O Padrão Ethernet

Padrão Ethernet

A primeira versão do padrão Ethernet surgiu no ano de 1972, sendo inventada por Robert Metcalfe e seu colega David Boggs enquanto eles trabalhavam no Xerox Palo Alto Research Center (PARC) na Califórnia.

No seu conceito inicial esse padrão era chamado de “Network Alto Aloha”. Para mostrar que esse padrão não se adequa unicamente ao seu laboratório e que ele poderia suportar qualquer computador, o nome foi modificado para ethernet. O uso da palavra ether significa o meio físico de transporte o qual o bits iriam ser guiados as estações, como era acreditado que aconteceria com éter, a substância invisível e imponderável que, segundo Aristóteles, preenchia todo o espaço.

Figura: rascunho da primeira rede ethernet

Para tentar acabar com a falta de padronização e a venda de equipamentos foi dado ao ao IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers, em 1980, a tarefa de criar e executar a padronização da ethernet, isso resultou na grande utilização desta tecnologia.

A principal aplicação da tecnologia Ethernet é na criação de redes locais (LANs), permitindo a comunicação entre computadores, impressoras, roteadores, servidores e outros dispositivos.

Hoje, o padrão é amplamente utilizado em redes para conectar dispositivos e gerenciar comunicações em arquiteturas cliente-servidor em ambientes corporativos, governamentais, educacionais e domésticos.

Essa comunicação de dados é fundamental para que os dispositivos conectados possam compartilhar informações, recursos e até mesmo acesso à internet. Além disso, a tecnologia permite compartilhar dispositivos como servidores, sistemas de armazenamento, câmeras de vigilância, servidores de impressão, modems e roteadores na mesma rede.

A tecnologia ethernet consiste basicamente em três elementos principais: o meio físico, as regras de controle de acesso ao meio e o quadro ethernet.

O modo de transmissão é uma característica importante da ethernet, podendo ser: Simplex: durante todo o tempo apenas uma estação transmite, a transmissão é feita unilateralmente; Half-duplex: cada estação transmite ou recebe informações, não acontecendo transmissão simultânea; Full-duplex: cada estação transmite e/ou recebe, podendo ocorrer transmissões simultâneas.

A ethernet é um padrão da camada física e camada de enlace, ela vai operar em uma frequência de 10 Mbps, com quadros que possuem tamanho entre 64 e 1518 bytes. Originalmente ela foi criada para operar em uma topologia em barramento, onde todos os dispositivos recebem todos os pacotes transmitidos. O endereçamento é feito através de uma numeração que é única para cada host com 6 bytes sendo os primeiros 3 bytes para a identificação do fabricante e os 3 bytes seguintes para o número sequencial da placa. Esta numeração é conhecida como endereço MAC – Media Access Control.

Regras de Controle de Acesso ao Meio

O modo de produção half-duplex vai precisar de apenas uma estação transmitindo enquanto todas as outras aguardam em inatividade ” esta é uma característica básica de um meio físico compartilhado. O controle deste processo fica a cargo do método de acesso Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD. Qualquer estação pode transmitir quando ela perceber que o caminho vai estar livre. No caso de haver mais de uma estação transmitindo simultaneamente, ocorrerá uma colisão e os pacotes serão corrompidos. Ao detectar a colisão, a estação tentará transmitir o pacote após um intervalo de tempo aleatório. Isto significa que o CSMA/CD pode estar em três estados: transmitindo, disputando ou inativo.

Tipos de Cabos e Topologias

Os principais cabos utilizados são: Coaxial fino; Coaxial grosso; Par trançado sem blindagem.

Figura: Cabo Coaxial Figura: Par trançado sem blindagem

As topologias suportadas são: Barramento utilizando cabos coaxiais fino ou grosso; Estrela: utilizando cabos de par trançado sem blindagem; Árvore: combinação das anteriores.

Quadro Ethernet

O quadro ethernet é dividido em campos. Os principais campos podem ser descritos da seguinte maneira: Destination Address: contém o endereço MAC do destinatário; Source Address: contém o endereço MAC do remetente; Type/Length: indica o tamanho em Bytes do campo de dados; Data: contém os dados que deverão ser passados a próxima camada, deve ter tamanho mínimo de 46 bytes e máximo de 1500 bytes; FCS – Frame Check Sequence: contem o Cyclic Redundancy Check (CRC).

Um cabo de rede pode assumir diferentes velocidades podendo ser: 100 Mb/s (Fast Ethernet); 1 Gb/s (Gigabit Ethernet); 10 Gb/s (10 Gigabit Ethernet)

Fast Ethernet

Esse padrão manteve consigo do padrão ethernet o endereçamento, o formato do pacote, o tamanho e o mecanismo de detecção de erro. As suas principais mudanças em relação ao padrão Ethernet são o aumento de velocidade que foi para 100 Mbps e o modo de transmissão que pode ser half-duplex ou full-duplex.

As redes compatíveis com Fast Ethernet (também conhecidas como 10/100) têm uma taxa de transferência nominal de 100 Mbps e são suportadas pela maioria dos dispositivos no mercado. Algumas de suas vantagens são a facilidade de implementação, gerenciamento e manutenção. Outro benefício é que esse tipo de rede e equipamento é mais barato se comparado ao Gigabit Ethernet. Por outro lado, tornam-se menos eficientes na transmissão de dados e serviços mais pesados, como streaming media.

Se a sua operadora de telefonia oferece um plano de internet com velocidades nominais de até 100 Mbps, um roteador Fast Ethernet pode servir bem ao seu propósito. Porém, para planos acima de 100 Mbps, os usuários devem investir em Gigabit Ethernet, caso contrário não conseguirão utilizar toda a largura de banda disponível na conexão.

Com o modo de operação half-duplex não aconteceram mudanças no método de acesso (CSMA/CD). Porém no modo full-duplex aconteceram as seguintes mudanças: Criação dos pause