Resumo – ethernet



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RESUMO – ETHERNET

ALOHANET

  • Mãe da Ethernet

  • Utiliza rádio para ligar computadores periféricos ao computador central

  • Usa duas freqüências (uma do computador central para os PCs periféricos e uma dos PCs para o computador central, na primeira freqüência não havia colisões, pois só o computador central a utilizava, já na segunda, o bicho pegava)

  • Não existe detecção de colisão, pois o meio é wireless

ETHERNET

  • Filha da ALOHANET, só que usa cabos.

  • Taxa de até 2,94 Mbps

  • Agora, consegue-se escutar o meio antes de transmitir, assim o computador não inicia uma transmissão se a outra estiver em execução.

  • Aumento da eficiência da rede, devido ao fator citado acima, pois diminui colisões.

  • E se duas máquinas estão esperando uma transmissão acabar para começa a transmitir, fatalmente uma colisão ocorrerá. Solução: Escutar a própria transmissão (backoff exponencial)

Cabeamento Ethernet




Nome

Cabo


Máximo de Seg.

Nós/seg

Vantagens


10Base5

Coaxial Grosso

500 m

100

Cabo original, agora obsoleto

10Base2

Coaxial Fino

185m

30

Sem necessidade de hubs

10Base-T

Par Trançado

100m

1.024

Sistema mais econômico

10Base-F

Fibra óptica

2.000m

1.024

Melhor entre edifícios


10Base5

  • Cabo coaxial grosso

  • Ligação dos terminais com conector que mordia o cabo (vampiro)

  • Conector composto de um transceptor (que detecta colisões e injeta um sinal mais forte para que todos os demais percebem a colisão)

  • 5 pares blindados

  • Em cada computador existe uma interface que basicamente é composta de um controlador que monta e desmonta quadros.

10Base2

  • Cabo coaxial mais fino

  • Conexão apenas física, apenas um conector BNC em forma de T.

  • Transceptor e controlador existem em cada interface com o computador

  • Mais barata que a 10Base5, porém, mais limitado.

10Base-T

  • Padrão que mais se aplica em conjunto com a 100Base-T (Fast Ethernet)

  • Cabo composto de vários pares trançado.

  • Não existem cabos compartilhados, cada estação é ligada individualmente a um entrada de um HUB.

10Base-F

  • Utiliza duas fibras (Tx e Rx)

  • Muito mais imune a ruído

  • Dificuldade muito maior para derivações

FAST ETHERNET (100Base-T)

  • Surgiu devido a maior demanda de banda

  • 100 Mbps

  • Três razões para desenvolver o fast ethernet:

    • Necessidade de manter a compatibilidade retroativa com as LANs Ethernets existentes

    • O medo de que um novo protocolo criasse mais problemas imprevistos

    • O desejo de terminar o trabalho antes que a tecnologia mudasse.

  • Par trançado categoria 3 (primeiro padrão de cabeamento adotado)

    • Abandono da codificação Manchester, pois essa codificação era insuficiente para atingir os 100 Mbps

    • Adoção da codificação 8B/6T – sinais 1, 0 e -1, sendo possível transmitir 4 bits por ciclo de clock, assim atingiu-se os 100 Mbps

    • 4 pares, um para o HUB, outro que vem do HUB, dois para transmissão

  • Par trançado categoria 5 (segundo padrão de cabeamento adotado)

    • Codificação 4B/5B, necessita mais de 1 Hz por bit

    • Utiliza-se 4B/5B para quebrar seqüências longas de 1s e 0s que impossibilitam a sincronização do clock receptor ao receber o quadro

  • Dois pares de fibras multímodo (terceiro padrão de cabeamento a ser adotado)

    • Não permite Hubs, apenas switches

GIGABIT ETHERNET

  • Mais banda

  • Mesmas características das versões anteriores

  • Full – duplex com switches e half – duplex com hubs

  • Pode operar de duas maneiras com relação aos quadros mínimos:

    • Preencher todo o quadro até atingir 64 bytes (o que resulta em uma eficiência de apenas 9%) ou,

    • Operar em modo rajada, concatenando vários quadros. Se a rajada for menor que 64 bytes, então, ela será preenchida.

    • Com isso, podemos ter maiores distâncias (200 m) para LANs

  • Como a codificação de linha Ethernet gigabit utiliza 8B/10B que segue os mesmo princípios já descritos no 4B/5B. As suas regras são:

    • Nenhuma palavra de código pode ter mais do que quatro bits idênticos em seqüência.

    • Nenhuma palavra pode ter mais de seis valores 0 ou seis valores 1.

IMPORTANTE: Como a taxa é extremamente alta, qualquer atraso da parte do receptor resultaria em um acumulo grande de quadros no buffer e eventualmente a perda de muitos quadros. Assim, como também existe no fast ethernet, utiliza-se um quadro de controle que o receptor envia ao transmissor para solicitar uma pausa na transmissão para que assim o receptor possa lidar com todos os quadros do buffer. Nesses quadros de Pause, o receptor informa quanto tempo deve durar essa pausa, nas unidades de tempo mínimo de quadro. Para o Ethernet de gigabit, a unidade de tempo é de 512ns, permitindo pausas de até 33,6ms.

LLC é uma subcamada da camada 2 qua faz um interfaceamento entre a parte mais baixa (MAC) com a camada 3.



QUADRO ETHERNET



Preâmbulo: utilizado para sincronização entre estações, única diferença do quadro 802.3 para o quadro do DIX é que temos um campo SOFT (marca o início do quadro).

Endereçamento: Existem dois campos, endereços de origem e destino. Uma característica importante é a utilização do bit 46 que indica o endereçamento global. Além disso é possível ao administrador da rede setar os endereços locais (alterando o bit 46).

O ethernet implementa também multicast e broadcast, com uma maneira muito simples. Se o bit mais significativo (bit 47) está setado, temos uma transmissão de difusão, sendo que os demais endereços definem o endereço multicast. Fica a encargo dos reotedores e switches saberem para quais interfaces encaminharem esse pacote multicast. O broadcast segue o mesmo princípio, sendo que o endereço é o mais alto (todos os bits setados), ou mais comumente conhecido como endereço 0xFFFFFFFFFFFF. Neste caso basta encaminhar o quadro broadcast a todas as interfaces da rede.



Tipo/Tamanho: Aí vira uma zorra entre os dois padrões. No DIX o campo indica o tipo de protocolo de camada três que o ethernet está levando, já no 802.3 indica o comprimento do quadro.

Preenchimento (PAD): Simples, como dever haver um quadro de tamanho mínimo (64 bytes) o campo de preenchimento deverá ter o tamanho necessário para complementar caso o quadro não atinja o tamanho mínimo. Agora, porque haver um quadro mínimo? Isso ocorre por razões de se evitar erros na detecção na colisão. Basicamente o tamanho mínimo existe para que o primeiro bit transmitido chegue antes do último ser transmitido. Essa premissa existe para que não ocorra uma colisão logo após o transmissor enviar todo o quadro, pois assim ele não teria como retransmiti-lo (pois simplesmente não saberia se o quadro que colidiu foi o dele ou de outro).

Total de verificação: Total de verificação

O algoritmo de recuo binário exponencial

É o algoritmo que lida com as colisões. Funciona da seguinte forma:

Se ocorrer uma colisão as estações envolvidas escolherão 0 ou 1 (randomicamente). Se escolher 0, transmite imediatamente, se escolher 1, espera 1 tempo slot para transmitir, onde um tempo de slot vale 51,2 us.

Se as estações que colidiram escolherem o mesmo número (0 ou 1) fatalmente elas colidirão de novo, sendo que agora elas escolherão um número dentre o range de: 0, 1, 2, ou 3. Se ocorrer outra colisão, escolherão entre: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7 (sendo que se, por exemplo, escolher o número 4, esperará 4 vezes o tempo de slot para transmitir).

Desta forma nós tiramos a seguinte equação: range de escolha = 2n – 1, onde n é o numero da colisão sucessiva.

Mas isso pára de crescer na 10 colisão, ou seja, depois dela o range não cresce mais.

Na 16 colisão ninguém tenta mais transmitir e um erro é enviado para a camada superior.

Resumo do Resumo

O Ethernet está na liderança por quatro motivos:

1º É barato

2º É simples



3º É flexível

4º Acompanhou as velocidades que o mercado pediu (hoje já existe o 10 gigabit ethernet comercial)



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