Gil Pinheiro UERJ-FEN-DETEL-ETHERNET. O Padrão IEEE (Ethernet)

(1)

G il P in h ei ro – U E R J -F E N -D E T E L -E T H E R N E T

O Padrão IEEE 802.3

(Ethernet)

Gil Pinheiro

UERJ-FEN-DETEL

(2)

Interface Física –

10/100Mbps

• O acoplamento indutivo melhora a rejeição de ruído (ruído de modo comum)

• Também elimina a componente DC

• Interface Ethernet 10/100 Mbps (10BaseT e 100BaseT), par trançado UTP com impedância característica de 100 Ohms, conector RJ-45

(3)

DTE e DCE

• Os nós de uma rede podem ser de

dois tipos:

– Data terminal equipment (DTE)—São

dispositivos geradores ou destinatários finais dos pacotes de dados. DTEs são tipicamente PCs, estações de trabalho, servidores de

arquivos, impressoras de rede, etc. Todos com a característica de estação destinatária.

– Data communication equipment (DCE)— Dispositivos intermediários de rede, que

recebem e retransmitem pacotes de dados ao longo da rede. DCEs podem ser dispositivos autônomos tais como repetidores,

comutadores (switches) ou roteadores ou

interfaces de comunicação tais como placas de rede, modens.

(4)

Categorias de Cabos

• Determina algumas características de cabos UTP utilizados em redes Ethernet. A impedância é

sempre de 100 ohms, porém, há outras

características de desempenho, tais como Near

End Crosstalk. São definidos pelo TIA/EIA 568-A

– Categorias 1 e 2 - Não aplicáveis às redes Ethernet – Categoria 3 – Suporta até 16 MHz. Pode ser usado com

10Base-T

– Categoria 4 – Suporta até 20 MHz. Pode ser usado com 10Base-T

– Categoria 5 – Suporta até 100 MHz. Pode ser usado com 10Base-T, 100Base-T4, 100Base-T2 e 100Base-TX – Categoria 5e – A categoria 5e (ou "Enhanced Cat 5") é

um padrão que excede o Cat 5 em desempenho,

suportando freqüências até 100 MHz. Também suporta 10Base-T, 100Base-T4, 100Base-T2 e 100BaseTX

– Categoria 6 - Suporta freqüências até 250 MHz, suporta Ethernet de 1 Gbps

– Categoria 7 – Padrão proposto para freqüências de até 600 MHz, para suportar a Ethernet de 10 Gbps

(5)

Cabo Normal x Cruzado

• Cabo Normal:

– DTE x DCE

• Cabo Cruzado

(crossed):

– DCE x DCE – DT x DTE

(6)

O Conector RJ-45

• O conector RJ-45 tem sido usado em redes

até 1 Gbps

• A utilização dos pares do cabo muda com

a velocidade de transmissão

(7)

A Sub-Camada MAC

• A sub-camada MAC-Client pode ser:

– A sub-camada LLC: se o nó é um DTE, a sub-camada LLC permite interfacear com as camadas superiores do nó DTE A sub-camada LLC é definida pelo padrão

IEEE802.2

– Uma bridge: se o nó for um DCE, as bridges provêem interligação entre redes que usam o mesmo protocolo na camada de enlace, como duas redes Ethernet ou entre Ethernet e outros protocolos previstos no padrão IEEE802, por exemplo Token Ring.

(8)

(9)

A Sub-Camada MAC

• Responsável por:

– Encapsulamento dos dados: montagem

do quadro, interpretação do quadro,

detecção de erros durante e após a

recepção

– Controle de acesso ao meio: incluindo

delimitação dos quadros, recuperação

de uma falha de transmissão

(10)

Tarefas da Camada MAC

• A sub-camada LLC envia requisição de

envio de quadro à camada MAC contendo

o endereço MAC de destino e os dados a

serem enviados. Então, a sub-camada

MAC:

– Insere os campos PR, SFD – Insere os campos DA e SA

– Os bytes de dados são inseridos no campo Data e a quantidade de bytes é inserida no campo Length, se houverem menos de 46 bytes, são inseridos bytes de enchimento

– É calculado o CRC do quadro,usando DA, SA, Length e Data e é colocado no fim do quadro

(11)

O Quadro IEEE 802.3

(12)

O Quadro IEEE 802.3

• Preâmbulo (PR) – consiste em 7 bytes, com

uma seqüência alternada de 0 e 1, que avisa que um quadro está chegando e provê a

sincronização dos relógios de transmissão e recepção

• Start of Frame Delimiter (SFD) – Consiste em 1 byte, com uma seqüência alternada de bits 0 e 1 e dois últimos bits iguais a 1. Indicando que o próximo byte é o início do endereço de destino • Destination Address (DA) – Consiste em 6

bytes, identificando o endereço de destino do quadro. O bit mais significativo (se igual a 0) indica se o endereço é individual ou de grupo

(igual a 1). O bit seguinte indica se o endereço é globalmente (=0) ou localmente administrado

(=1). O restante 46 bits forma um endereço único de uma estação, um grupo de estações, ou todas as estações da rede

(13)

O Quadro IEEE 802.3

• Source Address (SA) – Consiste em 6 bytes, identificando o endereço de origem, sempre um endereço individual, com o bit mais significativo sempre 0

• Length/Type – Consiste em 2 bytes, indicando a quantidade de bytes no campo de dados ou a

identificação do tipo de quadro. Se o valor for igual ou menor que 1500, indica o tamanho do campo de dados. Se for maior ou igual a 0x800 hex, indica um tipo do quadro opcional

(EtherType)

• Data – É uma seqüência de bytes de qualquer valor, com até 1500 bytes de comprimento. Se a quantidade de bytes a ser enviada for inferior a 46 bytes, este campo deve ser preenchido até completar 46 bytes.

• Frame Check Sequence (FCS) – Consiste em 4 bytes, contendo uma sequência de 32 bits de

CRC, calculado incluindo DA, SA, Length/Type e Data (a parte mutável do quadro)

(14)

Endereçamento MAC

• O endereço de acesso ao meio (MAC

address) é construído conforme a

(15)

Endereçamento MAC

• O endereço MAC é administrado pelo IEEE

se for de administração global. É

composto de duas partes: os campos OUI

e o NIC Specific

• OUI (Organizationally Unique Address)

define o código do fabricante da interface

(placa) de rede

• NIC Specific define o número de série da

interface de rede do fabricante

• O endereço MAC é único no mundo,

quando o bit 2 do Byte 6 (mais

significativo) for = 0 (globally unique),

sendo administrado pelo IEEE. Se este bit

for = 1 o endereço MAC é de

(16)

Endereçamento MAC

• O endereço MAC pode ser usado

para endereçar um quadro IEEE

802.3 conforme a seguir:

– UNICAST: um DTE se comunica com

outro DTE

– MULTICAST: um DTE envia mensagem a

um grupo restrito de DTEs de uma rede

– BROADCAST: um DTE envia mensagem

(17)

Unicast

switch

• UNICAST: Um DTE envia um quadro a outro DTE da rede, o campo Destination Address define o endereço MAC do DTE de destino

(18)

Multicast

switch

• MULTICAST : Um DTE envia um quadro a um grupo de DTEs na rede, o campo Destination Address define o endereço de um grupo de DTEs da rede. O endereço MAC é um

endereço de grupo se o Bit1 do Byte 6 for = 1 (Multicast). Nesse caso, um DTE atende com o seu endereço individual (UNICAST) e de grupo MULTICAST

• Faixa de endereços multicast: 5E-00-00-00 a 01-00-5E-7F-FF-FF

O switch replica o quadro aos DTEs do grupo

(19)

Endereçamento MAC

Multicast

Mapeamento de endereço IP Multicast para endereço MAC Multicast Endereço MAC Multicast

(20)

Broadcast

switch

• BROADCAST : Um DTE envia um quadro a todos os DTEs na rede, o campo Destination Address possui o valor reservado FF:FF:FF:FF:FF

(Broadcast). Nesse caso, um DTE atende com o seu endereço individual (UNICAST) e de

BROADCAST

O switch replica o quadro aos DTEs da rede

(21)

O Campo LEN/Type

• Além de definir o comprimento, o campo

Len/Type pode definir o tipo de quadro.

• É usado para definir o comprimento

(LENGTH) do campo Data, quando seu

valor for menor do que 0x800 hex.

• É usado para definir o tipo de quadro

(Ethertype) quando for maior ou igual a

0x800 hex.

• Quando Len/Type for utilizado para definir

o tipo de quadro (Ethertype), o

comprimento será definido na camada 3.

• Há uma codificação, padronizada pelo

IEEE, de valores para esse campo

(Ethertype).

(22)

O Campo EtherType -

Exemplos

(23)

Exemplos de uso do

EtherType

Quadro 802.1q (VLAN) – Type = 8100

Quadro IP – Type = 0800

Datagrama IP

(24)

Práticas

• Mostrar pacotes da MV ao PC com

Wireshark

– Quadro Broadcast (ICMP)

– Usando “ping” – filtro ICMP

– Usando programa “sendraw” – filtro

endereço MAC - SA = MV

(25)

O Controle de Acesso

CSMA/CD

• O CSMA/CD é um protocolo de acesso ao

meio, conforme a seguir:

– Carrier Sense – Verificação de portadora,

cada estação escuta o meio antes de iniciar a sua transmissão, para verificar se há outra

transmitindo

– Multiple Access – Acesso múltiplo, cada

estação pode transmitir a qualquer momento, se a rede estiver livre (sem portadora)

– Collision Detection – Detecção de colisão, se duas estações transmitirem ao mesmo, o sinal na rede ficará ininteligível. Para detectar a

colisão, durante a transmissão, cada estação compara o seu sinal transmitido com o

recebido, se forem diferentes está havendo colisão

(26)

A Detecção de Colisão

• Quando ocorre uma colisão entre

duas estações distantes na rede,

podemos analisar os eventos

imediatamente antes dessa colisão

ocorrer:

– Uma estação A inicia a sua transmissão

– Alguns instantes depois, uma outra

estação B também inicia a sua

transmissão, mas logo detecta que

houve uma colisão

– A estação A só detecta a colisão

instantes após da estação B

(27)

A Detecção de Colisão

• A estação B detecta a colisão e logo pára de transmitir,

sabendo que seu quadro colidiu, mas o sinal na rede já está corrompido

• A “colisão” (seqüência de bits não inteligíveis) se propaga na rede até a estação A

• A estação A somente saberá que o seu quadro gerou uma colisão, se detectar que a colisão ocorreu enquanto estava transmitindo o seu quadro

• Então, existe um comprimento (ou duração) de quadro

mínima, que possibilita a detecção da colisão. Abaixo desse limite, a colisão não será detectada pela estação, mais

distante, que a gerou

• Este comprimento de quadro mínimo está associado a um comprimento máximo da rede e quantidade máxima de repetidores R A B Colisão Quadro da estação A Rede de comprimento L Quadro da estação B R R R

(28)

Os Limites para a Operação

em Half Duplex

(29)

O Quadro GigaBit Ethernet

• O quadro deve ser aumentado, através do

campo Extension, para possibilitar a

detecção de colisão. Após a recepção, o

campo é retirado pela camada de enlace

(30)

Principais Suplementos do IEEE

802.3

(31)

Evolução do Padrão 802.3

(32)

10Base5

• 1º Padrão Ethernet

• 10Base5 significa 10 Mbps de velocidade de transmissão, banda BASE, segmento de 500 m

• Sinal com codificação Manchester

• Meio físico - cabo coaxial grosso de 50 Ohms • Conectores coaxiais do tipo N

• Opera em Half-duplex, podendo haver colisões entre estações no meio

• Vantagem: bastante confiável, devido a robustez do meio físico, novas estações são acrescentadas através de

derivações (conector “vampiro”)

• Desvantagens: meio físico pesado e pouco flexível, meio físico compartilhado dificulta o isolamento de problemas, taxa de transmissão limitada, half-duplex, a colisão limita o desempenho em altas demandas de tráfego (protocolo não determinístico – CMSA/CD)

(33)

Instalação 10Base5

• Utiliza um transceptor (MAU) por nó de rede

(34)

AUI (Attachment Unit

Interface)

• Conecta uma placa de rede a um

transceptor

• Comprimento máximo de 50m

• Usada extensivamente no padrão

10Base5

(35)

10Base2

• 2º Padrão Ethernet

• 10Base2 significa 10 Mbps de velocidade de transmissão, banda BASE, segmento de 185 m

• Sinal com codificação Manchester

• Meio físico - cabo coaxial fino (RG-59) de 50 Ohms • Conectores coaxiais do tipo BNC

• Opera em Half-duplex, podendo haver colisões entre estações no meio

• Vantagem: meio físico bastante flexível e de fácil instalação, menor custo que 10Base5 ao dispensar transceptores

• Desvantagens: meio físico compartilhado dificulta o

isolamento de problemas, taxa de transmissão limitada,

half-duplex, a colisão limita o desempenho em altas

demandas de tráfego (protocolo não determinístico – CMSA/CD), topologia de conexões em série limita o cabeamento na instalação, expansão mais difícil que 10Base5 pois precisa parar a rede

(36)

Camada Física do Padrão

IEEE802.3 - Subcamadas

• Subcamadas do padrão IEEE 802.3 para os modos 10BaseT, 100BaseT e 1000BaseT • Os modos de 10, 100 e 1000 Mbps também são conhecidos como: – 10 Mbps – Ethernet – 100 Mbps – Fast Ethernet – 1000 Mbps – Gigabit Ethernet

• O padrão mais recente (2002): 10 Gbps – 10 Gigabit Ethernet

(37)

Códigos de Linha

• São códigos utilizados para a

transmissão de dados digitais,

utilizando sinais digitais ou

analógicos.

• Alguns tipos de código de linha

– RZ (Return to Zero)

– NRZ (Non Return to Zero)

– NRZI (Non Return to Zero Inverted)

– MLT-3 (Multi Level – 3)

– Manchester

(38)

Códigos de Linha

• Para a transmissão eficiente de informação através do meio físico o sinal deve possuir algumas características

• São características desejáveis de um código de linha:

– Fornecer boa relação sinal x ruído

– Obter uma distribuição espectral do sinal adequada, sinais com espectro mais concentrado geram maior

interferência eletromagnética (EMI) em outros sistemas,

cross-talk

– Ausência de componente DC em sistemas que demandem transmissão por RF, fibra ótica ou acoplamento por transformador

– A componente DC também requer sinais de maior potência, devendo ser evitada sempre que possível – Simplicidade e baixo custo

(39)

Código de Linha NRZ

(Non Return to Zero)

• É o código mais simples, consiste num sinal de linha (+E,0) que corresponde ao nível lógico (0 ou 1)

• Só ocorre transição na linha se o bit a ser transmitido mudar • A sincronização dos relógios é mais difícil em longas

seqüências de bits, pela ausência de transições intermediárias • Não há diferença entre uma seqüência de bits 0 e a linha em

repouso (Idle)

• Possui um valor DC diferente de zero, isso é ruim quando é necessário isolamento galvânico, usual em redes Ethernet • Codificação pouco eficiente em termos de espectro de

(40)

Código de Linha NRZI

(Non Return to Zero Inverted)

• Só ocorre transição na linha se o bit a ser transmitido for 1, com nível 0 a linha permanece inalterada

• Esse código resolve a questão de uma longa seqüência de bits 1 sem transições

• Não há diferença entre uma seqüência de bits 0 e a linha em repouso (Idle)

• Possui um valor DC diferente de zero, isso é ruim quando é necessário isolamento galvânico, usual em redes Ethernet • Codificação pouco eficiente em termos de espectro de

(41)

Código Manchester

• Os bits de dados são codificados nas transições do sinal (Nível 0 – Transição 0/1, Nível 1 – Transição 1/0)

• Esse código resolve a questão de uma longa seqüência de bits 1 ou 0 sem transições, pois ocorre uma transição a cada bit

• Esquema de codificação de linha da Ethernet de 10Mbps (10 Base T)

(42)

Código de Linha RZ (Return

to Zero)

• A cada bit, o sinal de linha retorna a zero

• Há uma transição na linha mesmo se o bit a ser transmitido não mudar

• Possui uma eficiência de codificação de 1 bit/baud, para cada 2 bits (baud) requer 2 transições

• A máxima freqüência de sinalização é igual a taxa de transmissão (baud rate)

• Possui um valor DC diferente de zero, isso é ruim

quando é necessário isolamento galvânico, usual em redes Ethernet

(43)

Código MLT-3 (Multi Level –

3)

• Código com 3 níveis de tensão (-1,0,+1) • Utilizado no padrão 100Base-TX

• Similar ao código NRZ

– Bit 0 – mantém estado anterior – Bit 1 – inverter estado anterior

• Possui uma eficiência de codificação de 1 bit/baud, porém, requer 4 transições (baud) para completar um ciclo

completo (-1/0, 0/+1, +1/0,0/-1)

• A máxima freqüência de sinalização é ¼ da taxa de

transmissão (baud rate). Exemplo: sinal de 25MHz numa taxa de 100 Mbps (100BASE-TX)

(44)

O Código 4B/5B

• É um código de grupo de bits, que

transforma um conjunto de 4 bits de dados

num código de 5 bits na transmissão (e ao

contrário na recepção)

• Adiciona mais 16 códigos aos 16 códigos

de dados (de 4 bits), possibilita a

existência de códigos de controle (início

de quadro Ethernet)

• A freqüência do sinal também aumenta

após o 4B/5B

• Por exemplo, o byte A5 será codificado

como:

– Dado (formato 4B): 1010 0101

(45)

O Código 4B/5B

(46)

O Chip Intel 82562ET

• Controlador conforme o padrão IEEE 802.3, modos 10BASE-T e 100BASE-TX

• Autonegociação conforme IEEE 802.3u • Controle de equalização digital adaptativa • Operação no modo 100BASE-TX

– Codificação 4B/5B

– Os símbolos 5B são serializados e transmitidos a uma taxa de 125 Mbps, utilizando o código de linha MLT-3, o qual é transmitido no cabo par

trançado (UTP ou STP)

(47)

Camada Física do IEEE 802.3

em

10/100 Mbps

_{Chip KS8721CL}

Conector RJ-45

(48)

G il P in h ei ro – U E R J -F E N -D E T E L -E T H E R N E T Operando a 100 Mbps Conector RJ-45

Camada Física do IEEE

802.3 em

(49)

G il P in h ei ro – U E R J -F E N -D E T E L -E T H E R N E T Operando a 10 Mbps Conector RJ-45

Camada Física do IEEE

802.3 em

(50)

Codificações

Manchester, NRZI e MLT3

(51)

No Padrão 100 Mbps

• No canal de transmissão

– Taxa de transmissão: 100 Mbps – Após conversão 4B/5B: 100 x 5/4 = 125 Mbps – Após conversão 5B/MLT3: 125 / 4 = 31,25 MHz

• Conclusão:

– A taxa de transmissão é de 100 Mbps, porém a taxa de sinalização (máxima) é de 31,25 MHz. – Vantagens no uso do MLT-3: ao trabalhar com

menores freqüências a atenuação dos cabos de rede é menor, a emissão de interferência eletromagnética é menor e permite o uso de cabos mais baratos

(52)

No Padrão 10 Mbps

• No canal de transmissão

– Taxa de transmissão: 10 Mbps

– Após codificação Manchester: 10 x 2 =

20 MHz

• Conclusão: a taxa de transmissão é

de 10 Mbps, porém a taxa de

(53)

Equalização Adaptativa

• Com a transmissão de dados em alta

velocidade, a atenuação nos cabos com a

freqüência torna-se um problema. Em operação normal, o conteúdo harmônico do sinal pode

variar muito, devido a aleatoriedade da forma de onda do sinal

• Esta variação da intensidade do sinal deve ser compensada para assegurar a integridade dos dados recebidos

• Com o aumento do comprimento do cabo de rede a atenuação aumenta. E como o

comprimento do cabo depende da instalação, é necessário um circuito auto-adaptativo, que

ajuste a intensidade do sinal recebido, compensando a atenuação do cabo

(54)

O Circuito Embaralhador

(Scrambler)

• O embaralhador (scrambler) é necessário para que a radiação emitida pelo cabo de rede esteja dentro dos limites da legislação de radiação eletromagnética

(EMI) aplicável. Isso é feito através do espalhamento da energia do sinal no cabo ao longo do espectro de freqüência

• Após o embaralhamento, a freqüência do sinal fica aleatoriamente distribuída ao longo de um amplo espectro de freqüência

• Sem o embaralhador, o sinal estaria mais concentrado numa faixa de freqüências mais estreita, excedendo o limite da legislação

• Como a radiação eletromagnética não é problemática em fibras óticas, esse circuito é desnecessário no

(55)

Regra 5-4-3

• Num segmento de rede Ethernet não

pode haver mais do que:

– 5 segmentos de rede

– 4 repetidores (e/ou hubs)

– 3 mixing segments (segmentos de cabo

coaxial – onde o tráfego de várias

estações pode se misturar, podendo

ocorrer colisão entre várias estações).

Essa regra deixa de existir com

segmentos do tipo par trançado ou fibra

ótica.

(56)

Conversor de Mídia

• É um dispositivo de camada física, que possibilita a conversão de sinal entre mídias. Geralmente, converte de fibra ótica para par trançado.

• Com a fibra ótica, é possível estender a distância das redes, aumentar a imunidade a descargas

atmosféricas / EMI e implementar o isolamento galvânico entre as áreas conectadas (importante em sistemas de automação industrial)

(57)

Funções de um HUB

Repetidor

• Um hub repetidor é um dispositivo de

camada Física, que deve atender aos

seguintes requisitos (IEEE 802.3):

– Restaurar a amplitude do sinal – Restaurar a simetria do sinal – Re-temporizar o sinal

– Remontar o preâmbulo

– Reforçar a colisão em todos os segmentos da rede

– Estender fragmentos

(58)

Funções de um HUB

Repetidor

• A arquitetura moderna de redes Ethernet é do tipo estrela, sendo necessário um Hub para expandir a rede acima de 2 estações

• Um hub repetidor é voltado para redes Ethernet de meio físico compartilhado (Half-duplex

Ethernet), onde apenas uma estação pode

transmitir de cada vez, senão ocorrem colisões • As colisões devem ser detectadas por todas as

estações da rede, para permitir o descarte de quadros defeituosos e a funcionalidade do

protocolo CSMA/CD.

• Um hub repetidor deve ser transparente para a rede, por outro lado, deve reforçar as colisões em todas as portas do hub

• Apesar de ser um equipamento antigo, ainda é usado em aplicações onde o tempo de resposta é critico (da ordem de alguns ms). Exemplo:

(59)

Funções de um HUB

Comutador (ou Switch)

• Um hub comutador (switch) permite que

os domínios de broadcast e de colisão

sejam separados

• Um hub comutador (switch) é um

dispositivo de camada de Enlace, que

deve atender aos seguintes requisitos:

– Pode efetuar algumas as funções de um hub repetidor, exceto reforçar as colisões em

todas as portas

– Deve atuar como um bridge (isolando o tráfego entre duas ou mais sub-redes), mantendo uma tabela de endereços de rede em cada porta

– Pode possuir funções de QoS, implementada através de várias filas de saída (queue)

associadas a cada porta. A prioridade define o nível de QoS esperado.

(60)

Arquitetura de um Switch

Ethernet

(61)

Switch Ethernet com funções

de DHCP, PPoE, firewall,

(62)

Quando usar um Hub ou

Switch?

Item Recomendação

Baixo custo Hub Baixa latência de dados Hub Aplicações simples Hub Operação a 100 Mbps Switches Operação em Full Duplex Switches Auto-negociação Switches Grandes distâncias Switches Isolamento de tráfego entre

portas Switches Analisadores de rede Hub

(63)

Redes Virtuais (VLAN)

• Quando é necessário expandir redes, uma solução de baixo custo, bastante utilizada, são as redes virtuais (VLAN = Virtual Local

Area Network)

• Justificativa para as VLAN:

– Os quadros de broadcast desempenham diversas funções

indispensáveis ao funcionamento de uma rede. Por exemplo, sempre que um nó IP deseja encontrar o endereço MAC de um nó de rede, é gerado um pacote de broadcast ARP (Address Resolution Protocol) do tipo: “Qual o endereço MAC da máquina com endereço IP x.y.z.w?”. – Numa rede Ethernet de segmento simples (onde o meio físico

half-duplex é compartilhado – ex.: cabo coaxial, hubs), o domínio de

broadcast é o mesmo domínio de colisão. O tráfego de broadcast pode aumentar bastante a colisão no segmento compartilhado.

– Por outro lado, os vários segmentos Ethernet conectados através de um switch formam um domínio de broadcast, composto por vários domínios de colisão.

– Com o uso de switches, cada porta está associada a um DTE, formando um domínio de colisão de apenas 1 nó. Porém, o domínio de broadcast pode ter milhares de DTEs. Desse modo, o gerenciamento dessas

“redes planas” pode complicar devido ao tráfego de broadcast. A

segmentação da rede com switches melhora o desempenho da rede na comunicação Unicast, mas não o faz no tráfego Broadcast

– A solução natural nessas grandes redes é o uso de sub-redes, o que requer o uso de roteadores, que via de regra, são equipamentos caros e de gerenciamento mais complexo. Uma alternativa econômica é o uso de switches, com a função de VLAN disponível.

(64)

Redes

Virtuais

Trunk (VLAN Frame)

Cada cor representa uma VLAN, as VLANs não se comunicam entre si, a menos que haja um roteador externo ou interno ao Switch

As VLANs são uma solução de baixo custo para a ampliação e segregação de redes, sem

aumento no cabeamento físico. Porém, perde-se em

disponibilidade do sistema. Requer switches especiais com essa funcionalidade.

switch

(65)

O Quadro 802.1q (VLAN -

Trunk)

Identificador da Rede Virtual Identificador (EtherType) de

que esse quadro está associado a uma VLAN

(66)

QoS – Qualidade de Serviço

• A qualidade de serviço é necessária para adequar o desempenho da rede ao atraso admissível para uma determinada aplicação

• Um dos problemas do tráfego de redes é a

latência, que é decorrente da espera em filas de switches (FIFOs), do desempenho aleatório do tráfego da rede, etc.

• Aplicações de multimídia requerem baixa

latência, da ordem de dezenas de milissegundos • São definidas classes para os fluxos de dados, ao

passarem pelos switches, os fluxos de maior

prioridade são enviados primeiro num segmento de rede. Para isso, são criadas filas de saída por classe de tráfego, para cada segmento de rede.

(67)

Arquitetura de um Switch

Ethernet

Filas de saída

(68)

Tipo de Serviço e Prioridade -

Exemplos

Prioridade do Quadro (VLAN)

Prioridade do Datagrama IP

(69)

QoS - Classes de Prioridade

(Conforme a IEEE 802.1D)

(70)

QoS - Classes de Prioridade

(Conforme a IEEE 802.1D)

• Quantidade de filas em função da

quantidade de classes disponíveis

(71)

Alimentação de Dispositivos

• PoE: Power over Ethernet, consiste na

alimentação de dispositivos através de cabos de rede Ethernet

• Compatível com os cabos CAT-5 e com os padrões 10BASETX e 100BASETX, onde são

utilizados apenas 2 pares do cabo (sinais Rx e Tx) • Regulamentado pelo padrão IEEE802.3af

• Para dispositivos de baixa potência (Webcam e sensores)

• Limites máximos: 15.4 Watts, tensão máxima de 48V, corrente máxima de 350 mA

(72)

Alimentação de Dispositivos

• Para a proteção do dispositivos alimentado (PD), é utilizado o método “resistive power discovery”,

que consiste no PSE monitorar a corrente da linha periodicamente

• Se a corrente for inferior a 5 a 10 mA, o PSE desliga a alimentação para o dispositivo (PD) imediatamente, para protegê-lo

Classes Estado Potência Máxima da Fonte (PSE) -

Watts Potência Consumida (PD) - Watts 0 Default 15,4 0,44 a 12,95 1 Opcion_al 4 0,44 a 12,95 2 Opcion_al 7 3,84 a 6,49 3 Opcion_al 15,4 6,49 a 12,95