Ethernet

A Ethernet (também conhecida como norma IEEE 802.3) é um padrão de transmissão de dados para rede local baseada no seguinte princípio: todas as máquinas da rede Ethernet estão conectadas a uma mesma linha de comunicação, constituída por cabos cilíndricos. A Ethernet é uma tecnologia de rede muito utilizada porque seu preço não é muito elevado. Veja mais sobre essa tecnologia no artigo abaixo.

O que é Ethernet

A tecnologia Ethernet possui uma série de subdivisões, que se distinguem pelo tipo e diâmetro dos cabos utilizados. Confira algunas delas e suas principais características a seguir:

  • 10Base2: o cabo utilizado é um cabo coaxial fino de fraco diâmetro chamado thin Ethernet;
  • 10Base5: o cabo utilizado é um cabo coaxial de grande diâmetro chamado thick Ethernet;
  • 10Base-T: o cabo utilizado é um par trançado com débito de cerca de 10 Mbps;
  • 100Base-FX: permite obter débito de 100 Mbps utilizando fibra ótica multimodo;
  • 100Base-TX: similar ao 10Base-T, mas com débito 10 vezes maior (100 Mbps);
  • 1000Base-T: utiliza duplo par trançado de categoria 5 e permite débito na casa dos gigabytes por segundo;
  • 1000Base-SX: baseado em fibra ótica multimodo que utiliza um sinal de fraco comprimento de onda de 850 nanômetros;
  • 1000Base-LX: baseado em fibra ótica multimodo que utiliza um sinal de comprimento de onda elevado de 1.350 nanômetros.

Veja nesta tabela as especificações destas e outras alternativas Ethernet:

Sigla Denominação Cabo Conector Débito Alcance
10Base2 Ethernet fina
(thin Ethernet)
Cabo coaxial (50 Ohms) de diâmetro fino BNC 10 Mb/s 185m
10Base5 Ethernet espessa
(thick Ethernet)
Cabo coaxial de diâmetro espesso (0.4 avanços lento) BNC 10Mb/s 500m
10Base-T Ethernet padrão Par trançado (categoria 3) RJ-45 10 Mb/s 100m
100Base-TX Ethernet rápida
(Fast Ethernet)
Duplo par trançado (categoria 5) RJ-45 100 Mb/s 100m
100Base-FX Ethernet rápida
(Fast Ethernet)
Fibra ótica multimodo (tipo 62.5/125) 100 Mb/s 2 km
1000Base-T Ethernet Gigabit Duplo par trançado (categoria 5) RJ-45 1000 Mb/s 100m
1000Base-LX Ethernet Gigabit Fibra ótica monomodo ou multimodo 1000 Mb/s 550m
1000Base-SX Ethernet Gigabit Fibra ótica multimodo 1000 Mbit/s 550m
10GBase-SR Ethernet de 10 Gigabits Fibra ótica multimodo 10 Gbit/s 500m
10GBase-LX4 Ethernet de 10 Gigabits Fibra ótica multimodo 10 Gbit/s 500m

O princípio de transmissão

Todos os computadores de uma rede Ethernet estão conectados a uma mesma linha de transmissão e a comunicação é feita pelo protocolo CSMA/CD. Com esse protocolo, qualquer máquina está autorizada a transmitir pela linha a qualquer momento e sem nenhuma prioridade entre elas.

A comunicação é feita de maneira bem simples. Cada máquina verifica se não há nenhuma comunicação na linha antes de transmitir. Se duas máquinas transmitirem simultaneamente, haverá uma colisão. As duas máquinas interrompem a sua comunicação e esperam um prazo aleatório. Em seguida, a primeira que ultrapassar esse prazo poderá transmitir novamente. Esse princípio tem várias restrições, ou seja, os pacotes de dados devem ter uma dimensão máxima e é preciso haver um tempo de espera entre duas transmissões.

O tempo de espera varia de acordo com a frequência das colisões, ou seja, após a primeira colisão uma máquina espera uma unidade de tempo, após a segunda colisão a máquina espera duas unidades de tempo, após a terceira colisão a máquina espera quatro unidades de tempo e assim sucessivamente.

Ethernet comutada

Pouco tempo atrás, a topologia Ethernet era a Ethernet compartilhada. Nela, qualquer mensagem emitida é entendida pelo conjunto das máquinas conectadas e a banda larga disponível é compartilhada pelo conjunto delas. De uns anos para cá, houve uma evolução importante e chegou-se à Ethernet comutada.

A topologia física continua a ser uma estrela organizada em volta de um comutador (switch). O comutador tem um mecanismo de filtragem e de comutação muito similar ao utilizado pelas pontes (gateways). Ele inspeciona os endereços de fonte e destino das mensagens e elabora uma tabela que lhe permite saber qual máquina está conectada em qual porta do switch.

Conhecendo a porta de destino, o comutador transmitirá a mensagem apenas na porta adequada enquanto as portas restantes, já livres para outras transmissões, poderão atuar simultaneamente. O resultado é que cada troca pode ser feita em fluxo nominal (mais compartilhamento de largura de banda), sem colisões, com aumento substancial na largura de banda da rede com velocidade nominal igual. Quanto a saber se todas as portas de um comutador podem dialogar ao mesmo tempo sem perda de mensagens, isso vai depender da qualidade do switch.

Já que a comutação evita as colisões e que as técnicas 10/100/1000 base T (X) dispõem de circuitos separados para a transmissão e a recepção (um par trançado por sentido de transmissão), a maioria dos comutadores modernos permite desativar a detecção de colisão e passar para o modo full-duplex (bidirecional) nas portas. Dessa forma, as máquinas podem transmitir e receber ao mesmo tempo, o que também contribui para o desempenho da rede. O modo full-duplex é particularmente interessante, principalmente para os servidores com vários clientes.

Os comutadores de Ethernet modernos também detectam a velocidade de transmissão utilizada por cada máquina e, se o equipamento suportar várias velocidades (10, 100 ou 1000 megabits/s), começa a negociar com ele para selecionar uma velocidade e o modo de transmissão: semi-duplex ou full-duplex. Isso permite contar com um grupo de máquinas com desempenhos diferentes (ex: um conjunto de computadores com diversas configurações de hardware).

Como o tráfego transmitido e recebido já não se transmite para todas as portas, fica muito mais difícil rastrear o que se passa. Isso contribui para a segurança global da rede, tema muito sensível hoje. Para concluir, o uso de comutadores permite construir redes mais vastas geograficamente. Na Ethernet compartilhada, uma mensagem deve poder esperar qualquer outra máquina num intervalo de tempo específico (slot time) sem o qual o mecanismo de detecção de colisões (CSMA/CD) não funciona corretamente.

Isso não se aplica mais aos comutadores de Ethernet. A distância já não é mais limitada, exceto pelos limites técnicos do suporte utilizado (fibra ótica ou par trançado, a potência do sinal emitido e a sensibilidade do receptor).

Foto: © Kutsyi Bohdan - Shutterstock.com

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