Disciplina: Princípios de Redes de Computadores Parte 5

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1 Disciplina: Princípios de Redes de Computadores Parte 5
Flávia Balbino da Costa

2 2) CAMADA DE ENLACE 2.7) Ethernet
A Ethernet praticamente tomou conta do mercada de LANs com fio. Na década de 80 e início de 90, ela enfrentou muitos desafios de outras tecnologias LAN, tais como token ring, FDDI e ATM. Mas desde sua invenção (meados da década de 70) a Ethernet continuou a crescer e desenvolver, continuando dominante no mercado.

3 Por que o sucesso da Ethernet ?
Os administradores de rede acostumados com as sutilezas da Ethernet relutaram em mudar de tecnologia. As tecnologias token ring, FDDI e ATM são mais complexas e mais cara que a Ethernet. As versões criadas da Ethernet sempre tiveram velocidades iguais ou até mais altas que as outras tecnologias (Ethernet comutada iniciada na década de 90). O hardware para Ethernet (hubs, adaptadores e comutadores) se tornou mercadoria comum de custo baixo.

4 Quem criou a tecnologia Ethernet?
Em meados da década de 70, por Bob Metcalfe e David Boggs.

5 Quem criou a tecnologia Ethernet?
Note que a LAN Ethernet original usava um barramento para interconectar os nós. Essa topologia persistiu durante a década de 80 e parte de década de 90 (Ethernet 10Base2 – cabo coaxial fino. Atualmente quase todas as instalações Ethernet utilizam a topologia em estrela (ver figura seguinte).

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7 Estrutura do quadro Ethernet?
O quadro Ethernet é mostrado na figura abaixo: Embora a carga útil do nosso quadro Ethernet seja um datagrama IP, o quadro também pode carregar outros pacotes de camada de rede. Vamos considerar o envio de um datagrama IP de um hospedeiro a outro, estando os dois na mesma LAN.

8 Endereço MAC do adaptador do remetente – AA-AA-AA-AA-AA-AA;
Endereço MAC do adaptador do destinatário – BB-BB-BB-BB-BB-BB. O adaptador remetente encapsula o datagrama IP dentro de um quadro Ethernet e passa o quadro à camada física. O adaptador receptor recebe o quadro da camada física, extrai o datagrama IP e o passa para a camada de rede.

9 Campos do quadro Ethernet
Campo de Dados (46 a bytes) – este campo carrega o datagrama IP. A unidade máxima de transferência (MTU) da Ethernet é bytes. Caso o datagrama exceda, o hospedeiro deverá fragmentar o datagrama. O tamanho mínimo do campo de dados é 46 bytes. Se o datagrama for menor, o campo de dados deverá ser “recheado” (stuffing). A camada de Rede usa o datagrama descarta o recheio.

10 Campos do quadro Ethernet
Endereço de destino (6 bytes) – Esse campo contém o(s) endereço(s) MAC do adaptador de destino, no caso do nosso exemplo, BB-BB-BB- BB-BB-BB. Quando o adaptador de destino receber este quadro ou outro quadro com endereço broadcast (FF-FF-FF-FF-FF-FF), este passará para a camada de rede. Caso receba um quadro com outro endereço MAC diferente, ele o descartará.

11 Campos do quadro Ethernet
Endereço da fonte (6 bytes) – Esse campo contém o endereço MAC do adaptador que transmite o quadro para a LAN, no caso do nosso exemplo, AA-AA-AA-AA-AA-AA.

12 Campos do quadro Ethernet
Campo de tipo (2 bytes) – Esse campo de tipo permite que a Ethernet multiplexe protocolos de camada de rede. Para entender isso, é preciso ter em mente que hospedeiros podem usar outros protocolos de camada de rede, além do IP (Novell IPX ou Apple Talk). Quando o quadro chega ao adaptador do destino, este precisa saber qual protocolo de camada de rede ele deve passar (demultiplexar).

13 Campos do quadro Ethernet
Verificação de redundância cíclica (4 bytes) – a finalidade deste campo é permitir que o adaptador receptor detecte se algum erro foi introduzido no quadro, isto é, se os bits do quadro foram trocados (0 por 1 e vice-versa). Isto pode acontecer devido a atenuação da amplitude do sinal e ruídos.

14 Campos do quadro Ethernet
Preâmbulo (8 bytes) – o quadro Ethernet começa com um campo de preâmbulo de 8 bytes. Cada um dos primeiros 7 primeiros bytes do preâmbulo tem um valor de ; o último byte é O primeiros 7 bytes do preâmbulo servem para “despertar” os adaptadores receptores e sincronizar seus relógios com o relógio do remetente.

15 Campo Preâmbulo do quadro Ethernet
Por que os relógios poderiam estar fora de sincronia? O adaptador do nó remetente pode transmitir o quadro a 10Mbps, 100Mbps ou 1Gbps, dependendo do tipo de LAN Ethernet. Como nem tudo é perfeito, o adaptador do remetente não irá transmitir o quadro exatamente na mesma velocidade do adaptador do destinatário. Sempre haverá uma variação em relação à velocidade, e esta não é conhecida a priori pelos outros adaptadores da LAN.

16 Campos do quadro Ethernet
Os primeiros 7 bytes servem para fazer esta sincronização. Os dois últimos bits do oitavo byte (11) alertam o adaptador do destinatário de que “algo importante” está chegando. Quando o adaptador do destinatário percebe os dois 1s consecutivos, sabe que os próximos 6 bytes são o endereço de destino.

17 TECNOLOGIAS ETHERNET – 10BaseT e 100BaseT
Tecnologias mais conhecidas em 2004 – (T de pares de fios Trançados):=; Usam dois pares de fios trançados de cobre (um par para transmitir e outro para receber) em topologia estrela; Velocidades de transmissão – 10Mbps e 100Mbps; Cada adaptador tem conexão direta ponto a ponto com o hub (comprimento da conexão de até 100 metros;

18 TECNOLOGIAS ETHERNET – 10BaseT e 100BaseT

19 TECNOLOGIAS ETHERNET – 10BaseT e 100BaseT
Hoje, há muitos adaptadores Ethernet de 10/100 Mbps (podem ser usados nas duas redes); A 100BaseT utiliza par trançado de categoria 5 (Cat5). Ambas as tecnologias Ethernet podem empregar enlaces de fibra (prédios distantes de um campus).

20 TECNOLOGIAS ETHERNET – Gigabit Ethernet
A rede Gibabit Ethernet é uma extensão dos padrões 10Mbps e 100Mbps; Oferecendo uma velocidade bruta de Mbps; Usa o formato padrão do quadro Ethernet e é compatível com as tecnologias 10BaseT e 100BaseT; Permite enlaces ponto-a-ponto (usam comutadores), bem como canais broadcast compartilhados (usam hubs);

21 TECNOLOGIAS ETHERNET – Gigabit Ethernet
Utiliza CSMA/CD para canais broadcast compartilhados; Permite operação full-duplex a 1.000Mbps em ambas as direções para canais ponto-a-ponto; Assim como a 10BaseT e a 100BaseT, a Gigabit possui topologia estrela (usando hub ou comutador); Geralmente usada como backbone para interconectar múltiplas LANs de 10BaseT e 100BaseT; Opera inicialmente com fibra, mas pode utilizar o par trançado Cat5.

22 TECNOLOGIAS ETHERNET 10-Gigabit Ethernet A 10-Gigabit Ethernet ampliou ainda mais a popular tecnologia Ethernet com produtos que surgiram em 2001; Velocidade Mbps.

23 2) CAMADA DE ENLACE 2.8) Interconexões: Hubs
O modo mais simples de interconectar LANs é utilizar hubs. A figura a seguir mostra três departamentos de uma universidade interconectados. Cada um dos três departamentos tem uma Ethernet 10BaseT. Cada hospedeiro tem uma conexão ponto-a- ponto com o hub do departamento.

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25 HUBS Um 4º hub (hub de backbone), tem conexões ponto-a-ponto com os hubs do departamento. A figura mostra um projeto de hub multinível, pois os hubs são arranjados hierarquicamente. Cada uma das parcelas departamentais da LAN é chamada de segmento de LAN. Um hub é um dispositivo da camada Física.

26 Limitações de se usar um hub backbone
Todos os hospedeiros dos três segmentos de LAN pertencem ao mesmo domínio de colisão, pois estão conectados por um hub. Um hub é considerado um repetidor, portanto, o uso de um hub de backbone impede a conexão de segmentos de LAN com tecnologias Ethernet diferentes (10BaseT, 100 baseT, etc.) – acontecerá um buffer de quadros no ponto de interconexão. Como há limite de máquinas em cada domínio de colisão, há restrições quanto ao número de hospedeiros neste tipo de LAN.

27 2) CAMADA DE ENLACE 2.8) Interconexões: Comutadores (switch)
Dispositivo da camada de Enlace, pois agem sobre quadros Ethernet. Repassam quadros com base em endereços da LAN de destino (MAC). Quando um quadro chega à interface de um comutador, este examina o endereço MAC de destino do quadro e tenta repassá-lo para a interface que leva a esse destino.

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29 Comutadores - switches
Cada segmento de LAN é um domínio de colisão. Comutadores permitem comunicação interdepartamental, preservando ao mesmo tempo, domínios de colisão isolados para cada departamento. Eles podem interconectar diferentes tecnologias de LAN Ethernet. Não há limites ao tamanho possível de uma LAN quando são usados comutadores para interconectar segmentos de LAN.

30 Exemplo de uma rede institucional que utiliza uma combinação de hubs, comutadores Ethernet e um roteador 6 interfaces: 3 10BaseT 3 100BaseT

31 2) CAMADA DE ENLACE 2.9) LAN´s virtuais – ATM e MPLS Estudo orientado