CCNA 1 Módulo 7 Tecnologias Ethernet
Antonio Estevão
http://aestevao-telecom.blogspot.com/
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Supervisor de Comunicação de Dados da Telemontrms - Engenharia de Telecomunicações S/A Esp º Redes de Computadores Cisco Certificado e Instrutor Cisco Networking Academy
As imagens e conteúdo desta apresentação foram obtidas do material Oficial do Programa Cisco Networking Academy, apenas para a orientação dos alunos durante as aulas
Conteúdo Conteúdo • • •
5. 1 Projeto de uma Rede Local
• 7. 1 Ethernet 10 Mbps e 100 Mbps 5. 2 Switches de Redes Locais
• 7. 2 Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet 5.3 Atividade de Laboratório
• 7. 3 Atividade de Laboratório
7. 1 Ethernet 10 Mbps e 100 Mbps
7.1.1 Ethernet 10 Mbps Padronizada pelo IEEE (Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos ) como 802.3 • Ethernet 10BASE5, 10BASE2 e 10BASE-T são consideradas Ethernet Legadas (Antigas). Características comuns da Ethernet legadas : – – – –
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Temporização Processo de transmissão Regras básicas de projeto. Utilizam o mesmo formato de quadro.
Contudo são idêntica até a parte mais baixa da camada física do modelo OSI. Já entre a sub camada MAC e à camada física de sinalização, processos adicionais ocorrem antes que os bits sejam transferidos ao Meio físico.
IEEE em relação com o modelo OSI
Cabeamento
Técnicas de sincronização em nível de bits • Para a correta leitura do sinal digital, o receptor precisa conhecer a freqüência adotada pelo emissor e amostrar o sinal recebido. • Conhecer o "Tempo de Bit" vai proporcionar a precisão desta amostragem as transições do sinal 0 e 1 e sincronia da comunicação.
Comunicação síncrona e assíncrona
• comunicações síncronas, o emissor e o receptor devem estar num estado de sincronia (relógio) antes da comunicação iniciar e permanecer em sincronia durante a transmissão. • comunicação assíncrona é a transmissão de dados ocorre sem um sinal de sincronía (relógio) – As informações recuperar os dados enviados através de codificação dentro dos próprios quadros.
CODIFICAÇÃO DE SINAL ETHERNET As informações colocadas no cabo são constituídas de sinais binários chamados bits. • •
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Objetiva a melhorar o desempenho e reduz erros de transmissão Os bits de ethernet são “margens ativadas”, significando que o nível lógico não é determinado pela detecção do nível da CC (corrente contínua) do sinal a um determinado momento, mas pela detecção da mudança de estado ou transição real do nível de voltagem da CC. A Ethernet utiliza codificação Manchester. – Proporciona ao sinal digital um método de alinhamento, ou sincronização.
TAMANHO DO PACOTE • A norma IEEE define um pacote de tamanho fixo mínimo e de tamanho fixo máximo. • 64 bytes - Mínimo – – – –
12 bytes de endereços 2 bytes de tipo 46 bytes de dados 4 bytes de CRC.
• 1518 bytes – Máximo – – – – –
12 bytes de endereços 2 bytes de tipo 46 bytes de dados 4 bytes de CRC. 1500 bytes dados
• O pacote de tamanho fixo tem a finalidade – Fornecer o melhor tempo de resposta na rede – Detecção de colisões
Temporização (Slot time) Para detectar colisões é necessário que o comprimento mínimo do quadros seja suficiente para encher de bits todo o comprimento da rede duas vezes (slot time) – Ethernet a 10 Mbps – 512 tempos de bit ou 64 octetos.
– Ethernet a 1 000 Mbps – 4 096 tempos de bit ou 512 octetos.
• Caso o quadro seja inferior a um slot time será considerado como pacotes fragmentados.
Interframe Gap A fim de manter um pacote Ethernet diferente do próximo pacote, adiciona-se overhead na forma de um período “quieto” (interframe gap com comprimento de 9,6 µ segundo) compulsório ao final do pacote. Finalidade intervalos entre frames: • Garantir a existência de um período “quieto” específico entre pacotes a fim de permitir a identificação do próximo pacote; • Compensação de atarso por componentes eletrônicos da rede. • Entre intervalos emite sinais Erro de Qualidade de Sinal (SQE) para testes nos circuitos de detecção de colisão do transceiver.
10BASE5 •
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Topologia de um único barramento de cabo coaxial grosso e pode ser encontrado em instalações bem antiga Características: – Transmissão a 10 Mbps – Primeiro meio físico usado pela Ethernet padrão 802.3 original – Pode ter até 500 m (1640,4 pés) de comprimento – Econômicos e não exigem configuração de terminal – usa codificação Manchester – um único ponto de falha. – Meio físico de um único cabo e funcionamento half-duplex
10BASE2 •
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Topologia de fácil instalação devido ao cabo ser menor, mais leve e mais flexíve, que 10Base5 Características: – Barata por não necessitar de hubs, porem placas de rede T difíceis de obter – usa codificação Manchester – cabos ligados a conectores BNC a um conector em formato de T na placa de rede – Apenas uma estação pode transmitir por vez – half-duplex com A taxa máxima de 10 Mbps. – Até 30 estações em qualquer segmento 10BASE2
7.1.4 10BASE-T • Topologia com cabos de cobre de par trançado, não blindado (UTP), considerado mais barato e mais fácil de instalar que o cabo coaxial • Características: – Topologia estrela ou estrela estendida – Originalmente com protocolo halfduplex, e full-duplex adicionada posteriormente – A partir de 1990 passou a dominar a tecnologia de redes locais. – usa codificação Manchester – Possui condutor sólido para cada fio nos 90 metros (no máximo) de cabo horizontal
7.1.5 Cabeamento e arquitetura do 10BASE-T •
O hubs ou repetidor multi-porta estende o comprimento de um segmento de rede dentro de um único domínio de colisão – Os links 10BASE-T podem ter distâncias sem repetição de até 100 m. – Existe um limites do número de hubs que podem ser usados em um segmento. regra 5-4-3
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Quando houver a necessidade de vários repetidores multiporta, será melhor configurá-los em uma ordem hierárquica de maneira a criar uma estrutura de árvore. – O desempenho será melhorado se as estações forem separadas por poucos repetidores.
Utilização de repetidores •
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Com os uso de repetidores podese aumentar a extensão do tamanho da rede e o aumento do número de estações que podem ser conectadas. No entanto, há um limite para esse processo, conforme o CCNA 1, TI 7.1.5, regra 5-4-3 – Máximo, cinco segmentos, conectados – Quatro repetidores, ou concentradores – Apenas três dos cinco segmentos contendo conexões do usuário.
7.1.6 Ethernet 100-Mbps A Ethernet 100 Mbps é também conhecida como Fast Ethernet: – 100BASE-TX, meio físico de cabo de cobre UTP – 100BASE-FX meio físico de fibra ótica multímodo. Ethernet & Fast Ethernet • Mesmo formato de quadro do Ethernet • O tempo de bit do Fast Ethernet ocorre a um décimo do tempo de bit do Ethernet a 10 Mbps • Com sinais de freqüência mais alta são mais sensíveis a ruídos.
7.1.7 100BASE-TX A Ethernet foi expandida para incluir a capacidade de full-duplex permitindo a comunicação de dois sentidos . • Aos poucos os switches substituíram os hubs 100BASE-TX • Usa codificação 4B/5B – melhora desempenho e reduz a possibilidade de erros na transmissão – Divide em grupos de 4 bits e Substitui por 5 bits para assegura a transição de sinal
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Possui pinagem separada para transmissão/recepção – Em modo Full-duplex, pode alcançar até 200 Mbps de throughput
7.1.8 100 BASE-FX A versão 100BASE-FX foi criada para aplicações em backbones, andares e edifícios onde o cobre não seria adequado • Porêm com os padrões Gigabit Ethernet a versão 100BASE-FX, não foi muito utilizada 100BASE-FX • Suporta taxa transmissão a 100 Mbps sobre dois cabos de fibra óptica. • Conectores ST ou SC.
7.1.9 Arquitetura Fast Ethernet •
Os hubs são considerados repetidores multiportas e os switches são considerados bridges multiportas. – Estão sujeitos ao limite de distância dos meios físicos UTP de 100 m. – Não é aconselhável usar halfduplex, em esquema de sinalização para full-duplex.
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Repetidor Classe I pode introduzir até 140 tempos de bit de latência. Repetidor Classe II pode introduzir até 92 tempos de bit de latência. – O cabo 100BASE-TX entre os repetidores Classe II não pode exceder a 5 metros
7. 2 Gigabit Ethernet e 10 Gigabit Ethernet
7.2.1 Ethernet 1000-Mbps •
Os padrões para Ethernet 1000Mbps ou Gigabit Ethernet representam transmissões usando meios físicos tanto de fibra como de cobre. – Compatível com redes 802.3 – Manter o mesmo protocolo de nível MAC da Fast Ethernet – Aumentar a velocidade de transmissão para 1000Mbps
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As diferenças entre o padrão Ethernet, Fast Ethernet e Gigabit Ethernet ocorre na camada física. – O tempo de bit no meio físico diminui 10 vezes ao Fast Ethernet – Freqüência mais alta – Bits mais sensíveis ao ruído em meios de cobre
7.2.2 1000BASE-T 1000BASE-T (IEEE 802.3ab) foi desenvolvido para proporcionar largura de banda adicional para ajudar a aliviar gargalos em redes Fast Ethernet Cat5. • Transmissão simultânea nos 4 pares UTP – Cada par é usado para transmissão e para recepção – Circuitos “híbridos” para separação entre TX e RX
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“Canceladores de eco” para retirar o eco introduzido devido aos circuitos “híbridos” Utilizando um esquema de codificação PAM (Phase Amplitude Modulation) nível 5,
7.2.3 1000BASE-SX e LX Diferentes formas de Gigabit Ethernet variam. • SX - comprimento de onda de infravermelho curto de 870 nm. – fonte um laser de 850 nm ou um LED em fibra óptica multimodo. – distâncias mais reduzidas
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LX - comprimento de onda de infravermelho longo de 1.300 nm. – laser em fibra óptica monomodo ou multimodo – alcançar distâncias maiores
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A luz é pulsada na fibra usando potência baixa e alta. – 0 lógico - luz de baixa potência – 1 lógico - luz de alta potência.
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Full-duplex - fibras separadas (Tx&Rx)
7.2.4 Arquitetura Gigabit Ethernet Arquitetura comutada Gigabit Ethernet • A largura de banda modal de fibra é medida em MHz-Km. – Distância máxima na qual um sinal pode viajar na fibra sem ficar distorcido pela dispersão por diferentes modos de luz que viajam pela mesma fibra
• As limitações de distância dos links full-duplex são apenas definidas pelo meio físico e não pelo atraso de ida e volta.
7.2.5 Ethernet 10 Gigabit •
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10-Gigabit Ethernet (10GbE) - IEEE 802.3ae utilizada em redes locais, MANs e WANs. • 10GbE permitem uma extensão da distância de quilômetros sobre fibra monomodo. • Compatíveis a protocolos Telecom: • SONET (Synchronous Optical Network) • SDH (Synchronous Digital Hierarchy). • ATM para certas aplicações. Diferenças – Temporização menor e mais suscetíveis a ruídos. – Esquema de codificação mais complexo – Apenas protocolo full-duplex com uso de fibra ótica
7.2.6 Arquiteturas 10 Gigabit Ethernet • 10-Gigabit Ethernet utiliza a multiplexação em quatro fluxos de bits simultâneos através de divisão de comprimento de onda (WDM, (Wavelength Division Multiplexing) – Alcançar altas taxas de transmissão.
• Quatro cores de luz, ou comprimentos de onda, são multiplexados em uma fibra. – Transmissor combina quatro feixes de laser ligeiramente diferentes reunidos por um prisma compõe um feixe de fibra – Receptor separa as quatro cores em detectores diferentes
7.2.7 Futuro da Ethernet A Ethernet já domina as LANs, mas agora também está sendo introduzida em aplicações tradicionais de MAN e WAN. • Conexões ponto-a-ponto full duplex comutadas que não são executadas em CSMA/CD • Atualmente ampla disponibilidade de produtos 1-Gigabit e 10 Gigabit 1Ethernet, e estudo pelo IEEE e o Ethernet Alliance para padrões 40, 100 ou mesmo 160 Gbps. • As limitações de largura de banda da fibra óptica esteão longe de ser ameaçadas • Suporte de aplicações com uso intensivo de QoS, ( telefonia IP e vídeo multicast).
Exercício de Laboratório
Obrigado