Cisco CCNAv7 - Evolução e padrões do Ethernet

Introdução

Quando você liga um computador a um switch com um cabo UTP, quase com certeza está usando o Ethernet. Ele domina as redes locais há décadas e continua evoluindo: de 10 Mb/s a centenas de Gb/s. Neste módulo, você vai estudar como o Ethernet funciona dentro dos switches. Neste primeiro post, o foco é entender o que é o Ethernet e como interpretar o nome dos seus padrões.

O que é o Ethernet?

O Ethernet é a família de tecnologias mais usada em redes locais com fio. Ele foi criado nos anos 1970, no centro de pesquisas da Xerox (PARC), e padronizado pelo IEEE como 802.3 no início dos anos 1980.

Ele opera nas duas camadas inferiores do modelo OSI:

flowchart TB
  A["Camada 2 - Enlace<br/>LLC (802.2) e MAC (802.3)"] --- B["Camada 1 - Física<br/>Sinalização, meios e conectores"]

Camada	O que o Ethernet define
Enlace (subcamada MAC)	Formato do quadro, endereços MAC, controle de acesso ao meio
Física	Velocidades, tipos de cabo, conectores e codificação dos sinais

Note

Por isso se diz que o Ethernet “mora” nas camadas 1 e 2. Os protocolos IP, TCP e UDP ficam acima dele e não dependem do Ethernet: o mesmo IP também funciona sobre Wi-Fi, por exemplo.

Como ler o nome de um padrão

Os padrões físicos do Ethernet têm nomes que seguem uma regra:

1000BASE-T

Parte	Significado	No exemplo
1000	Velocidade em Mb/s	1000 Mb/s (1 Gb/s)
BASE	Transmissão em banda base (o sinal ocupa todo o meio)	—
T	Tipo de meio. T = par trançado (twisted pair); F, S, L etc. indicam fibra	Par trançado

Padrões mais comuns

Padrão	Nome comum	Velocidade	Meio	Observação
10BASE-T	Ethernet	10 Mb/s	UTP (2 pares)	Histórico
100BASE-TX	Fast Ethernet	100 Mb/s	UTP Cat 5 (2 pares)	Ainda comum em equipamentos simples
1000BASE-T	Gigabit Ethernet	1 Gb/s	UTP Cat 5e ou superior (4 pares)	O padrão das LANs atuais
1000BASE-SX / LX	Gigabit sobre fibra	1 Gb/s	Fibra multimodo (SX) ou monomodo (LX)	Ligações entre prédios e salas de equipamentos
10GBASE-T	10 Gigabit Ethernet	10 Gb/s	UTP Cat 6a (até 100 m)	Redes de alto desempenho
10GBASE-SR / LR	10 Gigabit sobre fibra	10 Gb/s	Fibra multimodo (SR) ou monomodo (LR)	Data centers e backbones

Dica

Nos switches Cisco, as portas de cobre costumam aparecer como 10/100BaseTX ou 10/100/1000BaseTX, e as de fibra, como 1000BaseSX, 1000BaseLX ou similares, na coluna Type do comando show interfaces status.

Velocidade e categoria do cabo

Padrão	Categoria mínima de UTP
10BASE-T	Cat 3
100BASE-TX	Cat 5
1000BASE-T	Cat 5e
10GBASE-T	Cat 6a (para 100 m)

Você viu as categorias no módulo da camada física. Em todos esses padrões de cobre, o limite de um segmento é de 100 metros.

A evolução do Ethernet

Época	Característica
Início	Meio compartilhado (cabo coaxial e depois hubs), com half duplex e CSMA/CD
Fast Ethernet	Popularização do UTP e dos switches, que reduzem as colisões
Gigabit e superiores	Switches e full duplex viram o padrão. As colisões deixam de existir nos enlaces

A grande mudança foi a troca do hub pelo switch. Com ele, cada dispositivo tem um enlace dedicado, e o Ethernet deixou de depender do CSMA/CD no dia a dia. Por isso, o foco deste módulo são os switches.

Dois formatos de quadro: Ethernet II e IEEE 802.3

Existem duas versões do quadro, com uma diferença no campo de 2 bytes que vem depois dos endereços MAC:

Formato	O campo de 2 bytes significa
Ethernet II (DIX)	EtherType: o protocolo que vem dentro do quadro (por exemplo, 0x0800 para IPv4)
IEEE 802.3 (original)	Comprimento dos dados (e o protocolo é identificado pela subcamada LLC)

Como diferenciá-los? Pelo valor do campo:

Valor do campo	Interpretação
Até 1500 (0x05DC)	É um comprimento (802.3)
1536 (0x0600) ou mais	É um EtherType (Ethernet II)

Na prática, o formato Ethernet II é o usado pelas redes IP. Os campos do quadro e seus tamanhos você já viu no módulo anterior.

Mini laboratório: identificando o padrão Ethernet das portas

Objetivo: reconhecer o tipo de porta e o padrão em um switch.

1. No Packet Tracer, adicione um Switch 2960 e um PC, ligados com cabo Copper Straight-Through.
2. No CLI do switch, rode:

Switch>enable
Switch#show interfaces status

3. Observe as colunas Speed, Duplex e Type.
4. Para ver os detalhes de uma porta:

Switch#show interfaces fastEthernet 0/1

5. Procure a linha com o tipo de mídia (por exemplo, media type is 10/100BaseTX) e a linha com o duplex e a velocidade.

Preencha:

Informação	Valor
Tipo (coluna Type)	?
Velocidade da porta ligada ao PC	?
Duplex da porta ligada ao PC	?

Parte 2: pesquisa

Responda:

Situação	Qual padrão?
Você precisa de 1 Gb/s sobre UTP até 90 m	?
Você precisa ligar dois prédios distantes, com fibra monomodo, a 1 Gb/s	?
Um segmento de 100 Mb/s usando 2 pares de um cabo Cat 5	?

Perguntas para fixar:

• O que significam os termos “BASE” e “T” em 1000BASE-T?
• Por que o Ethernet é descrito como uma tecnologia das camadas 1 e 2?
• Como saber se um campo de 2 bytes do quadro é EtherType ou comprimento?

Ver respostas

Parte 1: os valores dependem do modelo, mas as portas de PC costumam aparecer com a-full e a-100 (autonegociados), tipo 10/100BaseTX.

Parte 2:

Situação	Padrão
1 Gb/s sobre UTP até 90 m	1000BASE-T (Cat 5e ou superior)
Dois prédios, fibra monomodo, 1 Gb/s	1000BASE-LX
100 Mb/s com 2 pares, Cat 5	100BASE-TX

• BASE é transmissão em banda base; T indica par trançado.
• Porque define o quadro e o acesso ao meio (camada 2) e também o meio e os sinais (camada 1).
• Se o valor for 1536 ou maior, é EtherType; se for até 1500, é comprimento.

Resumo

• O Ethernet (IEEE 802.3) é a tecnologia de LAN com fio mais usada e opera nas camadas 1 e 2.
• Nos nomes dos padrões, o número é a velocidade em Mb/s, BASE indica banda base e a letra final indica o meio (T = par trançado).
• Padrões comuns: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-T e os de fibra (SX, LX, SR, LR).
• A troca de hubs por switches e o uso de full duplex eliminaram as colisões nas LANs atuais.
• O quadro Ethernet II usa o campo EtherType; o 802.3 original usa comprimento. Valores a partir de 1536 são EtherType.

Próximo passo

No próximo post, você vai estudar o endereço MAC com mais profundidade: sua estrutura, o OUI e como a placa de rede decide se aceita ou descarta um quadro.