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Tecnologia Ethernet. Controle de Acesso ao Meio

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Academic year: 2021

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(1)

Tecnologia Ethernet

(2)

MAB-510 2

Ethernet Dedicado ou

Comutado (Switched Ethernet)

 Cada porta do comutador (operando com CSMA/CD) forma um

domínio de colisão com somente duas estações: o próprio comutador e a estação do usuário

 Comutador funciona como uma ponte com várias portas, isolando o

tráfego

 Transmissões simultâneas podem ocorrer entre pares de estações

COMUTADOR

Fibra

conector RJ-45

(3)

Ethernet Dedicado Full Duplex

(FDE)

 Estação pode transmitir e receber ao mesmo tempo  A banda disponível para cada estação fica dobrada  Não existe colisão e desempenho aumenta

COMUTADOR

Fibra

conector RJ-45

(4)

MAB-510 4

Switches

 Operação com cut-through

 Comutam tão logo recebem o cabeçalho do quadro, se segmento destino livre

 Não armazenam antes de retx  Retx quadros com erro de CRC

 Tempo de latência não depende do tamanho do quadro

 Baixo tempo de latência: da ordem de microssegundos

 Cut-through muito eficiente para uso com full-duplex

 Nas topologias atuais opera-se em geral com full-duplex e com porta

dedicada a uma única estação

 Cache por porta de switch de rede local limitado a uma ou duas posições para guardar

end MAC

 Pontos a considerar

 Latência

 Filtragem de quadros com erro

(5)

Meios Físicos em 10 Mbps



coaxial

 10Base-5 (coaxial grosso ou yellow cable)  10Base-2 (coaxial fino)



par trançado

 10Base-T 

fibra ótica

 10Base-FL

(6)

MAB-510 7

10Base-T



cabo com 4 pares

 usa conectores RJ45 (8 vias)

 um par para tx, outro para rx, dois livres  comprimento máximo: 100 metros



topologia com hub (operando com colisão)

ou switch (podendo operar sem colisão)



robusto: qualquer desconexão de cabo pára

apenas uma máquina

1

(7)

 esquema de conexão

10Base-T

hub/switch hub/switch hub switch placa de rede tomada line-cord patch-panel patch-cord cabo par trançado

7 m

7 m

90 m

90 m

3 m

3 m

(8)

MAB-510 12 

esquema de conexão



conectores padrões

 ST  SC

10Base-F

ST metálico ST cerâmico SC fibra Tx Rx Tx Rx 2 km multimodo

(9)

Evolução do Ethernet



Fast Ethernet (100 Mbps)



Fast Ethernet Full Duplex (200 Mbps)



Giga Ethernet Full Duplex (1 Gbps)



10 Giga Ethernet Full Duplex em fibra



10 Giga Ethernet Full Duplex em TP!



Em alta velocidade a operação é síncrona

(10)

MAB-510 14

Padrões Ethernet



IEEE802.1p (QoS), IEEE802.1q (VLAN)



IEEE802.3u (Fast)



IEEE802.3z (1000Base-F)



IEEE802.3ab (1000Base-t)



IEEE802.3ae (10 Giga)

(11)

Padrões para LANS e MANS

 IEEE produziu vários padrões para LANs e MANs

 Esse padrões são coletivamente conhecidos como

IEEE 802

 Vários padrões diferem na camada física e na

subcamada MAC, mas são compatíveis na camada de enlace

(12)

MAB-510 17

Padrão IEEE 802

CONTROLE DE ENLACE LÓGICO (LLC) CONTROLE DE ACESSO AO MEIO (MAC) FÍSICA (PHY) meio f

meio fíísicosico

camadas superiores

camadas superiores

pontos de acesso

pontos de acesso

ao servi

ao serviçço LLC (LSAP)o LLC (LSAP)

enlace enlace de de dados dados

(13)

Padrão IEEE 802 para

LANs e MANS

IEEE 802.1

IEEE 802.1 -- Aspectos gerais e gerenciamento de redeAspectos gerais e gerenciamento de rede

IEEE 802.2 - Camada de Enlace Subcamada LLC

(Logical Link Control)

tipo 1 - sem conexão tipo 2 - com conexão

tipo 3 - com reconhecimento

IEEE 802.3 CSMA/CD IEEE 802.4 Token-Bus IEEE 802.5 Token-Ring IEEE 802.6 MAN

(MAC) (MAC) (MAC) (MAC)

Banda base Banda larga Banda larga Banda base

(14)

MAB-510 19

Endereços 802 MAC

 G/I = 1/0 grupo/individual  U/L = 1/0 universal/local

 difusão ou broadcast = todos os bits em 1

G/I U/L 6 bits

byte byte byte byte

byte byte

1/0

OUI - organization unique identifier

código IEEE do fabricante 2

24 endeços MAC END MAC 48 bits

(15)
(16)

MAB-510 21

Ethernet e IEEE802.3

 Xerox criou um sistema CSMA_CD de 2.94 Mbps a

ser conectada a 100 estações de trabalho em cabo de 1 km

 Communications of ACM, vol.19, no.7, julho/1976, pg. 395-404

 Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer

Networks, de Metcalfe e Boggs

 Xerox, DEC e a Intel criaram um padrão para um

sistema Ethernet de 10 Mbps

(17)

Ethernet e IEEE802.3

características



Após a especificação IEEE802.3, Digital,

Intel e Xerox desenvolveram versão 2.0

(Ethernet II), compatível com IEEE 802.3



Atualmente, Ethernet e IEEE 802.3 detêm

quase 100% do mercado de redes locais

 Embora concebidos para uso do CSMA/CD, hoje

praticamente somente se opera com switches com portas dedicadas UTP full duplex sem colisão

 Neste cenário, as estações somente recebem os

(18)

MAB-510 23

Quadro IEEE 802.3 Quadro Ethernet

Preâmbulo Endereço Destino Endereço Origem Tipo Dados CRC

8 6 6 2 46-1500 4

Delimitador de Início

Preâmbulo Endereço Destino Endereço Origem Tamanho Dados CRC

7 1 6 6 2 46-1500 4



formato do quadro

(19)

Quadro da Informação



quadro Ethernet XEROX (Ethernet II)

FCS 4 SA 6 Tipo 2 DADOS 46 a 1500 PAD DA 6 preâmbulo 8 bytes tipo do protocolo tipo do protocolo start of frame

start of frame delimiterdelimiter

Ethernet nativo não usa LLC

Ethernet nativo não usa LLC

preâmbulo : preâmbulo : sincronizasincronizaçção do hardwareão do hardware

tamanho total mtamanho total míínimo : 72 bytes nimo : 72 bytes -- 576 bits576 bits

(20)

MAB-510 25



quadro IEEE 802.3

Quadro da Informação

SSAP

DSAP CONTROL INFO

PDU

PDU

LLC

LLC

U/L 46 bits

48 bits END MAC

48 bits END MAC I/G = 0/1 individual/grupoI/G = 0/1 individual/grupo

U/L = 1/0 universal/local

U/L = 1/0 universal/local

broadcast = todos os bits em 1

broadcast = todos os bits em 1

preâmbulo 7 bytes FCS 4 SA 6 LEN 2 INFO LLC 46 a 1500 PAD SFD 1 DA 6

PAD = complemento para

PAD = complemento para

tamanho m

tamanho míínimonimo

(21)

SNAP

Subnetwork Access Protocol

(Protocolo de Acesso à Sub-rede)

(22)

MAB-510 27

Quadros Ethernet e IEEE 802.3

 IEEE 802.3 substitui campo Tipo do quadro Ethernet pelo

campo Comprimento

 Campo Tipo - usado para codificação EtherType

(apontava para protocolo de camada superior)

 Uma incompatibilidade é criada entre padrão Ethernet e

(23)

Formato da PDU LLC (802.2)

 Apenas 8 bits são usados para endereçamento dos SAPs

 Dois primeiros bits reservados  0x00 e 0xFF também reservados

 restando apenas 62 possibilidades de endereçamento

 Cada protocolo de camada de rede deve possuir um SAP

(service access point) único correspondente

 Protocolos oficialmente padronizados pelo IEEE 802

 <DSAP> = <SSAP> = identificação do protocolo

 Protocolos OSI

 <DSAP> = <SSAP> = <FE>

 Byte 1 da NPDU = NLPID (Network Layer Protocol Identifier) Problema: preciso aumentar a faixa de endereçamento

(24)

MAB-510 32

Para que serve SNAP?



Criado para resolver o problema de

endereçamento



Consiste basicamente de uma extensão ao

cabeçalho LLC 802.2



Expansão do espaço de endereçamento SAP de

8 bits para um identificador de protocolo de 40

bits (5 bytes)



Estabeleceu-se uma convenção que permite o

(25)

PDU SNAP

 SNAP usa os 5 primeiros bytes do campo de dados da PDU LLC

como identificador de protocolo

 3 primeiros bytes identificam fabricante

 2 últimos bytes identificam protocolo (EtherType)

(26)

MAB-510 36

Convívio Ethernet / 802.3

 Diferença entre quadros

 Campo usado para Identificação do tipo de protocolo no

Ethernet é usado para indicar o comprimento do quadro no

IEEE 802.3

 Problema

 Garantir que quadros Ethernet não usarão valores de

EtherType que quadros 802.3 usarão para comprimento

 Solução

 Como quadro 802.3 é limitado a 1500 bytes, usa-se apenas valores de EtherType > 1500

(27)

Convívio Ethernet / 802.3



Conseqüência

 Estação IEEE 802.3 descarta quadros com

valor de comprimento maior que 1500 (Quadro Ethernet)

 Estação Ethernet descarta quadros com com

(28)

MAB-510 39

 Por fim o campo de dados deve ser copiado para o

campo de dados da PDU SNAP

(29)



Quadro IEEE 802.2

Delimitador

de Início

Preâmbulo Endereço Destino Endereço Origem Tamanho Dados Verificação do Quadro

7 1 6 6 2 46-1500 4

SAP DestinoSAP OrigemSAP Tipo Camada 3Dados da

1 1 1 ou 2

0x03

0xAA 0xAA Dados da

Camada 3 1 1 1 0x000000 ou OUI Tipo 3 2 SNAP

(30)

MAB-510 41

QoS no Ethernet

 IEEE 802.1Q/p

 Tagged Protocol Identifier (TPID)

 0x8100 denota quadro IEEE 802.1Q

 Tagged Control Information (TCI)

 3-bit de IEEE 802.1p (PRI)

 1-bit CFI (canonical format identifier)  12-bit identificador de VLAN (VLAN ID)

PRI CFI VLAN ID

preâmbulo 7 bytes FCS 4 SA 6 LEN 2 TAG 4 SFD 1 DA 6 LLC ? TPID 2 TCI 2

(31)

VLANs

 VLANs são redes virtuais implementadas sobre uma

estrutura física da LAN

 Cada VLAN é como se fosse uma rede local separada,

confinando broadcast à própria VLAN

 Entre VLANs é preciso rotear

 A implementação da VLAN depende das switches  Implementacão nas switches

 Associar determinadas portas a uma VLAN  Filtrar por end MAC

 Quadro 802.1Q/p somente entre switches em geral  Estações usam o quadro sem extensão

(32)

MAB-510 44

Ethernet na rede de acesso

IEEE 802.3ah

 Ethernet in the First Mile (EFM), padrão IEEE 802.3ah, define

o Ethernet na rede de acesso ou seja na primeira milha

 EFM define como o Ethernet pode ser transmitido sobre

diferentes mídias

 Pares de cobre (Voice-grade copper)

 Novas interfaces para fio de cobre (EFMCu) permitem agregação opcional usando múltiplos pares

 Ethernet over passive optical networks (EPON)

 Fibra única para comprimento de onda longo (long wavelength single

fiber), bem como duas fibras (long wavelength dual-strand fiber)  Fibra ponto-para-multiponto (Point-To-Multipoint - P2MP)

 Outras questões envolvidas em EFM

 Operação, administração e gerência, compatibilidade com

tecnologias já existentes (como espalhamento espectral sobre fios de cobre)

(33)

EFM – História

 Grupo de trabalho IEEE 802.3ah estabelecido em

2001

 Em paralelo formada a EFM Alliance (EFMA) por

fabricantes

 Padrão EFM aprovado em 24 Jun 2004 e publicado

em 07 Sep 2004 as IEEE 802.3ah-2004

 Em 2005 foi incluído dentro da base do padrão IEEE

802.3

 EFMA absorvida pelo Metro Ethernet Forum

 A partir de 2006, iniciado o trabalho no padrão 10

Gbps EPON (XEPON ou 10-GEPON)

(34)

MAB-510 46

Novas Interfaces Ethernet



EFMC - EFM Copper

 2BASE-TL (full duplex sobre par de cobre para

voz ponto a ponto distante)

 Mínimo de 2 Mbps e um máximo de 5,69 Mbps em

distâncias de até 2,7 km, usando tecnologia ITU-T G.991.2 (G.SHDSL.bis)

 10PASS-TS (full duplex sobre par trançado de

voz ponto a ponto curto)

 Mínimo de 10 Mbps em distâncias de até 750 m

(35)

Novas Interfaces Ethernet

 EFMF - EFM Fibra

 100BASE-LX10

 100 Mbps ponto a ponto sobre par de fibra monomodo até 10 km

 100BASE-BX10

 100 Mbps ponto a ponto sobre fibra única monomodo até 10 km

 1000BASE-LX10

 1 Gbp ponto a ponto sobre par de fibra monomodo até 10 km

 1000BASE-BX10

 1 Gbps ponto a ponto sobre fibra única monomodo até 10 km

 EFM PON - EFM Passive Optical Network

 1000BASE-PX10

 Enlaces P2MP de 1 Gbps sobre rede ótica passiva até 10 km

 1000BASE-PX20

 Enlaces P2MP de 1 Gbps sobre rede ótica passiva até 20 km

 Adicionalmente, definidos procedimentos de gerência e operação para

OAM para o enlace, incluindo descoberta.monitoração do enlace, indicador de falha remota, testes de loopback e banda variável

Referências

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