CCNA1 CAPITULO 9

8/22/2019 CCNA1 CAPITULO 9

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At este momento no curso, cada captulo se concentrou nas diferentes funes de

cada camada dos modelos de OSI e TCP/IP, bem como em de que forma osprotocolos so utilizados para suportar a comunicao de rede. Diversos protocolosessenciais - TCP, UDP e IP - so continuamente mencionados nessas discussesporque fornecem a base de funcionamento das menores redes, bem como a maiordelas, a Internet. Esses protocolos compem a pilha de protocolos TCP/IP e como aInternet foi construda usando tais protocolos, a Ethernet agora a tecnologia LANpredominante no mundo.

A Internet Engineering Task Force (IETF) mantm os protocolos e servios

funcionais para o conjunto de protocolos TCP/IP nas camadas superiores. Noentanto, os protocolos e servios funcionais na camada de Enlace de Dados e Fsicado OSI so descritos por vrias organizaes de engenharia (IEEE, ANSI, ITU) ou porempresas privadas (protocolos proprietrios). Como a Ethernet composta depadres nessas camadas inferiores, generalizando, ela pode ser melhorcompreendida em referncia ao modelo OSI. O modelo OSI separa asfuncionalidades da camada de Enlace de Dados de endereamento, estruturao eacesso ao meio fsico, dos padres da camada Fsica. Os padres Ethernet definemos protocolos da Camada 2 e das tecnologias da Camada 1. Embora asespecificaes Ethernet suportam meios fsicos diferentes, larguras de bandadiferentes e outras variaes das Camadas 1 e 2, o formato bsico de estrutura eesquema de endereo o mesmo para todas as variedades da Ethernet.

Este captulo examina as caractersticas e operao Ethernet medida que elaevoluiu de uma tecnologia de comunicao de dados de meio fsico compartilhadocom base em conteno para a tecnologia full-duplex de alta largura de bandaatual.

Objetivos

Ao concluir este captulo, voc poder:

Descrever a evoluo da Ethernet

Explicar os campos do Quadro Ethernet

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Descrever a funo e as caractersticas do mtodo de controle de acesso meioutilizado pelo protocolo Ethernet

Descrever os recursos da camada Fsica e de Enlace de Dados da Ethernet

Comparar e contrastar hubs e switches Ethernet

Explicar o Address Resolution Protocol (ARP)

Padro IEEE

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A primeira LAN do mundo foi a verso original da Ethernet. Robert Metcalfe e seuscolegas da Xerox a projetaram h mais de 30 anos. O primeiro padro Ethernet foipublicado em 1980 por um consrcio da Digital Equipment Corporation, Intel eXerox (DIX). Metcalfe queria que a Ethernet fosse um padro compartilhado com oqual todos pudessem se beneficiar e, portanto, ela foi lanada como um padro

aberto. Os primeiros produtos desenvolvidos no padro Ethernet foram vendidos noincio da dcada de 80.

Em 1985, o comit de padres do Institute of Electrical and Electronics Engineers(Instituto de Engenharia Eltrica e Eletrnica - IEEE) para Redes Locais eMetropolitanas publicou padres para LANs. Tais padres comeam com o nmero802. O padro para a Ethernet 802.3. O IEEE desejava garantir que seus padresfossem compatveis com os da International Standards Organization (ISO) e omodelo OSI. Para garantir a compatibilidade, os padres IEEE 802.3 tinham que

atender s necessidades da Camada 1 e da parte inferior da Camada 2 do modeloOSI. Como resultado, algumas pequenas modificaes no padro Ethernet originalforam feitas no 802.3.

A Ethernet opera nas duas camadas inferiores do modelo OSI: a camada de Enlacede Dados e a camada Fsica.

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A Ethernet opera nas duas camadas do modelo OSI. O modelo oferece umareferncia qual a Ethernet pode ser relacionada, mas realmente implementadona metade inferior da camada de Enlace de Dados, conhecida como sub-camadaMedia Access Control (Controle de Acesso ao Meio - MAC), e apenas na camadaFsica.

A Ethernet na Camada 1 envolve sinais, fluxos de bits que trafegam no meio,componentes fsicos que colocam sinais no meio e vrias topologias. A Camada 1da Ethernet desempenha um papel essencial na comunicao que ocorre entre

dispositivos, mas cada uma de suas funes tem limitaes.

Como a figura mostra, a Ethernet na Camada 2 aborda essas limitaes. As sub-camadas de Enlace de Dados contribuem consideravelmente para acompatibilidade tecnolgica e a comunicao entre computadores. A sub-camada

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MAC se relaciona com os componentes fsicos que sero utilizados para comunicaras informaes e prepara os dados para transmisso pela meio fsico.

A sub-camada Logical Link Control (Controle de Link Lgico - LLC) continua

relativamente independente dos equipamentos fsicos que sero utilizados para oprocesso de comunicao.

A Ethernet separa as funes da camada de Enlace de Dados em duas sub-camadasdiferentes: a sub-camada de Controle de Link Lgico (LLC) e a sub-camada deControle de Acesso ao Meio (MAC). As funes descritas no modelo OSI para acamada de Enlace de Dados so atribudas s sub-camadas LLC e MAC. O usodessas sub-camadas contribui consideravelmente para a compatibilidade entrediversos dispositivos finais.

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Para Ethernet, o padro IEEE 802.2 descreve as funes da sub-camada LLC e opadro 802.3 descreve a sub-camada MAC e as funes da camada Fsica. OControle de Link Lgico lida com a comunicao entre as camadas superiores e o

software de rede, e as camadas inferiores, tipicamente o hardware. A sub-camadaLLC pega os dados do protocolo de rede, normalmente um pacote IPv4, e adicionainformaes de controle para ajudar a entregar o pacote no n de destino. Acamada 2 se comunica com as camadas superiores atravs do LLC.

O LLC implementado em software, e sua implementao independente dosequipamentos fsicos. Em um computador, o LLC pode ser considerado como sendoo driver da Placa de Interface de Rede (Network Interface Card - NIC). O driver NIC um programa que interage diretamente com o hardware na NIC para transferir os

dados entre o meio fsico e a sub-camada de Controle de Acesso ao Meio.

http://standards.ieee.org/getieee802/download/802.2-1998.pdf

http://standards.ieee.org/regauth/llc/llctutorial.html

http://www.wildpackets.com/support/compendium/reference/sap_numbers

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O Controle de Acesso ao Meio (MAC) a sub-camada Ethernet mais inferior dacamada de Enlace de Dados. O Controle de Acesso ao Meio implementado pelohardware, tipicamente na Placa de Interface de Rede (NIC).

A sub-camada MAC Ethernet tem duas responsabilidades principais:

Encapsulamento de Dados

Controle de Acesso ao Meio

Encapsulamento de Dados

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O encapsulamento de dados fornece trs funes principais:

Delimitao de quadros

Endereamento

Deteco de erros

O processo de encapsulamento de dados inclui a montagem de quadros antes datransmisso e a anlise de quadros em seu recebimento. Ao formar o quadro, acamada MAC adiciona um cabealho e um trailer PDU da Camada 3. O uso dequadros ajuda na transmisso de bits, pois eles so colocados no meio e noagrupamento de bits no n receptor.

O processo de enquadramento oferece delimitadores importantes que so utilizadospara identificar um grupo de bits que compe um quadro. Este processo oferecesincronizao entre os ns transmissores e receptores.

O processo de encapsulamento tambm fornece endereamento da camada deEnlace de Dados. Cada cabealho Ethernet adicionado ao quadro contm oendereo fsico (endereo MAC) que permite que um quadro seja entregue a um nde destino.

Uma funo adicional do encapsulamento de dados a deteco de erros. Cadaquadro Ethernet contm um trailer com verificao de redundncia cclica (CRC) docontedo do quadro. Depois do recebimento de um quadro, o n receptor cria umaCRC para comparar com a que est no quadro. Se esses dois clculos de CRCcorresponderem, possvel ter certeza de que o quadro foi recebido sem erros.

O Controle de Acesso ao Meio Fsico

A sub-camada MAC controla a colocao e a remoo de quadros do meio. Como onome diz, ela gerencia o controle de acesso ao meio. Isso inclui o incio datransmisso de quadros e a recuperao de falha na transmisso devido a colises.

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Topologia Lgica

A topologia lgica subjacente da Ethernet um barramento multi-acesso. Issosignifica que todos os ns (dispositivos) naquele segmento de rede compartilham o

meio. Isso tambm significa que todos os ns naquele segmento recebem todos osquadros transmitidos por qualquer n.

Como todos os ns recebem todos os quadros, cada n precisa determinar se umquadro deve ser aceito e processado por tal n. Isso exige um exame doendereamento no quadro fornecido pelo endereo MAC.

A Ethernet fornece um mtodo para determinar como os ns compartilham oacesso ao meio. O mtodo de controle de acesso ao meio para a Ethernet clssica o Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). Este mtodoest descrito mais adiante no captulo.

http://standards.ieee.org/regauth/groupmac/tutorial.html

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A maioria do trfego na Internet se origina e termina com conexes Ethernet. Desdeseu incio na dcada de 70, a Ethernet evoluiu para atender crescente demandapor LANs de alta velocidade. Quando o meio de fibra ptica foi introduzido, aEthernet se adaptou a essa nova tecnologia para aproveitar a largura de bandasuperior e a baixa taxa de erro que a fibra oferece. Hoje, o mesmo protocolo quetransportava dados a 3 Mbps pode levar dados a 10 Gbps.

O sucesso da Ethernet se deve aos seguintes fatores:

Simplicidade e facilidade de manuteno

Capacidade de incorporar novas tecnologias

Confiabilidade

Baixo custo de instalao e atualizao

A introduo da Gigabit Ethernet levou a tecnologia LAN original para distncias quefazem da Ethernet uma Metropolitan Area Network (MAN) e um padro WAN.

Como uma tecnologia associada camada Fsica, a Ethernet especifica eimplementa esquemas de codificao e decodificao que possibilitam que bits dequadros sejam transportados como sinais pelo meio. Os dispositivos Ethernetutilizam uma ampla gama de especificaes de cabos e conectores.

Nas redes atuais, a Ethernet utiliza cabos de cobre UTP e fibra ptica parainterconectar dispositivos de rede via dispositivos intermedirios, como hubs e

switches. Com todos os diversos tipos de meio fsico que a Ethernet suporta, aestrutura de quadros Ethernet continua consistente em todas as suasimplementaes fsicas. por esse motivo que ela pode evoluir para atender sexigncias atuais de rede.

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A base para a tecnologia Ethernet foi estabelecida pela primeira vez em 1970, comum programa chamado Alohanet. Alohanet era uma rede de rdio digital projetadapara transmitir informaes por uma frequncia de rdio compartilhada entre asilhas do Hava.

A Alohanet exigia que todas as estaes seguissem um protocolo no qual umatransmisso no reconhecida precisasse de retransmisso aps um curto perodode espera. As tcnicas para utilizar um meio compartilhado desta forma foramaplicadas mais tarde tecnologia cabeada no formato Ethernet.

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A Ethernet foi projetada para acomodar mltiplos computadores interconectadosem uma topologia de barramento compartilhado.

A primeira verso Ethernet incorporava um mtodo de acesso ao meio conhecido

como Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). O CSMA/CDgerenciava os problemas que resultavam quando os diversos dispositivos tentavamse comunicar em um meio fsico compartilhado.

Primeiros Meios Ethernet

As primeiras verses Ethernet usavam cabo coaxial para conectar computadoresem uma topologia de barramento. Cada computador era diretamente conectado ao

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backbone. Essas verses iniciais da Ethernet eram conhecidas como Thicknet(10BASE5) e Thinnet (10BASE2).

A 10BASE5, ou Thicknet, utilizava um cabo coaxial grosso que permitia distncias

de cabeamento de at 500 metros antes que o sinal precisasse de um repetidor. A10BASE2, ou Thinnet, usava um cabo coaxial fino de dimetro menor e mais flexveldo que a Thicknet e que permitia distncias de cabeamento de 185 metros.

A capacidade de migrar a implementao original da Ethernet para implementaesatuais e futuras se baseia na estrutura praticamente intocada do quadro daCamada 2. Os Meios fsicos, o acesso ao meio e o controle do meio evoluram econtinuam evoluindo. No entanto, o cabealho e o trailer do quadro Ethernetpermaneceram essencialmente constantes.

As primeiras implementaes Ethernet foram feitas em um ambiente LAN de baixalargura de banda, onde o acesso aos meios compartilhados era gerenciado porCSMA e, mais tarde, CSMA/CD. Alm de ser uma topologia de barramento lgica nacamada de Enlace de Dados, a Ethernet tambm usava uma topologia debarramento fsica. Esta topologia se tornou mais problemtica medida que asLANs aumentaram e os servios demandavam cada vez mais infra-estrutura.

Os meios fsicos de cabo coaxial grosso e fino foram substitudos pelas primeirascategorias de cabos UTP. Comparados com os cabos coaxiais, os cabos UTP erammais fceis de trabalhar, leves e mais baratos.

A topologia fsica tambm foi alterada para uma topologia de estrela usando hubs.Os hubs concentram as conexes. Em outras palavras, eles pegam um grupo de nse permitem que a rede os veja como uma s unidade. Quando o quadro chega emuma porta, copiado para as outras portas para que todos os segmentos na LANrecebam o quadro. Utilizar o hub nesta topologia de barramento aumentou aconfiabilidade da rede a permitir que qualquer cabo falhe sem interromper toda arede. No entanto, a repetio do quadro para todas as outras portas no resolveu oproblema de colises. Mais adiante neste captulo, voc ver como os problemascom colises na rede Ethernet so gerenciados com a introduo de switches narede.

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Ethernet Legada

Em redes 10BASE-T, o ponto central do segmento de rede normalmente era umhub. Isso criou um meio compartilhado. Como o meio compartilhado, apenas umaestao pode transmitir com sucesso de cada vez. Este tipo de conexo descrito

como comunicao half-duplex .

medida que mais dispositivos eram adicionados a uma rede Ethernet, aquantidade de colises de quadros aumentou consideravelmente. Durante perodosde baixa atividade de comunicao, as poucas colises que ocorrem sogerenciadas pelo CSMA/CD, com pouco ou nenhum impacto no desempenho. No

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entanto, medida que o nmero de dispositivos e o conseqente trfego de dadoscresce, o aumento das colises pode ter impacto considervel no trabalho dosusurios.

Uma boa analogia quando samos para o trabalho ou para a escola de manh, asruas esto relativamente vazias e sem congestionamento. Mais tarde, quando hmais carros na rua, pode haver colises e o trfego fica mais lento.

Ethernet Atual

Um desenvolvimento significativo que aprimorou o desempenho da LAN foi a

introduo de switches para substituir os hubs em redes Ethernet. Estedesenvolvimento corresponde bastante com o da Ethernet 100BASE-TX. Osswitches podem controlar o fluxo de dados ao isolar cada porta e enviar um quadroapenas a seu destino adequado (se este for conhecido), em vez de enviar cadaquadro a cada dispositivo.

O switch reduz o nmero de dispositivos que recebe cada quadro, o que, por suavez, diminui ou minimiza a possibilidade de colises. Isso, e a introduo posteriordas comunicaes full-duplex (ter uma conexo que possa transmitir e receber

sinais ao mesmo tempo), permitiu o desenvolvimento da Ethernet 1 Gbps.

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As aplicaes que atravessam links de rede diariamente pesam at mesmo para asredes mais robustas. Por exemplo, o crescente uso de Voz sobre IP (VoIP) e serviosmultimdia exigem conexes mais rpidas do que a Ethernet 100 Mbps.

A Gigabit Ethernet utilizada para descrever implementaes Ethernet que

fornecem largura de banda de 1000 Mbps (1 Gbps) ou mais. Esta capacidade foiincluda na capacidade full-duplex e nas tecnologias UTP e meios de fibra ptica daEthernet anterior.

O aumento no desempenho da rede considervel quando a possvel taxa detransferncia passa de 100 Mbps para 1 Gbps e alm.

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Fazer atualizao para a Ethernet 1 Gbps nem sempre significa que a atual infra-estrutura de rede de cabos e switches tem que ser completamente substituda.Alguns equipamentos e cabeamentos em redes modernas, bem projetadas e bem

instaladas podem ser capazes de operar a velocidades mais altas com atualizaesmnimas. Esta capacidade tem o benefcio de reduzir o custo total de propriedadeda rede.

A Ethernet Alm da LAN

As maiores distncias de cabeamento permitidas pelo uso de cabo de fibra pticaem redes baseadas em Ethernet resultou em uma menor distino entre LANs eWANs. A Ethernet inicialmente era limitadas a sistemas de cabos LAN dentro de um

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s edifcio e, depois, estendeu-se entre edifcios. Agora, ela pode ser aplicada emuma cidade, no que conhecido como Rede de rea Metropolitana (MAN).

A estrutura de quadros Ethernet adiciona cabealhos e trailers PDU da Camada 3para encapsular as mensagens enviadas.

O cabealho e o trailer Ethernet tm vrias sees de informao utilizadas peloprotocolo Ethernet. Cada seo do quadro chamada de campo. H dois estilos deenquadramento Ethernet: IEEE 802.3 (original) e o revisado, IEEE 802.3 (Ethernet).

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As diferenas entre os estilos de enquadramento so mnimas. A diferena maissignificativa entre o IEEE 802.3 (original) e o IEEE 802.3 revisado a adio de umStart Frame Delimiter (Delimitador de Incio de Quadro - SFD) e uma pequenamudana no campo Tipo para incluir Comprimento, como mostrado na figura.

Tamanho do Quadro Ethernet

O padro original Ethernet definia o tamanho mnimo de quadro como 64 bytes e omximo como 1518 bytes. Isso inclua todos os bytes do campo Endereo MAC deDestino at o campo Frame Check Sequence (Seqncia de Verificao de Quadro -FCS). Os campos Prembulo e Delimitador de Incio de Quadro no so includosquando se descreve o tamanho de um quadro. O padro IEEE 802.3ac, emitido em1998, ampliou o tamanho mximo permitido do quadro para 1522 bytes. O

tamanho do quadro aumentou para acomodar uma tecnologia chamada Rede LocalVirtual (VLAN). As VLANs so criadas dentro de uma rede comutada e seroapresentadas em um curso posterior.

Se o tamanho de um quadro transmitido for inferior ao mnimo ou superior aomximo, o dispositivo receptor descarta o quadro. Quadros descartadosprovavelmente so o resultado de colises ou outros sinais indesejados e, portanto,so considerados invlidos.

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Passe por cada nome de campo para ver a sua descrio.

Campos Prembulo e Delimitador de Incio de Quadro

Os campos Prembulo (7 bytes) e Delimitador de Incio de Quadro (SFD) (1 byte)so utilizados para sincronizao entre os dispositivos emissor e receptor. Essesprimeiros oito bytes do quadro so utilizados para chamar a ateno dos nsreceptores. Essencialmente, os primeiros bytes dizem aos receptores para seprepararem para receber um novo quadro.

Campo Endereo MAC de Destino

O campo Endereo MAC de Destino (6 bytes) o identificador para o receptorpretendido. Como voc lembrar, este endereo utilizado pela Camada 2 para

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auxiliar os dispositivos a determinar se um quadro endereado a eles. O endereono quadro comparado ao endereo MAC do dispositivo. Se houvercorrespondncia, o dispositivo aceitar o quadro.

Campo Endereo MAC de Origem

O campo Endereo MAC de Origem (6 bytes) identifica a NIC ou interface de origemdo quadro. Switches tambm utilizam este endereo para adicionar a suas tabelasde busca. A funo dos switches ser discutida mais adiante no captulo.

Campo Comprimento/Tipo

O campo Comprimento/Tipo (2 bytes) define o comprimento exato do campo dedados do quadro. Isso utilizado posteriormente como parte do FCS para garantirque a mensagem tenha sido recebida adequadamente. Um comprimento ou campopode ser inserido aqui. No entanto, apenas um ou outro pode ser utilizado em umadeterminada implementao. Se o propsito do campo designar um tipo, o campo

Tipo descreve que protocolo est implementado.

O campo rotulado Comprimento/Tipo era listado apenas como Comprimento nasprimeiras verses do IEEE e apenas como tipo na verso DIX. Esses dois usos docampo foram oficialmente combinados em uma verso posterior do IEEE porqueambos eram comuns. O campo Tipo da Ethernet II incorporado na definio atualde quadro do 802.3. Ethernet II o formato de quadro Ethernet utilizado em redes

TCP/IP. Quando um n recebe um quadro, deve examinar o campoComprimento/Tipo para determinar que protocolo de camada superior estpresente. Se o valor do octeto dois for igual ou superior a 0x0600 hexadecimal ou1536 decimal, o contedo do Campo de Dados decodificado de acordo com oprotocolo indicado.

Campos de Dados e Enchimento

Os campos de Dados e Enchimento (46 a 1500 bytes) contm os dadosencapsulados de um nvel superior, que uma PDU genrica da Camada 3 ou, mais

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comumente, um pacote IPv4. Todos os quadros devem ter pelo menos 64 bytes decomprimento. Se um pacote pequeno for encapsulado, o Enchimento utilizadopara aumentar o tamanho do quadro at o mnimo.

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Campo Seqncia de Verificao de Quadro

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O campo Seqncia de Verificao de Quadro (FCS) (4 bytes) utilizado paradetectar erros em um quadro. Ele utiliza uma verificao de redundncia cclica(CRC). O dispositivo emissor inclui os resultados de uma CRC no campo FCS doquadro.

O dispositivo receptor recebe o quadro e gera uma CRC para buscar erros. Se oclculo corresponder, no houve erro. Clculos que no correspondem so umaindicao de que os dados mudaram; portanto, o quadro abandonado. Umaalterao nos dados pode ser resultado de interrupo dos sinais eltricos querepresentam os bits.

Inicialmente, a Ethernet foi implementada como parte de uma topologia debarramento. Cada dispositivo de rede era conectado ao mesmo meio

compartilhado. Com baixo trfego ou em redes pequenas, essa era umaimplementao aceitvel. O principal problema a ser resolvido era como identificarcada dispositivo. O sinal pode ser enviado para cada dispositivo, mas como cadadispositivo identificaria se era o receptor pretendido da mensagem?

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Um identificador exclusivo chamado de endereo de Controle de Acesso ao Meio(MAC) foi criado para ajudar a determinar o endereo de origem e destino em umarede Ethernet. Independentemente da variedade de Ethernet utilizada, a convenode denominao forneceu um mtodo para identificao do dispositivo em um nvelinferior do modelo OSI.

Como voc lembrar, o endereamento MAC adicionado como parte de uma PDUda Camada 2. Um endereo MAC Ethernet um valor binrio de 48 bits expressocomo 12 dgitos hexadecimais.

Estrutura de Endereos MAC

O valor do endereo MAC um resultado direto de regras impostas pelo IEEE afornecedores para garantir endereos globalmente exclusivos para cada dispositivoEthernet. As regras estabelecidas pelo IEEE exigiam que qualquer fornecedor quevendesse dispositivos Ethernet fosse registrado no IEEE. O IEEE atribui ao

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fornecedor um cdigo de 3 bytes, chamado Organizationally Unique Identifier(Identificador Organizacionalmente Exclusivo - OUI).

O IEEE exige que um fornecedor siga duas regras simples:

Todos os endereos MAC atribudos a uma NIC ou outro dispositivo Ethernet devemutilizar o OUI atribudo ao fornecedor como os primeiros 3 bytes.

Todos os endereos MAC com o mesmo OUI devem receber um valor exclusivo(cdigo do fornecedor ou nmero de srie) nos ltimos 3 bytes.

O endereo MAC frequentemente mencionado como burned-in address (endereogravado - BIA) porque gravado na ROM (Read-Only Memory - Memria Somente

de Leitura) na NIC. Isso significa que o endereo codificado no chip da ROMpermanentemente - no pode ser alterado por software.

No entanto, quando o computador inicializa, a NIC copia o endereo para a RAM. Aoexaminar quadros, o endereo na RAM utilizado como endereo de origem paracomparao com o endereo de destino. O endereo MAC utilizado pela NIC paradeterminar se uma mensagem deve passar para as camadas superiores paraprocessamento.

Dispositivos de rede

Quando o dispositivo de origem encaminhar a mensagem a uma rede Ethernet, asinformaes do cabealho dentro do endereo MAC de destino so anexadas. Odispositivo de origem envia os dados pela rede. Cada NIC na rede visualiza asinformaes para ver se o endereo MAC corresponde a seu endereo fsico. Se nohouver correspondncia, o dispositivo descartar o quadro. Quando o quadro chegaao destino onde o MAC da NIC corresponde ao MAC de destino do quadro, a NIC

passa o quadro para as camadas OSI, onde o processo de desencapsulamentoocorre.

Todos os dispositivos conectados a uma LAN Ethernet tm interfaces comendereos MAC. Diferentes fabricantes de hardware e software podem representaro endereo MAC em diferentes formatos hexadecimais. Os formatos de endereo

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podem ser semelhantes a 00-05-9A-3C-78-00, 00:05:9A:3C:78:00 ou0005.9A3C.7800. Os endereos MAC so atribudos a estaes de trabalho,servidores, impressoras, switches e roteadores - qualquer dispositivo que devaoriginar e/ou receber dados na rede.

Numerao Hexadecimal

Hexadecimal ("Hex") uma forma conveniente de representar valores binrios.Assim como o decimal um sistema de numerao com base dez e o binrio basedois, hexadecimal um sistema de base 16.

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O sistema de numerao de base 16 utiliza nmeros de 0 a 9 e letras de A a F. Afigura mostra os valores equivalentes decimais, binrios e hexadecimais para 0000a 1111 (binrios). mais fcil para ns expressar um valor como um nico dgito

hexadecimal do que como quatro bits.

Compreenso de Bytes

Como 8 bits (um byte) um agrupamento binrio comum, 00000000 a 11111111(binrios) podem ser representados em hexadecimal como a faixa 00 a FF. Zeros nafrente so sempre exibidos para completar a representao de 8 bits. Por exemplo,o valor binrio 0000 1010 exibido em hexadecimal como 0A.

Representao de Valores Hexadecimais

Nota: importante diferenciar valores hexadecimais de valores decimais comrelao aos caracteres de 0 a 9, como mostrado na figura.

Hexadecimal normalmente representado no texto pelo valor precedido por 0x (porexemplo 0x73) ou um 16 subscrito. Menos comumente, pode ser seguido por um H,por exemplo 73H. No entanto, como o texto subscrito no reconhecido emambientes de linha de comando ou programao, a representao tcnica dohexadecimal precedida de "0x" (zero X). Portanto, os exemplos acima seriammostrados respectivamente como 0x0A e 0x73.

O Hexadecimal utilizado para representar endereos MAC Ethernet e endereos IPVerso 6. Voc viu o hexadecimal utilizado no painel de Byte de Pacotes do

Wireshark onde o utilizamos para representar os valores binrios dentro de quadrose pacotes.

Converses Hexadecimais

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As converses de nmeros entre valores decimais e hexadecimais so diretas, masdividir ou multiplicar rapidamente por 16 nem sempre conveniente. Se taisconverses forem necessrias, geralmente mais fcil converter o valor decimal ouhexadecimal para binrio e, depois, converter o valor binrio para decimal ouhexadecimal como adequado.

Com prtica, possvel reconhecer os padres de bits binrios que correspondemaos valores decimal e hexadecimal. A figura mostra esses padres para valores de8 bits selecionados.

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Visualizao do MAC

Uma ferramenta para examinar o endereo MAC do nosso computador oipconfig /all ou ifconfig. No grfico, observe o endereo MAC deste computador. Se

voc tem acesso, poder tentar isso em seu computador.

Voc pode querer pesquisar o OUI do endereo MAC para determinar o fabricanteda sua NIC.

Camada de Enlace de Dados

O endereamento fsico da camada de Enlace de Dados (Camada 2) do modelo OSI,implementado como um endereo MAC Ethernet, utilizado para transportar oquadro pelo meio local. Embora forneam endereos de host exclusivos, endereos

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fsicos no so hierrquicos. Eles so associados a um dispositivo em particularindependentemente de sua localizao ou a qual rede est conectado.

Esses endereos de Camada 2 no tm significado fora do meio da rede local. Um

pacote pode ter de atravessar vrias tecnologias de Enlace de Dados diferentes emredes de rea local e WAN antes de chegar a seu destino. Um dispositivo de origem,portanto, no conhece a tecnologia utilizada em redes intermedirias e de destinoou seu endereamento de Camada 2 e estruturas de quadro.

Camada de Rede

Os endereos da camada de rede (Camada 3), como endereos IPv4, fornecem oendereo generalizado e lgico entendido na origem e no destino. Para chegar aseu eventual destino, um pacote leva o endereo da Camada 3 de destino desdesua origem. No entanto, como enquadrado pelos diferentes protocolos da camadade Enlace de Dados ao longo do caminho, o endereo de Camada 2 que ele recebese aplica apenas parte local do trajeto e seu meio.

Resumindo:

O endereo da camada de Rede permite que o pacote seja encaminhado a seu

destino.

O endereo da camada de Enlace de Dados possibilita que o pacote seja levadopelo meio local atravs de cada segmento.

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Na Ethernet, diferentes endereos MAC so utilizados para comunicao emunicast, multicast, e broadcast da Camada 2.

Unicast

Um endereo MAC unicast (ponto-a-ponto) o endereo exclusivo utilizado quandoum quadro enviado de um nico dispositivo transmissor para um nico dispositivode destino.

No exemplo mostrado na figura, um host com endereo IP 192.168.1.5 (origem)solicita uma pgina Web do servidor no endereo IP 192.168.1.200. Para que um

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pacote unicast seja enviado e recebido, um endereo IP de destino deve estar nocabealho do pacote IP. Um endereo MAC de destino correspondente tambmdeve estar presente no cabealho do quadro Ethernet. O endereo IP e o endereoMAC combinam para entregar dados a um host de destino especfico.

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Broadcast

Com o broadcast, o pacote contm um endereo IP de destino que s possui 1s naparte de host. Esta numerao no endereo significa que todos os hosts naquelarede local (domnio de broadcast) recebero e processaro o pacote. Muitosprotocolos de rede, como o Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) e oAddress Resolution Protocol (ARP), utilizam broadcasts. O modo como o ARP utilizaos broadcasts para mapear endereos da Camada 2 e Camada 3 ser discutidoposteriormente neste captulo.

Como mostrado na figura, um endereo IP de broadcast para uma rede necessita deum endereo MAC de broadcast correspondente no quadro Ethernet. Em redesEthernet, o endereo MAC de broadcast possui 48 nmeros 1 exibidos comoHexadecimal FF-FF-FF-FF-FF-FF.

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Multicast

Lembre que endereos multicast permitem que um dispositivo de origem envie umpacote a um grupo de dispositivos. Dispositivos que pertencem a um grupomulticast recebem um endereo IP de grupo de multicast. A gama de endereosmulticast vai de 224.0.0.0 a 239.255.255.255. Como endereos multicastrepresentam um grupo de endereos (s vezes chamado de grupo de hosts), eless podem ser utilizados como destino de um pacote. A origem sempre ter umendereo unicast.

Exemplos de onde endereos multicast seriam utilizados esto em jogos remotos,onde muitos jogadores se conectam remotamente mas jogam o mesmo jogo, e oensino distncia por videoconferncia, onde muitos alunos esto conectados mesma aula.

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Assim como endereos unicast e broadcast, o endereo IP de multicast exige umendereo MAC de multicast correspondente para realmente entregar quadros emuma rede local. O endereo MAC de multicast um valor especial que comea com

01-00-5E em hexadecimal. O valor termina ao converter os 23 bits inferiores doendereo IP do grupo multicast nos 6 caracteres hexadecimais restantes doendereo Ethernet. O bit restante no endereo MAC sempre "0".

Um exemplo, como mostrado no grfico, o 01-00-5E-00-00-0A hexadecimal. Cadacaractere hexadecimal possui 4 bits binrios.

http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers

http://www.cisco.com/en/US/docs/app_ntwk_services/waas/acns/v51/configuration/central/guide/51ipmul.html

http://www.cisco.com/en/US/docs/internetworking/technology/handbook/IP-Multi.html

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Em um ambiente de meio fsico compartilhado, todos os dispositivos tm acessogarantido ao meio, mas nenhum possui prioridade sobre ele. Se mais de umdispositivo transmite simultaneamente, os sinais fsicos colidem e a rede deve serecuperar para que a comunicao continue.

As colises so o preo que a Ethernet paga para ter o processamento baixo

associado a cada transmisso.

A Ethernet utiliza Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)para detectar e tratar colises e gerenciar a retomada da comunicao.

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Como todos os computadores que utilizam Ethernet enviam suas mensagens nomesmo meio fsico, um esquema de distribuio coordenada (CSMA) utilizadopara detectar a atividade eltrica no cabo. Um dispositivo pode, ento, determinarquando pode transmitir. Quando um dispositivo no detecta que algum outrocomputador esteja enviando um quadro, ou sinal de portadora, o dispositivo

transmitir, se houver algo a enviar.

Verificao da Portadora

No mtodo de acesso CSMA/CD, todos os dispositivos de rede com mensagens aenviar devem ouvir antes de transmitir.

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Se um dispositivo detectar um sinal de outro dispositivo, esperar um tempoespecificado antes de tentar transmitir.

Onde no h trfego detectado, um dispositivo transmitir sua mensagem.

Enquanto esta transmisso ocorre, o dispositivo continua detectando trfego oucolises na LAN. Depois que a mensagem enviada, o dispositivo retorna a seumodo 'ouvinte' padro.

Multi-acesso

Se a distncia entre dispositivos tal que a latncia de sinais de um dispositivo

significa que estes no so detectados por um segundo dispositivo, este tambmpoder comear a transmitir. O meio agora tem dois dispositivos transmitindo sinaisao mesmo tempo. Suas mensagens se propagaro pelo meio at se encontrarem.Neste ponto, os sinais se misturam e a mensagem destruda. Embora asmensagens estejam corrompidas, o emaranhado de sinais restantes continua a sepropagar pelo meio.

Deteco de Colises

Quando um dispositivo est no modo ouvindo, ele pode detectar quando h umacoliso no meio fsico compartilhado. A deteco de uma coliso possibilitadaporque todos os dispositivos podem detectar um aumento na amplitude do sinalacima do nvel normal.

Quando h uma coliso, os outros dispositivos no modo ouvindo - alm de todos os

dispositivos transmissores - detectaro o aumento na amplitude do sinal. Quandodetectado, cada dispositivo transmissor continuar transmitindo para garantir quetodos os dispositivos na rede detectem a coliso.

Jam Signal e "backoff aleatrio"

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Ao detectar uma coliso, os dispositivos de transmisso enviam um Jam Signal. OJam Signal usado para notificar os demais dispositivos sobre uma coliso, demodo que um algoritmo de backoff seja invocado. Este algoritmo de backoff fazcom que todos os dispositivos parem de transmitir por um intervalo de tempoaleatrio, o que permite que os sinais de coliso sejam dissipados.

Aps o trmino do intervalo, o dispositivo retornar ao modo de "espera paratransmisso". O perodo de backoff aleatrio assegura que os dispositivosenvolvidos na coliso no tentem reenviar o mesmo trfego ao mesmo tempo, oque poderia causar a repetio de todo o processo. No entanto, isso tambmsignifica que um terceiro dispositivo pode transmitir antes de qualquer um dos doisdispositivos envolvido na coliso original possam retransmitir.

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Hubs e domnios de coliso

Considerando que as colises podero ocorrer em qualquer topologia de meiocompartilhado, mesmo se o CSMA/CD for empregado, preciso observar ascondies que podem resultar no aumento das colises. Devido ao rpidocrescimento da Internet:

Um nmero maior de dispositivo so conectados rede.

Os dispositivos acessam o meio fsico de rede com mais frequncia.

As distncias entre os dispositivos aumentam a cada dia.

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Lembre-se de que os hubs foram criados como dispositivos de rede intermediriosque permitem que mais ns sejam conectados ao meio compartilhado. Tambmconhecidos como repetidores multi-porta, os hubs retransmitem os sinais de dadosrecebidos a todos os dispositivos conectados, com exceo daquele que originou osinal. Os hubs no so responsveis por funes de rede, como transmitir dados

baseado em endereos.

Os hubs e repetidores so dispositivos intermedirios que ampliam a distncia dealcance dos cabos Ethernet. Uma vez que os hubs operam na camada fsica,processando somente os sinais do meio fsico, as colises podem ocorrer entre osdispositivos que conectam e nos prprios hubs.

Portanto, o uso de hubs para fornecer acesso de rede a um maior nmero de

usurios reduz o desempenho por cada usurio, pois a capacidade fixa do meiodeve ser compartilhada entre um nmero tambm maior de dispositivos.

Os dispositivos conectados que acessam um meio fsico compartilhado por meio deum hub ou uma srie de hubs diretamente conectados compem o que chamamosde domnio de coliso. O domnio de coliso tambm conhecido como segmentode rede. Os hubs e repetidores contribuem para o aumento do tamanho do domniode coliso.

Conforme demonstrado na figura, a interconexo de hubs forma uma topologiafsica conhecida como estrela estendida. A topologia estrela estendida pode criarum grande domnio de coliso expandido.

Um nmero elevado de colises reduz a eficincia e desempenho da rede e se tornaum aborrecimento ao usurio.

Embora o CSMA/CD seja um sistema de gerenciamento de coliso de quadros, elefoi projetado para gerenciar as colises de um nmero limitado de dispositivosapenas, e em redes com trfego moderado. Portanto, outros mecanismos soexigidos para casos em que o nmero elevado de usurios solicitam acesso equando um maior nmero de redes ativas for necessrio.

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Veremos que o uso de switches em substituio aos hubs pode minimizar oproblema.

http://standards.ieee.org/getieee802/802.3.html

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A implementao de camadas fsicas Ethernet mais velozes gera maiorcomplexidade no gerenciamento das colises.

Latncia

Conforme discutido anteriormente, cada dispositivo que deseja transmitir deveprimeiro "ouvir" o meio para verificar a presena de trfego. Se no houve trfego,a estao iniciar a transmisso imediatamente. O sinal eltrico que transmitidoleva algum tempo (latncia) para se propagar (transportar-se) ao logo do cabo.Cada hub ou repetidor no caminho do sinal acrescenta latncia medida que

encaminha os bits de uma porta outra.

Esse atraso acumulado aumenta a probabilidade de ocorrncia de colises, pois umn de escuta pode mudar durante a transmisso dos sinais enquanto o hub ourepetidor estiver processando a mensagem. Uma vez que o sinal no atingiu o n

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no estado de espera, ele reconhece o meio fsico como disponvel. Esta condionormalmente resulta em colises.

Temporizao e sincronizao

No modo half-duplex, caso no ocorra uma coliso, o dispositivo de transmissoenviar 64 bits de dados de sincronizao, conhecidos como Prembulo.

O dispositivo de transmisso enviar, ento, o quadro completo.

Dispositivos Ethernet com taxas de transmisso de 10 Mbps ou menor soassncronos. Uma comunicao assncrona neste contexto significa que cada

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dispositivo receptor usar os 8 bytes dos dados de temporizao para sincronizar ocircuito de recepo aos dados de entrada e descartar os 8 bytes.

Os dispositivos Ethernet com taxas de transmisso de 100 Mbps ou maior so

sncronos. A comunicao sncrona neste contexto significa que os dados detemporizao no so necessrios. No entanto, para fins de compatibilidade, oscampos Prembulo e Start Frame Delimiter (Delimitador de Incio de Quadro (SFD))devem estar presentes.

Tempo de bit

Para cada velocidade de meio fsico distinta, um intervalo de tempo exigido parainsero e deteco do bit no meio. O intervalo de tempo conhecido como tempo

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de bit. Na Ethernet 10-Mbps, um bit na camada MAC requer 100 nanosegundos (nS)para ser transmitido. Em 100 Mbps, o mesmo bit requer 10nS para ser transmitido.Em meios de 1000 Mbps, o bit leva apenas 1nS para ser transmitido.Aproximadamente 20,3 centmetros (8 polegadas) por nanosegundo sonormalmente usados para calcular o intervalo de propagao em um cabo UTP. O

resultado que, para 100 metros de cabo UTP, leva-se menos de 5 tempos de bitpara um sinal 10BASE-T ser transportado por toda a extenso do cabo.

Para que o CSMA/CD Ethernet possa funcionar, o dispositivo de transmisso deveprever uma coliso antes de completar a transmisso de um quadro de tamanhomnimo. Em 100 Mbps, a sincronizao do dispositivo pode acomodar cabos comalgo em torno de 100 metros. A 1000 Mbps, so necessrios ajustes especiais, poisum quadro de tamanho mnimo no seria inteiramente transmitido antes doprimeiro bit atingir a terminao dos primeiros 100 metros do cabo UTP. Por esse

motivo, o modo half-duplex no permitido para Ethernet 10-Gigabit.

Essas consideraes sobre sincronizao devem ser aplicadas ao espaamentoentre quadros e intervalos de backoff (ambos discutidos na seo anterior) paraassegurar que, quando um dispositivo transmitir seu quadro seguinte, o risco decoliso seja minimizado.

Intervalo de slot

Em Ethernet half-duplex, em que os dados s podem ser transmitidos em umadireo, o tempo de slot torna-se um parmetro importante para se determinarquantos dispositivos podem compartilhar a rede. Para todas as velocidades detransmisso da Ethernet 1000 Mbps ou inferiores, o padro descreve como umatransmisso individual no pode ser menor que o intervalo de slot.

A determinao do intervalo de slot combina a necessidade de reduo do impactode recuperao da coliso (intervalo de backoff e transmisso) e a necessidade deaumento das distncias da rede de modo suficiente para acomodar tamanhos derede apropriados. O objetivo era escolher um dimetro de rede mximo(aproximadamente 2500 metros) e ento determinar o comprimento mnimo doquadro de modo a assegurar a deteco de todas as colises inesperadas.

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O intervalo de slot para Ethernet 10 e 100 Mbps de 512 tempos de bit, ou 64octetos. O intervalo de slot para Ethernet 1000 Mbps de 4096 tempos de bit, ou512 octetos.

O intervalo de slot assegura que, em caso de coliso, ela seja detectada nosprimeiros 512 bits (4096 para Ethernet Gigabit) da transmisso do quadro. Issosimplifica o controle de novas transmisses de quadro aps uma coliso.

O intervalo de slot um parmetro importante pelos seguintes motivos:

O intervalo de slot de 512 bits estabelece o tamanho mnimo de um quadroEthernet de 64 bytes. Qualquer quadro com comprimento menor que 64 bytes considerado um fragmento de coliso ou runt frame e automaticamente

descartado pelas estaes de recepo.

O intervalo de slot estabelece um limite ao tamanho mximo dos segmentos derede. Se a rede se tornar muito grande, podem ocorrer colises tardias. As colisestardias so consideradas falhas de rede, pois a coliso detectada com atraso porum dispositivo durante a transmisso do quadro a ser automaticamente processadopelo CSMA/CD.

O intervalo de slot calculado levando-se em conta o comprimento mximo dos

cabos ou a maior arquitetura de rede permitida. Todos os intervalos de propagaodo hardware esto no limite mximo aceito e o jam signal de 32 bits ser usadoquando nenhuma coliso for detectada.

O intervalo de slot real calculado maior que o intervalo de tempo terico detransporte exigido entre os pontos mais distantes do domnio de coliso, paracoliso com outra transmisso no ltimo instante possvel, e fazer com que osfragmentos de coliso retornem estao de origem para serem detectados. Veja afigura.

Para que o sistema funcione corretamente, o primeiro dispositivo deve prever acoliso antes de completar o envio do menor tamanho de quadro permitido.

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Para que a Ethernet 1000 Mbps possa operar no modo half-duplex, o campo deextenso foi adicionado ao quadro ao enviar pequenos quadros simplesmente paramanter o transmissor ocupado o tempo necessrio para o retorno de um fragmentode coliso. Este campo est presente somente em links half-duplex de 1000 Mbps epermite que os quadros de tamanho mnimo sejam longos o bastante para

satisfazer as exigncias do intervalo de slot. Os bits de extenso so descartadosno dispositivo de recepo.

Espaamento entre quadros

O padro Ethernet requer um espaamento mnimo entre dois quadros que nocolidiram. Isso garante tempo ao meio fsico para se estabilizar aps a transmisso

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do quadro anterior e para que os dispositivos possam processar o quadro.Conhecido como espaamento entre quadros, este intervalo medido desde oltimo bit do campo FCS de um quadro at o primeiro bit do prembulo do quadroseguinte.

Aps o envio do quadro, todos os dispositivos em uma rede Ethernet 10 Mbpsdevem esperar no mnimo 96 tempos de bit (9,6 microssegundos) antes dequalquer dispositivo transmitir o quadro seguinte. Em verses Ethernet maisrpidas, o espaamento permanece o mesmo - intervalos de 96 bits -, mas oespaamento entre quadros, por sua vez, torna-se maior.

Os intervalos de sincronizao entre os dispositivos podem resultar na perda dealguns bits do prembulo do quadro. Isso pode causar uma pequena reduo no

espaamento entre quadros se os hubs e repetidores regenerarem todos os 64 bitsdos dados de sincronizao (Prembulo e SFD) no incio de toda transmisso dequadro. Em redes Ethernet mais rpidas, alguns dispositivos sensveis podem noreconhecer os quadros individuais que resultam em falha de comunicao.

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Jam Signal

Como podemos lembrar, a Ethernet permite que todos os dispositivos concorram aomesmo intervalo de transmisso. Caso dois dispositivos sejam transmitidossimultaneamente, a rede CSMA/CD tenta solucionar o problema. Mas, lembre-seque, quando um nmero maior de dispositivos for adicionado rede, as colisespodem se tornar cada vez mais difceis de solucionar.

Ao detectar uma coliso, os dispositivos de transmisso transmitem um "jam signal"de 32 bits que repetir a coliso. Isso assegura que todos os dispositivos da LANdetectem a coliso.

importante que o jam signal no seja detectado como um quadro vlido, casocontrrio, a coliso no ser identificada. O padro de dados geralmente observadopara um jam signal consiste em uma repetio do padro 1, 0, 1, 0, o mesmo que odo prembulo.

As mensagens transmitidas parcialmente corrompidas so normalmente chamadasde fragmentos de coliso ou "runts". As colises normais so menores que 64octetos de comprimento e, portanto, no so aceitas nos testes de comprimentomnimo e testes FCS, tornando-se fceis de identificar.

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Intervalos de backoff

Aps a ocorrncia da coliso e de todos os dispositivos permitirem que o cabo setorne ocioso, os dispositivos cujas transmisses colidiram devem esperar umperodo adicional - e potencial e progressivamente maior de tempo antes detentar retransmitir o quadro colidido. O perodo de espera intencionalmenteelaborado para ser aleatrio para que as duas estaes no aguardem a mesmaquantidade de tempo antes de retransmitir, o que resultaria em mais colises. Isso

, em parte, realizado ao se expandir o intervalo do qual o tempo de retransmissoaleatrio selecionado em cada tentativa de retransmisso. O perodo de espera medido em incrementos do tempo de slot.

Se congestionamento do meio fsico resultar no fato da camada MAC se tornarincapaz de enviar o quadro aps 16 tentativas, ela desiste e gera um erro camada

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de Rede. Tal ocorrncia rara em uma rede operando de maneira adequada eaconteceria somente sob cargas de rede extremamente pesadas ou quando existirum problema fsico na rede.

Os mtodos descritos nesta seo permitiram que a Ethernet fornecesse mais

servio em uma topologia de meio fsico compartilhado com base na utilizao dehubs. Na prxima seo de comutao, ns veremos como, com a utilizao deswitches, a necessidade do CSMA/CD comea a diminuir ou, em alguns casos, toda desnecessria.

As diferenas entre os padres Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet e 10Gigabit Ethernet ocorrem na camada Fsica, geralmente chamada de PHY Ethernet.

A Ethernet abrangida pelos padres IEEE 802.3. Quatro taxas de transfernciaesto atualmente definidas para operao sobre fibra ptica e cabos de partranado:

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10 Mbps - 10Base-T Ethernet

100 Mbps - Fast Ethernet

1000 Mbps - Gigabit Ethernet

10 Gbps - 10 Gigabit Ethernet

Embora haja muitas implementaes Ethernet diferentes nessas vrias taxas detransferncia, somente as mais comuns sero aqui apresentadas. A figura mostraalgumas das caractersticas da Ethernet PHY.

A parte da Ethernet que opera na camada Fsica ser discutida nesta seo,comeando com a 10Base-T e continuando com a 10 Gbps.

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As principais implementaes Ethernet de 10 Mbps incluem:10BASE5 usando cabo coaxial Thicknet

10BASE2 usando cabo coaxial Thicknet

10BASE-T usando cabo de par tranado no blindado Cat3/Cat5

As mais recentes implementaes Ethernet, 10BASE5 e 10BASE2 usaram cabocoaxial em um barramento fsico. Essas implementaes no so mais usadas e no

so suportadas pelos novos padres 802.3.

10 Mbps Ethernet - 10BASE-T

O 10BASE-T usa codificao Manchester em dois cabos de par tranado noblindados. As implementaes 10BASE-T recentes usaram cabeamento Cat3. Noentanto, cabeamento Cat5 ou mais avanado mais utilizado hoje em dia.

A Ethernet 10Mbps considerada a Ethernet clssica e usa uma topologia deestrela fsica. Os links da Ethernet 10BASE-T podem ser de at 100 metros deextenso antes de exigir um hub ou repetidor.

O 10BASE-T usa dois pares de um cabo de quatro pares e termina em cadaextremidade com um conector RJ-45 de 8 pinos. O par conectado aos pinos 1 e 2 usado para transmitir e o par conectado aos pinos 3 e 6 usado para recepo. Afigura mostra a configurao de pinos do RJ45 usado na Ethernet 10BASE-T.

O 10BASE-T no geralmente escolhido para novas instalaes LAN. No entanto,ainda h muitas redes Ethernet 10BASE-T existentes hoje. A substituio de hubspor switches nas redes 10BASE-T aumentou muito a taxa de transfernciadisponvel a essas redes e deu ao Legado Ethernet mais longevidade. Os links

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10BASE-T conectados a um switch podem suportar operao half-duplex ou full-duplex.

100 Mbps - Fast Ethernet

Em meados da dcada de 90, vrios padres 802.3 foram estabelecidos para

descrever os mtodos para transmisso de dados sobre o meio fsico Ethernet a100 Mbps. Esses padres usavam exigncias diferentes de codificao para oalcance dessas taxas de transferncia maiores.

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A Ethernet 100 Mbps, tambm conhecida como Fast Ethernet, foi implementada aose usar cabo de cobre de par tranado ou fibra. As implementaes mais popularesda Ethernet 100 Mbps so:

100BASE-TX usando UTP Cat5 ou mais recente

100BASE-FX usando cabo de fibra ptica

Pelo fato de que os sinais de maior frequncia usados na Fast Ethernet so maissuscetveis a rudo, dois passos de codificao separados so usados pela Ethernet100-Mbps para aprimorar a integridade do sinal.

100BASE-TX

O 100BASE-TX foi elaborado para suportar transmisso sobre dois pares de fio decobre de Categoria 5 UTP ou dois cabos de fibra ptica. A implementao 100BASE-

TX usa os mesmos dois pares e pinouts UTP que o 10BASE-T. No entanto, o100BASE-TX exige a Categoria 5 ou mais recente de UTP. A codificao 4B/5B usada para a Ethernet 100BASE-T.

Assim como o 10BASE-TX, o 100Base-TX conectado como uma estrela fsica. A

figura mostra um exemplo de uma topologia de estrela fsica. No entanto,diferentemente do 10BASE-T, as redes do 100BASE-TX usam normalmente umswitch no centro da estrela ao invs de um hub. Mais ou menos ao mesmo tempoem que as tecnologias 100BASE-TX se tornaram a tendncia, os switches LANtambm estavam sendo bastante empregados. Esse desenvolvimento concorrentelevou a sua combinao natural na elaborao das redes 100BASE-TX.

100BASE-FX

O padro 100BASE-FX usa o mesmo procedimento de sinalizao que o 100BASE-TX, mas sobre um meio fsico de fibra ptica em vez de cobre UTP. Embora osprocedimentos de codificao, decodificao e recuperao de clock sejam osmesmos para ambos os meios fsicos, a transmisso de sinal diferente pulsoseltricos em cobre e pulsos de luz em fibra ptica. O 100BASE-FX usa Conectoresde Interface de Fibra a Baixo Custo (comumente chamados de conector SC duplex).

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Implementaes de fibra so conexes ponto-a-ponto, ou seja, elas so usadas parainterconectar dois dispositivos. Essas conexes podem ser entre doiscomputadores, entre um computador e um switch ou entre dois switches.

1000 Mbps - Gigabit Ethernet

O desenvolvimento de padres Gigabit Ethernet resultou em especificaes paracabos de cobre UTP, fibra de monomodo e fibra multimodo. Nas redes Gigabit

Ethernet, os bits ocorrem em uma frao de tempo que eles levam nas redes de100 Mbps e de 10 Mbps. Com os sinais ocorrendo em menos tempo, os bits setornam mais suscetveis a rudo e, portanto, o timing crucial. A questo dedesempenho baseada no quo rpido o adaptador de rede ou interface podemudar os nveis de voltagem e o quo bem a mudana de voltagem pode serdetectada de maneira confivel a uma distncia de 100 metros, na NIC ou interfacedo receptor.

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Nessas velocidades mais rpidas, dados de codificao e decodificao so maiscomplexos. A Gigabit Ethernet usa dois passos de codificao separados. Atransmisso de dados mais eficiente quando os cdigos so usados para

representar o fluxo de bits binrio. Codificar os dados permite sincronizao, usoeficiente de largura de banda e caractersticas de reo sinal-rudo aprimoradas.

Ethernet 1000BASE-T

A Ethernet 1000BASE-T fornece transmisso full-duplex usando todos os quatropares do cabo Categoria 5 UTP ou mais recente. A Gigabit Ethernet sobre fio decobre permite um aumento de 100 Mbps p par de fios a 125 Mbps por par de fios,

ou 500 Mbps para os quatro pares. Cada par de fios transmite sinal em full duplex,dobrando os 500 Mbps para 1000 Mbps.

O 1000BASE-T usa codificao de linha de 4D-PAM5 para obter taxa detransferncia de dados de 1 Gbps. Esse esquema de codificao permite os sinaisde transmisso sobre quatro pares de fios simultaneamente. Ele converte um bytede dados de 8-bits em uma transmisso simultnea de quatro smbolos de cdigo(4D), que so enviados sobre o meio fsico, um em cada par, como sinais Moduladosde Amplitude de Pulso de 5-nveis (PAM5). Isso significa que todos os smbolos

correspondem a dois bits de dados. Pelo fato de que a informao viajasimultaneamente pelos quatro caminhos, o conjunto de circuitos precisa dividirquadros no transmissor e remont-los no receptor. A figura mostra umarepresentao do conjunto de circuitos usado pela Ethernet 1000BASE-T.

O 1000BASE-T permite a transmisso e recepo de dados em ambas as direes no mesmo fio e ao mesmo tempo. Esse fluxo de trfego cria colises permanentesnos pares de fios. Essas colises resultam em padres de voltagem complexos. Oscircuitos hbridos detectando os sinais usam tcnicas sofisticadas, tais como

cancelamento de eco, Correo de Erro Posterior (FEC) da Camada 1 e seleoprudente de nveis de voltagem. Usando essas tcnicas, o sistema atinge umaprodutividade de 1-Gigabit.

Para ajudar na sincronizao, a camada Fsica encapsula cada quadro comdelimitadores de incio-de-fluxo e de final-de-fluxo. O tempo de loop mantido por

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fluxos contnuos de smbolos OCIOSOS enviados em cada par de fios durante oespaamento entre quadros.

Diferentemente da maioria dos sinais digitais onde existe geralmente certa

quantidade de nveis de voltagem discretos, o 1000BASE-T usa muitos nveis devoltagem. Em perodos ociosos, nove nveis de voltagem so encontrados no cabo.Durante os perodos de transmisso de dados, at 17 nveis de voltagem soencontrados no cabo. Com esse grande nmero de estados, combinados com osefeitos de rudo, o sinal no cabo parece mais um sinal analgico do que digital.Como no sinal analgico, o sistema mais suscetvel a rudo devido a problemasem cabos e terminaes.

Ethernet 1000BASE-SX e 1000BASE-LX Usando Fibra ptica

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As verses de fibra da Gigabit Ethernet - 1000BASE-SX e 1000BASE-LX oferecemas seguintes vantagens em relao ao UTP: imunidade a rudo, volume fsicopequeno, maiores distncias sem a necessidade de repetio, e largura de banda.

Todas as verses do 1000BASE-SX e do 1000BASE-LX suportam transmisso binriafull-duplex a 1250 Mbps sobre dois cabos de fibra ptica. Os cdigos de transmissoso baseados no esquema de codificao 8B/10B. Por causa do overhead destacodificao, a taxa de transferncia de dados ainda de 1000 Mbps.

Cada quadro de dados encapsulado na camada Fsica antes da transmisso, e asincronizao de link mantida com o envio de um fluxo contnuo de grupos de

cdigo OCIOSO durante o espaamento entre quadros.

As principais diferenas entre as verses de fibra do 1000BASE-SX e do 1000BASE-LX so o meio fsico do link, os conectores e o comprimento de onda do sinal ptico.Essas diferenas so mostradas na figura.

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O padro IEEE 802.3ae foi adaptado para incluir transmisso de 10 Gbps, full-duplexsobre cabo de fibra ptica. O padro 802.3ae e o 802.3 para a Ethernet original somuito similares. A Ethernet 10-Gigabit (10GbE) est evoluindo para utilizao nosomente em LANs, mas tambm em WANs e MANs.

Pelo fato de que o formato do quadro e outras especificaes Ethernet Camada 2serem compatveis com padres anteriores, o 10GbE pode fornecer largura debanda a redes individuais que sejam interoperveis com a infra-estrutura de redeexistente

O 10Gbps pode ser comparado a outras variedades Ethernet nas seguintes formas:

O formato do quadro o mesmo, permitindo interoperabilidade entre todas as

variedades, fast, gigabit e 10 gigabit Ethernet, sem necessidade de converses dereframing ou protocolo.

O tempo de bit agora de 0,1 ns. Todas as outras variveis de tempo se adaptamde acordo.

Pelo fato de que somente conexes de fibra full-duplex so usadas, no existeconteno de meio fsico e o CSMA/CD no necessrio.

As sub-camadas IEEE 802.3 dentro das Camadas 1 e 2 do modelo OSI sopreservadas em sua maioria, com poucas adies para acomodar 40 km de links e

interoperabilidade com outras tecnologias de fibra.

Com a Ethernet 10Gbps, as redes Ethernet ponto-a-ponto de custo relativamentebaixo, confiveis, eficientes e flexveis tornam-se possveis.

Futuras Velocidades Ethernet

Embora o 1-Gigabit Ethernet esteja disponvel e os produtos do 10-Gigabit estejamse tornando mais disponveis, o IEEE e o 10-Gigabit Ethernet Alliance estotrabalhando em padres de 40-, 100- ou mesmo 160-Gbps. As tecnologias adotadasdependero de vrios fatores, incluindo as taxas de maturao das tecnologias epadres, a frequncia de adoo no mercado e o custo de produtos emergentes.

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Em sees anteriores, ns vimos como a Ethernet clssica usa o meio fsicocompartilhado e o controle de acesso ao meio fsico com base em conteno. AEthernet Clssica usa hubs para interconectar ns do segmento LAN. Os Hubs nodesempenham qualquer tipo de filtragem de trfego. Em vez disso, o hub enviatodos os bits a todos os dispositivos conectados a ele. Isso fora todos osdispositivos na LAN a compartilhar a largura de banda do meio fsico.

Alm disso, essa implementao da Ethernet clssica resulta frequentemente em

altos nveis de colises na LAN. Por causa desses problemas de desempenho, essetipo de LAN Ethernet limitou a utilizao nas redes de hoje em dia. Asimplementaes Ethernet usando hubs so, hoje, comumente usadas somente empequenas LANs ou em LANs com baixas exigncias de largura de banda.

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Compartilhar o meio fsico entre dispositivos cria problemas significativos medidaque a rede cresce. A figura ilustra alguns dos problemas apresentados aqui.

Escalabilidade

Em uma rede com hub, h um limite quantidade de largura de banda que osdispositivos conseguem compartilhar. Com cada dispositivo agregado ao meio fsicocompartilhado, a largura de banda mdia disponvel a cada dispositivo diminui. Amedida que aumenta o nmero de dispositivos no meio fsico, o desempenho degradado.

Latncia

A latncia de rede a quantidade de tempo que se leva para um sinal atingir todosos destinos no meio fsico. Cada n em uma rede baseada em hub tem que esperarpor uma oportunidade para transmitir, para evitar colises. A latncia podeaumentar significativamente medida que a distncia entre os ns expandida. Alatncia tambm afetada por um atraso do sinal pelo meio fsico, bem como peloatraso adicionado pelo processamento dos sinais atravs de hubs e repetidores.Aumentar a extenso do meio fsico ou o nmero de hubs e repetidores conectados

a um segmento resulta em crescente latncia. Com uma maior latncia, maisprovvel que os ns no recebam sinais iniciais, aumentando, assim, as colisespresentes na rede.

Falha de Rede

Pelo fato de que a Ethernet clssica compartilha o meio fsico, qualquer dispositivona rede poderia causar potenciais problemas a outros dispositivos. Se qualquer

dispositivo conectado ao hub gera trfego prejudicial, a comunicao para todos osdispositivos no meio fsico poderia ser impedida. Esse trfego perigoso pode ocorrerdevido a velocidade incorreta ou configuraes full-duplex em uma NIC.

Colises

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De acordo com o CSMA/CD, um n no deve enviar um pacote a menos que a redeesteja livre de trfego. Se dois ns enviam pacotes ao mesmo tempo, ocorre umacoliso e os pacotes so perdidos. Ento, ambos os ns enviam um jam signal,esperam por uma quantidade de tempo aleatria e retransmitem seus pacotes.Qualquer parte da rede onde os pacotes de dois ou mais ns podem interferir um

com o outro considerada um domnio de coliso. Uma rede com um nmero maiorde ns no mesmo segmento possui um domnio de coliso maior e tem comumentemais trfego. medida que a quantidade de trfego na rede aumenta, aumentatambm a probabilidade de colises.

Switches fornecem uma alternativa ao ambiente baseado em conteno daEthernet clssica.

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Nos ltimos anos, os switches se tornaram rapidamente uma parte fundamental damaioria das redes. Os switches permitem a segmentao da LAN em domnios decoliso separados. Cada porta do switch representa um domnio de colisoseparado e fornece largura de banda total ao n ou ns conectado(s) nesta porta.Com menos ns em cada domnio de coliso, h um aumento na largura de bandamdia disponvel para cada n, e as colises so reduzidas.

Uma LAN pode ter um switch centralizado conectando-se a hubs que fornecemconectividade aos ns. Ou, uma LAN pode ter todos os ns conectados diretamentea um switch. Essas topologias so mostradas na figura.

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Em uma LAN onde um hub conectado a uma porta de switch, ainda hcompartilhamento de largura de banda, que poder resultar em colises dentro doambiente compartilhado do hub. No entanto, o switch isolar o segmento e isolaras colises nas portas do hub.

Ns So Conectados Diretamente

Em uma LAN onde todos os ns so conectados diretamente ao switch, a taxa detransferncia da rede aumenta drasticamente. As trs razes principais para esseaumento so:

Largura de banda dedicada a cada porta

Ambiente livre de coliso

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Operao em full-duplex

Essas topologias de estrela fsica so essencialmente links ponto-a-ponto.

Clique nos fatores de desempenho na figura.

Largura de Banda Dedicada

Cada n possui a largura de banda total do meio fsico disponvel na conexo entreo n e o switch. Pelo fato de que um hub replica os sinais que recebe e os envia a

todas as outras portas, os hubs Ethernet formam um barramento lgico. Issosignifica que todos os ns tm que compartilhar a mesma largura de banda dessebarramento. Com os switches, cada dispositivo possui efetivamente uma conexoponto-a-ponto dedicada entre o dispositivo e o switch, sem conteno de meiofsico.

Como um exemplo, compare duas LANs de 100 Mbps, cada uma com 10 ns. Nosegmento de rede A, os 10 ns so conectados a um hub. Cada n compartilha alargura de banda de 100 Mbps disponvel. Isso fornece uma media de 10 Mbps para

cada n. No segmento de rede B, os 10 ns so conectados a um switch. Nessesegmento, todos os 10 ns possuem toda a largura de banda de 100 Mbpsdisponvel para eles.

Mesmo nesse pequeno exemplo de rede, o aumento na largura de banda significativo. medida que aumenta o nmero de ns, a discrepncia entre alargura de banda disponvel nas duas implementaes aumenta significativamente.

Ambiente Livre de Colises

Uma conexo ponto-a-ponto dedicada de um switch tambm remove qualquerconteno de meio fsico entre os dispositivos, permitindo que um n opere compoucas ou nenhuma coliso. Em uma rede Ethernet clssica com tamanhomoderado usando hubs, aproximadamente de 40% a 50% da largura de banda

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consumida pela recuperao de coliso. Em uma rede Ethernet comutada ondeno h colises o overhead dedicado a recuperao de coliso eliminado. Issofornece rede comutada taxas de transferncia significativamente melhores.

Operao em Full-Duplex

A Comutao tambm permite que uma rede opere em um ambiente Ethernet emfull-duplex. Antes de existir a comutao, a Ethernet era somente half-duplex. Issosignificava que a qualquer momento, um n poderia transmitir ou receber. Com ofull-duplex habilitado em uma rede Ethernet comutada, os dispositivos conectadosdiretamente s portas do switch podem transmitir e receber simultaneamente, coma largura de banda total do meio fsico.

A conexo entre o dispositivo e o switch livre de coliso. Isso dobra efetivamentea taxa de transmisso em comparao ao half-duplex. Por exemplo, se a velocidadeda rede de 100 Mbps, cada n pode transmitir um quadro a 100 Mbps e, aomesmo tempo, receber um quadro na mesma velocidade.

Usando Switches em Vez de Hubs

A maioria das Ethernet modernas usa switches para os dispositivos finais e operaem full duplex. Pelo fato dos switches fornecerem uma taxa de transferncia muitomaior do que os hubs e porque eles aumentam consideravelmente o desempenho, justo perguntar: por que no usar switches em todas as LANs Ethernet? Existemtrs motivos para os hubs ainda estarem sendo usados:

Disponibilidade Switches LAN no eram desenvolvidos at o incio da dcada de90 e no estavam disponveis at a metade dessa mesma dcada. Ethernetsrecentes usavam hubs para UTP e muitas delas esto em operao at hoje

Economia Inicialmente, os switches eram caros. Como o preo dos switches caiu,o uso de hubs diminuiu e o custo est se tornando o menor fator nas decises.

Exigncias As recentes redes LAN eram simples redes elaboradas para trocararquivos e compartilhar impressoras. Para muitos locais, as redes recentesevoluram para as redes convergidas atuais, resultando em uma necessidadesubstancial por maior largura de banda disponvel a usurios individuais. Em

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algumas circunstncias, no entanto, um hub de meio fsico compartilhado aindaser suficiente e esses produtos permanecem no mercado.

A seo a seguir explora a operao bsica de switches e como eles conseguem um

desempenho aprimorado, do qual nossas redes dependem hoje. Um curso posteriorapresentar mais detalhes e tecnologias adicionais relativas a comutao.

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Os switches Ethernet enviam de maneira seletiva quadros individuais de uma portade recebimento porta onde o n de destino est conectado. Esse processo deencaminhamento seletivo pode ser considerado como estabelecendo uma conexoponto-a-ponto momentnea entre os ns de transmisso e recepo. A conexo feita em tempo suficiente para enviar um nico quadro. Durante esse instante, osdois ns possuem uma conexo de largura de banda total entre eles e representamuma conexo ponto-a-ponto lgica.

Para ser tecnicamente preciso, essa conexo temporria no feita entre os dois

ns simultaneamente. Em essncia, isso torna a conexo entre hosts uma conexoponto-a-ponto. De fato, qualquer n operando no modo full-duplex pode transmitir aqualquer momento que tiver um quadro, sem considerar a disponibilidade do n derecebimento. Isso porque um switch LAN far um buffer de um quadro de entradae ento o enviar para a porta adequada quando essa porta estiver ociosa. Esseprocesso chamado de store and forward (armazenar e encaminhar).

Com o mtodo de comutao armazenar e encaminhar, o switch recebe todo oquadro, checa erros no FSC e envia o quadro para a porta apropriada para o n de

destino. Pelo fato de que os ns no precisam esperar o meio fsico ficar ociosa, osns podem enviar e receber com total velocidade e sem perdas devido a colises ouoverhead associado ao gerenciamento de colises.

Envio Baseado no MAC de Destino

O switch mantm uma tabela, chamada de tabela MAC que relaciona um endereoMAC de destino com a porta usada para conectar o n. Para cada quadro de

entrada, o endereo MAC de destino no cabealho do quadro comparado lista deendereos na tabela MAC. Se uma correspondncia for encontrada, a porta natabela que est relacionada com o endereo MAC usada como a porta de sadapara o quadro.

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A tabela MAC pode ser chamada por diversos nomes diferentes. Ela comumentechamada de tabela do switch. Pelo fato de que a comutao se originou de umatecnologia mais antiga chamada comutao transparente, a tabela chamada, svezes, de tabela de bridge. Por esse motivo, muitos processos executados pelosswitches LAN podem conter bridge u bridging em seus nomes.

Uma bridge um dispositivo usado mais comumente em antigas LANs paraconectar dois segmentos fsicos de rede. Switches podem ser usados para realizaressa operao, bem como para permitir conectividade do dispositivo final LAN.Muitas outras tecnologias foram desenvolvidas em torno da comutao LAN. Muitasdessas tecnologias sero apresentadas em um curso posterior. Um local onde asbridges so predominantes seria em redes sem fio. Usamos Bridges Sem Fio parainterconectar dois segmentos de rede. Portanto, voc poder encontrar ambos ostermos - comutao (switching)ou bridging - em uso pela indstria de rede.

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Operao do Switch

Para conseguir seu objetivo, os switches LAN usam cinco operaes bsicas:

Aprendizado

Envelhecimento

Inundao

Encaminhamento

Filtragem

Aprendizado

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A tabela MAC deve ser povoada com endereos MAC e suas portascorrespondentes. O processo de Aprendizado permite que esses mapeamentossejam adquiridos de maneira dinmica durante a operao normal.

medida que cada quadro entra no switch, este examina o endereo MAC deorigem. Usando um procedimento de pesquisa, o switch determina se a tabela jcontm uma entrada para aquele endereo MAC. Se no houver entrada, o switchcria uma nova entrada na tabela MAC usando o endereo MAC de origem associado porta em que o quadro chegou. O switch pode agora usar esse mapeamento paraenviar quadros a este n.

Envelhecimento

As entradas na tabela MAC adquiridas pelo processo de Aprendizado so rotuladascom o horrio do registro. Esse rtulo usado como meio de remover entradasantigas da tabela MAC. Aps uma entrada ser feita na tabela MAC, umprocedimento inicia uma contagem, usando o horrio registrado como valor inicial.Aps o valor atingir 0, a entrada na tabela ser atualizada quando o switch receberum quadro do n na mesma porta.

Inundao

Se o switch no sabe para qual porta enviar um quadro porque o endereo MAC dedestino no est na tabela MAC, o switch envia o quadro a todas as portas excetopara a porta na qual o quadro chegou. O processo de envio de um quadro a todosos segmentos conhecido como inundao. O switch no envia o quadro porta naqual o mesmo chegou porque qualquer destino nesse segmento j ter recebido oquadro. A Inundao tambm usada para quadros enviados para o endereo MAC

de broadcast.

Encaminhamento

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O Encaminhamento o processo onde se examina o endereo MAC de destino deum quadro e o encaminha para a porta adequada. Essa a funo principal doswitch. Quando um quadro de um n chega ao switch para o qual o switch japrendeu o endereo MAC, esse endereo comparado a uma entrada na tabelaMAC e o quadro encaminhado para a porta correspondente. Em vez de inundar o

quadro para todas as portas, o switch envia o quadro ao n de destino por sua portadesignada. Essa ao chamada de encaminhamento.

Filtragem

Em alguns casos, um quadro no encaminhado. Esse processo chamado de

filtragem de quadro. A utilizao da filtragem j foi descrita: um switch noencaminha um quadro para a mesma porta na qual ele chegou. Um switch tambmir abandonar um quadro corrompido. Se um quadro falhar na verificao CRC, oquadro abandonado. Um outro motivo para filtrar um quadro segurana. Umswitch possui configuraes de segurana para bloquear quadros para e/ouendereos MAC selecionados ou portas especficas.

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O protocolo ARP fornece duas funes bsicas:

Resolver endereos IPv4 para endereos MAC

Manter uma cache de mapeamentos

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Resolvendo Endereos IPv4 para Endereos MAC

Para que um quadro seja colocado no meio fsico da LAN, ele deve possuir umendereo MAC de destino. Quando um pacote enviado camada de Enlace paraser encapsulado em um quadro, o n consulta uma tabela em sua memria paraencontrar o endereo da camada de Enlace que mapeado ao endereo IPv4 dedestino. Essa tabela chamada de Tabela ARP ou de cache ARP. A tabela ARP armazenada na RAM do dispositivo.

Cada entrada, ou linha, da tabela ARP possui um par de valores: um Endereo IP eum endereo MAC. Ns chamamos o relacionamento entre os dois valores de mapa

isso significa simplesmente que voc pode localizar um endereo IP na tabela edescobrir o endereo MAC correspondente. A tabela ARP gera a cache demapeamento para os dispositivos na LAN local.

Para comear o processo, um n de transmisso tenta localizar na tabela ARP oendereo MAC mapeado a um destino IPv4. Se este mapa estiver em cache natabela, o n usa o endereo MAC como o MAC de destino no quadro que encapsulao pacote IPv4. O quadro , ento, codificado no meio fsico de rede.

Mantendo a Tabela ARP

A tabela ARP mantida de maneira dinmica. Existem duas formas para umdispositivo reunir endereos MAC. Uma forma monitorar o trfego que ocorre nosegmento de rede local. Como um n recebe quadros do meio fsico, ele poderegistrar o IP e o endereo MAC de origem como um mapeamento na tabela ARP. medida que os quadros so transmitidos na rede, o dispositivo povoa a tabela ARPcom pares de endereo.

Outra forma que um dispositivo pode obter um par de endereos enviar embroadcast uma solicitao ARP. O ARP envia um broadcast de Camada 2 a todos osdispositivos na LAN Ethernet. O quadro contm um pacote de solicitao ARP com oendereo IP do host de destino. O n que recebe o quadro que identifica o endereoIP como seu, responde enviando um pacote de resposta ARP de volta ao remetente

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como um quadro unicast. Essa resposta , ento, usada para fazer uma novaentrada na tabela ARP.

Essas entradas dinmicas na tabela MAC so rotuladas com o horrio da mesma

forma que as entradas na tabela MAC em switches. Se um dispositivo no recebeum quadro de um dispositivo especfico at o momento horrio de vencimento, aentrada para esse dispositivo removida da tabela ARP.

Alm disso, entradas estticas podem ser inseridas em uma tabela ARP, mas issoraramente feito. Entradas estticas na tabela ARP no expiram com o tempo edevem ser removidas manualmente.

Criando o Quadro

O que faz um n quando precisa criar um quadro e a cache ARP no contm o mapade um endereo IP para um endereo MAC de destino? Quando o ARP recebe umasolicitao para mapear um endereo IPv4 a um endereo MAC, ele procura ummapa em cache na sua tabela ARP. Se no encontrar uma entrada, oencapsulamento do pacote de IPv4 falha e os processos de Camada 2 notificam oARP que precisam de um mapa.

Os processos ARP enviam, ento, um pacote de solicitao ARP para descobrir oendereo MAC do dispositivo de destino na rede local. Se o dispositivo que estrecebendo a solicitao tiver o endereo IP de destino, ele responde com umaresposta ARP. Um mapa criado na tabela ARP. Os pacotes para o endereo IPv4podem, agora, ser encapsulados em quadros.

Se nenhum dispositivo responder solicitao ARP, o pacote abandonado porque

o quadro no pode ser criado. Essa falha de encapsulamento informada para ascamadas superiores do dispositivo. Se o dispositivo um dispositivo intermedirio,como um roteador, as camadas superiores podem escolher responder ao host deorigem com um erro, atravs de um pacote ICMPv4.

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Clique nos nmeros dos passos na figura para ver o processo usado para se obter oendereo MAC do n na rede local.

No laboratrio, voc usar o Wireshark para observar solicitaes e respostas ARP.

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CCNA1 CAPITULO 9

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