Equipe:
Felipe Bartolomeu
Leonardo Nunes
Nelson Azoubel
Thiago Jamir
Tiago Lins Falção
ETHERNET
HISTÓRIA DA ETHERNET
1973
1976
1978
1979
1983
1985
1987
1990
1993
Bob Metcalfe do Centro de Pesquisas da Xerox em
Palo Alto escreve um memorando esquematizando
como conectar os novos computadores pessoais
dos
pesquisadores
a
uma
impressora
compartilhada.
O texto indicava as
propriedades básicas —
e nomenclatura — da
rede ethernet.
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1993
Patente - Metcalfe e David Boggs (seu assistente)
publicaram um artigo, Ethernet: Distributed PacketSwitching For Local Computer Networks.
 Cabo coaxial grosso (o éter) com até 2,5 km.
 Repetidores a cada 500 metros.
 Até 256 máquinas.
 Velocidade de 2,94 Mbps.
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1993
Xerox desenvolveu o X-Wire, uma Ethernet de 10
Mbps utilizando cabo coaxial. Projeto iniciado em
1977 e que pretendia operar em 20Mbps mas teve
seu escopo reduzido por restrições físicas. Este
projeto não foi comercializado.
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1993
Bob Metcalfe fundou a 3Com para comercializar a
Ethernet e conseguiu apoio da DEC, Xerox e Intel
para juntos desenvolver uma especificação para
Ethernet tomando como base a X-Wire. Este grupo
foi chamado de DIX e a especificação foi chamada
de Ethernet II.
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IEEE 802.3 formalmente aprovada. Esta foi totalmente baseada na
Ethernet II.
10BASE5:
 10 Mbps
 500 metros de comprimento.
 100 usuários por segmento
 Repetidores de sinais
 Thick Coax


Vantagens: baixa atuação, exelente imunidade a ruídos, boa resistência.
Desvantagens: Volumoso, transceptores muito caros.
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10BASE2 Cheapernet:





10 Mbps
185 metros de comprimento.
30 usuários por segmento
Repetidores de sinais
Thin Coax (Coaxial mais fino e leve)


Vantagens: fácil instalação, redução dos custos em hardware e na
instalação (desenvolvimento dos conectores BNC).
Desvantagens: não suportava muitas estações (reflexão do sinal
causada pelos BNCs em T), fragilidade.
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1BASE5 StarLAN:






1 Mbps
250 metros de comprimento
Interconexão ponto a ponto
Hubs utilizados como retetidores (5 níveis)
Topologia em estrela
Utilização de pares trançados.






Simplicidade
Baixo custo dos conectores
Facilidade de manutenção e de detecção de falhas
Fácil expansão
Gerenciamento centralizado
Maior taxa de transferência de arquivos ( ainda não explorada )
1993
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10BASE-T (twisted pair):






10 Mbps
100 metros de comprimento sem repetidores
1024 usuários por segmento
Mecanismo de acesso CSMA/CD
Topologia em estrela (Hub-and-spoke)
Permite operações em:

Full Duplex

Half Duplex

Os dois ao mesmo tempo
1990
1993
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10BASE-F (Fiber-Optic):




10 Mbps
2000 metros de comprimento sem repetidores
1024 usuários por segmento
Fibra óptica:

Dimensões Reduzidas

Capacidade para transportar grandes quantidades de informação ( Dezenas de
milhares de conversações num par de Fibra);

Atenuação muito baixa, que permite grandes espaçamentos entre repetidores,
com distância entre repetidores superiores a algumas centenas de quilômetros.

Imunidade às interferências eletromagnéticas;

Matéria-prima muito abundante;
HISTÓRIA DA ETHERNET
1995
•100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX – Fast Ethernet 100Mbps (12,5 MB/s)
1998
• 100BASE-T2 – 100 Mbps (12,5 MB/s) sobre par trançado de baixa
qualidade
• 1000BASE-X – Gbit/s Ethernet sobre fibra óptica a 1 Gbps (125MB/s)
1999
• 1000BASE-T - Gbit/s Ethernet sobre par trançado a 1 Gbps (125 MB/s)
2003
• 10 Gbit/s (1.250 MB/s) Ethernet sobre fibra óptica. 10GBASE-SR,
10GBASE-LR, 10GBASE-ER, 10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW
2004
• 10GBASE-CX4 - 10 Gbit/s (1,250 MB/s) Ethernet sobre cabo twin-axial
2006
• 10GBASE-T - 10 Gbit/s (1,250 MB/s) Ethernet sobre unshielded twisted
pair(UTP)
• 10GBASE-LRM - 10 Gbit/s (1,250 MB/s) Ethernet sobre multimode fiber
CSMA/CD: CARACTERÍSTICAS NA ETHERNET
Utilização de broadcast físico para transmissão de dados.
 Redução no custo dos equipamentos

Problema: Risco de Colisões
A
B
DADOS
CRC
quadro
A
B
Fonte: 2000, Edgard Jamhour
C
CSMA/CD: CARACTERÍSTICAS NA ETHERNET

Carrier Sense Multiple
Access/ Collision
Detection

Verifica se canal de
comunicação está em
uso (CS)

Múltiplos nós
concorrem pela
utilização da mídia
(MA)

Identificar colisões na
rede (CD)
Fonte: http://blake.erg.abdn.ac.uk/users/gorry/course/lan-pages/csma-cd.html
CSMA/CD: FUNCIONAMENTO
Fonte:BU NECO BOTA ESSA FONTE AI ;)
CSMA/CD: FUNCIONAMENTO





Uma estação sempre ouve o canal antes de transmitir, o envio
será efetuado apenas se o meio estiver ocioso
A estação também escuta o canal durante a sua transmissão,
caso o conteúdo recebido seja diferente do enviado a colisão
é detectada
Em caso de colisão, a estação pára imediatamente de
transmitir, envia um Jam Signal e espera um tempo
randômico selecionado entre 0 e T (512 bit times) para tentar
a retransmissão
Se houver colisão, o intervalo de tempo randômico é dobrado
novamente (0 a 2xT)
Se houver novamente colisão, o passo anterior é repetido por
até 16 vezes
CSMA/CD: PROBLEMAS COLISÕES
A
A
B
COLISÃO DETECTADA POR A
A TRANSMITE

C
C
RECEBIDO DE C
COLISÃO DETECTADA POR C

RECEBIDO DE A
C TRANSMITE
Fonte: 2000, Edgard Jamhour
CSMA/CD: OUTROS PROBLEMAS
Tempo médio para acessar o canal
aumenta com o número de computadores
da rede.
 O tempo de propagação entre as
estações afeta a taxa de ocupação máxima
da rede.

A
B
A TRANSMITE
B RECEBE
A RECEBE
B TRANSMITE
tempo para o sinal ir de A para B
Fonte: 2000, Edgard Jamhour
ENDEREÇO MAC
Media Access Control
 Associado a um adaptador de rede
 Burned-in Address (BIA)
 Endereço único
 Endereço formado por 48 bits
 248 possíveis combinações  256 x 1012
endereços

ENDEREÇO MAC
Formado por 48 bits = 12 dígitos hexadecimais
 Os 6 primeiros dígitos pertencem ao fabricante
 Os 6 últimos determinam o número de série
 Ex: 00 – 1F – D0 –F0 –D1 –DC
 Endereços MAC podem ser descobertos
através do ARP (Address Resolution Protocol)

QUADRO ETHERNET

Vários formatos padronizados
 LLC
(IEEE 802.2)
 IEEE 802.3
 Ethernet II
QUADRO ETHERNET II
Destino
Origem
EtherType
Dados
CS
QUADRO ETHERNET II

EtherType
 Define
o protocolo da camada superior
 Ex: 0x0800 (IPv4), 0x0806 (ARP)

CS

CRC Checksum
IEEE 802.3
8 bytes de sincronização
Destino
Origem
Total
Trama 802.3
Dados
PAD
CS
IEEE 802.3

Sincronização:
7
bytes (10101010) de preâmbulo
 1 byte (10101011) indica início de um quadro (SFD
– Start Frame Delimiter)

Pad
 Pode
existir para que o frame tenha um tamanho
mínimo

FCS (frame check sequence)
 Detecção
de erro e colisão
DISPOSITIVOS ETHERNET
 Repetidor
 Hub
 Ponte
 Roteador
 Switch
REPETIDORES

São dispositivos de baixo nível que amplificam ou regeneram sinais.

Repetidores são usados para aumentar o tamanho da rede.
HUB

Dispositivo de convergência onde dados chegam de uma ou mais direções
e são repassados para outras direções.

Hub é um repetidor com detecção de falhas.

Um hub usualmente contém um switch.
PONTE



Conecta duas redes locais que utilizam o mesmo protocolo.(Ethernet por
exemplo)
Uma ponte atua na camada física, copiando um frame de uma rede para
outra
Pontes podem modificar os frames antes de os repassarem como:
adicionar ou deletar campos da header do frame.
ROTEADOR
Roteadores determinam o caminho seguido pelo pacote no trajeto ao
destino final.
Usam a informação do protocolo da camada de rede dentro de cada
pacote para direcionar o caminho a seguir.




Devem ser capaz de reconhecer todos os diferentes protocolos da camada de
rede, que podem ser usados pela rede.
Roteadores se comunicam entre si para determinar a melhor rota através
de várias LANS para aumentar a velocidade de diminuir o tráfego.
SWITCH


Regerena, filtra e propaga sinais entre segmentos de rede
Na Camada 2



Usa o endereço MAC para selecionar o caminho do frame.
Memorização dos endereços MAC ligados a cada porta
Mais inteligente que repetidores

Podem analisar os frames que recebem e então entregá-los ou eliminá-los com
base na informação que recebem.
COMPARATIVO
hubs
routers
switches
traffic
isolation
no
yes
yes
plug & play
yes
no
yes
optimal
routing
cut
through
no
yes
no
yes
no
yes
kurose
GIGABYTE ETHERNET
O QUE É GIGABITE ETHERNET?

Ethernet com a velocidade de 1 Gbit/s
Começou a ser desenvolvida em 1997
 Inicialmente com 1000BASE-SX, 1000BASE-LX e
1000BASE-CX (1998)
 Mais tarde o 1000BASE-T (1999)
 IEEE 802.3z [Fusão 8022.3 Ethernet e ANSI X3T11]
 CSMA/CD e Full Duplex
 Fibra e cabo
 Usa o mesmo tipo de desenvolvimento de 100 Mbit
Ethernet

BASEADA EM FIBRA
 Existem dois padrões de lasers para GBE sobre fibra

1000BASE-SX (Short-wavelength laser)





Multi-modo
Laser de 850 nm
Alcance de 200 metros sobre 62.5/125-nm
Mas pode chegar a 500 metros com 50/125-nm
1000BASE-LX



Mono-modo ou multi-modo (Long-wavelength laser)
Pode ter um alcance de 2 km com um núcleo de 9-μm e um
laser 1300-nm em mono-modo
Alguns fabricantes garantem distâncias de 10 a 20 km
BASEADA EM COBRE
Existem dois padrões para GBE sobre cobre
 1000BASE-CX

 Padrão
inicial da GBE sobre cobre
 150-Ω em par trançado
 Usado comumente para curtas distâncias

1000BASE-CX
 Usa
par trançado
 Distâncias de até 100 m
SUPORTE A AUTO-NEGOCIAÇÃO

Frame
SUPORTE A AUTO-NEGOCIAÇÃO
TIPOS DE TRANSMISSÃO

Half-duplex
 Controle
efetivado pelo CSMA/CD
 Rajada de quadros

Full-duplex
 Banda
aumenta de 1 para 2 Gbps
 Não usa o CSMA/CD
 Controle feito pelo Flow Control
VANTAGENS
A popularidade da tecnologia;
 O baixo custo para a migração;
 O aumento em 10 vezes da velocidade e
desempenho em relação a seu padrão anterior;
 A tecnologia é a mais utilizada atualmente,
economizando dinheiro e recursos na hora de sua
migração;
 O protocolo não possui nenhuma camada em
diferente para ser estudada.

DESVANTAGENS

Não possui qualidade de serviço (QoS)
GBE VS 10GBE
REFERÊNCIAS
Carrier Ethernet : providing the need for speed /
Gilbert Held
 TANEMBAUM, A. Redes de Computadores. Terceira
Edicão.Editora Campus, 2003
 www.terena.nl/tnnc/8B/8B3/8B3.ppt
 en.wikipedia.org/wiki/Gigabit_ethernet
 en.wikipedia.org/wiki/802.3
 timeline.ethernethistory.com
 www.xilinx.com/esp/consumer/home_networking/
pdf_files/ethernet/complete.pdf
