redes - arquiteturas e padrões

Fundamentos de Redes

Ciências Exatas e Tecnologia

Fundamentos de Redes de Computadores

Professor: Flávio Galano

e-mail: [email protected]

Arquiteturas e Padrões

�Padronização IEEE�Padrão IEEE 802�Ethernet (IEEE 802.3)

Fundamentos de RedesFundamentos de Redes

�Ethernet (IEEE 802.3)�Padrões Ethernet�LAN Wireless (IEEE 802.11)

PARTE 6.1

Padronização IEEE


Padronização IEEE


�Padronização IEEE

�O IEEE (Institute of Electrical and Eletronic Engineers) é uma organização internacional que desenvolve padrões para as áreas de


que desenvolve padrões para as áreas de engenharia elétrica, eletrônica e informática;

PARTE 6.1.1

Padrão IEEE 802


Padrão IEEE 802


�Padrão IEEE 802

�Na década de 1980, o IEEE especificou uma série de padrões para redes de computadores que foram adotados mundialmente, inclusive


que foram adotados mundialmente, inclusive pela ISO;�O mais importante foi o padrão IEEE 802, que define a maneira como é feito o acesso e a transferência dos dados através dos meios físicos;


�Padrão IEEE 802

�O padrão IEEE 802 especifica três camadas: Física, MAC e LLC;


�Essas camadas equivalem às camadas 1 (Física) e 2 (Enlace) do modelo OSI;


�Padrão IEEE 802

�O padrão IEEE 802 divide a camada de enlace do modelo OSI em duas:


�Controle Lógico do Enlace - LLC (Logic Link Control);�Controle de Acesso ao Meio -- MAC(Media Access Control);


�Padrão IEEE 802



�Padrão IEEE 802

�Existem vários padrões IEEE 802:�O padrão IEEE 802.2 especifica o


�O padrão IEEE 802.2 especifica o funcionamento da camada de Controle Lógico do Enlace (LLC);


�Padrão IEEE 802


MODELO OSI MODELO IEEE

ENLACE

FÍSICA

LLC 802.2

802.3

MAC

802.4 802.20. . .FÍSICA


�Padrão IEEE 802

�Existem vários padrões IEEE 802:�Os demais padrões IEEE 802 (802.3,


�Os demais padrões IEEE 802 (802.3, 802.4, 802.5…802.20) especificam as diversas tecnologias existentes e operam na camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) e na Camada Física;


�Padrão IEEE 802



ENLACE

FÍSICA

LLC 802.2

802.3 (Ethernet)

MAC

802.4(Token Passing)

802.20(WANMóvel)

. . .FÍSICA


�Padrão IEEE 802

�Assim, comparando mais uma vez o padrão IEEE 802 com o modelo OSI, verifica-se que:


verifica-se que:�O padrão IEEE 802.2 (LLC) equivale a uma parte da camada 2 (enlace) do Modelo OSI;


�Padrão IEEE 802

�Os demais padrões, 802.3, 802.4, 802.5 … 802.20, equivalem a uma parte da camada 2 (enlace) e à camada 1


da camada 2 (enlace) e à camada 1 (Física) do Modelo OSI;


�Padrão IEEE 802



ENLACE

FÍSICA

LLC 802.2

802.3 (Ethernet)

MAC

802.4(Token Passing)

802.20(WANMóvel)

. . .FÍSICA


�Padrões IEEE 802

�802.1: Interconexão de Redes

�802.2: Camada LLC


802.2: Camada LLC

�802.3: Ethernet

�802.4: Pasagem de Token em Barramento

�802.5: LAN Token Ring

�802.6: Rede Metropolitana – MAN

�802.8: Grupo Consultivo Técnico de Fibra Ótica


�Padrões IEEE 802

�802.9: Integração de serviços em redes locais

�802.10: Segurança de Rede


802.10: Segurança de Rede

�802.11: LAN sem Fio (Wi-Fi)

�802.15: Bluetooth

�802.16: MAN sem fio (WiMax)

�802.20: WAN móvel

PARTE 6.1.2

Camada Física


Camada Física


�Camada Física

�A camada física do padrão IEEE 802 pega os quadros formatados pela camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) e os


Controle de Acesso ao Meio (MAC) e os transmite através do meio físico;


�Camada Física

�A camada física do padrão IEEE 802 equivale a camada física do Modelo OSI;


�Trata os elementos físicos e mecânicos do meio de acesso, tais como:

�Tipo de conector; tipo de placa de rede;�Velocidade de transmissão, tipo de meio físico etc;

PARTE 6.1.3

Camada de


Camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC)


�Camada de Controle de Acesso ao Meio

�Uma das principais funções da camada de Controle de Acesso ao Meio (MAC) é gerar os quadros de dados transmitidos pela


os quadros de dados transmitidos pela camada física;



�Nos quadros, são inseridos os endereços MAC de origem e de destino e o campo de verificação de erro (CRC);


verificação de erro (CRC);�Após gerar o quadro, a camada MAC o envia para a camada Física, que é responsável pela transmissão dos bits através do meio físico (cabeamento da rede);



�Outra função da camada MAC é realizar o controle de acesso ao meio físico, utilizando para isso o protocolo CSMA/CD;


utilizando para isso o protocolo CSMA/CD;

PARTE 6.1.4

Camada de


Camada de Controle Lógico do Enlace (LLC)


�Camada de Controle Lógico do Enlace

�A camada de Controle Lógico do Enlace (LLC) é definida pelo padrão IEEE 802.2;�Se assemelha à camada de enlace (camada 2


�Se assemelha à camada de enlace (camada 2 do Modelo OSI) nas funções de detecção de erros, controle de retransmissão dos quadros e controle de fluxo;

PARTE 6.2

ETHERNET (802.3)


ETHERNET (802.3)


�Ethernet

�Conceitualmente, uma rede Ethernet consiste em um barramento que os nós acessam para realizar suas transmissões;


acessam para realizar suas transmissões;�Como esse meio é único e compartilhado, torna-se necessário organizar os acessos ao meio físico de forma que cada nó possa transmitir seus quadros;


�Ethernet (no início)



�Ethernet (atualmente)



�Ethernet

�A maioria das redes locais, hoje em dia, utiliza a tecnologia Ethernet para conectar nós em alta velocidade, a um custo


nós em alta velocidade, a um custo relativamente baixo;


�Ethernet

�Inicialmente, a Ethernet possuía velocidade de 10Mbps;


�Hoje, utiliza-se principalmente a Ethernet com velocidades de 100Mbps e 1000 Mbps (1Gbps);�Em breve, será utilizada comercialmente velocidades de 10 Gbps ou superiores;

PARTE 6.2.1

O QUADRO ETHERNET


O QUADRO ETHERNET

O Quadro Ethernet

�O quadro Ethernet é gerado pela camada MAC e passado para a camada Física para então ser transmitido através do meio físico da rede;


da rede;

O Quadro Ethernet


O Quadro Ethernet

�Preâmbulo

�Marca o inicio do quadro;�Ao encontrar sete Bytes 10101010 e um


�Ao encontrar sete Bytes 10101010 e um Byte 10101011, o dispositivo receptor sabe estar diante do início de um quadro Ethernet;

O Quadro Ethernet

�Endereço Destino

�Neste campo é informado o endereço MAC de destino;


�Endereço Origem

�Neste campo é informado o endereço MAC de Origem;

O Quadro Ethernet

�Comprimento

�Indica quantos Bytes estão sendo transferidos no campo de dados do quadro, pois o campo de dados de um


quadro, pois o campo de dados de um quadro Ethernet tem tamanho variável;

O Quadro Ethernet

�Dados

�São os dados vindos da camada de Controle Lógico do Enlace (LLC);


�Esse campo possui um comprimento mínimo de 46 bytes e máximo de 1500 bytes;

O Quadro Ethernet

�CRC (Cyclic Redundancy Check)

�Campo de verificação (paridade) que permite detectar erros na transmissão;


�Este campo também pode ser chamado de FCS (Frame Check Sequence);

O Quadro Ethernet

�OBS: Como o campo de dados do quadro usado em redes Ethernet é variável (pode ter entre 46 e 1500 bytes), o tamanho do quadro Ethernet é variável;


quadro Ethernet é variável;�O tamanho mínimo de um quadro Ethernet é de 64 bytes e o tamanho máximo é de 1518 bytes;�OBS: Os campo Preâmbulo não entra na contagem do tamanho do quadro

PARTE 6.2.2

Controle de Acesso ao Meio


Controle de Acesso ao Meio (CSMA/CD)


�A Ethernet utiliza um mecanismo bastante simples para realizar o controle de acesso ao meio físico;�Esse mecanismo recebe o nome de


�Esse mecanismo recebe o nome de Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA-CD)�ou Acesso Múltiplo Usando Detecção de Portadora com Detecção de Colisão;


�Funcionamento do CSMA-CD

�Quando um nó quer realizar uma transmissão, ele escuta o meio físico (através da placa de rede) para se certificar


(através da placa de rede) para se certificar se o meio físico está livre, ou seja, se nenhum nó está transmitindo neste momento;


�Caso o meio esteja livre é iniciada a transmissão;�Como outro nó pode também ter transmitido é possível que haja uma colisão;


transmitido é possível que haja uma colisão;

�Nesse caso as transmissões interferem uma na outra;


�Quando um nó detecta uma colisão, ele pára de transmitir;�Os nós esperam, então, um tempo aleatório (backoff exponencial) antes de


aleatório (backoff exponencial) antes de tentar transmitir novamente, sem interferência dos demais;


�O método CSMA-CD é classificado como um mecanismo de contenção ou disputa, pois os nós disputam a utilização do meio;�É importante observar que colisões podem


�É importante observar que colisões podem ser eventos absolutamente normais numa rede Ethernet, embora o excesso de colisões diminua sensivelmente o desempenho da rede;

PARTE 6.2.3

Padrões IEEE para a Tecnologia Ethernet


Padrões IEEE para a Tecnologia Ethernet

PARTE 6.2.3.1

Ethernet Padrão


Ethernet Padrão

Padrões IEEE para a Ethernet

�Ethernet Padrão (802.3)�10Base5

�Velocidade: 10Mbps


�Velocidade: 10Mbps�Meio Físico: Cabo Coaxial Grosso�Alcance máximo: 500 metros�Conector: BNC�Transmissão: Half-duplex


�Ethernet Padrão (802.3)�10Base2



�Velocidade: 10Mbps�Meio Físico: Cabo Coaxial Fino�Alcance máximo: 185 metros�Conector: BNC�Transmissão: Half-duplex


�Ethernet Padrão (802.3)�10BaseT



�Velocidade: 10Mbps�Meio Físico: Par Trançado (Cat4 e Cat5)�Alcance máximo: 100 metros�Conector: RJ-45�Transmissão: Half-duplex e Full-Duplex


�Ethernet Padrão (802.3)�10BaseF



�Velocidade: 10Mbps�Meio Físico: Fibra Ótica Multimodo�Alcance máximo: 2 Km�Conector: ST; SC�Transmissão: Half-duplex e Full-Duplex

PARTE 6.2.3.2

Fast Ethernet


Fast Ethernet


�Fast Ethernet (802.3u)�100BaseTx



�Velocidade: 100Mbps�Meio Físico: Par Trançado (Cat 5e)�Alcance máximo: 100 metros�Conector: RJ-45�Transmissão: Half-Duplex e Full-duplex


�Fast Ethernet (802.3u)�100BaseFx



�Velocidade: 100Mbps�Meio Físico: Fibra Ótica Multimodo/Monomodo

�Alcance máximo: 2 Km�Conector: SC; ST�Transmissão: Half-Duplex e Full-duplex

PARTE 6.2.3.3

Gigabit Ethernet


Gigabit Ethernet



�Gbit Ethernet (802.3ab)�1000BaseT

�Velocidade: 1Gbps�Velocidade: 1Gbps�Meio Físico: Par Trançado (Cat 5e ou Cat 6)

�Alcance máximo: 100 metros�Conector: RJ-45�Transmissão: Half-Duplex e Full-duplex


�Gbit Ethernet (802.3z


�Gbit Ethernet (802.3z)�1000BaseSX

�Velocidade: 1Gbps�Velocidade: 1Gbps�Meio Físico: Fibra Ótica Multimodo�Alcance máximo: Até 550 metros�Conector: SC; ST�Transmissão: Half-Duplex e Full-duplex


�Gbit Ethernet (802.3z


�Gbit Ethernet (802.3z)�1000BaseLX

�Velocidade: 1Gbps�Velocidade: 1Gbps�Meio Físico: Fibra Ótica Monomodo�Alcance máximo: Até 5 KM�Conector: SC; ST�Transmissão: Half-Duplex e Full-duplex

PARTE 6.2.3.4

10Gigabit Ethernet


10Gigabit Ethernet


�10Gbit Ethernet/10GEA (802.3ae)�10GBaseLR

�Velocidade: 10Gbps


�Velocidade: 10Gbps�Meio Físico: Fibra Ótica Monomodo�Alcance máximo: Até 10 Km�Conector: SC; ST�Transmissão: Full-duplex


�10Gbit Ethernet/10GEA (802.3ae)�10GBaseER



�Velocidade: 10Gbps�Meio Físico: Fibra Ótica Monomodo�Alcance máximo: Até 80 Km�Conector: SC; ST�Transmissão: Full-duplex


�10Gbit Ethernet/10GEA (802.3an)�10GBaseT



�Velocidade: 10Gbps�Meio Físico: Par Trançado (cat 6a)�Alcance máximo: 100 metros�Conector: RJ-45�Transmissão: Full-duplex

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