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O que é Ethernet IEEE 802.3

O que é Ethernet IEEE 802.3

Ethernet, IEEE 802.3, é um dos padrões mais amplamente usados ​​para redes de computadores e comunicações gerais de dados. É amplamente utilizado em todas as formas de rede de dados, desde a conexão com hubs Wi-Fi residenciais até redes de dados empresariais e redes de telecomunicações.

O padrão Ethernet tem sido usado por muitos anos, sendo constantemente atualizado para atender aos requisitos da tecnologia em crescimento. As velocidades de comunicação de dados aumentaram constantemente e a Ethernet, IEEE 802.3, aumentou suas velocidades de acordo.

Embora para muitos, a Ethernet seja familiar porque as conexões Ethernet são amplamente utilizadas em casa para conexões com fio entre computadores e hubs de banda larga, mas também fornecem a conectividade essencial para sistemas de rede de dados usados ​​em grandes empresas.

Ethernet é provavelmente mais conhecido por causa dos cabos de patch Ethernet curtos com seus conectores RJ45 que são usados ​​para conectar a maioria dos computadores desktop a roteadores de rede de dados. Isso torna as conexões Ethernet muito fáceis de fazer, aumentando assim a facilidade de uso e a popularidade da tecnologia Ethernet.

Conseqüentemente, a Ethernet constitui a tecnologia básica para conectividade para a maioria das redes locais atualmente. Versões dele também foram criadas para empresas maiores. Carrier Ethernet é um exemplo de como a tecnologia foi adaptada para uso por operadoras de rede ou operadoras.

História Ethernet

O padrão Ethernet foi desenvolvido pela primeira vez pela Xerox Corporation como um sistema experimental baseado em cabo coaxial na década de 1970. Usando um protocolo Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect (CSMA / CD) para permitir vários usuários, ele foi projetado para uso com LANs que provavelmente experimentariam uso esporádico com uso ocasional pesado.

O sucesso do projeto Ethernet original levou ao desenvolvimento conjunto de um padrão de 10 Mbps em 1980. Desta vez, três empresas estiveram envolvidas: Digital Equipment Corporation, Intel e Xerox.

A especificação Ethernet Versão 1 que surgiu a partir deste desenvolvimento formou a base para o primeiro padrão IEEE 802.3 que foi aprovado em 1983 e finalmente publicado como um padrão oficial em 1985.

Desde que os primeiros padrões Ethernet foram escritos e aprovados, muitas atualizações foram introduzidas para manter o padrão Ethernet alinhado com as tecnologias mais recentes que estão se tornando disponíveis.

Elementos de rede Ethernet

A LAN Ethernet IEEE 802.3 pode ser considerada consistindo em dois elementos principais:

  • Mídia de interconexão: O meio pelo qual os sinais se propagam é de grande importância no sistema de rede Ethernet. Ele governa a maioria das propriedades que determinam a velocidade na qual os dados podem ser transmitidos. Existem várias opções que podem ser usadas:
    • Cabo coaxial: Este foi um dos primeiros tipos de mídia de interconexão a ser usado para Ethernet. Normalmente, a impedância característica era de cerca de 110 ohms e, portanto, os cabos normalmente usados ​​para aplicações de radiofrequência não eram aplicáveis. Este tipo de cabeamento não é amplamente usado para Ethernet atualmente, pois é caro e difícil de instalar.
    • Cabos de par trançado Tipos de par trançado podem ser usados: Par trançado não blindado (UTP) ou um par trançado blindado (STP). Geralmente, os tipos blindados são melhores, pois limitam mais a captação parasita e, portanto, os erros de dados são reduzidos. Uma variedade de tipos de cabos diferentes estão disponíveis, já que o padrão está sempre avançando.
    • Cabo de fibra óptica: O cabo de fibra ótica está sendo usado cada vez mais, pois fornece imunidade muito alta contra captação e radiação, além de permitir a comunicação de taxas de dados muito altas.
  • Nós de rede Os nós da rede são os pontos de e para os quais a comunicação ocorre. Embora nos últimos anos termos como DTE, equipamento de terminal de dados e DCE, equipamento de comunicação de dados tenham sido usados, eles raramente são vistos hoje em dia quando se olha para comunicações Ethernet. Em vez disso, os tipos de equipamentos vistos na rede de dados Ethernet são os mais comumente vistos:
    • Computadores: Hoje, a maioria dos computadores vem com a capacidade de conectividade Ethernet. Espera-se que a maioria dos computadores desktop funcione em uma rede local, e isso é quase universalmente baseado em Ethernet. Hoje, a capacidade Ethernet será integrada à placa-mãe do computador, em vez de usar uma placa opcional plug-in. A conexão física normalmente é fornecida por meio de um conector Ethernet tipo RJ45.

      Para os laptops, há uma tendência crescente de serem muito mais finos. Isso significa que alguns não têm portas Ethernet dedicadas com um conector RJ45, pois não há espaço para elas. No entanto, eles podem normalmente se conectar a uma rede local usando Ethernet por meio de um adaptador. Isso lhes dará conectividade com fio confiável se as conexões sem fio não forem usadas.

    • Roteadores, switches e hubs: Os outros elementos principais em redes locais que usam Ethernet como meio de interface são roteadores, switches e hubs. Esses dispositivos permitem que os dados sejam roteados pelas redes de dados para que possam ser enviados e alcançar seus destinos relevantes. Embora semelhantes em alguns aspectos, roteadores, switches e hubs são tipos distintos de dispositivos, mesmo que os termos tendam a ser usados ​​indevidamente.
    • Dispositivos diversos: Em qualquer rede local, haverá a necessidade de uma variedade de dispositivos além de computadores, roteadores, switches, etc. Itens como impressoras, etc. serão necessários. Eles podem ser conectados à rede de maneira semelhante a qualquer computador.
    Uma variedade de dispositivos diferentes podem ser conectados a redes locais usando a tecnologia Ethernet. Muitos tipos diferentes de dispositivos destinados ao uso em redes locais terão capacidade Ethernet.

Além dos dispositivos baseados em hardware e interconexões físicas que são necessárias para qualquer rede local usando Ethernet, drivers de software também são necessários. Qualquer dispositivo com uma conexão Ethernet física terá o software necessário. Além disso, os sistemas operacionais populares como Windows, Apple iOS e Linus têm capacidade Ethernet incorporada ao software básico.

Isso significa que drivers adicionais não precisam ser carregados em todas as circunstâncias, exceto nas mais excepcionais, para permitir que os dispositivos se conectem a uma rede local Ethernet.

Topologias de rede Ethernet

Existem várias topologias de rede que podem ser usadas para comunicações Ethernet. A forma real usada dependerá dos requisitos.

  • Ponto a ponto: Esta é a configuração mais simples, pois apenas duas unidades de rede são usadas. Nessa estrutura simples, o cabo é conhecido como link de rede. Links dessa natureza são usados ​​para transportar dados de um lugar para outro e onde é conveniente usar Ethernet como mecanismo de transporte.
  • Barramento coaxial: Este tipo de rede Ethernet raramente é usado atualmente. Os sistemas usaram um cabo coaxial onde as unidades de rede estavam localizadas ao longo do comprimento do cabo. Os comprimentos dos segmentos foram limitados a um máximo de 500 metros, e foi possível colocar até 1024 DTEs ao longo de seu comprimento. Embora essa forma de topologia de rede não seja instalada atualmente, muito poucos sistemas legados ainda podem estar em uso. Atendendo à forma como opera, com vários nós na mesma perna, é utilizado o esquema anticolisão CSMA / CD.
  • Rede estrela: Esse tipo de rede Ethernet tem sido a topologia dominante desde o início dos anos 1990. Consiste em uma unidade de rede central, que pode ser o que se denomina um repetidor ou hub de múltiplas portas, ou um switch de rede.
    Todas as conexões com outros nós se irradiam a partir deste e são links ponto a ponto. É esse tipo de topologia de rede que é usada e estendida. As conexões tendem a se estender a partir de um hub central usando uma série de roteadores ou switches para desviar os dados para o nó final necessário.

Detecção de colisão de dados de mensagem

Nas formas originais de Ethernet, uma forma de detecção de colisão de dados conhecida como CSMA / CD foi usada. Nesse caso, os nós detectavam se os dados estavam sendo enviados e, se estivessem, eles recuariam e reenviariam seus dados posteriormente.

Hoje em dia, usando a topologia em estrela estendida, o requisito de detecção de colisão de dados CSMA / CD não é necessário. As colisões só são possíveis se a estação e o switch tentarem se comunicar ao mesmo tempo, e as colisões são limitadas ao link individual.

Além disso, o padrão 10BASE-T introduzido há muitos anos adotou técnicas full duplex e, em vista das melhorias que proporcionou, essa técnica se tornou o padrão para futuros desenvolvimentos do padrão Ethernet.

Em full duplex, switch e estação podem enviar e receber simultaneamente e, portanto, as redes de dados Ethernet modernas são livres de colisões.


Como funciona a Ethernet?

Ao se comunicar em uma rede de dados, o sistema Ethernet divide os dados em um conjunto denominado quadros. Esses frames possuem um formato específico e cada um contém os endereços de origem e destino.

O quadro também contém informações para verificação de erros, para que quaisquer dados corrompidos possam ser detectados. Se forem detectados erros, normalmente as camadas superiores da pilha de protocolos do sistema descartarão os dados e solicitarão uma retransmissão.

A Ethernet adota o modelo OSI para sua pilha de protocolo e, de acordo com isso, a própria Ethernet fornece serviços até a camada 3, a camada de enlace de dados.

A Ethernet adotou o formato de endereço MAC de 48 bits que também foi usado por outros padrões IEEE 802 e, de sua maneira, há semelhanças entre muitos padrões, tornando muito mais fácil para vários sistemas de rede de dados operarem lado a lado.

Metro e Carrier Ethernet

Existem versões de Ethernet que são usadas para desempenho de nível superior associado a grandes redes metropolitanas ou de área mais ampla. Metro Ethernet e operadora Ethernet são dois termos usados ​​com frequência.

Esses dois termos são frequentemente usados ​​quase que alternadamente, mas têm algumas diferenças.

  • Metro Ethernet: Metro Ethernet geralmente se refere a uma instalação Ethernet implantada em uma área metropolitana - ou seja, em uma área relativamente ampla - mais ampla do que a de uma rede local. Freqüentemente, as empresas usam Metropolitan Ethernet para conectar vários locais da empresa a uma rede por meio de uma linha privada Ethernet. Isso oferece algumas vantagens significativas em relação ao uso de redes públicas em termos de velocidade, segurança e custo. Carrier Ethernet é agora o termo abrangente usado para descrever o tipo de Ethernet usado para linhas baseadas em Ethernet dessa natureza.
  • Carrier Ethernet: Carrier Ethernet ou Carrier grade Ethernet é normalmente usada para fornecer comunicação ponto a ponto entre dois pontos ou sites ou para fornecer links para redes locais, etc. Carrier Etthernet foi desenvolvida para incluir uma série de outros serviços e permite dados de longa distância compartilhamento entre empresas e outras organizações. Isso reduz consideravelmente os custos, ao mesmo tempo que mantém o desempenho.

Metro Ethernet e Carrier Ethernet são agora variantes bem estabelecidas usadas por muitas operadoras e provedores de serviços para permitir que as empresas tenham interconexões de alto desempenho sobre recursos Ethernet de alto desempenho dedicados ou compartilhados.

Embora a rede de dados Ethernet tenha sido introduzida originalmente na década de 1970, ela passou por um processo contínuo de atualização. Isso permitiu que o conceito básico fosse mantido, ao mesmo tempo em que possibilitou o fornecimento dos níveis de desempenho necessários à medida que aumentam os requisitos de tecnologia e conectividade.

A tecnologia Ethernet é usada para redes de dados para tudo, desde redes de computadores domésticos até redes de dados empresariais onde a Ethernet da operadora é usada para transportar altos níveis de dados.

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