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Kraemer CCNA 1 – Conceitos de Ethernet

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CCNA 1 – Conceitos de Ethernet

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Conceitos de Ethernet

• Introdução ao Ethernet

• Formato do quadro

• CSMA/CD

• Tipos de colisão

• Tipos de erro

• Autonegociação

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É essencial ter um entendimento de como os dispositivos de rede obtêm acesso aos meios físicos

Ethernet atua nas camadas 1 e 2

Ethernet em 1973 3 Mbps

Ethernet atual 10 Gbps

Este padrão surgiu para redes locais, mas já pode ser utilizado em MAN e WAN

Introdução ao Ethernet

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A idéia original para Ethernet surgiu de problemas de permitir que dois ou mais hosts usem o mesmo meio físico e de evitar que sinais interfiram um com o outro

Este mesmo problema foi estudado em 1970 pela Universidade do Hawai, dando origem a Alohanet.

Alohanet formou a base de acesso Ethernet, chamado de CSMA/CD

Introdução ao Ethernet

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O primeiro padrão Ethernet foi publicado em 1980 pela DIX (Digital Equipment, Intel e Xerox). Foi lançado como padrão aberto

Em 1985 a IEEE lançou o 802.3, que é compatível com o padrão da DIX e Modelo OSI

Ethernet é escalável acomoda novos meios físicos e a largura de banda pode aumentar, mas o padrão continua o mesmo

Introdução ao Ethernet

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Ethernet legada 10 Mbps

Fast Ethernet 100 Mbps

Gigabit Ethernet 1000 Mbps

802.0 padrão de Redes Locais e Redes Metropolitanas

802.1 uma espécie de “ponte” entre o meio e o enlace

802.2 LLC (específica mecanismos de endereçamento)

802.3 Ethernet (CSMA/CD – Multíplo Acesso com Verificação de Portadora e Detecção de Colisão)

Introdução ao Ethernet

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Ethernet e relação com Modelo OSI

Um sinal nunca retorna à porta que saiu.

Repetidores provocam um domínio de colisão.

Bridges ou Routers provocam vários domínios de colisão

Controle de Acesso ao Meio ordena a transmissão (monta quadro) e define endereço físico.

Introdução ao Ethernet

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Camada 1 versus Camada 2

Introdução ao Ethernet

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Formato do Endereço MAC

Introdução ao Ethernet

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De Quadro a bits (onde?)

Introdução ao Ethernet

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Informações essenciais dos Quadros

• Quais computadores estão se comunicando entre si

• Quando a comunicação entre computadores individuais começa e quando termina

• Providencia um método para a detecção de erros que ocorreram durante a comunicação

• De quem é a vez de "falar" em uma "conversa" entre computadores

Formato do quadro

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Formato de Quadro genérico

A sinalização de inicio

B endereços MAC

C informa quem (protocolo) recebe na camada superior (0x0800 = IPv4, 0x0806 = ARP)

D contêm o encapsulamento das camadas superiores. Os bytes podem ser preenchidos com ZERO para atingir o tamanho

E Verificação do Quadro. É um nº calculado pela origem e verificado pelo destino

Formato do quadro

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Estrutura do Quadro Ethernet

FSD

FCS

Formato do quadro

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Preâmbulo

• É uma sequência de sincronização de temporização

Delimitador de Início de Quadro

• Sequência 10101011• Marca o final da temporização

Formato do quadro

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Comprimento/Tipo

• Se menor que 1536 (0x600), então indica o comprimento (nº de Bytes)

• Senão, indica o tipo de protocolo à camada superior

Dados

• Em Ethernet não ultrapassa 1500 Octetos• É necessário um enchimento mínimo de 64 Octetos

Formato do quadro

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Media Access Control (MAC)

• Determinístico (revezamento) Token Ring e FDDI• Não determinístico (primeiro a chegar, primeiro a usar) Ethernet

Ethernet utiliza CSMA/CD

Formato do quadro

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Funções do CSMA/CD

• Transmitir e receber quadros de dados

• Decodificar quadros de dados e verificar se os endereços são válidos, antes de passá-los às camadas superiores do modelo OSI

• Detectar erros dentro dos quadros de dados ou na rede

CSMA/CD

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Funções do CSMA/CD

Nó1º escuta antes de transmitir para verificar se não está ocupado

SIM aguarda um tempo aleatório antes de tentar novamente

NÃO transmite e escuta para verificar se tem ouro nó tentando transmitir também

CSMA/CD

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Funções do CSMA/CD

Aumento da Voltagem

Todos os nós detectam a colisão e todos recuam (backoff) por um tempo aleatório. Em seguida, tentam se comunicar novamente.

CSMA/CD

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Tempo de cada bit

Atraso o sinal elétrico demora um pouco para chegar ao outro lado

Latência é o retardo que ocorre entre ida e volta. Ou ainda, tempo decorrido de uma atividade e sua conclusão

Tempo de bit

Tipos de colisão

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Half Duplex ou envia ou recebe, nunca ao mesmo tempo. Envia 64 bits de informação para sincronização de temporização

Full Duplex envia e recebe ao mesmo tempo. Não ocorre colisão e portanto não utiliza o “tempo de espera”

Comunicação Assíncrona (10 Mbps ou menos) utiliza sincronização de temporização.

Comunicação Síncrona (100 Mbps ou mais) não são utilizadas as informações de sincronização de temporização (8 octetos). Mas o preâmbulo de delimitador de inicio de Quadro permanecem por questões de compatibilidade.

Tempo de bit

Tipos de colisão

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Caracterização de colisão

Tipos de colisão

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Uma transmissão não pode ser menor que 1 slot time. Ou seja, trafegar menos bits no tempo adequado

Quando ocorre colisões, envia-se um jam signal de 32 bits

Por que se exige um tamanho mínimo de dados em quadro?

Slot-time

Tipos de colisão

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O espaçamento entre quadros é necessário para que outros Hosts também possam utilizar o meio

Se a camada MAC for incapaz de enviar o quadro após 16 tentativas, ela desiste e gera um erro para a camada de rede

Quadros parcialmente transmitidos, que foram afetados por colisão, são conhecidos como “runts”, ou fragmento de colisão

Espaçamento de Quadro

Tipos de colisão

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Colisão Simples colisão que foi detectada, mas que na próxima tentativa foi transmitida com êxito

Colisão Múltipla um mesmo quadro colidiu repetidamente até ser transmitido com êxito

Tipos de colisão

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Cabo coaxial a colisão gera sobretensão, identificada pelas interfaces de rede.

Cabo Par-Trançado (half-duplex) quando um sinal é transmitido por um par, o outro não deve receber sinal. Se receber, então é uma Colisão

Quadro de Tamanho inválido

Tipos de colisão

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• Runt transmissão simultânea antes que tenha ocorrido o slot time

• Colisão tardia transmissão simultânea após ter decorrido o slot time

• Jabber transmissão excessiva (longa)

• Short Frame transmissão curta

• Erro de FCS transmissão corrompida

Colisões locais e remotas são consideradas normais.

Colisões tardias são consideradas erros.

Principais origens de erros Ethernet:

Tipos de erros

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O Checksum calculado pelo Host transmissor é diferente do Checksum calculado pelo recepetor

Muitos erros de FCS em um mesmo Host indica placa de rede defeituosa, ou driver corrompido ou cabo defeituoso

Quando há muitos erros em vários Hosts indica que o cabeamento pode estar defeituoso, ou versões erradas de driver ou um defeito de porta de Hub

Erros de FCS

Tipos de erros

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Processo de negociação entre interfaces 10, 100 e 1000 (half ou duplex) em par-trançado

Em Interface 10BaseT, cada estação emite um Pulso a cada 16 milisegundos, enquanto não estivesse ocupada por uma mensagem. Isto foi chamado de NLP (Normal Link Pulse)

Um avanço do NLP é chamado de rajada de FLP (Fast Link Pulse) Aproveitasse o NLP por questão de compatibilidade

Autogenociação

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Estes pulsos são sinais que são interpretados pela interfaces para saberem e negociarem a velocidade

Se um dos parceiros não emitir a mesma rajada, então significa que trabalham em velocidades diferentes

Autogenociação

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• Se for obtido um link através de detecção paralela (outro par), caracteriza-se como Half-Duplex

• O Full-Duplex pode ser obtido por uma Autonegociação completa ou forçosamente

Autogenociação