Tecnologia Ethernet. Controle de Acesso ao Meio

(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 placa de rede tomada line-cord patch-panel patch-cord cabo par trançado

7 m

90 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 15

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

(11)

Padrão IEEE 802

CONTROLE DE ENLACE

LÓGICO (LLC)

CONTROLE DE ACESSO

AO MEIO (MAC)

FÍSICA (PHY)

meio f

í

sico

camadas superiores

pontos de acesso

ao servi

ç

o LLC (LSAP)

enlace

de

dados

(12)

MAB-510 17

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

(13)

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}

(14)

MAB-510 20

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

(15)

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 100% do mercado de

redes locais

Hoje praticamente somente se opera com switches com portas

dedicadas UTP full duplex sem colisão

Neste cenário, as estações somente recebem os quadros destinados a

(16)

MAB-510 22

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

(17)

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

•

• _{preâmbulo :}

_{preâmbulo :}

_sincroniza_sincroniza_ç_ç_{ão do hardware}_{ão do hardware}

•

• _{tamanho total m}

_{tamanho total m}

_í

_{nimo : 72 bytes}

_-

_{576 bits}

•

(18)

MAB-510 24

quadro IEEE 802.3

Quadro da Informação

SSAP

DSAP CONTROL INFO

PDU

LLC

U/L 46 bits 48 bits END MAC

48 bits END MAC _{I/G = 0/1 individual/grupo}_{I/G = 0/1 individual/grupo}

U/L = 1/0 universal/local

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

tamanho m

tamanho míínimonimo I/G

(19)

Padrões Ethernet

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

IEEE802.3u (Fast)

IEEE802.3z (1000Base-F)

IEEE802.3ab (1000Base-T)

IEEE802.3ae (10 Giga)

(20)

SNAP

Subnetwork Access Protocol

(Protocolo de Acesso à Sub-rede)

(21)

Quadros Ethernet e IEEE 802.3

IEEE 802.3 substitui campo Tipo (Type) do quadro

Ethernet pelo campo Comprimento

Campo Tipo identificaca o protocolo de nível superior

sendo carregado no campo de dados do quadro Ethernet v2

(22)

MAB-510 31

Formato da PDU LLC (802.2)

Apenas 8 bits são usados para endereçamento dos SAPs

Dois primeiros bits são 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

Byte 1 da NPDU = NLPID (Network Layer Protocol Identifier)

Problema: como aumentar a faixa de endereçamento?

DSAP SSAP CONTROL _INFO

PDU PDU LLC LLC

Campo de dados do quadro Ethernet (46

(23)

Para que serve SNAP?

Identifica os protocolos de nível superior com

mais flexibilidade

Expande o endereçamento SAP de 8 bits para um

identificador de protocolo de 40 bits (5 bytes)

Consiste basicamente de uma extensão ao

cabeçalho LLC 802.2

Convenção permite o convívio de quadros

(24)

MAB-510 33

PDU SNAP

DSAP = SSAP = 0xAA, CTL=0x03 identificam o SNAP 5 bytes seguintes identificam o autor/protocolo

OUI identifica o fabricante/autor

PID identifica o protocolo propriamente

Código OUI é o mesmo usado na subcamada MAC

OUI = 0x000000 (Ethernet v2) indica que PID é um EtherType DSAP 0xAA 170 SSAP 0xAA 170 CONTROL 0x03 INFO protocolo superior OUI 3 bytes PID 2 bytes PDU PDU LLC LLC

Campo de dados do quadro Ethernet (46

Campo de dados do quadro Ethernet (46--1500 bytes)1500 bytes)

SNAP (5 bytes)

SAP (3 bytes)

(25)

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 3}Dados da

1 1 1 ou 2

0x03

0xAA 0xAA Dados da

Camada 3 1 1 1 0x000000 ou OUI PID 3 2

SNAP

(26)

MAB-510 37

DSAP SSAP CONTROL INFO PDU

PDU LLC LLC

I/G U/L 46 bits

48 bits END MAC

48 bits END MAC _{I/G = 0/1 individual/grupo}_{I/G = 0/1 individual/grupo}

U/L = 1/0 universal/local

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

tamanho m

tamanho míínimonimo

(27)

Convívio Ethernet / 802.3

Ehernet v2 usa o campo tipo (EtherType) com

valores maiores que 1536

Campo LENGTH em IEEE 802.3 tem sempre

valor menor de 1536

Pela análise do valor dos 2 bytes subsequentes

aos endereços MAC é possível identificar o

formato de quadro sendo usado

(28)

MAB-510 39

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 um

(29)

Por fim o campo de dados deve ser copiado para o

campo de dados da PDU SNAP

(30)

MAB-510 42

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

(32)

MAB-510 45

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)

(

http://www.ieee802.org/3/av/

)

(34)

MAB-510 47

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