ou seja, quando um nó manda um Frame, todos os outros nós o recebem e o MAC Address que vai verificar em qual nó a mensagem vai ser processada. Além disso, o acesso à rede é controlado por CSMA/CD.
Endereçamento a Camada de Enlace: É feito pelo MAC Address, direcionado para a placa de rede de um nó específico. 
Há três tipos de endereçamento: 
 Broadcast: neste tipo de endereçamento, o quadro é enviado para todos os nós do segmento de rede. Uma analogia seria uma pessoa falando em voz alto para todos os presentes ouvirem. O endereço MAC de broadcast é FF:FF:FF:FF:FF:FF. Normalmente um Hub faz esse tipo de endereçamento. 
 Multicast: neste tipo de endereçamento, o quadro é enviado para um grupo de nós do segmento de rede. Uma analogia seria os e-mails enviados para um grupo. 
 Unicast: neste tipo de endereçamento, o quadro é enviado para um nó específico. Seria o equivalente a você ligar para falar com uma pessoa ao telefone.
Importante! Devemos destacar que a analogia do multicast com o grupo de e-mail é apenas quanto à ideia de enviar algo para um determinado grupo, já que no e-mail cada pessoa tem seu próprio endereço unicast e no multicast existe um endereço específico para o grupo, ou seja o próprio grupo possui um endereço.
Obs: Enquanto o Hub faz um Broadcast (envia o Frame para todos os nós), o Switch faz um Broadcast para um primeiro contato (para registrar o MAC Address de origem e de destino) e depois, em diante, faz um Unicast apenas para o host de destino. 
A evolução da Ethernet:
Inicialmente, a rede Ethernet utilizava cabos coaxiais para interconectar os hosts, através do método de Barramento. Havia dois tipos de cabos coaxiais, o Thicknet (10BASE5) e o Thinnet (10BASE2). O Thicknet tinha um alcance de até 500m para precisar de repetidores e era mais espesso, enquanto o Thinnet era menos espesso e mais flexível, alcançando 185m. Com o tempo, foram substituídos pelos cabos UTP, por serem menores e mais baratos, originando um novo padrão chamado 10BASET, tendo como ponto central um Hub. O CSMA/CD consegue controlar grande parte das colisões, porém o aumento de nós pode aumentar o tráfego de dados e assim, impactar no acesso à rede dos outros hosts. Ao acontecer essa tal colisão, TODOS os hosts conectados ao HUB estão no mesmo Domínio de colisão. Ou seja, todos os hosts tem a possibilidade de sofrer uma colisão. Diferente do Switch, em que CADA host conectado ao Switch tem o seu PRÓPRIO domínio de colisão, portanto, melhora a efetividade da rede. 
O CD (Detecção de Colisão) do CSMA funciona da seguinte forma: Quando detecta uma colisão, há uma interrupção da rede por um instante aleatório para CADA host. Esse tempo precisa ser aleatório, por quando a rede for liberada para um host e ele utilizá-la, outro host vai voltar ao sistema no outro momento aleatório e “ouvir” que está a rede sendo utilizada, evitando assim, uma nova colisão. 
OBS: Segregando o CSMA:
CS: Verifica se a rede está ociosa através de uma Portadora no canal.
MA: Opera em múltiplos nós e não há prioridade de acesso a nenhum deles. 
CD: Identifica as colisões no meio. 
OBS.2: O CMSA/CD SÓ FUNCIONA EM REDES COM FIO E NÃO QUER DIZER QUE VÁ EVITAR AS COLISÕES, ELE SÓ DEIXA A REDE MAIS EFICIENTE DETECTANDO A COLISÃO, PARANDO A TRANSMISSÃO E LIBERANDO UMA TRANSMISSÃO ALEATÓRIA (COMO DESCRITO ANTERIORMENTE). 
Ethernet comutada
Com a evolução da tecnologia, a Ethernet substituiu os Hubs por Comutadores (switches) e portanto, o desempenho da rede ficou mais eficiente e menos colisões são ocorridas. O Switch envia de forma Unicast, evitando colisões e, além disso, é full-duplex. Então enquanto um host está enviando um Quadro, também pode recebê-lo. 
Endereços MAC e IP
O MAC Address é como se fosse o nome de uma pessoa e, o IP, como se fosse o endereço dela. Ambos são endereços, porém um é físico (gravado na placa de rede) e o outro é lógico (endereça a mensagem pro host de acordo com a sua rede local), respectivamente.