Fundamentos da Ethernet

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Fundamentos de 
Redes de Computadores
Sidney Nicolau Venturi Filho
Aula 3
ETHERNET Prof Venturi
Histórico do padrão Ethernet
• A Ethernet foi primeira LAN do mundo, sua versão original foi
criada por. Robert Metcalfe e seus colegas da Xerox há mais
de 30 anos.
• O primeiro padrão Ethernet foi publicado em 1980 por um
consórcio da Digital Equipment Corporation, Intel e Xerox
(DIX), como Metcalfe queria que a Ethernet fosse um padrão
compartilhado com o qual todos pudessem se beneficiar ela foi
lançada como um padrão aberto.
• Os primeiros produtos desenvolvidos no padrão Ethernet
foram vendidos no início da década de 80.
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Padrão Ethernet
• A Ethernet na Camada 1
envolve sinais, fluxos
de bits que trafegam no meio,
componentes físicos que
colocam sinais no meio e
várias topologias. A camada 1
da Ethernet desempenha um
papel essencial na
comunicação que ocorre entre
os dispositivos, mas tem
limitações que são corrigidas
na camada de enlace.
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E
Quadro
Aplicação
Transporte
Rede
Física
Modelo TCP/IP
Mensagem
Segmento
Pacote
Cabeçalho de transporte
Mensagem
Cabeçalho 
de 
enlace
Cabeçalho 
de 
redeCabeçalho de transporte
Mensagem
Cabeçalho 
de 
redeCabeçalho de transporte
Mensagem
Camadas Encapsulamento
Encapsulamento de Dados
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Encapsulamento de Dados
O Encapsulamento de dados fornece três funções principais:
• Delimitação de quadros
• Endereçamento
• Detecção de erros
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Controle de Acesso ao meio
• A Ethernet controla a colocação e a remoção de quadros do meio,
isso inclui o início da transmissão de quadros e a recuperação de
falha na transmissão devido a colisões.
• A topologia lógica subjacente da Ethernet é um barramento multi-
acesso. Isso significa que todos os nós (dispositivos) naquele
segmento de rede compartilham o meio. Isso também significa que
todos os nós naquele segmento recebem todos os quadros
transmitidos por qualquer nó.
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Controle de Acesso ao meio
• Como todos os nós recebem todos os quadros, cada nó precisa
determinar se um quadro deve ser aceito e processado por tal nó.
Isso exige um exame do endereçamento no quadro fornecido pelo
endereço MAC.
• O método de controle de acesso ao meio para a Ethernet clássica
é o Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD).
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Endereçamento Na Camada De Enlace
• Na camada de enlace, não é o nó 
(roteadores e computadores) que 
possuem um endereço de camada 
de enlace e sim o adaptador do nó 
(Placa deRede). 
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Endereços MAC
• O endereço MAC tem 6 bytes de comprimento, expressos em notação 
hexadecimal, onde cada byte é expresso como um par de números 
hexadecimais. 
• Não podem existir dois adaptadores com o mesmo endereço MAC. O IEEE 
gerencia este espaço físico de endereços MAC. 
• Para empresa fabricar adaptadores basta comprar, por uma taxa nominal¸ uma 
parcela do espaço de endereços que consiste em 224 endereços. 
Exemplo:
08 – 00 – 27 – 00 – 9C – 6E
Fabricante Serial da Placa
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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
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• Multicast: neste tipo de endereçamento o quadro é enviado para um grupo de 
nós do segmento de rede. Uma analogia seria os email enviado para um grupo
Tipos de Endereçamento
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• 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.
Tipos de Endereçamento
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Vamos supor que o computador a direita deseja mandar um pacote para o 
servidor de impressão
Transmissão de dados na Camada de Enlace
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O pacote de dados descerá pelas várias camadas e ao atingir a camada 2 será 
colocado no quadro o endereço de origem (02608c036592) e o endereço do 
destinatário.(02608c428197).
02608c428197
02608c036592
Endereço de Destino
02608c428197
Informação de
Controle Endereço de Origem
02608c036592
Transmissão de dados na Camada de Enlace
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02608c741965
02608c428197
02608c036592
Endereço de Destino
02608c428197
Endereço de Origem
02608c036592
O pacote é então transmitido segundo as normas da camada 1. 
Todo os computadores tem acesso ao pacote e ao recebe-lo verificam se o mesmo 
é endereçado a ele. 
Transmissão de dados na Camada de Enlace
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02608c428197
Endereço de Destino
02608c428197
Endereço de Origem
02608c036592
02608c428197
O pacote continua seu percurso no 
cabo e atinge o servidor de impressão 
A placa de rede do servidor compara 
seu endereço MAC com e o endereço 
do destinatário.(02608c428197).
Como são iguais ela copia o pacote e 
inicia o processo de 
desencapsulamento. 
Transmissão de dados na Camada de Enlace
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02608c428197
O pacote então sobe pelas camadas do 
modelo OSI, sendo desencapsulado.
Ao atingir a camada de aplicação temos 
os dados recuperados e o servidor de 
impressão pode então encaminhar o 
documento para a impressora.
Transmissão de dados na Camada de Enlace
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Colisão
É um evento que ocorre nas redes, quando dois computadores, em um meio Half
Duplex como o proporcionado pelo HUB, tentam enviar informações no mesmo 
instante. A colisão provada a destruição do pacote transmitido
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Colisão
Em um meio Full Duplex, com em uma rede com um Switch a colisão não ocorre.
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Domínio de Colisão
Os dispositivos conectados que acessam um meio físico compartilhado
por meio de um hub ou uma série de hubs diretamente conectados
compõem o que chamamos de domínio de colisão.
O domínio de colisão também é conhecido como segmento de rede,
sendo composto por todos os nós que são afetados por uma colisão.
Os hubs e repetidores contribuem para o aumento do tamanho do
domínio de colisão.
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• CS (Carrier Sense)
– Capacidade de identificar se está ocorrendo transmissão através da 
detecção de alguma portadora no canal.
• MA (Multiple Access)
– Capacidade de operar num canal com múltiplos nós 
– O CSMA/CD não gera nenhum tipo de prioridade 
– Pode ocorrer de duas placas tentarem transmitir dados ao mesmo 
tempo. 
– Quando há uma colisão os frames no canal ficam inutilizados.
• CD (Collision Detection)
– É responsável por identificar colisões na rede.
CSMA/CD
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA: ouça antes de falar:
se perceber canal ocioso: transmite quadro inteiro se perceber canal 
ocupado, adia transmissão 
• analogia humana: não interrompa os outros!
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• A parte CSMA do método determina que, quando uma estação deseja 
transmitir uma mensagem, ela “escuta” o canal. Se ele estiver livre, ela 
poderá transmitir
• se estiver ocupado; ela deverá esperar até que o meio esteja livre
CSMA/CD
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• Antes de transmitir, a estação tenta perceber se já há um 
sinal sendo transmitido.
– Se houver, aguarda o final da transmissão.
Tempo
T1 T2
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
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• Esta regra diminui as colisões, mas não as impede, já que duas estações podem 
perceber o canal como livre ao mesmo tempo e realizarem a transmissão
• o que provoca uma colisão
CSMA/CD
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• Se duas estações realizarem o carrier sense
simultaneamente...
Tempo
T1
T2
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
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• Transmitirão ao mesmo tempo:
– Os sinais serão misturados e nada compreensível será 
recebido.
Tempo
T1
T2
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
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• Houve então uma colisão.
Tempo
T1
T2
Colisão
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)ETHERNET Prof Venturi
• Detectada a colisão, a estação espera por um tempo aleatório para tentar a 
retransmissão.
CSMA/CD
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• As estações envolvidas na colisão aguardam um 
tempo aleatório antes de tentar novamente 
transmitir.
R 1
Timeout 
Transmissor 1
Tempo
T1
T2
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
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• Como os tempos serão diferentes, não haverá risco de 
nova colisão entre essas estações.
Tempo
R2 R 2
Timeout 
Transmissor 2
T1
T2
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
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Estação Ativa
Transmite
Colisão?
Sim
Não
Sim
Não
Meio Livre?
Retardo Aleatório
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
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Colisões CSMA
colisões ainda podem ocorrer:
atraso de propagação significa que 
dois nós podem não ouvir a 
transmissão um do outro
colisão:
tempo de transmissão de 
pacote inteiro desperdiçado
layout espacial dos nós
nota:
papel da distância & atraso de 
propagação determinando 
probabilidade de colisão
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• A parte CD do método estabelece que a detecção de colisão é realizada 
durante a transmissão. Ao transmitir, uma estação fica o tempo todo escutando 
o meio e, notando uma colisão, aborta a transmissão
CSMA/CD
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T2
Tempo
T1
T3
Colisão
Por que transmitir todo o quadro se está havendo 
colisão ?
Melhor não fazê-lo.
CSMA\CD 
(Carrier Sense Multiple Access – Colision Detection)
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CSMA/CD: detecção de portadora, adiada como no CSMA
– colisões detectadas dentro de pouco tempo
– transmissões colidindo abortadas, reduzindo desperdício do canal
• detecção de colisão: 
– fácil em LANs com fio: mede intensidades de sinal, compara sinais 
transmitidos, recebidos
– difícil nas LANs sem fio: intensidade do sinal recebido abafada pela 
intensidade da transmissão local
• analogia humana: o interlocutor educado
CSMA\CD 
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CSMA\CD 
(Carrier Sense Multiple Access – Colision Detection)