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Segundo Tanenbaum (1997), pode se definir Ethernet como um padrão utilizado em transmissões em redes locais (Norma IEEE 802.3).
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No projeto da escola Escola 1_A, a sua equipe realizou um excelente trabalho ao criar sub-redes separando os departamentos. Tais alterações na rede foram sentidas pelos colaboradores no ganho de velocidade no acesso aos recursos e nos compartilhamentos. Fora esses apontamentos feitos pelos usuários, a rede ganhou em segurança ao isolar as informações de setores distintos.
Para que seja criado um histórico das redes desenvolvidas pela sua equipe, o diretor de projetos solicitou que fossem documentados os equipamentos contidos em cada um dos departamentos e a quantidade de domínios de colisão e de broadcast na rede da unidade escolar.
Para isso, observe a Figura 3.1 em que está representada a topologia da escola Escola 1_A, possibilitando listar os equipamentos por departamento (direção, RH e financeiro) e calcular os domínios de colisão e broadcast.
A compreensão dos domínios de colisão e broadcast auxiliará você no planejamento para estruturação de uma rede, sendo possível escolher o equipamento apropriado para que a rede tenha o melhor desempenho possível. Para isso, faça, em forma de relatório, o levantamento solicitado pelo diretor de projetos.
Se imaginarmos a rede mundial de computadores, vamos perceber que a maior parte das topologias se encontra em uma LAN, onde estão localizadas as redes residenciais, empresas, faculdades, comércio, entre outros locais. Nesta seção você vai poder compreender as tecnologias utilizadas nas redes Ethernet, os domínios de colisão e broadcast, conhecimentos esses que possibilitarão que você consiga planejar a estrutura de uma rede interna com a garantia de qualidade nos serviços disponíveis.
Segundo Tanenbaum (1997), pode se definir Ethernet como um padrão utilizado em transmissões em redes locais (Norma IEEE 802.3). As normas IEEE 802 possuem subgrupos, conforme ilustra o Quadro 3.6:
| Subgrupo |
Definição |
|---|---|
| IEEE 802.1 | Gerência de rede |
| IEEE 802.2 | Logical link control |
| IEEE 802.3 | Ethernet |
| IEEE 802.5 | Token ring |
| IEEE 802.6 | Redes metropolitanas |
| IEEE 802.7 | Rede metropolitana |
| IEEE 802.8 | Fibra óptica |
| IEEE 802.10 | Segurança em rede local |
| IEEE 802.11 | Rede sem fio (Wireless) |
| IEEE 802.15 | Rede PAN (bluetooth) |
| IEEE 802.16 | Rede Wi-Max |
Especificamente nesta seção será feita uma discussão aprofundada sobre a Norma 802.3, que define as características técnicas e demais assuntos relacionados às redes locais (Ethernet). Basicamente, esse tipo de rede deve ter dois pontos:
Inicialmente, a Ethernet foi descrita por Robert Metcalfe (1973) em um projeto desenvolvido na empresa Xerox, conforme pode ser observado na Figura 3.6:
Por volta de 1979, Robert Metcalfe deixou a Xerox para criar a 3Com, empresa esta que, embora possua equipamentos até hoje nas redes, teve as suas atividades encerradas no ano de 2010. A grande sacada do seu fundador foi conseguir convencer as empresas DEC, Intel e Xerox a firmar parceria para conseguir estabelecer a Ethernet como um padrão utilizado nas redes de computadores local.
Embora já tenhamos estudado alguns meios de transmissão, para auxiliar a compreensão das características das redes Ethernet, vale a pena observar alguns exemplos de diferentes tipos de cabeamentos utilizados nas redes IEEE 802.3:
| Sigla |
Característica |
Cabo | Conector | Débito | Distância |
|---|---|---|---|---|---|
| 10Base2 | Ethernet fina | Cabo coaxial (50 Ohms) de diâmetro fino | BNC | 10 Mb/s | 185 m |
| 10Base5 | Ethernet espessa | Cabo coaxial de diâmetro espesso | BNC | 10Mb/s | 500 m |
| 10Base-T | Ethernet padrão | Par trançado (categoria 3) | RJ-45 | 10 Mb/s | 100 m |
| 100Base-TX | Ethernet rápida | Duplo par trançado (categoria 5) | RJ-45 | 100 Mb/s | 100 m |
| CAT6 | Ethernet Gigabit | Duplo par trançado (categoria 6) | RJ-45 | 1000 Mbit/s | 550 m |
| CAT6a | Ethernet de 10 Gigabits | Duplo par trançado (categoria 6) | RJ-45 | 10 Gbit/s | 550 m |
| 100Base-FX | Ethernet rápida | Fibra óptica multimodo (tipo 62.5/125) | **** | 100 Mb/s | 2 km |
| 1000Base-T | Ethernet Gigabit | Duplo par trançado (categoria 5) | RJ-45 | 1000 Mb/s | 100 m |
| 1000Base-LX | Ethernet Gigabit | Fibra óptica monomodo ou multímodo | **** | 1000 Mb/s | 550 m |
| 1000Base-SX | Ethernet Gigabit | Fibra ótica multímodo | **** | 1000 Mbit/s | 550 m |
| 10GBase-SR | Ethernet de 10 Gigabits | Fibra ótica multímodo | **** | 10 Gbit/s | 500 m |
| 10GBase-LX4 | Ethernet de 10 Gigabits | Fibra ótica multímodo | **** | 10 Gbit/s | 500 m |
Nas transmissões em que é possível alcançar velocidades de 1 Gbps, é utilizado cabeamento do tipo CAT6. Por sua vez, em transmissões com velocidades com até 10 Gbps, utiliza-se o CAT6a.
A seguir é possível observar a diferença entre os cabos do tipo CAT5e e CAT6:
Os cabeamentos utilizados na tecnologia Ethernet possuem valores mais acessíveis do que aqueles utilizados em uma WAN, por exemplo. Segundo Filippetti (2008), o tipo de tecnologia aplicada ao cabeamento dita a velocidade que cada um deles pode atingir, sendo estas as mais utilizadas nas aplicações IEEE 802.3:
Já estudamos diversos protocolos de rede que podem ser utilizados nas redes WAN e/ou LAN. Porém, em relação às redes Ethernet, Tanenbaum (1997) aponta que as comunicações desse tipo de rede são efetuadas pelo protocolo CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection), que permite que qualquer dispositivo da rede possa efetuar uma transmissão sem hierarquizar quem tem prioridade.
Basicamente, para o funcionamento do protocolo os dispositivos verificam se não há nenhuma comunicação ocorrendo para assim fazer uma transmissão. Caso ocorra de dois dispositivos emitirem uma mensagem um para o outro simultaneamente, ocorre uma colisão, e a transmissão é interrompida, sendo retomada em um tempo aleatório.
Para a melhor compreensão dessa técnica, vamos compreender o que significam as suas siglas:
Filippetti (2008) define que as transmissões 802.3 utilizam um cabeçalho de 14 bytes, dos quais:
A soma desses bits faz o controle de colisão nas transmissões, mecanismo que ocorre da seguinte forma:
O formato do cabeçalho IEEE 802.3 é apresentado na Figura 3.8.
| 8 bytes de sincronização | Transmissão 802.3 | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Destino | Origem | Total | Dados | PAD | FCS |
Tais características encontradas no protocolo CSMA/CD fazem com que tenhamos uma Ethernet comutada. Esse tipo de tecnologia é mais recente, o que permitiu uma evolução nas redes do tipo IEEE 802.3.
Segundo Filippetti (2008), essa tecnologia é constituída em cima de uma topologia estrela, estruturada como nodo central um switch (comutador), conforme pode ser observado na Figura 3.9:
Repare que o “Switch0” é o nodo central que conecta os computadores, o servidor e a impressora. O papel do nodo central de uma rede LAN é ser o comutador dos pacotes que o atravessam. Na comutação, os nodos verificam a porta a que o dispositivo receptor está conectado. Ao descobrir, o comutador pode fazer a transmissão na porta correta, permitindo que as outras portas fiquem livres para efetuar transmissões simultaneamente.
Tais técnicas evitam colisões e permitem velocidades de transmissões do tipo 10/100/100 megabits/s no modo full-duplex. Em outros tipos de topologia, como em barramento, conforme pode ser observado na Figura 3.10, não se permitem tais velocidades.
Após compreender os conceitos e as características da rede do tipo Ethernet, é possível resgatar o termo “colisão”, utilizado em diversas explicações ao longo desta seção.
Tanenbaum (1977) destaca que os dois tipos de ocorrências de colisões nas redes Ethernet são:
No domínio de colisão, os pacotes têm a possibilidade de efetuar a colisão uns com os outros. Essa ocorrência é um dos fatores principais da degradação dos serviços; se o equipamento que realiza o domínio de colisão for cascateado, a rede pode sofrer maiores consequências.
No domínio de broadcast, determina-se o limite a que o pacote pode chegar, ou seja, um dispositivo em uma rede local é capaz de efetuar a comunicação com outro sem que seja utilizado um roteador.
As mensagens de broadcast são utilizadas pelas operadoras de celular para marketing dos seus serviços oferecidos. Em alguns países são utilizadas para alertas de emergência como enchentes, ameaça de desastres naturais, entre outros.
No entanto, sistemas como Android e IOS podem ser bloqueados para não receber tais mensagens de broadcast.
Após a compreensão dos conceitos relacionados aos domínios de colisão e broadcast, observe o comportamento dos equipamentos nesse contexto:
Dessa forma, para maior compreensão desse conceito, observe a Figura 3.11:
Nela podemos observar que, como o roteador pode separar os domínios de broadcast, na topologia apresentada há três domínios. Já para o domínio de colisão, temos que:
Os equipamentos são constituídos em camadas diferentes do protocolo TCP/IP, alguns dos quais formam domínios de colisão e/ou broadcast. A forma como são tratadas as colisões nos diferentes equipamentos pode ser definida segundo a camada em que se atua?
Os estudos e discussões propostos nesta seção permitirão que você possa planejar a estruturação da rede, a fim de ganhar performance para prover os serviços necessários no dia a dia das pessoas e empresas.
