CENTRO FEDERAL DE ENSINO TECNOLÓGICO DE SANTA CATARINA
UNIDADE DE SÃO JOSÉ
NUCLEO DE TELECOMUNICAÇÕES
REDES DE COMPUTADORES E A
CAMADA FÍSICA
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
Prof. Jorge H. B. Casagrande
SETEMRO 2008
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7– O Padrão Ethernet
SUMÁRIO
7 O PADRAO ETHERNET....................................................................................................................................
................2
7.1 A TECNOLOGIA ETHERNET EM REDES LOCAIS.........................................................2
7.1.1 VISÃO GERAL....................................................................................................................................................2
7.1.2 ESTRUTURA......................................................................................................................................................3
7.1.3 Técnica de Acesso ao Meio................................................................................................................................4
7.1.4 Quadro da Ethernet............................................................................................................................................5
7.1.5 A Camada Física da Ethernet............................................................................................................................7
7.1.5.1 10Base-T (Par Trançado) ......................................................................................................................... ..................9
7.1.5.2 100Base-T (FAST ETHERNET).................................................................................................................... .............10
7.1.5.3 1000Base-T (GIGABIT ETHERNET)................................................................................................... .....................10
7.1.5.4 Conexões ao Meio................................................................................................................................................... ....10
A Ethernet com cabo coaxial grosso (ethernet padrão 10Base5)............................................................................11
A Ethernet com cabo coaxial fino (ethernet padrão 10 Base 2).............................................................................12
A Ethernet com par trançado não blindado (“UTP-unshielded twisted pair”-10BaseT)......................................13
7.1.5.5 A ethernet com fibra ótica ............................................................................................................................ ............13
Padrão 10Base5 – FOIRL.......................................................................................................................................... ............14
Padrão 10BaseFP................................................................................................................................................... ................14
7.1.6 Diretrizes para a Construção de uma Rede Ethernet......................................................................................15
7.1.7 CONSIDERAÇÕES SOBRE SEGMENTAÇÃO................................................................................................17
Round-trip delay............................................................................................................................................................. .......18
7.1.7.1 Modelo 1............................................................................................................................................... ......................18
7.1.7.2 Modelo 2...................................................................................................................................................... ..............21
7.2 AUTONEGOCIAÇÃO...............................................................................................23
7.3 CONCLUSÕES..............................................................................................23
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
7 O PADRAO ETHERNET
7.1 A Tecnologia Ethernet em Redes Locais
Ethernet é uma tecnologia de rede de comunicação de área local (LAN) que
transmite informação entre computadores a velocidades de 10 milhões a 10 bilhões de
bits por segundo (bps). Em Ethernet um número quase ilimitado de dispositivos pode
ser conectado ao mesmo cabo. Os dados são transmitidos a todos os dispositivos
simultaneamente, visto que todos estão conectados a um único meio de transmissão.
Este arranjo de conexão, ou “topologia”, é denominado “barramento”. Atualmente
utiliza-se o conceito de “Switched Ethernet”, no qual cada estação tem um cabo
exclusivo conectado a um “hub” (repetidor/concentrador), no entanto os dados
continuam atingindo todos os elementos interligados simultaneamente. Neste caso
distingue-se a forma de conexão dos dispositivos, dita “topologia física”, da forma de
transmissão dos dados, dita “topologia lógica”, ou seja: enquanto a topologia lógica
mantém-se na forma de barramento, a topologia física passa a ser do tipo “estrela”.
Ethernet usa um protocolo chamado CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple
Access, Collision Detect), ou seja, Monitoramento de Portadora, Acesso Múltiplo,
Detecção de Colisão. "Acesso Múltiplo" significa que todas estações são conectadas a
um único fio de cobre (ou um conjunto de fios que formam um único caminho para
os dados). O "Monitoramento de Portadora" significa que antes de transmitir dados,
uma estação confere o meio para ver se qualquer outra estação já está enviando algo.
Se a LAN parecer estar inativa, então a estação pode começar a enviar dados.
“Detecção de Colisão” significa que se duas estações iniciarem uma transmissão
simultaneamente, ocorrerá uma colisão que será detectada por ambas estações. Estas,
então, recuam, aguardam um intervalo de tempo randomicamente determinado e
tentam retransmitir.
Os meios de transmissão para 10 Mbps Ethernet e 100 Mbps Ethernet (Fast
Ethernet) incluem o sistema de coaxial grosso original, coaxial fino, par trançado, e
sistemas de fibra óptica. O mais recente padrão Ethernet define o 1 Gbps, novo
sistema Ethernet que opera em par trançado e fibra óptica.
7.1.1 VISÃO GERAL
Ethernet, uma das principais tecnologias que tornaram possíveis as Rede
Locais, foi introduzida através da Corporação Xerox em 1975. Esta versão foi depois
refinada por um desenvolvimento em comum entre Digital Equipament Corp., Intel e
Xerox, e lançada em 1982 como Versão 2.0. A tecnologia Ethernet foi então adotada
adotada como padrão de LAN pelo respectivo comitê do Institute of Electrical and
Electronics Engineers sob a designação IEEE 802.
O padrão do IEEE foi publicado primeiro em 1985 com o título formal de
"IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD)Access Method and Physical Layer Specifications". O padrão IEEE foi
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
adotado desde então pela Organização Internacional para Padronização (ISO) o que
faz deste um padrão de gestão de redes mundial.
Diferenças entre Ethernet e IEEE 802.3 são sutis. Ethernet provê serviços que
correspondem a Camadas 1 e 2 do modelo de referência OSI, enquanto IEEE 802.3
especifica a camada física (Camada 1) e a porção de acesso ao canal da camada de
enlace (Camada 2), mas não define um protocolo de controle de enlace lógico. Tanto
o protocolo Ethernet quanto o IEEE 802.3 são implementados em hardware,
tipicamente através de um cartão de interface instalado em um computador. O termo
”Ethernet” não é formalmente empredado pelo padrão IEEE 802.3, contudo é
largamente utilizado no meio técnico para denotar uma rede CSMA/CD que atende ao
padrão 802.3.
Quando comparado ao modelo de Interconexão de Sistemas Abertos (OSI –
Open Systems Interconection), o Ethernet provê a maioria das funções das duas
camadas mais baixas, especificamente, a Camada Física, a interface para a Camada de
Enlace de Dados, a Camada de Enlace de Dados, e a interface entre a Camada de
Enlace de Dados e a Camada de Rede.
Houve muito debate sobre o desempenho da Ethernet. O desempenho de
qualquer rede CSMA/CD (Monitoramento de Portadora, Acesso Múltiplo, com
Detecção de Colisão) dependerá de várias considerações, inclusive do método de
determinação dos tempos de silêncio depois de uma colisão, o comprimento do
cabeamento, o tamanho dos pacotes, e a quantidade de tráfego. O padrão Ethernet
define como os períodos de silêncio são determinados, e dificilmente o responsável
pela rede pode influenciar esta característica.
O padrão 802.3 é atualizado para incluir novas tecnologias periodicamente.
Desde 1985 o padrão cresceu para incluir sistemas de novos meios para 10 Mbps
Ethernet (por exemplo par trançado) ou IEEE 802.3a, Fast Ethernet (100Mbps) ou
IEEE 802.3u, como também o mais recente conjunto de especificações para 1000
Mbps, o Gigabit Ethernet ou IEEE 802.3z/802.3ab. Ainda em discussão encontram-se
as especificação para o 10 Gigabit Ethernet (802.3ae).
7.1.2 ESTRUTURA
O Padrão Ethernet é conhecido como DIX (de Digital, Intel e Xerox) Versão 2 e
o IEEE 802.3 como LAN/MAN Information Processing Systems -Local Area
Networks- Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications. (ISBN 1-55937-055X).
A Ethernet (IEEE 803 segundo a ISO) é o protocolo mais utilizado a nível de enlace
de uma rede local e é baseado em uma tecnologia que transmite a informação entre
computadores com velocidade de 10 à 1000Mbps para destinos diferentes sem utilizar
fichas (“tokens” - informação de controle que circula entre as estações da rede e que
concede ao seu possuidor o direito de transmitir). O sistema é dividido em três
elementos:
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CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
a) conjunto de regras de controle de acesso usados em cada adaptador ethernet;
b) um pacote (“frame”) que carrega dados sobre o sistema;
c) meio físico usado para carregar sinais ethernet entre os computadores;
Os sinais na Ethernet são transmitidos de forma bit serial através de um cabo
compartilhado pelas estações da rede. Cada estação presta atenção antes de transmitir
e transmite apenas quando há tráfego livre, caso haja uma colisão, ou seja, duas
estações começam a transmitir ao mesmo tempo, as estações são notificadas deste
evento.
A camada de enlace está ligada essencialmente ao gerenciamento do “link” e ao
empacotamento de mensagens. Em LANs a camada de rede é dividida em duas subcamadas: a LLC para controle de erro e a MAC para acesso ao meio. Na ethernet não
existe retransmissão de quadros ficando este procedimento a cargo das camadas
superiores.
7.1.3 Técnica de Acesso ao Meio
O CSMA/CD, especificado no padrão IEEE 802, foi adotado pela ISO como a
subcamada MAC da camada de enlace. Este protocolo detecta colisão na camada
física e fornece acesso democrático ao cabo compartilhado. É importante salientar
que as colisões são resolvidas em micro segundos e não resultam em dados perdidos.
Após cada transmissão de quadro (“frame”) todas as estações da rede devem esperar
igualmente pela próxima oportunidade de transmissão. O mecanismo que faz esse
controle do acesso é baseado em um sistema chamado de acesso múltiplo, que é
democrático, ou seja, as estações não tem vantagens umas sobre as outras
Um domínio da colisão é definido formalmente como uma única rede de CSMA/CD
em que haverá uma colisão se dois computadores unidos ao sistema transmitirem ao
mesmo tempo.
O algoritmo de acesso ao meio para uma estação que deseja transmitir um quadro é,
de forma simplificada, o seguinte:
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CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
INÍCIO
Existe alguém
transmitindo?
V
F
Inicia Transmissão
e Escuta o Meio
Para de Transmitir e
Espera Tempo
Aleatório
V
Erro no
Quadro (colisão)?
F
FIM
Deve ser observado que o tempo de espera aleatório após uma colisão evita que duas
ou mais estações venham a tentar transmitir ao mesmo tempo. Ainda assim existe
uma remota possibilidade de isto acontecer, sendo que esta possibilidade aumenta
com o número de estações na rede. Antes da transmissão de um quadro, a estação
transmissora deve transmitir um preâmbulo de 64 bits a fim de que os receptores se
sincronizem na rede. Este preâmbulo constitui-se numa seqüência alternada de 1 e 0 e
terminando em 11 (indicador de início de quadro).
7.1.4 Quadro da Ethernet
Um quadro ethernet possui o seguinte formato:
6 bytes
6 bytes
2 bytes
Endereço Destino
Endereço Fonte
Tipo
46 a 1500 bytes
Dados
4 bytes
CRC
Cada adaptador de rede possui o seu endereço ethernet. A estação transmissora coloca
o seu endereço no campo Endereço Fonte e a estação a qual se destina o quadro é
identificada no campo Endereço Destino. O campo Tipo pode ser utilizado de
diversas formas, mas em geral serve para identificar qual protocolo de rede (da
camada acima) deve tratar os Dados (que é a informação propriamente dita). Para uso
do protocolo IP, por exemplo, o campo Tipo é 0008H. O campo de Dados possui
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
tamanho variável O campo CRC é a informação de redundância para verificação de
erro, gerado a partir de um polinômio de ordem 32.
O formato de quadro IEEE 802.3 possui algumas diferenças em relação ao quadro
ethernet, e se apresenta da forma mostrada na Fig.2.
preâmbulo
7 bytes
Delimitador de
Início de quadro
1 byte
Endereço de
Destino
2/6 bytes
Endereço
Fonte
2/6 bytes
Tamanho
DADOS
2 bytes
DADOS
CRC
46-1500 bytes
4 bytes
FIG.2 – Quadro do IEEE 802.3
Os acopladores ethernet observam a chegada de um quadro desde o seu preâmbulo.
Assim que o endereço destino é identificado, este é comparado com o endereço da
estação em questão. Caso exista coincidência, o pacote é completamente lido e, se não
apresentar erros é repassado para a camada superior.
As diferenças entre ethernet e IEEE 802.3 embora pequenas, fazem com que ambos
sejam incompatíveis. Isto significa que uma rede deve conter todos os adaptadores
(NIC) para ethernet ou para IEEE 802.3. No entanto, esta incompatibilidade não é
um problema, dado que atualmente quase todos os fabricantes seguem o padrão IEEE
802.3 (ou com funcionamento dual). A literatura se referencia as duas técnicas como
ethernet simplesmente.
A seguir serão detalhados cada um dos campos dos quadros acima:
Campo de Preâmbulo: O propósito deste campo é anunciar a presença do quadro e
habilitar todos os receptores ethernet a se sincronizarem com o quadro em questão. A
formação básica do mesmo é uma seqüência de 0 e 1 alternados. A presença deste
campo garante um espaçamento mínimo de 9,6us entre quadros, permitindo a
realização de operações de detecção de erro e de operações de recobrimento.
Delimitador de Início de Quadro: Este campo se aplica somente ao padrão IEEE
802.3 e pode ser visto como uma continuação do preâmbulo, com seqüências
alternadas de 1 e 0, terminado em 11. Esta finalização garante a quebra do padrão de
sincronização e alerta o receptor da seqüência de quadro de dados.
O adaptador remove os campos de preâmbulo e de delimitação de início de quadro, e
coloca o restante do quadro em um buffer.
Campo de Endereço de Destino e de Fonte: O endereço de destino/fonte identifica o
receptor/transmissor do quadro. No padrão IEEE 802.3 existem duas opções de
tamanho: 2 e 6 bytes (conforme Fig.3).
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
I/G 15 bits de endereço
I/G
U/L
46 bits de endereço
16 bits
48 bits
FIG.3- Campo de Endereço de Destino
Onde:
• I/G é um subcampo que idêntica um endereço individual (0) ou de grupo (1). É
setado para zero no campo de endereçamento fonte
• U/L é um subcampo que indica se o endereçamento é administrado localmente (1)
ou universal (0).
Atualmente quase todas as redes se utilizam de endereços com 6 bytes (que é
incompatível com o de dois). Os softwares monitores de rede normalmente
apresentam um endereço na forma hexadecimal, separados no meio por “:”. Exemplo:
02608D:AF5637. Os três primeiros bytes identificam um fabricante em específico
(ex: CISCO: 00000C). Os três últimos bytes determinam um adaptador específico do
fabricante.
O bit I/G, quando 0, determina que o endereço de destino é para uma estação em
particular. Se 1, o endereço identifica um grupo de estações (endereço de grupo). Um
endereço em particular é FFFFFF:FFFFFF, que significa que todas as estações da rede
são endereçadas (endereço de broadcast). Muitos serviços se utilizam desta facilidade
para o envio de informação simultânea para todas as estações de uma rede (ex.: os
servidores Netware, a cada 60s, enviam um pacote do serviço SAP para informar a
presença do servidor na rede).
Quanto a terminologia que caracteriza o uso de endereços tem-se portanto:
• unicast: identifica uma única estação;
• multicast: identifica um grupo de estações;
• broadcast: identifica todas as estações de uma rede.
O bit U/L identifica se o endereço em questão foi atribuído pela IEEE (gerenciadora
universal de endereços) ou foi atribuída via software localmente. Na realidade, cada
adaptador de rede (NIC: Network Interface Card) contém um endereço único, gravado
em ROM. Este endereço, para evitar conflitos entre os fabricantes, é administrado
universalmente pela IEEE. O administrador de rede pode mudar este endereço, de
forma que ele se torne local.
Tamanho de Dados : No padrão IEEE 802.3 o campo de tipo (do ethernet) foi
substituído pelo campo de tamanho dos dados, permitindo portanto identificar o
número de bytes do campo de dados. Seja no padrão IEEE 802.3 ou ethernet, o
tamanho mínimo de quadro (desde o preâmbulo até o CRC) é de 64 bytes. Este
tamanho mínimo de quadro garante a detecção de colisão na rede baseado em um
tamanho máximo do cabo ethernet.
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
7.1.5 A Camada Física da Ethernet
O meio físico permite o transporte dos sinais Ethernet entre os computadores da
LAN. Este meio físico deve ser compatível com a transmissão a 10Mbps, e inclui: o
cabo coaxial grosso (“thick ethernet” - considerado o padrão), o cabo coaxial fino, o
par trançado (“ twisted-pair”), e o cabo de fibra ótica. A designação dos meios de
transmissão segue estas diversas possibilidades (10 ⇒ velocidade de 10 Mbps e
BASE ⇒ “base band”):
Par trançado
10Base-T
100Base-T (categoria 5 ou 5e)
1000Base-T (categoria 6)
Coaxial
Twinax
10Base2
10Base5
Broadband (banda larga)
Cabo de Fibra Óptica
Cabo Submarino
Cabo Monomodo
Cabo Multimodo
Uma parte importante do projeto e instalação de uma rede Ethernet está na
seleção do meio apropriado ao ambiente. Há quatro tipos principais de meio, dois
deles em uso hoje: Thickwire (cabo coaxial grosso) para redes 10BASE5, cabo
coaxial fino (Thin Coax) para redes 10BASE2, cabo de par trançado não blindado
UTP (Unshielded Twisted Pair) para redes 10BASE-T, 100BASE-T e 1000BASE-T, e
fibra óptica para redes 10Base-FL e de Ligação Entre Repetidores FOIRL (FiberOptic Inter-repeater Link). Thickwire foi um dos primeiros sistemas de utilizados em
Ethernet mas era difícil de trabalhar e caro. Evoluiu para cabo coaxial fino, mas
atualmente ambos encontram-se em desuso.
Hoje, os esquemas de instalação mais populares são 10BASE-T e 100BASETX ambos utilizando cabo UTP, semelhante aos cabos telefônicos e com diferentes
graus de desempenho. O cabo de nível 6, denominado “categoria 6”, é o melhor, mais
caro, porém suporta transmissão a taxas de até 1 Gbps. O cabo nível 5e, ou “categoria
5e”, também suporta transmissão a taxas de até 1 Gbps. Cabos das categorias 5 (para
até 100 Mbps), 4 (para até 20 Mbps) e 3 (até 16 M bps) são atualmente considerados
obsoletos, apesar da grande maioria dos equipamentos em uso ainda operarem a 100
Mbps, e alguns ainda a 10 Mbps.
Cabo de fibra óptica é mais caro, mas é imprescindível em situações onde
radiações eletromagnéticas e perigos ambientais são uma preocupação. Cabo de fibra
óptica é freqüentemente usado em aplicações entre edifícios para proteger o
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
equipamento da rede contra danos elétricos causados através de descargas
atmosféricas, visto que não conduz eletricidade. Também pode ser útil em áreas onde
grandes quantidades de interferência eletromagnética estão presentes, como em um
chão de fábrica. O padrão Ethernet permite longos segmentos de cabo de fibra óptica,
sendo perfeito para conectar nós e edifícios que, caso contrário, não seriam
alcançados com meio de cobre.
Os tipos de meio são apresentados através de seus identificadores IEEE. Os
identificadores IEEE incluem três campos de informação. O primeiro, "10",
representa a taxa de 10 Mbps. A palavra "BASE" significa "baseband", ou seja, banda
base, que é um tipo de sinalização. Banda base significa que apenas sinais Ethernet
trafegam pelo meio. A terceira parte do identificador provê uma indicação de tipo de
segmento ou comprimento. Para cabo coaxial grosso o "5" indica 500 metros de
comprimento máximo permitido para segmentos individuais de cabo coaxial (2 indica
185m). "T e "F" representam "par trançado" e "fibra óptica", e simplesmente indicam
o tipo de cabo.
Esta larga variedade de meios reflete a evolução sofrida pela Ethernet e também
aponta a flexibilidade da tecnologia.
7.1.5.1
10Base-T (Par Trançado)
O propósito do padrão 10BASE-T é prover um meio simples, barato e flexível
de conectar dispositivos ao cabo de par trançado. 10BASE-T é uma rede
multisegmento de 10 Mbps em banda base operando em um único domínio de colisão.
“Único domínio de colisão” pode ser descrito como uma única rede de CSMA/CD, ou
seja, um único meio físico. Se duas ou mais subcamadas de Controles de Acesso ao
Meio (MAC) estão dentro do mesmo domínio de colisão e ambas transmitem ao
mesmo tempo, uma colisão acontecerá. Subcamadas MAC separadas por repetidores
(hubs) estão dentro do mesmo domínio de colisão. MACs separas através de pontes
(bridges) estão dentro de domínios de colisão diferentes.
O meio para 10BASE-T é o par trançado. Redes 10BASE-T são instaladas
utilizando a mesma prática e os mesmos cabos não blindados típicos de telefonia. A
infra-estrutura, que inclui tipos diferentes de cabeamento, conectores de cabo, e
conexões cruzadas, deve ser considerada. Tipicamente, um DTE (Data Terminal
Equipment) conecta-se a uma tomada de parede através de um pequeno cabo de par
trançado (patch cord).
O padrão 10BASE-T, conforme definido pelo IEEE contém especificações
funcionais, elétricas, e mecânicas detalhadas. A configuração máxima para 10BASET segue:
(a) deve operar sobre um meio de par trançado de comprimento igual a 0 m a
pelo menos 100 m (328 pés) de 0,5 mm2 [24AWG], sem o uso de um repetidor (hub);
(b) utiliza interconexão ponto-a-ponto entre unidades de conexão ao meio
(MAU - medium attachment unit) a dois pares simplex e, quando usado com
repetidores que têm múltiplas portas, suporta conexão em topologia estrela;
(c) A perda de um segmento de ligação simplex não deve exceder 11.5 dB. Isto
consiste na atenuação dos pares trançados, perdas nos conectores, e perdas de reflexão
devido a descasamento de impedância entre os vários componentes do segmento
simplex;
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
(d) Permite a incorporação física do MAU dentro de um DTE ou repetidor. Por
exemplo um adaptador NIC (Network Interface Card) com uma porta 10BASE-T e
conector RJ-45 tem a lógica de MAU/transceiver integrada em seu circuito;
(e) O máximo atraso de propagação de um segmento de enlace não deve
exceder 1000ns, o atraso de propagação máximo do par trançado é 5,7 ns/metro.
7.1.5.2 100Base-T (FAST ETHERNET)
Um padrão de redes que transfere dados a taxas de até 100 Mbps (100 megabits
por segundo). 100BASE-T está baseado no padrão Ethernet 10Base-T, mais velho.
Como é 10 vezes mais rápido, é freqüentemente chamado Fast Ethernet, contudo Fast
Ethernet engloba também outros tipos de meios físicos. Oficialmente, o padrão
100BASE-T é denominado IEEE 802.3u.
Assim como o Ethernet, o 100BASE-T está baseado na LAN com método de
acesso CSMA/CD. Há vários esquemas de cabeamento diferentes que podem ser
usados com 100BASE-T, incluindo:
100BASE-TX: dois pares de fios de par trançado de alta qualidade.
100BASE-T4: quatro pares de fios de par trançado de qualidade normal.
100Base-FX: fibra cabos ópticos.
7.1.5.3 1000Base-T (GIGABIT ETHERNET)
Um padrão de redes relativamente novo que transfere dados a taxas de até 1000
Mbps (1 gigabit por segundo). 1000BASE-T difere dos padrões Ethernet 10Base-T e
Fast Ethernet 100Base-T, por utilizar quatro pares de fios. Devido a sua taxa de
transmissão, é freqüentemente chamado Gigabit Ethernet, e também utiliza o método
de acesso ao meio CSMA/CD. O Gigabit Ethernet engloba também tipos de meios
físicos ópticos.
Oficialmente, o padrão 1000BASE-T é denominado IEEE 802.3z/802.3ab.
7.1.5.4 Conexões ao Meio
A transmissão em banda base significa que não existe onda portadora no
sistema sendo apenas um canal definido no sistema. No momento em que uma
estação estiver transmitindo ela se utiliza da capacidade total de transmissão do meio
(10Mbps). O código utilizado para a transmissão nesta velocidade é o Manchester.
Este código proporciona uma forte componente de sincronismo, permitindo a fácil
recuperação do relógio (existe uma transição no centro de cada bit). Embora não
exista portadora no sistema, a característica de constante transição na linha faz com
que o sistema se comporte como se houvesse uma, permitindo um fácil
monitoramento de sua atividade (desta forma é possível escutar o meio).
A conexão ao meio é feita com um dispositivo chamado “interface dependente de
meio”, ou MDI (“media dependent interface”). Este dispositivo é usado para uma
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
conexão física e elétrica (driver/receiver) direta ao cabo da rede. No exemplo do
Ethernet coaxial grosso, o MDI o mais usado é um tipo de braçadeira que é instalada
diretamente no cabo coaxial. Para o Ethernet twisted-pair, o MDI é um conector de
oito pinos, RJ45 , pois fornece uma conexão aos twisted-pair usados.
A unidade de acesso ao meio, ou MAU (“Media Attachment Unit”), é todo o
dispositivo que permitirá a conexão ao meio, e é também chamado de transceiver
(transceptor). O MAU inclui o MDI e o encapsulamento.
O cabo AUI (“Attachment Unit Interface”) permite conectar o MAU a um NIC
(“Network Interface Card”) que é a placa de rede propriamente dita.
Um MAU pode ser externo ou interno em relação a um DTE. Na configuração
externa, uma porta do DTE ou do repetidor é equipada com um conector AUI de 15
pinos. Neste caso, o cabo de AUI e o MAU são ambos situados fora do dispositivo.
Entretanto, é possível também que o MAU e a AUI sejam integrados como parte da
eletrônica dentro da porta do DTE ou do repetidor. Neste caso, o único dispositivo
exposto é o MDI que conecta diretamente ao meio físico.
DTE (estação)
NIC
AUI
cabo
MAU
FIG.3- Componentes Físicos da Ethernet
A Ethernet com cabo coaxial grosso (ethernet padrão 10Base5)
O cabo coaxial grosso (thick ethernet) possui impedância de 50 ohms, apresenta-se
normalmente na cor amarela ou laranja, e possui aproximadamente 0,6 cm de
diâmetro. A cada 2,5 m existe uma marca indicando a posição a ser colocada um
transceiver ou conversor de mídia (MAU). Não devem existir mais do que 100
dispositivos conectados a um único segmento. O cabo deve possuir terminadores em
suas pontas. A conexão ao cabo é realizada através de um furo no cabo, onde um pino
é inserido até pressionar o núcleo de cobre (tap tipo “vampire” similar ao apresentado
na Fig. 3). O transceiver é responsável pela detecção de colisão, e por isso o cabo
AUI (transceiver cable) conduz o chamado ethernet decomposto com 2 fios para saída
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
de dados, 2 fios para entrada de dados, 2 fios para controle e se necessário dois fios
para alimentação (o conector usado é o DB15).
Cabo AUI
Alimentação
12 V
13
6
RX
receptor
5
12
5
12
2
9
Colisão
colisão
2
9
3
10
TX
3
10
NIC
transmissor
13
6
MAU
Meio
(cabeamento)
Conector DB15
FIG.4- Sinais do cabo transceiver (AUI)
Os segmentos 10Base2, apesar de terem sido as primeiras opções na tecnologia
ethernet, são ainda instalados, as vezes, como um segmento da espinha dorsal
(“backbone”) para interconectar hubs da Ethernet. Cada segmento pode ter no
máximo 500 m. O cabo coaxial grosso é, no entanto, limitado a carregar somente os
sinais 10-Mbps. Deve-se substituir o cabo coaxial, se desejar ligar junto os hubs em
uma velocidade mais elevada, por par trançado (CAT-5) ou fibra ótica, pois estes
podem carregar os sinais 10-Mbps ou 100-Mbps.
A Ethernet com cabo coaxial fino (ethernet padrão 10 Base 2)
O sistema coaxial fino do Ethernet usa um cabo muito mais flexível onde é possível
conectar o cabo coaxial diretamente ao NIC Ethernet no computador, através de um
conector T tipo BNC. Esta configuração é de baixo custo e de fácil instalação. O cabo
deve possuir terminadores. O máximo tamanho de um segmento é de 185 m. com no
máximo 35 estações por segmento.
DTE (estação)
NIC
DTE (estação)
NIC
Conector T BNC
DTE (estação)
NIC
terminador
FIG.5- Sinais do cabo transceiver (AUI)
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MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
No sistema coaxial fino os AUIs, os MAUs, e os MDI são parte do NIC instalado no
computador. Isto reduz o número de componentes externos e consequentemente reduz
o custo. Entretanto, como o sistema coaxial grosso, o coaxial fino é limitado a
carregar somente os sinais 10Mbps. Em redes locais, a instalação com cabo coaxial,
especialmente o fino, pode ser fonte de mau contato, levando ao mau funcionamento
da rede.
A Ethernet com par trançado não blindado (“UTP-unshielded twisted
pair”-10BaseT)
O sistema 10BASET opera sobre dois pares de fios, sendo um par usado para recebe
sinais dos dados e o outro para transmitir sinais dos dados. Os dois fios em cada par
devem ser torcidos para o comprimento inteiro do segmento. O segmento conecta
somente dois MAUs.
O padrão 10BaseT suporta transmissões a 10Mbps a uma distância de até 100 metros.
Os conectores utilizados são do tipo RJ-45 com 8 pinos, sendo somente 4 deles
utilizados.
Pino
1
2
3
4
5
6
7
88
Sinal
Transmissão de Dados +
Transmissão de Dados Recepção de Dados +
Não utilizado
Não utilizado
Recepção de Dados Não utilizado
Não utilizado
Uma rede 10BaseT pode ser construída com NICs, cabos UTPs e um ou mais
concentradores chamados HUBs. Cada estação é ligada ponto a ponto com o hub, que
funciona fisicamente como o centro de uma topologia em estrela. Entretanto,
logicamente todos os pontos estão interconectados, pois o hub repassa todos os
quadros lançados no barramento virtual para cada uma das ligações (barramento
lógico). Um sistema baseado em hubs pode tolerar defeitos nas conexões e cabos
muito mais do que em sistemas baseados em cabo coaxial. Normalmente, se um cabo
coaxial é partido, a rede todo pode ser comprometida. No sistema 10BaseT, o hub se
encarrega de detectar segmentos faltosos, desconcertando-os do sistema. Veremos no
próximo capítulo mais detalhes sobre este equipamento ativo de rede.
7.1.5.5 A ethernet com fibra ótica
A ethernet com fibra ótica usa pulsos, de luz no lugar da eletricidade, para emitir
sinais. A utilização da luz proporciona isolação elétrica superior as redes baseadas na
conexão elétrica. Esta isolação elétrica completa fornece imunidade aos perigos
13
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
elétricos como relâmpagos e sobre-tensões. As vantagens do segmento de ligação de
fibra ótica é que possibilita conexões a longas distâncias, podendo suportar
velocidades de transmissão muito mais elevadas do que 10Mbps.
Inicialmente, a alternativa de uso do cabo coaxial apareceu na forma do padrão
10Base5 – FOIRL. Em seguida surgiu o padrão10BaseF que se subdivide em três subpadrões: 10BaseFP, 10BaseFB e 10BaseFL.
Para aplicações especializadas, os segmentos ethernet com fibra ótica baseados no
padrão FOIRL e 10Base-FL são os mais populares. Apesar da fibra ser mais cara, em
certas situações onde existe forte emissão eletromagnética (ambientes hostis como por
exemplo o chão de fábrica) ela é insuperável. A fibra também é preferida na
interconexão entre prédios, isolando os equipamentos de rede e protegendo-os das
descargas atmosféricas.
Padrão 10Base5 – FOIRL
O termo FOIRL provém de fiber optic inter repeater link (link repetidor de fibra
ótica). Este padrão não determina uma rede ethernet propriamente dita, mas sim uma
forma de criar um link repetidor a grande distância (1000 m) para um mesmo domínio
ethernet (a conexão é ponto-a-ponto). O FOIRL especifica a transmissão sobre um
cabo dual de fibra ótica: um utilizado para transmitir dados e outro para receber.
Desta forma, usando o FOIRL, é possível colocar remotamente, a grande distância,
uma única estação usando um transceiver de fibra ótica, ou pode-se ainda conectar
um hub 10BaseT para possibilitar uma múltipla conexão. Também é possível a
utilização de um hub de fibra ótica. Este hub possui várias portas FOIRL e uma ou
mais conexões 10BaseT.
Um outro dispositivo que usa o padrão FOIRL é o Adaptador de Fibra, que permite
converter um sinal 10BaseT para o padrão FOIRL. Usando um par destes adaptadores
é possível transmitir a partir de um hub 10BaseT à distâncias de até 1000m. Os
conectores utilizados com fibra são: ST e F-SMA.
Padrão 10BaseFP
O termo FP advém de Fiber Passive. Neste padrão a idéia básica é construir uma rede
ethernet com fibra ótica usando uma topologia em estrela com “splitters” óticos
passivos. O máximo comprimento de uma fibra neste caso é de 500m e no máximo 33
estações podem ser interconectadas. Este padrão não está sendo largamente
empregado.
14
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
Padrão 10BaseFB
O termo FB advém de Fiber Backbone (espinha dorsal com fibra ótica). A
especificação 10BaseFB descreve um segmento tipo espinha dorsal que permite a
conexão de um grande número de repetidores. Na realidade este sistema possui hoje
um uso restrito no mercado havendo pouca disponibilidade de fornecedores.
Padrão 10BaseFL
Este padrão veio substituir o FOIRL, mantendo porém a compatibilidade com o
mesmo. O 10BaseFL fornece um segmento de link para operar até 2000 m. Caso em
uma das pontas seja usado um equipamento FOIRL, então a o alcance é limitado a
1000 m.
Um segmento 10BaseFL pode ser usado entre dois computadores, entre dois
repetidores, ou entre um computador e uma porta de um repetidor. O sub-padrão
10BaseFL é o mais largamente utilizado do padrão 10BaseF, existindo um grande
número de opções de equipamentos de diferentes fabricantes.
7.1.6 Diretrizes para a Construção de uma Rede Ethernet
Tempo de Viagem do Sinal (Round Trip Delay)
Para o correto funcionamento do algoritmo CSMA/CD é necessário que a estação
transmissora tome ciência de uma eventual colisão dentro de um intervalo de tempo
chamado janela de colisão (collision window). Este tempo garante a detecção de
colisão antes de haver transmitido o pacote mais curto possível da ethernet. Este
pacote consiste de 576 bits (incluindo preâmbulo) o que leva a um tempo de
transmissão de 57.6 µs (máximo round trip delay). Considerando-se que o tempo de
propagação do sinal da rede é de 2/3 da velocidade da luz no vácuo (cerca de 2.108
m/s) e que qualquer pacote transmitido de uma outra estação deve levar no máximo
57.6 µs, tem–se que a extensão máxima de uma rede deveria ser 5 Km (em um
mesmo domínio de colisão). Entretanto, a atenuação dos cabos não permite a
realização de uma rede desta extensão, sem a utilização de equipamentos repetidores.
Os Repetidores
Um repetidor é o componente de hardware mais simples em termos de projeto,
operação e funcionalidade. Este dispositivo opera na camada física do modelo OSI,
regenerando um sinal recebido de um segmento de cabo e então retransmitindo o sinal
para um outro segmento.
15
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
O processo de regeneração do sinal consiste em gerar um novo sinal a partir do
original, removendo distorções e compensando atenuações, habilitando desta forma a
transmissão a distâncias maiores.
Um outro tipo de repetidor é um dispositivo eletro-ótico. Nestes repetidores, um sinal
elétrico é convertido em um sinal luminoso, conduzido por fibra ótica e reconvertido
em sinal elétrico por um outro repetidor. Observe-se que o hub de uma rede 10BaseT
se caracteriza como um repetidor.
Finalmente, deve-se verificar que o repetidor, funcionando a nível físico do OSI, é
transparente ao fluxo de dados (não verifica o conteúdo de um quadro, por exemplo).
Desta forma, o seu uso é restrito a interconexão de redes (segmentos) idênticas. Por
exemplo, ligação de dois segmentos ethernet ou ligação entre dois segmentos token
ring.
Diretrizes Gerais: Modelo 1 do Padrão IEEE802.3 Essa regra fundamental da
Ethernet é também conhecida como a regra 5-4-3-2-1. Cinco sessões de rede, quatro
repetidores ou hubs, três seções da rede são segmentos "de mistura" (com hosts), duas
seções são segmentos de link (para fins de link) e um grande domínio de colisão.
Para as regras que se seguem as seguintes definições se aplicam:
Segmento misturado (mixing segment): é um segmento 10Base5, 10Base2 ou BaseFP.
Segmento de link (link segment): é um segmento do 10BaseT, 10BaseFB, 10BaseFL
ou FOIRL.
O modelo 1 da IEEE 803.3 fornece um conjunto de regras para combinar vários
segmentos de ethernet 10Mbps. Veja abaixo algumas delas:
• Repetidores são requeridos para todas as interconexões entre segmentos.
• MAUs que são partes dos repetidores, contam para o número máximo de MAUs
em um segmento.
• caminho de transmissão permitido entre dois quaisquer DTEs pode consistir de até
5 segmentos, 4 repetidores (com uso opcional de AUI), 2 MAUs e 2 AUIs.
• Os cabos AUI para 10Base-FP e 10Base-FL não devem exceder 25 m.
• Quando um caminho de transmissão consiste de 4 repetidores e 5 segmentos, até
três segmentos podem ser misturados (mixing segments), sendo o restante
segmentos de link. Quando 5 segmentos estão presentes, cada link de fibra ótica
(FOIRL, 10BaseFB e 10BaseFL) não deve exceder 500 m e cada segmento
10Base-FP não deve exceder 300m.
• Quando um caminho de transmissão consiste de três repetidores e 4 segmentos, as
seguintes restrições se aplicam:
 máximo comprimento permitido para um segmento de fibra não deve exceder 1000
m para o FOIRL, 10BaseFB e 10BaseFL e 700 m para o 10BaseFP.
 máximo comprimento permitido desde um repetidor, até um DTE, via fibra ótica
não deve exceder 400 m para um segmento 10BaseFL, 300 m para o 10BaseFP;
 Não existe restrições para a mistura de segmentos neste caso.
16
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
Um exemplo de configuração máxima é mostrado na Fig.6.
Repetidor 1
Repetidor 2
Repetidor 3
AUI
Repetidor 4
AUI
DTE
DTE
MAU
10BaseT
link Seg. 100 m
MAU
Coax. Seg.
500 m 10Base5
o
Fig.6-Configuração Máxima
10BaseT
link Seg. 100 m
7.1.7 CONSIDERAÇÕES SOBRE SEGMENTAÇÃO
Apesar de haver limitações para o comprimento dos diversos tipos de meios de
comunicação, é possível estender o alcance de uma rede além de tais restrições. Isto
pode ser feito introduzindo-se “repetidores” (hubs) que recompõem o sinal
deteriorado ao longo do meio. Contudo, ao mesmo tempo em que se recupera a
potência e a forma do sinal, introduz-se atrasos adicionais ao mesmo, devido tanto ao
tempo de processamento do sinal dentro do repetidor quanto ao tempo extra de
propagação no meio, já que o comprimento total dos cabos de interconexão é
aumentado.
Assim, surge uma nova preocupação, desta vez com o atraso total máximo
permitido dentro de um “domínio de colisão” (assume-se aqui que o aluno conheça
este termo) utilizando conexão em modo half duplex. Isto porque, trabalhando com o
protocolo CSMA/CD, deve-se garantir que uma mensagem tenha tempo de atingir
todas as estações dentro de seu domínio, de modo que qualquer colisão possa ser
detectada pelas estações transmissoras. Em outras palavras, o tempo de propagação da
mensagem através de todo um domínio de colisão deverá ser sempre menor que o
tempo necessário para transmitir a mensagem.
A norma IEEE 802.3 prevê formas de cômputo do atraso total existente em um
caminho entre duas estações quaisquer de uma rede e estabelece limites máximos. A
tabela 1 apresenta os valores máximos de atraso em termos de múltiplos do “tempo de
duração de um bit” para cada um dos padrões Ethernet, Fast Ethernet e Gigabit
Ethernet.
17
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
Tab. 1 – Atrasos (round-trip delay) máximos permitidos por norma para cada
padrão de rede ethernet. Valores dados em “tempo de duração de um bit” (bit
time).
Padrão
Ethernet
Fast Ethernet
Gigabit Ethernet
Round-trip delay
575 bit times
512 bit times
4096 bit times
A norma prevê dois modelos de aferição da conformidade da rede quanto ao
atraso total dentro de um domínio de colisão: Modelo 1 e Modelo 2. O objetivo final
de ambos modelos é prover uma forma de garantir que a configuração da rede
escolhida atinja os requisitos de temporização que permitam que o protocolo de
acesso ao meio (MAC), baseado em CSMA/CD, funcione adequadamente.
7.1.7.1 Modelo 1
Este modelo é simplificado, correspondendo a um conjunto de regras fixas,
representadas nas tabelas abaixo.
Ethernet
A tabela 2 apresenta uma regra simplificada para o modelo 1 Ethernet. A figura
1 ilustra uma configuração máxima para este modelo.
7.1.7.1.1
Tab. 2 – Modelo 1 para Ethernet (simplificação).
Regra 5 – 4 – 3: trata-se de uma simplificação do modelo, aqui
apresentada devido à obsolecência do padrão de 10Mbps.
É possível haver até 5 segmentos na rede, utilizando-se até 4 repetidores, sendo que no
máximo 3 segmentos podem ser “misturados”, ou seja, no máximo três segmentos podem
conectar diversos DTEs e sendo que os demais segmentos devem se tratar de conexões
ponto-a-ponto entre duas MAUs. Cada segmento deve obedecer os limites de alcance
impostos pela tecnologia empregada (10Base-T = 100m, 10Base5 = 500m, 10Base2 =
185m, 10Base-FL = 2000m, etc.)
18
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
Fig. 1 – Possível configuração máxima para o modelo 1 Ethernet.
7.1.7.1.2
Fast Ethernet
A tabela 3 apresenta a regra para o modelo 1 Fast Ethernet. A figura 2 ilustra
uma configuração máxima para este modelo.
Fig. 2 – Possível configuração máxima para o modelo 1 Fast Ethernet.
19
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
Tab. 3 – Alcance máximo de um domínio de colisão Fast Ethernet com
valores em metros conforme o tipo de meio de transmissão do(s)
segmento(s).
Apenas
Metálico
Um Segmento DTE-DTE 100
Um Repetidor Classe I
200
Um Repetidor Classe II 200
Dois Repetidores Classe
205
II
Tipo de Repetidor
Apenas
Fibra
412
272
320
Metálico e Fibra
Metálico e Fibra Misturados
Misturados (p. ex.: T4 e FX) (p. ex.: TX e FX)
N/A
N/A
231
260.8
N/A
308.8
228
N/A
216.2
Cabe aqui lembrar que os repetidores são classificados conforme seus tempos
de retardo, a saber: classe 1 com retardo de 1,4ms (equivalente a 140 bits), e classe 2
com retardo de 0,92ms (equivalente a 92 bits). A segmentação em Fast Ethernet é
limitada ao uso de dois repetidores, contudo, com o crescente uso de equipamentos
Fast Ethernet do tipo “switching hub”, que implementam ligações full duplex, as
quais não sofrem restrições quanto aos tempos de atraso focados pelos modelos 1 e 2,
tal limitação tem perdido importância prática.
7.1.7.1.3
Gigabit Ethernet
A tabela 4 apresenta a regra para o modelo 1 Gigabit Ethernet.
Tab. 4 – Alcance máximo de um domínio de colisão Gigabit Ethernet
com valores em metros conforme o tipo de meio de transmissão do(s)
segmento(s).
1000BASE-CX e
UTP
Fibra Óptica
Categoria 5 e
1000BASE-CX
1000BASE-SX
Categoria 5
1000BASE-SX/LX Fibra Óptica
1000BASE-LX
Um Segmento DTE-DTE 100
25
316
N/A
N/A
Um Repetidor
200
50
220
210
220
Tipo de Repetidor
A segmentação em Gigabit Ethernet é limitada ao uso de um repetidor,
contudo, como os equipamentos Gigabit Ethernet atualmente encontrados no mercado
são do tipo “switching hub”, que implementam ligações full duplex, as quais não
sofrem restrições quanto aos tempos de atraso focados pelos modelos 1 e 2, tal
limitação tem perdido importância prática.
20
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
7.1.7.2 Modelo 2
Este modelo é corresponde a um conjunto de regras para cômputo do atraso
total de um dado caminho específico entre dois DTEs dentro de um domínio de
colisão. O caminho em particular a ser utilizado para este cálculo deve ser
identificado como sendo crítico ou de pior caso, ou seja, aquele que apresenta a maior
distância e maior número de repetidores entre os DTEs. Em outras palavras, deve ser
aquele que apresenta o maior atraso de propagação de uma mensagem entre os
terminais.
7.1.7.2.1
Ethernet
Devido à complexidade de cálculo e ao seu elevado grau de obsolescência, não
será apresentado o modelo 2 do padrão de 10Mbps.
7.1.7.2.2
Fast Ethernet
Inicialmente determina-se o caminho crítico de pior caso, então calcula-se o
atraso total de propagação (round-trip delay) de todo o trajeto através da soma dos
atrasos individuais de cada segmento e dos equipamentos (DTEs e repetidores). A
tabela 5 apresenta os atrasos padronizados para os tipos de meios previstos em norma
em termos da característica de “tempos de um bit por metro” de cabo, e para os
equipamentos em termos do atraso máximo dado em “tempos de um bit”.
Para calcular o tempo de atraso de um segmento de cabo basta multiplicar seu
comprimento pelo valor característico tabelado. Para os equipamentos utiliza-se
diretamente o valor dado na tabela.
O valor final será, então, o somatório de todos os valores individuais obtidos. A
norma sugere que se adicione, ainda, de 0 a 4 tempos de bit como margem de erro.
Consultando-se a tabela 1, caso o valor total obtido seja menor ou igual a 512 tempos
de bit a rede estará adequadamente configurada.
Tab. 5 – Atrasos dos componentes 100BASE-T
Componente
Round-Trip Delay em
Tempos de Um Bit por Metro
N/A
N/A
N/A
1.14
1.14
1.112
1.112
1.0
N/A
Dois DTEs TX/FX
Dois DTEs T4
Um DTE T4 e um TX/FX
Cabo Categoria 3
Cabo Categoria 4
Cabo Categoria 5
Cabo STP
Cabo Fibra Óptica
Repetidor Classe I
Repetidor Classe II com todas as portas
N/A
TX/FX
Repetidor Classe II com qualquer porta
N/A
T4
Máximo Round-Trip Delay
em Tempos de Um Bit
100
138
127
114 (100 meters)
114 (100 meters)
111.2 (100 meters)
111.2 (100 meters)
412 (412 meters)
140
92
67
21
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
Exemplo:
Tomando-se o exemplo da figura 2 e os valores da tabela 5 acima, obtém-se a
planilha dada na tabela 6.
Tab. 6 – Atrasos (Round-Trip Delay) no caminho crítico (A-B-C) da
rede representada na figura 2 utilizando-se os valores padronizados
pela norma.
Segmento ou equipamento
Atraso
Dois DTEs TX
100
Segmento Cat. 5 de 100 metros
111.2
Segmento Cat. 5 de 100 metros
111.2
Segmento Cat. 5 de 5 metros
5.56
Atraso do repetidor Class II com todas as
92
portas TX ou FX
Atraso do repetidor Class II com todas as
92
portas TX ou FX
Atraso Total =
511.96
Repara-se que neste caso não foi adicionada qualquer margem de erro. Isto se
deve ao fato de ter sido utilizado os valores padronizados pela norma, que já
consideram o pior caso, sendo desnecessário adicionar quaisquer fatores. Portanto a
rede da figura 2 está corretamente configurada.
7.1.7.2.3
Gigabit Ethernet
Inicialmente determina-se o caminho crítico de pior caso, então calcula-se o
atraso total de propagação (round-trip delay) de todo o trajeto através da soma dos
atrasos individuais de cada segmento e dos equipamentos (DTEs e repetidor). A tabela
7 apresenta os atrasos padronizados para os tipos de meios previstos em norma em
termos da característica de “tempos de um bit por metro” de cabo, e para os
equipamentos em termos do atraso máximo dado em “tempos de um bit”.
Os procedimentos para cálculo são idênticos, exceto pelo fato da margem de
erro indicada variar de 0 a 40 tempos de bit (a norma sugere 32 tempos de bit).
Também, como o padrão Gigabit Ethernet limita o uso de um único repetidor, o
cálculo torna-se bastante simples. Além disso, os equipamentos Gigabit Ethernet do
tipo “switching hub” (full duplex), dispensam tais cálculos.
Consultando-se a tabela 1, caso o valor total obtido seja menor ou igual a 4096
tempos de bit a rede estará adequadamente configurada.
22
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
Tab. 7 – Atrasos dos componentes 1000BASE-T
Componente
Dois DTEs
Segmento com Cabo UTP
Categoria 5
Cabo Shielded Jumper (CX)
Segmento com Cabo Fibra Óptica
Repetidor
Round-Trip Delay em
Máximo Round-Trip Delay
Tempos de Um Bit por Metro em Tempos de Um Bit
N/A
864
11.12
1112 (100 m)
10.10
10.10
N/A
253 (25 m)
1111 (110 m)
976
7.2 Autonegociação
A autonegociação é uma parte opcional do padrão ethernet e que torna possível que
dispositivos de um determinado segmento de link possam trocar informações sobre
suas características de funcionamento. Desta forma fica possível a configuração
automática dos mesmos de modo a atingir o melhor modo de operação possível no
link. No caso de dispositivos capazes de funcionar a diferentes velocidades, é possível
que os mesmos se ajustem de forma a compatibilizar as velocidades do link.
O protocolo de autonegociação permite também o ajuste automático de outras
capacidades. Por exemplo, um hub que é capaz de suportar operação full-duplex em
suas portas pode levar os adaptadores de rede a ele conectados se ajustarem ao
funcionamento full-duplex. É claro que o adaptador ser também capaz de manter a
conexão full-duplex.
Na realidade existe uma seqüência de prioridade a ser seguida para a realização do
protocolo, com os seguintes modos de funcionamento (prioridade maior em cima):







1000BaseTX Full-Duplex
1000BaseTX
100BaseTX Full-Duplex
100BaseT4
100BaseTX
10BaseT Full-Duplex
10BaseT
7.3 CONCLUSÕES
Durante anos, Ethernet foi a tecnologia de gestão de redes de escolha para a
maioria das organizações e é em uso a tecnologia de LAN de camada física mais
popular hoje, possuindo centenas de milhões de usuários espalhados pelo mundo.
Outros tipos de LAN incluem Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI),
Asynchronous Transfer Mode (ATM), e LocalTalk. O Ethernet é popular porque
23
MÓDULO 2
CAPÍTULO 7 – O Padrão Ethernet
apresenta bom equilíbrio entre velocidade, custo e facilidade de instalação. Estes
pontos fortes, combinados com larga aceitação no mercado de computadores e a
habilidade para apoiar virtualmente todos protocolos de rede populares, fazem dos
padrões Ethernet, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet tecnologias de redes ideais para a
maioria os usuários de computador.
O cabo UTP (100Base-T) é barato, fácil de instalar e relativamente fácil de
administrar. Mas da mesma maneira que a popularidade Ethernet aumentou,
aumentaram as exigências das redes. Novas estações de trabalho mais poderosas, PCs
com maior poder de processamento e aplicações de dados intensivas estão excedendo
a capacidade da tecnologia 100Base-T, e no futuro da tecnologia 1000Base-T, ambas
baseadas em cabeamento metálico. Novos padrões já em estudo, que buscam atingir
velocidades de até 10Gbps, prevêem apenas a utilização de meios ópticos.
Quando da necessidade de segmentação de uma rede, deve-se utilizar um dos
modelos, 1 ou 2, para validar a configuração escolhida para a rede.
QUESTIONÁRIO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Como é composta basicamente a ethernet?
Qual é o princípio de funcionamento da sub-camada MAC da ethernet?
O que é domínio de colisão?
Como é formado um quadro ethernet?
Qual a principal diferença entre o quadro ethernet e o IEEE802.3?
O que significa endereço de broadcast?
Como é tratada a questão de formação de um endereço ethernet?
Quais as opções de padrão, a nível físico, existentes na ethernet a 10Mbps?
Qual a codificação utilizada na ethernet e por que ela é interessante para esta
aplicação?
10.O que é um dispositivo MAU ou transceiver?
11.Para que serve o cabo AUI e quando ele é utilizado?
12.Descreva o padrão 10Base5?
13.Descreva o padrão 10Base2 e compare com o 10Base5 em termos de vantagens e
desvantagens.
14.Qual é a topologia física utilizada no padrão 10BaseT?
15. O uso do padrão 10BaseT acarreta criação de vários domínios ethernet? Explique.
16.Quando é necessário cruzar um cabo e quando é necessário do uso de um cabo
direto no padrão 10BaseT?
17.Quais as vantagens e onde se aplica a fibra ótica na ethernet?
18.Quais os dois padrões de fibra ótica que são os mais utilizados na ethernet.
Comente sobre cada um deles.
19.Quais são os fatores limitantes da extensão de uma rede ethernet (em um único
domínio de colisão)?
20.O que é um repetidor, a nível de rede local e qual camada da OSI a que ele se
aplica?
21. De forma geral, quais as regras básicas para configuração de uma rede ethernet?
24