Redes locais: padrão Ethernet
• Padrão de redes locais empregado com
maior freqüência
– Desenvolvido na Xerox, por Metcalfe, e
aperfeiçoado com a colaboração da Intel e da
Digital
– O grupo 802 (fevereiro de 1980) do IEEE
estabeleceu vários padrões para LANs, a saber:
• Padrão 802.1, que fornece uma introdução ao
conjunto de padrões e define as primitivas de
interface
• Padrão 802.2, que define a parte superior da
camada de enlace , que usa o protocolo de
CONTROLE DO ENLACE LÓGICO(sigla em
inglês: LLC )
• Padrão 802.3 para a camada física e para a
camada de controle de acesso ao meio (MAC)
das redes Ethernet(há, na verdade, pequenas
diferenças entre o padrão 802.3 e Ethern et)
• Padrão 802.5 para a camada física e para a
camada de controle de acesso ao meio (MAC)
das redes Token Ring
– Redes Ethernet trabalham com difusão
(broadcast), o que gera competição entre as
estações/computadores pelo canal
compartilhado.
• Como resolver este problema?
Redes locais: padrão Ethernet
• Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection
– Esta é uma técnica que permite acesso múltiplo
ao meio(MULTIPLE ACCESS)
– Primeiro passo para transmitir dados numa rede
Ethernet: verificar se o cabo está livre (Carrier
Sense)
– Caso o cabo esteja livre, a transmissão pode ser
iniciada
• Que problemas podem ocorrer neste momento?
• O que aconteceria se duas estações
“percebessem” que o cabo está livre ao mesmo
tempo?
– COLISÃO!!!!!
• Como não há sinais de trânsito e nem multas em
redes Ethernet, como resolver este problema?
– A estação que detectou a colisão para de
transmitir e espera um período de tempo
aleatório para transmitir novamente ...
• Segue daí a utilização do termo COLISION
DETECTION
• Por que um período de tempo aleatório?
• Como a estação detecta a colisão?
• Quanto tempo leva, no máximo, para que uma
estação detecte uma colisão?
Redes locais: padrão Ethernet
• Desempenho
– Quanto maior o número de máquinas, maior a
probabilidade de colisões , degradando o
desempenho
– Por outro lado, somente uma máquina pode
efetivamente transmitir de cada vez, o que
limita o desempenho
• Qual é a solução?
• Como implementá-la
• Transmissão de dados em Ethernet
– Os bits não são transmitidos diretamente como
valores de tensão correspondentes a “zeros” e
“uns”, como, por exemplo, 0 V para 0 e 5 V
para 1
• Isto levaria a ambigüidades ...
• Como distinguir o bit 0 ( 0 V) da ausência de
transmissão (0 V)?
– Solução:para redes Ethernet a 10 Mbps, usa-se
codificação Manchester
• Cada período de um bit é dividido em dois
intervalos iguais
• O bit 1 é transmitido mantendo-se a voltagem
alta(+0,85 V) durante a primeira metade e
baixa(-0,85 V) durante a segunda
• Para o bit 0, faz-se o inverso:primeiro baixa e
depois alta
Ethernet - codificação
• Unipolar
• Manchester
• Frame Ethernet/IEEE 802.3
Redes locais: padrão Ethernet
– Quais as vantagens da codificação Manchester?
– E as desvantagens?
• Placas de rede
– Responsável pela codificação Manchester e
pelo protocolo CSMA/CD
– Necessário transceptor(transceiver) para ligação
ao meio de transmissão(cabo)
– Pode ter conectores BNC(cabo coaxial fino),
AUI(usado para ligação a transceptores
externos, como os necessários para utilização
de cabo coaxial grosso) e RJ-45(usado por cabo
coaxial sem blindagem)
• Cabeamento
– [Taxa máxima de transmissão][Tipo de
transmissão][Tipo de cabo]
• Taxa máxima de transmissão: expressa em Mbps
• Tipo de transmissão: em redes Ethernets, é do
tipo baseband(digital), abreviado por Base
• Tipo do cabo: para o cabo coaxial, é o
comprimento máximo do cabo por segmento
– 2 - 200 m(na verdade 185 m) - coaxial fino
– 5 - 500 m - coaxial grosso
– T - par trançado
– F - fibra óptica
Redes locais: padrão Ethernet
• Exemplos
– 10Base2, 10Base5, 10BaseT, 10BaseFL,
100BaseT,100BaseFX,1000BaseT
– 1000BaseSX e 1000BaseLX usam fibra óptica
• Como saber para quem está destinado um
quadro, já que as transmissões são
efetuadas para todas as máquinas?
– Cada placa de rede Ethernet possui um
endereço único, conhecido com MAC address,
gravado fisicamente dentro de memória ROM
existente dentro da placa
– Não existem duas placas de rede Ethernet com
o mesmo endereço MAC no mundo!
– 6 bytes: 3 primeiros bytes atribuídos ao
fabricante pelo IEEE e 3 bytes definidos pelo
próprio fabricante da placa
• Quadro Ethernet
– Preâmbulo: 7 bytes - 10101010 - garante o
sincronismos, juntamente com SFD
– SFD(Start Frame Delimiter): 10101011
– endereço MAC de destino: 6 bytes
– endereço MAC de origem: 6 bytes
– comprimento do campo de dados: 2 bytes
Redes locais: padrão Ethernet
• Quadro Ethernet
– Dados: de 0 a 1500 bytes
– Pad: 0 a 46 bytes - complemento adicionado aos
dados, caso estes possuam comprimento menor
que 46 bytes, a fim de garantir o comprimento
mínimo do campo de dados(46 bytes)
• Qual a razão para ter um comprimento
mínimo par ao frame?
• O que acontece se a taxa de transferência na
rede aumenta?
– FCS(Frame Check Sequence) ou Checksum:
contém informações para o controle de correção
de erros: 4 bytes
– SFD(Start Frame Delimiter): 10101011
– endereço MAC de destino: 6 bytes
• se todos os bitsdo endereço de destino forem
1, todas as estações receberão o frame
– endereço MAC de origem: 6 bytes
– comprimento do campo de dados: 2 bytes
– Obs: os endereços de destino e origem podem
ter 2 bytes (mas não para taxas de transmissão
de 10 Mbps)
– Tamanho mínimo do quadro Ehernet: 72 bytes
– Tamanho máximo do quadro Ethernet: 1526
bytes
Redes locais: padrão Ethernet
• Quadro Ethernet
– Se dois quadros forem enviados em seqüência e
não houver colisões, deve haver entre eles um
intervalo mínimo de tempo de 9,6 s , suficiente
para transmitir 12 bytes
– Se em 1s a rede transmite 10.000.000 de bits, em 1
s transmitirá 10 bits
– 9,6 x 10 x 1  8 (1 byte = 8 bits) = 12 bytes
– Na prática , o tamanho mínimo do quadro Ethernet é
84 bytes ( 72 bytes + 12 bytes de “intervalo”)
• Quantos quadros podem ser transmitidos, no máximo,
numa rede Ethernet (considerando o quadro mínimo e
o quadro máximo)?
• Camada de controle do link lógico (LLC IEEE 802.2)
•
Esta camada oculta as diferenças entre os vários tipos de
redes 802 (por exemplo, Etehernet- 802.3 e Token Ring 802.5), fornecendo uma interface comum para a camada
de rede
– permite identificação dos protocolos de rede
empregados , permitindo a utilização de vários
protocolos de nível mais alto na mesma máquina
– cabeçalho de 8 bytes
– os seguintes serviços estão disponíveis
• não confiável e não orientado à conexão
• confável e não orientado à conexão
• confiável e orientado à conexão
Redes locais: padrão Ethernet
• Topologias
• Barramento ou linear
– Todos os computadores compartilham o mesmo
cabo
– Se o cabo for rompido , todos os computadores
deixam de ter acesso à rede
– Cabo coaxial fino (padrão 10Base2) e cabo
coaxial grosso (padrão 10Base5)
• Estrela
– Usa um concentrador(normalmente um hub)
– Ligação em estrela é apenas física
– Dentro do hub, a rede continua funcionando
como numa topologia linear ou em barramento
– Quando um computador envia um quadro para
outro, todos os computadores recebem este
quadro, não podendo enviar dados até a
conclusão da transmissão
– Uma alternativa é a utilização de um
switch(chaveador) que estabelece a conexão
entre a máquina de origem e a de destino, não
replicando os quadros recebidos por toda a rede
• Equipamento mais complexo que o hub e mais
caro
• Boa notícia: o preço está caindo!
Redes locais: padrão Ethernet
• Switch(chaveador)
– Pode ser uma alternativa para
• redes onde a taxa de colisões seja alta,
• redes onde haja preocupação com segurança
• atender a estações ou servidores que precisem de
um melhor desempenho
– Pode ser usado como elemento central n uma
configuração com vários hubs
• Vantagens da topologia em estrela
– Flexibilidade
• caso um cabo se rompa, apenas a máquina à qual
o cabo estava conectado fica fora da rede
– a rede continuará funcionando perfeitamente!
– Empregadas em cabeamento estruturado
– Empregam para trançado sem blindagem