Captulo 6 Conceitos Bsicos de Ethernet Cisco Networking

Capítulo 6 Conceitos Básicos de Ethernet Cisco Networking Academy Núcleo de Computação Eletrônica Universidade Federal do Rio de Janeiro

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ Sumário n n n Módulo 6: Conceitos Básicos de Ethernet 6. 1 - Conceitos Básicos de Ethernet 6. 2 - Operação da Ethernet 2

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1 - Conceitos Básicos de Ethernet n n n n 6. 1. 1 6. 1. 2 IEEE 6. 1. 3 6. 1. 4 6. 1. 5 6. 1. 6 6. 1. 7 - Introdução à Ethernet - Regras de nomenclatura da Ethernet - Ethernet e o modelo OSI Nomenclatura Quadros da camada 2 Estrutura do quadro Ethernet Campos de um quadro Ethernet 3

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 1 - Introdução à Ethernet n Alohanet n n - idéia original O sucesso da Ethernet é devido aos seguintes fatores: n n n Simplicidade e facilidade de manutenção Habilidade para incorporar novas tecnologias Confiabilidade Baixo custo de instalação e atualização Largura de banda pode ser aumentada sem mudanças significativas na tecnologia básica 4

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 1 - Introdução à Ethernet 802. 0 SEC 802. 1 High Level Interface (HILI) 802. 2 Logical Link Control (LLC) 802. 3 CSMA/CD Working Group 802. 4 Token Bus 802. 5 Token Ring 802. 6 Metropolitan Area Network (MAN) 802. 7 Broad. Band Technical Adv. Group (BBTAG) 802. 8 Fiber Optics Technical Adv. Group (FOTAG) 802. 9 Integrated Services LAN (ISLAN) 802. 10 Standard for Interoperable LAN Security (SILS) 801. 11 Wireless LAN (WLAN) 802. 12 Demand Priority 802. 14 Cable-TV Based Broadband Communication Network 802. 15 Wireless Personal Area Network (WPAN) 802. 16 Broadband Wireless Access (BBWA) RPRSG Resilient Packet Ring Study Group (RPRSG) 5

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 2 - Regras de nomenclatura da Ethernet IEEE 6

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 2 - Regras de nomenclatura da Ethernet IEEE Designação Descrição 10 Base-2 10 Mbps, banda base sobre cabo coaxial fino (thinnet), distância máxima de 185 metros. 10 Base-5 10 Mbps, banda base sobre cabo coaxial grosso (thicknet), distância máxima de 500 metros. 10 Base-36 10 Mbps, banda base sobre cabo coaxial com múltiplos canais, ditância máxima de 3600 metros. 10 Base-F 10 Mbps, banda base sobre fibra óptica. 10 Base-FB 10 Mbps, banda base sobre 2 fibras ópticas multi-modo com um hub ativo síncrono. 10 Base-FL 10 Mbps, banda base sobre 2 fibras ópticas com um hub assíncrono opcional. 10 Base-FP 10 Mbps, banda base sobre 2 fibras ópticas com um hub passivo. 10 Base-T 10 Mbps, banda base sobre cabo de par trançado, distância máxima de 100 metros. 10 Broad-36 10 Mbps, sobre 3 canais de televisão a cabo, distância máxima de 3600 metros. 10 Gigabit Ethernet 10 Gbps sobre fibra óptica. Distância máxima de 300 metros com fibra multimodo ou 40 km com fibra monomodo. 7

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 2 - Regras de nomenclatura da Ethernet IEEE Designação Descrição 100 Base-FX 100 Mbps, banda base sobre 2 fibras ópticas multimodo. 100 Base-T 100 Mbps, banda base sobre cabo par trançado. 100 Base-T 2 100 Mbps, banda base sobre 2 pares de cabo Cat 3. 100 Base-T 4 100 Mbps, banda base sobre 4 pares de cabo Cat 3. 100 Base-TX 100 Mbps, banda base sobre 2 pares trançados. 100 Base-X Nome genérico para Ethernet de 100 Mbps. 1000 Base-CX 1000 Mbps, banda base sobre 2 pares trançados. 1000 Base-LX 1000 Mbps, banda base, sobre 2 fibras ópticas multimodo ou monomodo com laser de ondas longas. 1000 Base-SX 1000 Mbps, banda base, sobre 2 fibras ópticas multimodo ou monomodo com laser de ondas curtas. 1000 Base-T 1000 Mbps, banda base sobre 4 pares de cabo Cat 5. 1000 Base-X Nome genérico para Ethernet de 1000 Mbps. 8

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 3 - Ethernet e o modelo OSI 9

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 3 - Ethernet e o modelo OSI 10

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 3 - Ethernet e o modelo OSI 11

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 3 - Ethernet e o modelo OSI 12

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 4 - Nomenclatura 13

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 4 - Nomenclatura 14

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 5 - Quadros da camada 2 15

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 5 - Quadros da camada 2 16

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 6 - Estrutura do quadro Ethernet 17

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 6 - Estrutura do quadro Ethernet 18

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 6 - Estrutura do quadro Ethernet 19

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 1. 7 - Campos de um quadro Ethernet 20

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2 - Operação da Ethernet n n n n n 6. 2. 1 - Media Access Control (MAC) 6. 2. 2 - Regras MAC e detecção de colisões/backoff 6. 2. 3 - Temporização Ethernet 6. 2. 4 - Espaçamento entre quadros (Interframe spacing) e backoff 6. 2. 5 - Tratamento de erros 6. 2. 6 - Tipos de colisão 6. 2. 7 - Erros da Ethernet 6. 2. 8 - FCS e além 6. 2. 9 - Autonegociação da Ethernet 6. 2. 10 - Estabelecimento de um link, full duplex e 21 half duplex

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 1 - Media Access Control (MAC) 22

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 2 - Regras MAC e detecção de colisões/backoff 23

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 2 - Regras MAC e detecção de colisões/backoff 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1 3 Sim 2 Não 4 5 Sim 9 Não 6 10 Não 7 11 Sim 8 Não Sim 12 14 10. 13 11. 12. 13. O host quer transmitir Portadora foi detectada? Montar o quadro Iniciar transmissão de 512 bits Colisão foi detectada? Continuar transmitindo Transmissão está concluída? Transmissão concluída Sinal de bloqueio de broadcast Tentativas = Tentativas +1 Tentativas > 15? Excesso de colisões, abortar transmissão Calcular backoff 24

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 3 - Temporização Ethernet n Velocidade de propagação em um cabo UTP: n n 20. 3 cm em 1 s Tempo aproximado para atravessar um cabo UTP de 100 m = 500 s (5 tempos de bit) 25

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 3 - Temporização Ethernet • Menor quadro = 64 Bytes x 8 bits = 512 bit times = 51, 250 nsecs 10 km 100 meters = 500 nanoseconds 10 Mbps 1 bit = 100 nanosegundos 5 Antes do bit 5 ser transmitido 1 Bit 1 chegará ao destino 26

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 3 - Temporização Ethernet • Menor quadro = 64 Bytes x 8 bits = 512 bit times = 5, 125 s 1 km • 4 repetidores + 5 x 100 m = 0, 5 kms + latência dos repetidores 100 meters = 500 nanoseconds 100 Mbps 1 bit = 10 nanosegundos 0 Antes do 50 ser transmitido Bit 1 chegará ao destino • 100 Mbps: a temporização do sistema por pouco não suporta cabos de 100 m. • 1000 Mbps: ajustes especiais são necessários. • 10 Gbps: funcionamento somente em full duplex. 27

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 4 - Espaçamento entre quadros (Interframe spacing) n Tempo entre dois quadros sem colisão n n Equivalente a 96 tempos de bits Finalidade: permitir que estações mais lentas processem os quadro recebidos 28

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 4 - Backoff n n n Slot-time: medida básica de tempo de espera depois de uma colisão O tempo de backoff é um tempo múltiplo de slottime Não se aplica a transmissão full-duplex 29

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 5 - Tratamento de erros 30

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 6 - Tipos de colisão n Colisão local n n Colisão remota n n Normal Quadro runt sem sobretensão Colisão tardia n Ocorre depois de 64 bytes transmitidos 31

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 6 - Tipos de colisão 32

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 7 - Erros da Ethernet n Tipos de erros n n n n Colisão ou runt Colisão tardia Jabber, long frames e tamanho Quadro pequeno, fragmento de colisão Erro de FCS Erro de alinhamento (faltam ou sobram bits) Erro de tamanho (campo tamanho) Fantasmas ou jabber 33

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 7 - Erros da Ethernet 34

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 7 - Erros da Ethernet 35

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 8 - FCS e além 36

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 9 - Autonegociação da Ethernet n n n Link pulse – 1 a cada 16 ms NLP – Normal Link Pulse FLP – Fast Link Pulse 37

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 9 - Autonegociação da Ethernet 38

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ 6. 2. 10 - Estabelecimento de um link, full duplex e half duplex n Opcional n n n n n Modo automático Modo manual Deve ser o mesmo nas duas pontas Full duplex 1000 BASE-T Half duplex 1000 BASE-T Full duplex 100 BASE-TX Half duplex 100 BASE-TX Full duplex 10 BASE-T Half duplex 10 BASE-T 39

CISCO NETWORKING ACADEMY – NÚCLEO DE COMPUTAÇÃO ELETRÔNICA – UFRJ Resumo 40