IEEE 802 arquitetura rede

Arquitetura IEEE 802

Redes de Computadores
Instituto de Informática - UFRGS

IEEE Standard 802

! Funções do MAC/LLC são as
mesmas da camada de enlace.
Porque dividir?
● Nível 2 ISO não específica

A. Carissimi -9-avr.-10
controle de acesso ao meio
● O LLC pode ser transportado
Aula 11 por diferentes níveis MAC
Redes de Computadores 2

Standard IEEE 802 Um pouco de história.... a Ethernet

Padrão para redes locais desenvolvido pela DEC, Intel e Xerox (DIX)
802.10 security

!
802.2 Logical Link Control
● Velocidade de transmissão de 10 Mbps
802 Overview e Architecture

Data ● Sinalização Manchester
802.1 Bridging
802.1 management

Link ● Controle de acesso ao meio é CSMA/CD 1-persistente
802.3 802.4 802.5 802.6 802.11 Layer ● Topologia em barramento
Medium Medium Medium Medium Medium
! Padrão proprietário que serviu de base para a definição do padrão
Acess Acess Acess Acess Acess
...


internacional IEEE802.3
● Muito similares
802.3 802.3 802.3 802.3 802.3 Physical
● Algumas mudanças para descaracterizar a patente industrial da Ethernet
Physical Physical Physical Physical Physical Layer
● Tipo de cabo, formato do quadro, topologia da rede, função dos


transceptores

Seus criadores foram Bob Metcalfe e David Boggs, o
primeiro fundou a 3Com
Redes de Computadores 3 Redes de Computadores 4

Standard IEEE 802.3 Quadro IEEE 802.3 versus quadro Ethernet

! Características fundamentais
● Velocidade de transmissão de 10 Mbps
● Sinalização Manchester
● Controle de acesso ao meio é CSMA/CD 1-persistente
● Define topologias em barramento e estrela
! Quadro e funcionamento difere da Ethernet em dois pontos

● Preâmbulo
● Interpretação do campo de controle tipo (Ethernet) e tamanho (IEEE 802.3)
! Ainda, por questões de custo...
● Oferece um serviço não orientado a conexão, sem confirmação, apenas com

detecção de erro (CRC)


Formato do quadro 802.3: preâmbulo e SOF Endereço MAC

7 1 2 ou 6 2 ou 6 2 0 a 1500 0 a 46 4 7 1 2 ou 6 2 ou 6 2 0 a 1500 0 a 46 4

≈
≈

Preâmbulo SOF End. destino End. fonte Tamanho dados pad CRC Preâmbulo SOF End. destino End. fonte Tamanho dados pad CRC

≈
≈


! Quadro é delimitado por um preâmbulo e um período de silêncio: ! Endereços físicos em 2 ou 6 bytes do destinatário e do fonte
● Seqüência de 7 bytes com o padrão 10101010 ● Na prática encontra-se apenas endereços em 6 bytes
● Gera onda quadrada durante 5.6 µsec (10 Mbps) com codificação ! Três tipos de endereços:
Manchester ● Unicast: identifica uma estação individualmente como origem ou destino
● Multicast: identifica um grupo de estações como destino


● Sinaliza o início da transmissão de um quadro
● Broadcast: identifica como destino todas as estações da rede
● Auxilia a sincronização entre o transmissor e o receptor
! Representado por números hexa separados por dois pontos:
! Start Of Frame (SOF): byte 10101011
● e.g.: 08:00:20:1A:20:09


Formato do endereço MAC Convenções em RFCs

! Identificação do tipo de endereço (bit I/G)
● I/G = 0: endereço de unicast; I/G = 1: endereço multicast ou broadcast
! Alocação de endereços (bit U/L)
● U/L = 0: atribuído pela IEEE (global); U/L = 1; atribuído localmente
Identificador do fabricante
(se atribuído pela IEEE) Número serial da placa de rede

48 bits
Byte MSB Byte LSB
! Os bits são numerados da esquerda para a direita a partir de zero

Bit 0: I/G ! O endereço MAC é transmitido na rede:
Bit 1: U/L
● Byte mais significativo ao menos significativo
● Do bit menos significativo para ao mais significativo


Tamanho/Tipo da área de dados Área de dados e padding

46 <=n <=1500

7 1 6 6 2 0 a 1500 0 a 46 4
7 1 2 ou 6 2 ou 6 2 0 a 1500 0 a 46 4

≈
≈

Preâmbulo SOF End. destino End. fonte Tamanho dados pad CRC

≈
≈


! Interpretação depende do valor ! Seqüência de n bytes de dados
● Valor ≤ 1518, indica o tamanho da área de dados (46 a 1500) ● Quantidade máxima 1500 bytes: razões históricas
● A área de dados é LLC PDU (IEEE 802.2) ● Quantidade mínima 46 bytes: funcionamento correto do CSMA/CD
● CSMA exige que os quadros tenham duração ≥ 51.2 µs
● Valor > 1536, define o tipo da PDU que está encapsulada


● Considera atraso de 25.6 µs para 2500 m (regra 5-4-3) e 10 Mbps
● e.g.:0x800 para protocolo IP, 0x806 para o protocolo ARP
● Padding é a inserção de bytes extras (sem informação) na área de dados
para completar o tamanho mínimo necessário


Frame Check Sequence (FCS) Algoritmo de recepção de quadros IEEE 802.3

7 1 2 ou 6 2 ou 6 2 0 a 1500 0 a 46 4

≈

≈

! Código para detecção de erros (CRC-32)
! Calculado considerando endereço do destinatário, do remetente, campo de
tamanho e a área de dados


Algoritmo de transmissão de quadros IEEE 802.3 Algoritmo de recuo binário exponencial (backoff)

96 tempos de bits

48 tempos de bits



Jam: para garantir energia suficiente para que Um slot time = 51.2 µs (tamanho do quadro a 10 Mbps)
uma colisão seja detectada

Desempenho do 802.3 O original: IEEE802.3 10 Mbps

! O desempenho de uma rede IEEE 803.2 depende de: ! Diferentes implementações em função do suporte físico
● Tempo de espera para transmitir quadros se meio está ocupado ● Notação:
● Número de colisões ocorridas (força retransmissão e execução do backoff) [taxa de transmissão][método de sinalização][tamanho máx do segmento]
! Possíveis soluções: ● E.g.: 10Base5, 10Base2, 10Base-T (Twisted-pair), 10Base-F (Fibra)

● Segmentação da rede: divisão em diferentes domínios de colisão ! Problemas da especificação IEEE 802.3
● Utilização de full duplex ● half-duplex

● Adendos para IEEE 802.3: aumento da taxa de transmissão, porém ● Enquanto uma estação “conversa” as demais devem apenas “escutar”
CSMA/CD deve continuar funcionando, portanto, se deve: ● Meio compartilhado
● diminuir o diâmetro da rede OU ● Disputa de acesso ao meio

● aumentar o tamanho mínimo do quadro ● Possibilidade de colisões e tratamento


Adendos a IEEE802.3 Fast Ethernet (IEEE 802.3u)

! Objetivos: ! Especificação 100 Base T
● Tornar a rede mais rápida em fator de 10 ● Topologia em estrela
● Manter compatibilidade retroativa com o padrão existente ● Suporte a par trançado (100 base TX e 100 base T4) e fibra (100 base FX)
! Linha evolutiva ! Tempo de transmissão reduzido por um fator 10
● Fast Ethernet (100 Mbps) ● 512 tempos de bit (quadro de 64 bytes) são 5.12 us
● Gigabit Ethernet (1000 Mbps = 1 Gbps) Para CSMA/CD operar corretamente deve-se ou aumentar o


!
● 10 Gigabit Ethernet (10000 Mbps = 10 Gbps) tamanho mínimo do quadro ou diminuir a distância por um fator 10
● Opção foi diminuir a distância para manter o mesmo quadro do IEEE802.3
● Supõe o uso de hubs


! Uso de full-duplex em switches
! Codificação utilizada:
● 4B/5B para 100 Base TX e FX e 8B/6T para 100 Base T4


Gigabit Ethernet Leituras complementares

! IEEE 802.3z (fibra óptica) ! Stallings, W. Data and Computer Communications (6th edition),
● 1000 Base SX (Short) Prentice Hall 1999.
● 1000 Base LX (Long) ● Capítulo 13. Seção 13.1, 13.2
! IEEE 802.3ab ● Capítulo 14, seção 14.1

● 1000 base TX ! Tanenbaum, A. Redes de Computadores (4a edição), Campus 2003.
● Gigabit ethernet em cabos categoria UTP 5 até 100m ● Capítulo 4, seção 4.3

● Padrão permite uso em half-duplex (com hubs), mas, nesse caso, o tamanho
mínimo do quadro é de 512 bytes para não reduzir o diâmetro da rede
! IEEE 802.3ae

● 10 Gigabit Ethernet


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