R d  d  C t dRedes de Computadores

walkerrabelo@gmail.com@g

Introdução aos Padrões IEEE 802çHistórico

N dé d d 70 d (X IBM GMNa década de 70 grandes empresas(Xerox, IBM, GM,Intel, etc.) desenvolviam padrões para LAN’sCada padrão atendia necessidades específicasCada padrão atendia necessidades específicas

Xerox + Intel – EthernetGM – Token BusGM Token BusIBM – Token Ring

O padrão de comunicação Ethernet, da Xerox,p ç , ,começou a ser adotado em larga escala para automaçãode escritórios

IEEE 802.3 , 802.4 e 802.5,O IEEE (Instituto dos Engenheiros Elétricos eEletrônicos) não conseguiu maioria para aprovação deEletrônicos) não conseguiu maioria para aprovação deum só padrãoCriou se então três padrões para LAN’s:Criou‐se então três padrões para LAN s:

IEEE 802.3 baseado no EthernetIEEE 802 4 b d T k BIEEE 802.4 baseado no Token BusIEEE 802.5 baseado no Token Ring

A i d ifi ã d LAN’A maior parte da especificação trata de LAN’s, mastambém existem especificações IEEE 802 paraWAN’s

IEEE X Modelo OSIAplicação

Apresentação

TransporteTransporte

Sessão

Rede

Controle de Link Lógico (LLC) – IEEE 802.2LLCEnlace

g ( )

IEEE 802.4(Token bus)

IEEE 802.5(Token Ring)

LLC

Controle de Acesso ao Meio

Física(Token bus) (Token Ring)

Física

LLC e MACLLC ‐ Controle de Link Lógico

S b d d l ló i iti dSubcamada de enlace lógico para permitir que a camadade enlace funcione independente das tecnologiasexistentes nas camadas superioresexistentes nas camadas superiores

MAC – Controle de Acesso ao MeioSubcamada onde encontram se os protocolos utilizadosSubcamada onde encontram‐se os protocolos utilizadospara controle de acesso ao meio físico

Controle de Link Lógico (LLC) – IEEE 802.2E  .4 E  .5

LLC

Controle de Acesso ao Meio Nível Lógico

IEE

802.

IEE

802.Acesso ao Meio

Física

Nível LógicoNível Físico

Padrão IEEE 802.3 (Ethernet)( )É comumente referenciado como Ethernet porconvergir para a especificação Ethernet da Xeroxconvergir para a especificação Ethernet da XeroxAltamente disseminado e largamente adotadoB i í l d l id dBaixo nível de complexidadePode ser utilizado em topologias em barramento ou

lestrelaCapaz de transmitir dados em diferentes velocidades

Padrão IEEE 802.3 (Ethernet)( )Assim como os demais, o padrão Ethernet define:

O í l ló iO nível lógicoProtocolo de Controle de Acesso ao Meio

O nível físicoO nível físicoEspecificação do meio para transmissão dos sinaisNo caso do Ethernet a transmissão só é realizada através deNo caso do Ethernet a transmissão só é realizada através decabos

Padrão IEEE 802.3 (Ethernet)( )

Nível LógicoNível Lógico

Protocolo de Controle de Acesso ao Meio

Nível FísicoNível Físico

Especificação do nível físico (Cabeamento)

Protocolo EthernetProtocolo da Camada de Enlace (Acesso ao Meio)

Utili té i CSMA/CD iUtiliza a técnica CSMA/CD para acesso ao meioCarrier Sense Multiple Access with Collision DetectionAcesso múltiplo por “escuta” da portadora com detecção deAcesso múltiplo por escuta da portadora com detecção decolisãoControla a política de ocupação do meio

Estrutura de dados reconhecida comoQuadroQuadro EthernetEthernet

Controle de Acesso ao MeioPara entender a técnica CSMA/CD, consideramos atopologia de uma rede ethernet onde o meio é comumtopologia de uma rede ethernet onde o meio é comume o acesso é compartilhado entre todos oscomputadorescomputadores.

Controle de Acesso ao Meio1º Passo:

P i d d l d t d ifiPara enviar dados pela rede, o computador verificaprimeiramente se o meio está livre, ou seja, ele “escuta”se na rede nenhum outro computador está transmitindose na rede nenhum outro computador está transmitindo

Meio livre ?

Controle de Acesso ao Meio1º Passo:

C i t j d l d tCaso o meio esteja ocupado, ele aguarda um tempoaleatório e repete o processo

Aguardando...

Controle de Acesso ao Meio2º Passo:

C i t j li j h t dCaso o meio esteja livre, ou seja, nenhum computadorda rede transmitindo, os dados são enviados

Transmitindo...

Controle de Acesso ao Meio3º Passo:

S i t t t t d t itiSe no mesmo instante um outro computador transmitirdados pela rede, haverá colisão de informações

Transmitindo...

colisão

Controle de Acesso ao Meio3º Passo:

A li ã é d t t d l d i t d t éA colisão é detectada pelos dois computadores, atravésda técnica de “escuta” e o envio de informações éabortado pelos dois computadoresabortado pelos dois computadores

Aguardando...

AguardandoAguardando...

Controle de Acesso ao Meio4º Passo:

E id d t d d tEm seguida, cada computador aguarda um tempoaleatório e repete o processo de escuta do meio.

Aguardando...

Meio livre ?Meio livre ?

Controle de Acesso ao MeioA CSMA/CD normalmente não é aplicada em redesque possuem computadores com aplicações queque possuem computadores com aplicações queexigem tempos determinísticosA popularidade deve se ao fato do padrão Ethernet serA popularidade deve‐se ao fato do padrão Ethernet serimplementado em praticamente todas as redes queatendem a automação dos escritórios das empresas eatendem a automação dos escritórios das empresas euniversidades

Quadro EthernetQSintaxe do Protocolo

Quadro LLC (Dados)Quadro LLC (Dados) PADPAD FCSFCSPreâmbuloPreâmbuloEnd. deEnd. deOrigemOrigem

End. deEnd. deDestinoDestino

Delimitador de início de quadroDelimitador de início de quadro

Comprimento do campo de dadosComprimento do campo de dados

Quadro EthernetQ

InformaçõesInformações adicionaisadicionais dede controlecontrole nana camadacamada dede enlaceenlace ??b lb lLembra algo ?Lembra algo ?

Quadro EthernetQPreâmbulo – 7 bytes

P it ló i d t i iPermite que o relógio do receptor se sincronize com orelógio do transmissor7 bytes com o caractere 10101010 para sincronismo7 bytes com o caractere 10101010 para sincronismoBastante utilizado em redes de 10Mbps

D li it d d i í i d d 1 b tDelimitador de início de quadro – 1 byteContém os bits 10101011 para sinalizar o início do quadropropriamente ditopropriamente dito

Quadro EthernetQEndereço de destino e Endereço de origem – 6 bytes

É d f i d t t õ d iÉ o endereço referenciado entre as estações de origem ede destinoSão conhecidos como EndereçosEndereços MACMACSão conhecidos como EndereçosEndereços MACMAC

Endereços MAC são únicos para cada adaptador de redeSão definidos de fábricaSão definidos de fábrica

São chamados de endereços MACO padrão Ethernet usa endereços de 6 bytes entretantoO padrão Ethernet usa endereços de 6 bytes, entretantoo IEEE 802.3 suporta também endereços de 2 bytes

Quadro EthernetQComprimento do campo de dados – 2 bytes

I f t b t tã t dInforma quantos bytes estão presentes no campo dedados

Dados 0 a 1500 bytesDados – 0 a 1500 bytesAs informações propriamente ditasT d d álid d t 64 b tTodos os quadros válidos devem ter ao menos 64 bytes,do endereço de destino até a soma de verificaçãoQuadro de dados com 0 bytes são válidos mas causamQuadro de dados com 0 bytes são válidos, mas causamum problema. Ao detectar uma colisão, um transceptortrunca o quadro em uso, o que significa que pedaços deq , q g q p çquadros e bits perdidos podem aparecer no meio.

Quadro EthernetQPad (Preenchimento) ‐ 0 a 1500 bytes

B t fi i t d hi tBytes suficientes de preenchimento para assegurar aoquadro IEEE 802.3 o tamanho mínimo de 64 bytesSe a parte de dados é grande o suficiente o campo PADSe a parte de dados é grande o suficiente, o campo PADnão aparece no quadro (é igual a zero)

Quadro EthernetQFCS (Campo Checksum) ‐ 4 bytes

M it d t i ãMonitora erros de transmissãoSe alguns bits estiverem sendo recebidos com erro (porruídos no cabo) o checksum acusará a inconsistência dosruídos no cabo) o checksum acusará a inconsistência dosdados

Quadro EthernetQ

Por quê o quadro Ethernet precisa Por quê o quadro Ethernet precisa q q pq q pde um tamanho mínimo?de um tamanho mínimo?

Quadro EthernetQResposta resumida:

P it t ã l t i ã dPara evitar que uma estação conclua a transmissão de umquadro curto antes de o primeiro bit atingir o destino(Tanembaum)(Tanembaum)

De acordo com a especificação IEEE 802.3, o tempomínimo permitido para uma conexão de 10Mbps émínimo permitido para uma conexão de 10Mbps é51.2µsEste tempo é conhecido como TempoTempo dede SlotSlotEste tempo é conhecido como TempoTempo dede SlotSlot

Quadro EthernetQConsiderando tt como o tempo necessário para umaestação transmita uma informação a outra em umcanal... tt

A B

tt

Quadro EthernetQO tempo mínimo que um quadro Ethernet deverá levar

d ttpara ser transmitido será maior que 22tt .tt

A B

tt

Quadro EthernetQAssim, o canal é considerado “reservado” para umaestação quando esta houver concluído o envio de 64estação quando esta houver concluído o envio de 64bytes (51,2 x 10 x 10 ) de um quadro (sem contar opreâmbulo) sem detecção de colisão

-6 7

preâmbulo) sem detecção de colisãoA medida que a velocidade de transmissão aumenta, ocomprimento do quadro mínimo deve aumentar ou ocomprimento do quadro mínimo deve aumentar ou ocomprimento de cabo máximo deve diminuir

Quadro EthernetQTempo de Slot e o diâmetro da rede

10Mb10MbpsDistância máxima aproximada de 2800m e tempo de slot de64bytes64bytes

100MbpsDistância máxima aproximada de 205m e tempo de slot dep p64bytes

1000MbpsDistância máxima aproximada de 205m e tempo de slot de512bytes

Classificação do IEEE 802.3çIEEE 802.3 (Ethernet)

10Mb táli ó ti10Mbps em par metálico e óptico;IEEE 802.3u (Fast‐Ethernet)

b l100Mbps em par metálico e óptico;IEEE 802.3z (Gigabit Ethernet)

1000Mbps ou 1Gbps em cabo óptico;IEEE 802.3ab (Gigabit Ethernet)

1000Mbps ou 1Gbps em par metálico;IEEE 802.3ac (10 Gigabit Ethernet)( g )10000Mbps em cabo óptico.

Na próxima aula...pNível Físico do Padrão Ethernet...

Exercício1 )

D d i t fi ãDada a seguinte afirmação:“Quadros Ethernet podem ser transmitidos por meios sem fio(irradiados)”(irradiados)

É verdadeira ou Falsa ? Justifique.2 )2 )

Por que “Redes de Éther” (Para próxima aula) ?

ReferênciasTORRES, Gabriel. Redes de Computadores: CursoCompleto 1º Edição São Paulo: Axcel Books 2001Completo. 1º Edição. São Paulo: Axcel Books, 2001.

COMER, Douglas E. Redes de Computadores e Internet. 4ºEdição São Paulo: Addison Wesley 2007Edição. São Paulo: Addison‐Wesley, 2007.

KUROSE, James F.; ROSS, Keith. Redes de Computadores ea Internet 3º Edição São Paulo: Addison Wesley 2006a Internet. 3º Edição. São Paulo: Addison‐Wesley, 2006.

TANEBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. 4ºEdi ã Sã P l C 2003Edição. São Paulo: Campus, 2003.