Padrão RS-422

EIA-422 (anteriormente RS-422) é um protocolo de comunicação de dados serial que descreve comunicações 4-wire, full-duplex, linha diferencial e multi-drop. Fornece transmissão de dados balanceada com linhas de transmissão unidirecionais/não reversíveis, terminadas ou não terminadas. Ao contrário de RS-485 (que é multi-point em vez de multi-drop), EIA-422 não permite mútiplos drivers somente múltpilos receivers.

Entre as várias vantagens oferecidas por este padrão incluem-se o receiver diferencial definido em RS-423, um driver diferencial e taxas de dados que chegam a 10 Megabaud a 12 metros (40 pés).

As conexões mecânicas para esta interface estão especificadas por EIA-530 (conector DB-25) ou EIA-449 (conector DB-37), entretanto existem dispositivos que têm 4 screw-posts para implementar os pares de transmissão e recepção somente. O comprimento máximo do cabo é de 1200m. A taxa máxima de dados é de 10 Mbit/s a 1.2m ou 100 Kbit/s a 1200m. EIA-422 não pode implementar uma rede de comunicação realmente multi-point (tal como EIA-485), ainda que somente um driver possa ser conectado a até 10 receivers.

Um uso comum de EIA-422 é para extensões RS-232. Em estúdios de edição de vídeos ele é usado para interligar o quadro de controle central e os equipamentos de execução/gravação de vídeo e áudio. Além disso, uma variante do RS-422 compatível com RS-232 usando um conector mini-DIN-8 foi amplamente usada em equipamento Macintosh até ser substituída pelo Barramento Serial Universal (Universal Serial Bus) da Intel no iMac.

Este artigo foi originalmente baseado no material do Free On-line Dictionary of Computing, o qual é licenciado sob GFDL.

Os Protocolos de Rede

Para explicar o que são os Protocolos de Rede, eu vou usar um exemplo clássico: pensemos num chinês que não fala português e um brasileiro que não fala chinês. Ambos podem se comunicar usando uma língua em comum, digamos o inglês, que seria algo como um protocolo. Mesmo que ambos não falassem nenhuma língua em comum poderiam usar gestos universais como o dedão para cima indicando "positivo" ou juntar as duas mãos próximo ao ouvido para dizer que está com sono ou dormindo.

Os protocolos são justamente estas línguas e sinais universais que permitem aos dispositivos comunicar-se através da rede. Assim como há várias línguas no mundo, na informática há diversos protocolos.

No caso das redes, especificamente, dentre as centenas de protocolos existentes os que são mais comuns e que, portanto, serão aqueles que encontraremos por aí:

IPX - "Internetwork Packet Exchange". Criado inicialmente pela Novell, foi muito utilizado nas redes locais até que o protocolo TCP/IP dominasse o cenário. Apesar de obsoleto, o IPX ainda está em uso pois há dispositivos antigos que só conseguem se comunicar através dele.

Netbeui - Criado pela Microsoft para ser o padrão nas suas primeiras versões de rede. A partir do Windows 2000, o NetBuei deixou o posto de protocolo principal para o TCP/IP e atualmente caiu praticamente em desuso.

TCP/IP - A grande revolução nas redes, é o mais utilizado atualmente por permitir diversos tipos de configuração. "TCP" e "IP" são abreviações de: "Transmission Control Protocol - Protocolo de Controle de Transmissão" e "Internet Protocol - Protocolo de Interconexão", que são abreviações dos principais protocolos que compõem o TCP/IP, mais há muitos outros protocolos imbutidos nele.

HTTP - "Hypertext Transfer Protocol, que significa Protocolo de Transferência de Hipertexto". É o protocolo padrão da Web, que é a parte gráfica da internet. É o HTTP que possibilita a visualização de figuras e vídeos no seu browser. O HTTP, por sua vez, roda sobre o TCP/IP. Isto significa que o TCP/IP funciona como uma rodovia por onde são transportadas as informações HTTP. Portanto, o HTTP não é usado na rede local ou na Internet em si, mas precisa destes dois sistemas para funcionar.

FTP - Significa File Transfer Protocol (Protocolo de Transferência de Arquivos). Permite a transferência de arquivos entre dois computadores, funcionando sobre a infra-estrutura da Internet que usa o TCP/IP como protocolo padrão.

Na prática, nas redes locais que você provavelmente vai montar será preciso instalar e configurar apenas o protocolo TCP/IP. Isto porque o IPX e o NetBeui são cada vez menos necessários e tendem a desaparecer, enquanto o HTTP e o FTP são protocolos internos com os quais dificilmente tereremos que configurar ou instalar.

Uma curiosidade: a World Wide Web (WWW) virou sinônimo de internet, mas na verdade a WWW é apenas um dos serviços disponíveis na Internet. A World Wide Web é apenas a parte gráfica da internet, que contém muitos outros serviços como SMTP (e-mail) e FTP (Transferência de arquivos), sem falar em outros serviços como o famoso compartilhamento de arquivos, por onde muita gente encontra seus arquivos MP3.

Cada sistema de compartilhamento de arquivos tem seu próprio protocolo, que roda "por cima" do protocolo TCP/IP que, por sua vez, forma uma espécie de esqueleto que sobre o qual são construídos outros sistemas de transporte de dados, que são os endereços IP, que eu falarei no próximo artigo.

Redes com FIBRA ÓPTICA

A fibra óptica é um pedaço de vidro ou de materiais poliméricos com capacidade de transmitir luz. Tal filamento pode apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem de micrômetros (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros.

FUNCIONAMENTO

A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total.

As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas eletromagnéticas, temos como exemplo a luz uma vez que é transparente e pode ser agrupada em cabos. Estas fibras são feitas de plástico e/ou de vidro. O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas electromagnéticas. As ondas electromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes à gama da luz.

O meio de transmissão por fibra óptica é chamado de "guiado", porque as ondas eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas omnidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado de "não-guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de 10⁹ à 10¹⁰ bits por segundo (cerca de 40Gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente.

Cabos fibra óptica atravessam oceanos. Usar cabos para conectar dois continentes separados pelo oceano é um projeto monumental. É preciso instalar um cabo com milhares de quilômetros de extensão sob o mar, atravessando fossas e montanhas submarinas. Nos anos 80, tornou-se disponível, o primeiro cabo fibra óptica intercontinental desse tipo, instalado em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital. Desde então, a capacidade dos cabos aumentou. Alguns cabos que atravessam o oceano Atlântico têm capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos.

Para transmitir dados pela fibra óptica, é necessário equipamentos especiais, que contém um componente foto emissor, que pode ser um diodo emissor de luz (LED) ou um diodo laser. O foto emissor converte sinais elétricos em pulsos de luz que representam os valores digitais binários (0 e 1). Tecnologias como WDM (CWDM e DWDM) fazem a multiplexação de vários comprimentos de onda em um único pulso de luz chegando a taxas de transmissão de 1,6 Terabits/s em um único par de fibras.

VANTAGENS

Em Virtude das suas características, as fibras ópticas apresentam muitas vantagens sobre os sistemas eléctricos:

·         Dimensões Reduzidas

·      Capacidade para transportar grandes quantidades de informação ( Dezenas de milhares de conversações num par de Fibra);

·   Atenuação muito baixa, que permite grandes espaçamentos entre repetidores, com distância entre repetidores superiores a algumas centenas de quilômetros.

·         Imunidade às interferências eletromagnéticas;

·         Matéria-prima muito abundante;

DESVANTAGENS

·         Custo ainda elevado de compra e manutenção;

·         Fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamento;

·         Dificuldade de conexões das fibras ópticas;

·         Acopladores tipo T com perdas muito grandes;

·         Impossibilidade de alimentação remota de repetidores;

·         Falta de padronização dos componentes ópticos.

APLICAÇÕES

Uma característica importante que torna a fibra óptica indispensável em muitas aplicações é o facto de não ser suscetível à interferência eletromagnética, pela razão de que não transmite pulsos elétricos, como ocorre com outros meios de transmissão que empregam os fios metálicos, como o cobre. Podemos encontrar aplicações do uso de fibra óptica na medicina (endoscopias por exemplo) como também em telecomunicações (principalmente internet) em substituição aos fios de cobre.

Ethernet

Ethernet é uma arquitetura de interconexão para redes locais - Rede de Área Local (LAN) - baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinais elétricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para a subcamada de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC) do modelo OSI. A Ethernet foi padronizada pelo IEEE como 802.3. A partir dos anos 90, ela vem sendo a tecnologia de LAN mais amplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outros padrões de rede como Token Ring, FDDI e ARCNET.

História

A Ethernet foi originalmente desenvolvida, presume-se, a partir de projeto pioneiro atribuído a Xerox Palo Alto Research Center.² Entende-se, em geral, que a Ethernet foi inventada em 1973, quando Robert Metcalfe escreveu um memorando para os seus chefes contando sobre o potencial dessa tecnologia em redes locais.² Contudo, Metcalfe afirma que, na realidade, a Ethernet foi concebida durante um período de vários anos. Em 1976, Metcalfe e David Boggs (seu assistente) publicaram um artigo, Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks.Metcalfe deixou a Xerox em 1979 para promover o uso de computadores pessoais e redes locais (LANs), e para isso criou a 3Com. Ele conseguiu convencer DEC, Intel, e Xerox a trabalhar juntas para promover a Ethernet como um padrão, que foi publicado em 30 de setembro de 1980. Competindo com elas na época estavam dois sistemas grandemente proprietários, token ring e ARCNET. Em pouco tempo ambos foram afogados por uma onda de produtos Ethernet. No processo a 3Com se tornou uma grande companhia, e além de se ter tornado conhecida como U.S Robotics, também uma fabricante de processadores digitais.

Descrição geral

Ethernet é baseada na ideia de pontos da rede enviando mensagens, no que é essencialmente semelhante a um sistema de rádio, cativo entre um cabo comum ou canal, às vezes chamado de éter (no original, ether). Isto é uma referência oblíqua ao éter luminífero, meio através do qual os físicos do século XIX acreditavam que a luz viajasse.

Cada ponto tem uma chave de 48 bits globalmente única, conhecida como endereço MAC, para assegurar que todos os sistemas em uma ethernet tenham endereços distintos.

Tem sido observado que o tráfego Ethernet tem propriedades de auto similaridade, com importantes consequências para engenharia de tráfego de telecomunicações.

Os padrões atuais do protocolo Ethernet são os seguintes: - 10 megabits/seg: 10Base-T Ethernet (IEEE 802.3) - 100 megabits/seg: Fast Ethernet (IEEE 802.3u) - 1 gigabits/seg: Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) - 10 gigabits/seg: 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae).

Ethernet com meio compartilhado CSMA/CD

Um esquema conhecido como Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) organizava a forma como os computadores compartilhavam o canal. Originalmente desenvolvido nos anos 60 para ALOHAnet - Hawaii usando Rádio, o esquema é relativamente simples se comparado ao token ring ou rede de controle central (master controlled networks). Quando um computador deseja enviar alguma informação, este obedece o seguinte algoritmo:

1 - Se o canal está livre, inicia-se a transmissão, senão vai para o passo 4;

2 - [transmissão da informação] se colisão é detectada, a transmissão continua até que o tempo mínimo para o pacote seja alcançado (para garantir que todos os outros transmissores e receptores detectem a colisão), então segue para o passo 4;

3 - [fim de transmissão com sucesso] informa sucesso para as camadas de rede superiores, sai do modo de transmissão;

4 - [canal está ocupado] espera até que o canal esteja livre;

5 - [canal se torna livre] espera-se um tempo aleatório, e vai para o passo 1, a menos que o número máximo de tentativa de transmissão tenha sido excedido;

6 - [número de tentativa de transmissão excedido] informa falha para as camadas de rede superiores, sai do modo de transmissão;

Na prática, funciona como um jantar onde os convidados usam um meio comum (o ar) para falar com um outro. Antes de falar, cada convidado educadamente espera que outro convidado termine de falar. Se dois convidados começam a falar ao mesmo tempo, ambos param e esperam um pouco, um pequeno período. Espera-se que cada convidado espere por um tempo aleatório de forma que ambos não aguardem o mesmo tempo para tentar falar novamente, evitando outra colisão. O tempo é aumentado exponencialmente se mais de uma tentativa de transmissão falhar.

Originalmente, a Ethernet fazia, literalmente, um compartilhamento via cabo coaxial, que passava através de um prédio ou de um campus universitário para interligar cada máquina. Os computadores eram conectados a uma unidade transceiver ou interface de anexação (Attachment Unit Interface, ou AUI), que por sua vez era conectada ao cabo. Apesar de que um fio simples passivo fosse uma solução satisfatória para pequenas Ethernets, não o era para grandes redes, onde apenas um defeito em qualquer ponto do fio ou em um único conector fazia toda a Ethernet parar.

Como todas as comunicações aconteciam em um mesmo fio, qualquer informação enviada por um computador era recebida por todos os outros, mesmo que a informação fosse destinada para um destinatário específico. A placa de interface de rede descarta a informação não endereçada a ela, interrompendo a CPU somente quando pacotes aplicáveis eram recebidos, a menos que a placa fosse colocada em seu modo de comunicação promíscua. Essa forma de um fala e todos escutam definia um meio de compartilhamento de Ethernet de fraca segurança, pois um nodo na rede Ethernet podia escutar às escondidas todo o tráfego do cabo se assim desejasse. Usar um cabo único também significava que a largura de banda (bandwidth) era compartilhada, de forma que o tráfego de rede podia tornar-se lentíssimo quando, por exemplo, a rede e os nós tinham de ser reinicializados após uma interrupção elétrica.

Hubs Ethernet

Este problema foi contornado pela invenção de hubs Ethernet, que formam uma rede com topologia física em estrela, com múltiplos controladores de interface de rede enviando dados ao hub e, daí, os dados são então reenviados a um backbone, ou para outros segmentos de rede.

Porém, apesar da topologia física em estrela, as redes Ethernet com hub ainda usam CSMA/CD, no qual todo pacote que é enviado a uma porta do hub pode sofrer colisão; o hub realiza um trabalho mínimo ao lidar com colisões de pacote.

As redes Ethernet trabalham bem como meio compartilhado quando o nível de tráfego na rede é baixo. Como a chance de colisão é proporcional ao número de transmissores e ao volume de dados a serem enviados, a rede pode ficar extremamente congestionada, em torno de 50% da capacidade nominal, dependendo desses fatores. Para solucionar isto, foram desenvolvidos "comutadores" ou switches Ethernet, para maximizar a largura de banda disponível.

Ethernet Comutada (Switches Ethernet)

A maioria das instalações modernas de Ethernet usam switches Ethernet em vez de hubs. Embora o cabeamento seja idêntico ao de uma Ethernet com hub (Ethernet Compartilhada), com switches no lugar dos hubs, a Ethernet comutada tem muitas vantagens sobre a Ethernet média, incluindo maior largura de banda e cabeamento simplificado. Mas a maior vantagem é restringir os domínios de colisão, o que causa menos colisão no meio compartilhado causando uma melhor desempenho na rede. Redes com switches tipicamente seguem uma topologia em estrela, embora elas ainda implementem uma "nuvem" única de Ethernet do ponto de vista das máquinas ligadas.

Switch Ethernet "aprende" quais são as pontas associadas a cada porta, e assim ele pára de mandar tráfego broadcast para as demais portas a que o pacote não esteja endereçado, isolando os domínios de colisão. Desse modo, a comutação na Ethernet pode permitir velocidade total de Ethernet no cabeamento a ser usado por um par de portas de um mesmo switch.

Já que os pacotes são tipicamente entregues somente na porta para que são endereçadas, o tráfego numa Ethernet comutada é levemente menos público que numa Ethernet de mídia compartilhada. Contudo, como é fácil subverter sistemas Ethernet comutados por meios como ARP spoofing e MAC flooding, bem como por administradores usando funções de monitoramento para copiar o tráfego da rede, a Ethernet comutada ainda é considerada como uma tecnologia de rede insegura.

Tipos de quadro Ethernet e o campo EtherType

Há quatro tipos de quadro Ethernet :

• Ethernet original versão I
• O quadro Ethernet versão 2 ou quadro Ethernet II, chamado quadro DIX (iniciais de DEC, Intel, e Xerox). É o mais comum atualmente, já que é muitas vezes usado diretamente pelo Protocolo Internet.
• quadro IEEE 802.x LLC
• quadro IEEE 802.x LLC/SNAP

Os tipos diferentes de quadro têm formatos e valores de MTU diferentes, mas podem coexistir no mesmo meio físico.

A Ethernet Versão 1 original da Xerox tinha um campo de comprimento de 16 bits, embora o tamanho máximo de um pacote fosse 1500 bytes. Esse campo de comprimento foi logo reusado na Ethernet Versão 2 da Xerox como um campo de rótulo, com a convenção de que valores entre 0 e 1500 indicavam o uso do formato Ethernet original, mas valores maiores indicavam o que se tornou conhecido como um EtherType, e o uso do novo formato de quadro. Isso agora é suportado nos protocolos IEEE 802 usando o header SNAP.

O IEEE 802.x definiu o campo de 16 bits após o endereço MAC como um campo de comprimento de novo. Como o formato de quadros do Ethernet I não é mais usado, isso permite ao software determinar se um quadro é do Ethernet II ou do IEEE 802.x, permitindo a coexistência dos dois padrões no mesmo meio físico. Todos os quadros 802.x têm um campo LLC. Examinando o campo LLC, é possível determinar se ele é seguido por um campo SNAP.

As variantes 802.x de Ethernet não são de uso geral em redes comuns. O tipo mais comum usado hoje é a Ethernet Versão 2, já que é usada pela maioria das redes baseadas no Protocolo da Internet, com seu EtherType setado em 0x0800. Existem técnicas para encapsular tráfego IP em quadros IEEE 802.3, por exemplo, mas isso não é comum.

Variedades de Ethernet

Além dos tipos de frames mencionados acima, a maioria das diferenças entre as variedades de Ethernet podem ser resumidas em variações de velocidade e cabeamento. Portanto, em geral, a pilha do software de protocolo de rede vai funcionar de modo idêntico na maioria dos tipos a seguir.

As seções seguintes proveem um breve sumário de todos os tipos de mídia Ethernet oficiais. Além desses padrões, muitos fabricantes implementaram tipos de mídia proprietários por várias razões, geralmente para dar suporte a distâncias maiores com cabeamento de fibra ótica.

Algumas variedades antigas de Ethernet

• Xerox Ethernet -- a implementação original de Ethernet, que tinha 2 versões, Versão 1 e Versão 2, durante seu desenvolvimento. O formato de frame da versão 2 ainda está em uso comum.
• 10BASE5 (também chamado Thicknet) -- esse padrão antigo da IEEE usa um cabo coaxial simples em que você conseguia uma conexão literalmente furando o cabo para se conectar ao núcleo. É um sistema obsoleto, embora devido a sua implantação amplamente difundida antigamente, talvez ainda possa ser utilizado por alguns sistemas.
• 10BROAD36 -- Obsoleto. Um padrão antigo permitindo a Ethernet para distâncias mais longas. Utilizava técnicas de modulação de banda larga similares àquelas empregadas em sistemas de cable modem, e operava com cabo coaxial.
• 1BASE5 -- Uma tentativa antiga de padronizar uma solução de LAN de baixo custo. Opera a 1 Mbit/s e foi um fracasso comercial.
• StarLAN 1—A primeira implementação de Ethernet com cabeamento de par trançado.

10 Mbit/s Ethernet

• 10BASE2 (também chamado ThinNet ou Cheapernet) -- Um cabo coaxial de 50-ohm conecta as máquinas, cada qual usando um adaptador T para conectar seu NIC. Requer terminadores nos finais. Por muitos anos esse foi o padrão dominante de ethernet de 10 Mbit/s.
• 10BASE5 (também chamado Thicknet) -- Especificação Ethernet de banda básica de 10 Mbps, que usa o padrão (grosso) de cabo coaxial de banda de base de 50 ohms. Faz parte da especificação de camada física de banda de base IEEE 802.3, tem um limite de distância de 500 metros por segmento.
• StarLAN 10—Primeira implementação de Ethernet em cabeamento de par trançado a 10 Mbit/s. Mais tarde evoluiu para o 10BASE-T.
• 10BASE-T -- Opera com 4 fios (dois conjuntos de par trançado) num cabo de cat-3 ou cat-5. Um hub ou switch fica no meio e tem uma porta para cada nó da rede. Essa é também a configuração usada para a ethernet 100BASE-T e a Gigabit.
• FOIRL -- Link de fibra ótica entre repetidores. O padrão original para ethernet sobre fibra.
• 10BASE-F -- um termo genérico para a nova família de padrões de ethernet de 10 Mbit/s: 10BASE-FL, 10BASE-FB e 10BASE-FP. Desses, só o 10BASE-FL está em uso comum (todos utilizando a fibra óptica como meio físico).
• 10BASE-FL -- Uma versão atualizada do padrão FOIRL.
• 10BASE-FB -- Pretendia ser usada por backbones conectando um grande número de hubs ou switches, agora está obsoleta.
• 10BASE-FP -- Uma rede passiva em estrela que não requer repetidores, nunca foi implementada.

Fast Ethernet

• 100BASE-T -- Designação para qualquer dos três padrões para 100 Mbit/s ethernet sobre cabo de par trançado.
• Inclui 100BASE-TX, 100BASE-T4 e 100BASE-T2.
• 100BASE-TX -- Usa dois pares, mas requer cabo cat-5.
• Configuração "star-shaped" idêntica ao 10BASE-T. 100Mbit/s.
• 100BASE-T4 -- 100 Mbit/s ethernet sobre cabeamento cat-3 (Usada em instalações 10BASE-T).
• Utiliza todos os quatro pares no cabo. Atualmente obsoleto, cabeamento cat-5 é o padrão. Limitado a Half-Duplex.
• 100BASE-T2 -- Não existem produtos.
• 100 Mbit/s ethernet sobre cabeamento cat-3. Suporta full-duplex, e usa apenas dois pares. Seu funcionamento é equivalente ao 100BASE-TX, mas suporta cabeamento antigo.
• 100BASE-FX -- 100 Mbit/s ethernet sobre fibra óptica. Usando fibra ótica multimodo 62,5 mícrons tem o limite de 400 metros.

Gigabit Ethernet

• 1000BASE-T -- 1 Gbit/s sobre cabeamento de cobre categoria 5e ou 6.
• 1000BASE-SX -- 1 Gbit/s sobre fibra.
• 1000BASE-LX -- 1 Gbit/s sobre fibra. Otimizado para distâncias maiores com fibra mono-modo.
• 1000BASE-CX -- Uma solução para transportes curtos (até 25m) para rodar ethernet de 1 Gbit/s num cabeamento especial de cobre. Antecede o 1000BASE-T, e agora é obsoleto.

10-Gigabit Ethernet (Ethernet 10 Gigabit)

O novo padrão Ethernet de 10 gigabits abrange 7 tipos diferentes de mídias para uma LAN, MAN e WAN. Ele está atualmente especificado por um padrão suplementar, IEEE 802.3ae, e será incorporado numa versão futura do padrão IEEE 802.3.

• 10GBASE-SR -- projetado para suportar distâncias curtas sobre cabeamento de fibra multi-modo, variando de 26m a 82m dependendo do tipo de cabo. Suporta também operação a 300m numa fibra multi-modo de 2000 MHz.
• 10GBASE-LX4 -- usa multiplexação por divisão de comprimento de ondas para suportar distâncias entre 240m e 300m em cabeamento multi-modo. Também suporta 10 km com fibra mono-modo.
• 10GBASE-LR e 10GBASE-ER -- esses padrões suportam 10 km e 40 km respectivamente sobre fibra mono-modo.
• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW e 10GBASE-EW. Essas variedades usam o WAN PHY, projetado para interoperar com equipamentos OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Eles correspondem à camada física do 10GBASE-SR, 10GBASE-LR e 10GBASE-ER respectivamente, e daí usam os mesmos tipos de fibra e suportam as mesmas ditâncias. (Não há um padrão WAN PHY correspondendo ao 10GBASE-LX4.)

Usam conexão ponto a ponto, interligando apenas dois equipamentos. (FUNIVERSA - 2010 - MPE-GO - Técnico de Informática)

Ethernet de 10 gigabit é muito nova, e continua em vistas sobre qual padrão vai ganhar aceitação comercial.

Padrões Relacionados

Esses padrões de rede não são parte do padrão Ethernet IEEE 802.3 Ethernet, mas suportam o formato de frame ethernet, e são capazes de interoperar com ele.

• Wireless Ethernet (IEEE 802.11) - Frequentemente rodando a 2 Mbit/s (802.11legacy), 11 Mbit/s (802.11b) ou 54 Mbit/s (802.11g).
• 100BaseVG - Um rival precoce para a ethernet de 100 Mbit/s. Ele roda com cabeamento categoria 3. Usa quatro pares. Um fracasso, comercialmente.
• TIA 100BASE-SX - Promovido pela Associação das Indústrias de Telecomunicações (TIA). O 100BASE-SX é uma implementação alternativa de ethernet de 100 Mbit/s em fibra ótica; é incompatível com o padrão oficial 100BASE-FX. Sua característica principal é a interoperabilidade com o 10BASE-FL, suportando auto negociação entre operações de 10 Mbit/s e 100 Mbit/s—uma característica que falta nos padrões oficiais devido ao uso de comprimentos de ondas de LED diferentes. Ele é mais focado para uso na base instalada de redes de fibra de 10 Mbit/s.
• TIA 1000BASE-TX - Promovido pela Associação das Indústrias de Telecomunicações, foi um fracasso comercial, e nenhum produto desse padrão existe. O 1000BASE-TX usa um protocolo mais simples que o padrão oficial 1000BASE-T, mas requer cabeamento categoria 6.

CANOPEN

 CANopen é um protocolo de comunicação e especificação do perfil do dispositivo para sistemas embarcados usados ​​em automação. Em termos do modelo OSI, CANopen implementa as camadas acima e incluindo a camada de rede. O padrão consiste de CANopen um esquema de endereçamento, vários protocolos de comunicação e de uma pequena camada de aplicação definida por um perfil do dispositivo. Os protocolos de comunicação tem suporte para gerenciamento de rede, monitoramento de dispositivos e de comunicação entre os nós, incluindo uma camada de transporte simples para a mensagem de segmentação / desegmentation. O protocolo de nível inferior implementação do link de dados e camadas físicas é geralmente Controller Area Network (CAN), embora os dispositivos que utilizam outros meios de comunicação (como a Ethernet Powerlink, EtherCAT) também pode implementar o perfil do dispositivo CANopen.

O dispositivo CANopen básico e perfis de comunicação são dadas na especificação 301 CiA lançado pela CAN em Automação. Perfis para dispositivos mais especializados são construídos em cima deste perfil básico, e são especificados em vários outros padrões divulgados pela CAN em Automação, como CIA 401 para I / O-módulos e da CIA 402 para controle de movimento.

MODELO DO DISPOSITIVO

Cada dispositivo CANopen tem à execução de determinadas características padrão em seu software de controle.

A unidade de comunicação implementa os protocolos para troca de mensagens com os outros nós na rede

Iniciando e redefinir o dispositivo é controlado por meio de uma máquina de estado. Deve conter os estados de inicialização, pré-operacional, operacional e parou. As transições entre os estados são feitas através da emissão de um objeto de gestão da rede de comunicação (NMT) para o dispositivo.

O dicionário de objetos é um conjunto de variáveis ​​com um índice de 16-bit. Além disso, cada variável pode ter um sub-índice de 8 bits. As variáveis ​​podem ser utilizadas para configurar o dispositivo e refletir o seu meio ambiente, ou seja, contém os dados de medição.

A parte de aplicação do dispositivo realmente executa a função desejada do dispositivo, após a máquina do Estado é definido para o estado operacional. O aplicativo é configurado por variáveis ​​no dicionário de objetos e os dados são enviados e recebidos através da camada de comunicação.

OBJETOS DE COMUNICAÇÃO

CAN, a camada física do CANopen, só pode transmitir pacotes de curtas que consistem de um ID de 11 bits, um pedido de transmissão (RTR) bit remoto e 0-8 bytes de dados. O padrão CANopen divide o 11-bit frame CAN id em um código de função de 4 bits e 7-bit CANopen nó ID. Isto limita o número de dispositivos numa rede CANopen a 127 (0 é reservado para a difusão). Uma extensão para o padrão de barramento CAN (CAN 2.0 B) permite ids quadro prolongado de 29 bits, mas na prática redes CANopen grandes o suficiente para precisar o alcance id estendida raramente são vistos.

Em CANopen o id de um CAN-frame de 11 bits é conhecido como identificador de objeto de comunicação, ou COB-ID. No caso de uma colisão de transmissão, a arbitragem do barramento utilizado no barramento CAN, o chassis com o menor ID de ser transmitido em primeiro lugar e sem um atraso. Usando um número de código de baixo para funções críticas tempo garante o menor atraso possível.

Conteúdo de um quadro CANopen padrão:

	COB-ID	RTR	Comp. dos dados	dados
comprimento	11 bits	1 bit	4 bits	0-8 bytes

O padrão COB-ID mapeamento de tipos quadros, atribuindo um código de função (NMT, SYNC, EMCY, PDO, SDO ...) para os primeiros 4 bits, de modo que as funções críticas têm prioridade. Este mapeamento pode, contudo, ser personalizado para fins especiais (exceto para NMT e SDO, necessário para a comunicação básica).

	Cód. De função	Nó ID
Comprimento	4 bits	7 bits

No IDThe padrão reservas certas COB-IDs para gerenciamento de rede e transferências SDO. Alguns códigos de função e COB-IDs devem ser mapeados para a funcionalidade padrão após a inicialização do dispositivo, mas pode ser configurado para outros usos mais tarde.

Modelo OSI

A Organização Internacional para a Normalização (do inglês: International Organization for Standardization - ISO), foi uma das primeiras organizações a definir formalmente uma arquitetura padrão com objetivo de facilitar o processo de interconectividade entre máquinas de diferentes fabricantes, assim em 1984 lançou o padrão chamado Interconexão de Sistemas Abertos (do inglês: Open Systems Interconnection - OSI) ou Modelo OSI.

O Modelo OSI permite comunicação entre máquinas heterogêneas e define diretivas genéricas para a construção de redes de computadores (seja de curta, média ou longa distância) independente da tecnologia utilizada.¹

Esta arquitetura é um modelo que divide as redes de computadores em 7 camadas, de forma a se obter camadas de abstração. Cada protocolo implementa uma funcionalidade assinalada a uma determinada camada.

A ISO costuma trabalhar em conjunto com outra organização, a União Internacional de Telecomunicações (do inglês: International Telecommunications Union - ITU), publicando uma série de especificações de protocolos baseados na arquitetura OSI. Estas séries são conhecidas como 'X ponto', por causa do nome dos protocolos: X.25, X.500, etc.

História

Trabalhar em um modelo de arquitetura em camadas de rede foi iniciado e a Organização Internacional para a Normalização (ISO) começou a desenvolver a sua estrutura de arquitetura OSI. OSI tinha quatro componentes principais: um modelo abstrato de rede, o chamado Modelo de Referência Básico ou sete camadas do modelo, e um conjunto de protocolos específicos e outros dois de menor relevância.

O conceito de um modelo de sete camadas foi fornecida pelo trabalho de Charles Bachman, Serviços de Informação da Honeywell. Vários aspectos do projeto OSI evoluíram a partir de experiências com a ARPANET, a Internet incipiente, NPLNET, EIN, CYCLADES rede e o trabalho em IFIP WG6.1. O novo projeto foi documentado em ISO 7498 e seus adendos diferentes. Neste modelo, um sistema de rede foi dividido em camadas. Dentro de cada camada, uma ou mais entidades se encarrega de implementar sua funcionalidade. Cada entidade interagiram diretamente apenas com a camada imediatamente abaixo dela, e dispõem de instalações para utilização pela camada de cima.

Protocolos ativam um sinal elétrico de um host para interagir com uma entidade correspondente na mesma camada em outro host. Definições de serviços abstratamente descrito a funcionalidade fornecida a um (N), camada por uma camada de (N-1), em que N era um dos sete camadas de protocolos de funcionamento no hospedeiro local.

Os documentos padrões OSI estão disponíveis no ITU-T como o X.200 série de recomendações. Algumas das especificações do protocolo foram também está disponível como parte da série X ITU-T. O equivalente a ISO e ISO / IEC para o modelo OSI estavam disponíveis a partir de ISSO, mas apenas alguns deles sem taxas.

Implementação do sistema aberto

Etapas obrigatórias para atingir interoperabilidade, compatibilidade, portabilidade e escalabilidade exigidos no sistema aberto (OSI):

·        definição do modelo: define o que cada camada deve fazer, isto é, define os serviços que cada camada deve oferecer;

·      definição dos protocolos de camada: define os componentes que fazem parte do modelo (padrões de interoperabilidade e portabilidade), não só os relacionados à comunicação, mas também alguns não relacionados como a estrutura de armazenamento de dados;

·     seleção dos perfis funcionais: realizada pelos órgãos de padronização de cada país que escolhem os padrões que lhes cabem, baseados em condições tecnológicas, base instalada, visão futura, etc.

Descrição das camadas

Este modelo é dividido em camadas hierárquicas, ou seja, cada camada usa as funções da própria ou da camada anterior, para esconder a complexidade e transparecer as operações ao usuário, seja ele um programa ou uma outra camada.

As camadas são empilhadas na seguinte ordem:

Modelo OSI
Camada	Protocolo
7.Aplicação	HTTP, SMTP, FTP, SSH, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, Ping ...
6.Apresentação	XDR, TLS ...
5.Sessão	NetBIOS ...
4.Transporte	NetBEUI, TCP, UDP,RTP, SCTP, DCCP, RIP...
3.Rede	IP (IPv4, IPv6), IPsec, ICMP, ARP, RARP, NAT...
2.Enlace ·         Subcamada LLC ·         Subcamada MAC	Ethernet, 802.11 WiFi, IEEE 802.1Q, 802.11g, HDLC, Token ring, FDDI, PPP, Switch, Frame relay, ATM ...
1.Física	Modem, RDIS, RS-232,EIA-422, RS-449,Bluetooth, USB,10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, SONET, DSL...

De acordo com a recomendação X.200, existem sete camadas, com o 1 a 7, com uma camada na parte inferior. Cada camada é genericamente conhecida como uma camada de N. Um "N +1 entidade" (a camada N +1) solicitar serviços de uma "entidade N" (na camada N).

Em cada nível, duas entidades (N-entidade pares) interagem por meio do protocolo de N através da transmissão de unidades de dados de protocolo (PDU).

A Unidade de Dados de Serviço (SDU) é uma unidade específica de dados que foram passados ​​de uma camada OSI para uma camada inferior, e que a camada inferior ainda não encapsulou em uma unidade de dados de protocolo (PDU). Uma SDU é um conjunto de dados que são enviados por um usuário dos serviços de uma determinada camada, e é transmitida semanticamente inalterada a um usuário do serviço peer.

A PDU é uma camada de N e o SDU camada de N-1. Com efeito, a SDU é a "carga útil" de uma dada PDU. Isto é, o processo de alteração de um SDU a uma PDU, é constituído por um processo de encapsulamento, realizada pela camada inferior. Todos os dados contidos no SDU fica encapsulado dentro do PDU. A camada de N-1 adiciona cabeçalhos ou rodapés, ou ambos, para a SDU, transformando-a numa PDU de camada N-1. Os cabeçalhos ou rodapés adicionados fazem parte do processo utilizado para tornar possível a obtenção de dados de uma fonte para um destino.

Alguns aspectos ortogonais, tais como gestão e segurança, envolvem todas as camadas.

Serviços de segurança não estão relacionadas com uma camada específica: eles podem ser relacionadas por uma série de camadas, tal como definido pela ITU-T recomendação X.800. Estes serviços visam melhorar a tríade CIA ( confidencialidade , integridade e disponibilidade ) dos dados transmitidos. Na verdade, a disponibilidade de serviço de comunicação é determinada pelo projeto de rede e / ou de gestão de rede protocolos. Escolhas adequadas para estes são necessários para proteger contra negação de serviço.

1 - Camada Física

A camada física define especificações elétricas e físicas dos dispositivos. Em especial, que define a relação entre um dispositivo e um meio de transmissão, tal como um cabo de cobre ou um cabo de fibra óptica. Isso inclui o layout de pinos, tensões, impedância da linha, especificações do cabo, temporização, hubs, repetidores, adaptadores de rede, adaptadores de barramento de host (HBA usado em redes de área de armazenamento) e muito mais.

2 - Ligação de dados

A camada de ligação de dados também é conhecida como de enlace ou link de dados. Esta camada detecta e, opcionalmente, corrige erros que possam acontecer no nível físico. É responsável por controlar o fluxo (recepção, delimitação e transmissão de quadros) e também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados.

3 - Camada de Rede

A camada de rede fornece os meios funcionais e de procedimento de transferência de comprimento variável de dados de sequências de uma fonte de acolhimento de uma rede para um host de destino numa rede diferente (em contraste com a camada de ligação de dados que liga os hosts dentro da mesma rede), enquanto se mantém a qualidade de serviço requerido pela camada de transporte. A camada de rede realiza roteamento funções, e também pode realizar a fragmentação e remontagem, e os erros de entrega de relatório. Roteadores operam nesta camada, o envio de dados em toda a rede estendida e tornando a Internet possível. Este é um esquema de endereçamento lógico - os valores são escolhidos pelo engenheiro de rede. O esquema de endereçamento não é hierárquico.

A camada de rede pode ser dividida em três sub-camadas:

Sub-rede de acesso - que considera protocolos que lidam com a interface para redes, tais como X.25;

Sub-rede dependente de convergência - em que é necessário para elevar o nível de uma rede de trânsito, até ao nível de redes em cada lado;

Sub-rede independente de convergência - lida com a transferência através de múltiplas redes: controla a operação da sub rede roteamento de pacotes, controle de congestionamento, tarifação e permite que redes heterogêneas sejam interconectadas.

4 - Camada de Transporte

A camada de transporte é responsável por receber os dados enviados pela camada de Sessão e segmentá-los para que sejam enviados a camada de Rede, que por sua vez, transforma esses segmentos em pacotes. No receptor, a camada de Transporte realiza o processo inverso, ou seja, recebe os pacotes da camada de Rede e junta os segmentos para enviar à camada de Sessão.

Isso inclui controle de fluxo, ordenação dos pacotes e a correção de erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de recebimento, garantindo que as mensagens sejam entregues sem erros na sequência, sem perdas e duplicações.

A camada de Transporte separa as camadas de nível de aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de nível físico (camadas de 1 a 3). A camada 4, Transporte, faz a ligação entre esses dois grupos e determina a classe de serviço necessária como orientada a conexão e com controle de erro e serviço de confirmação ou, sem conexões e nem confiabilidade.

O objetivo final da camada de transporte é proporcionar serviço eficiente, confiável e de baixo custo. O hardware e/ou software dentro da camada de transporte e que faz o serviço é denominado entidade de transporte.

A entidade de transporte comunica-se com seus usuários através de primitivas de serviço trocadas em um ou mais TSAP(Transport Service Access Point), que são definidas de acordo com o tipo de serviço prestado: orientado ou não à conexão. Estas primitivas são transportadas pelas TPDU (Transport Protocol Data Unit).

Na realidade, uma entidade de transporte poderia estar simultaneamente associada a vários TSA e NSAP (Network Service Access Point). No caso de multiplexação, associada a vários TSAP e a um NSAP e no caso de splitting, associada a um TSAP e a vários NSAP.

A ISO define o protocolo de transporte para operar em dois modos:

Orientado a conexão.

Não-Orientado a conexão.

Como exemplo de protocolo orientado à conexão, temos o TCP, e de protocolo não orientado à conexão, temos o UDP. É óbvio que o protocolo de transporte não orientado à conexão é menos confiável. Ele não garante - entre outras coisas mais -, a entrega das TPDU, nem tão pouco a ordenação das mesmas. Entretanto, onde o serviço da camada de rede e das outras camadas inferiores é bastante confiável - como em redes locais -, o protocolo de transporte não orientado à conexão pode ser utilizado, sem o overhead inerente a uma operação orientada à conexão.

O serviço de transporte baseado em conexões é semelhante ao serviço de rede baseado em conexões. O endereçamento e controle de fluxo também são semelhantes em ambas as camadas. Para completar, o serviço de transporte sem conexões também é muito semelhante ao serviço de rede sem conexões. Constatado os fatos acima, surge a seguinte questão: "Por que termos duas camadas e não uma apenas?". A resposta é sutil, mas procede: A camada de rede é parte da sub-rede de comunicações e é executada pela concessionária que fornece o serviço (pelo menos para as WAN). Quando a camada de rede não fornece um serviço confiável, a camada de transporte assume as responsabilidades, melhorando a qualidade do serviço.

5 - Camada de Sessão

A camada de Sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. Definindo como será feita a transmissão de dados, pondo marcações nos dados que serão transmitidos. Se porventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor.

6 - Camada de Apresentação

A camada de Apresentação, também chamada camada de Tradução, converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado, ou seja, um formato entendido pelo protocolo usado. Um exemplo comum é a conversão do padrão de caracteres (código de página) quando o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII. Pode ter outros usos, como compressão de dados e criptografia.

Os dados recebidos da camada sete estão descomprimidos, e a camada 6 do dispositivo receptor fica responsável por comprimir esses dados. A transmissão dos dados torna-se mais rápida, já que haverá menos dados a serem transmitidos: os dados recebidos da camada 7 foram "encolhidos" e enviados à camada 5.

Para aumentar a segurança, pode-se usar algum esquema de criptografia neste nível, sendo que os dados só serão decodificados na camada 6 do dispositivo receptor.

Ela trabalha transformando os dados em um formato no qual a camada de aplicação possa aceitar, minimizando todo tipo de interferência.

7 - Camada de Aplicação

A camada de aplicação corresponde às aplicações (programas) no topo da camada OSI que serão utilizados para promover uma interação entre a máquina-usuário (máquina destinatária e o usuário da aplicação). Esta camada também disponibiliza os recursos (protocolo) para que tal comunicação aconteça, por exemplo, ao solicitar a recepção de e-mail através do aplicativo de e-mail, este entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede efetuando tal solicitação (POP3, IMAP).

Tudo nesta camada é relacionado ao software. Alguns protocolos utilizados nesta camada são: HTTP, SMTP, FTP, SSH, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, Ping, etc.

Resumo

CAMADA	FUNÇÃO
7 - Aplicação	Funções especialistas (transferência de arquivos, envio de e-mail, terminal virtual)
6 - Apresentação	Formatação dos dados, conversão de códigos e caracteres
5 - Sessão	Negociação e conexão com outros nós
4 - Transporte	Oferece métodos para a entrega de dados ponto-a-ponto
3 - Rede	Roteamento de pacotes em uma ou várias redes
2 - Data Link	Detecção e correção de erros do meio de transmissão
1 - Físico	Transmissão e recepção dos bits brutos através do meio de transmissão

Arquitetura Internet

O padrão aberto técnico da Internet, o Protocolo de Controle de Transmissão (do inglês: Transmission Control Protocol - TCP), surgiu de uma necessidade específica do Departamento de Defesa dos Estados Unidos, que necessitava de uma rede que pudesse sobreviver a qualquer condição, até mesmo uma guerra nuclear. O Modelo de Referência e a Pilha de Protocolos TCP/IP tornam possível a comunicação de dados entre dois computadores em qualquer parte do mundo.

Devido ao surgimento massivo de redes de computadores, a International Organization for Standardization (ISO) realizou uma pesquisa sobre esses vários esquemas de rede e percebeu-se, a necessidade de se criar um modelo de rede para ajudar os desenvolvedores a implementar redes que poderiam comunicar-se e trabalhar juntas (modelo de referência OSI).

Diferentemente do modelo OSI, que possui sete camadas, o modelo TCP/IP possui quatro camadas, são elas:

·         Camada 4: A camada de Aplicação

·         Camada 3: A camada de Transporte

·         Camada 2: A camada de Rede(Internet)

·         Camada 1: A camada de Física