As
redes Ethernet (inclusive suas variações de alta velocidade)
baseiam-se em um método de acesso denominado CSMA-CD
(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).
Esse protocolo parte do pressuposto que a estação pode
"ouvir" suas próprias transmissões e verificar
se elas estão corretas ou se está havendo alguma colisão,
isto é, uma outra estação transmitindo simultaneamente.
Em caso de sucesso, a estação prossegue com a transmissão
até o final da mensagem, caso contrário, a transmissão
é interrompida logo após a detecção da colisão e a mensagem
deve ser retransmitida.
Existe um valor máximo
de intervalo de tempo, após o início de uma transmissão,
no qual uma colisão pode ocorrer. Este intervalo de
tempo é denominado de "janela de colisão"
e depende do tempo de propagação do sinal no meio físico.
Se o tempo necessário para a propagação do sinal de
uma extremidade a outra do meio físico é t, então a
duração da janela de colisão é 2t, como mostrado na
figura seguinte:
O valor de t depende
do tamanho da rede, do atraso dos repetidores empregados
e da velocidade de propagação do sinal nos meios físicos
envolvidos. As redes Ethernet foram projetadas de modo
que o par�metro t seja sempre superior a 51,2 ms.
A eficiência do método
de acesso depende da própria placa adaptadora de rede
(NIC) poder realizar a retransmissão, em caso de colisão,
sem depender de protocolos de mais alto nível que operam
na CPU das estações de trabalho. Para isso, é indispensável
a detecção de colisão e, para tanto, o tempo gasto na
transmissão de mensagem deve ser maior que a janela
de colisão. Nas redes Ethernet com taxa de transmissão
de 10Mbps o tamanho mínimo das mensagens foi fixado
em 512 bits, o que corresponde a um tempo de transmissão
de 51,2 ms. Esse tamanho de mensagem é uma decisão histórica
e, na prática, impraticável sua alteração.
Além da ineficiência
causada por mensagens maiores, os "drivers"
de rede e aplicativos teriam que ser reescritos para
trabalhar com outros tamanhos de mensagens. Essa duração
da janela de colisão não depende do tipo de meio físico
empregado, mas apenas da velocidade de propagação nesse
meio. Não adianta trocar par trançado por fibra óptica
que a duração da janela de colisão não sofre alteração
significativa. Com o aumento das taxas de transmissão,
o tempo de envio das mensagens diminui proporcionalmente.
Por exemplo, em uma transmissão Fast Ethernet (100Mbps),
uma mensagem de 512 bits é transmitida em 5,12 ms e
com Gigabit Ethernet a mesma mensagem é transmitida
em 512 ns.
Como não é possível
alterar o tamanho máximo das mensagens nem o tempo de
propagação (que é uma característica física do meio
físico), a �nica alternativa é reduzir a dist�ncia entre
as estações. Assim nas redes Fast Ethernet o di�metro
da rede (isto é, a máxima dist�ncia entre as estações)
é limitado em 220 metros e para redes Gigabit Ethernet
teríamos um limite de cerca de 20 metros.
A �nica forma de superar
estas limitações de dist�ncia é evitar a ocorrência
de colisões. Obviamente é possível conseguir isto com
um método de acesso diferente do CSMA-CD, mas isto implicaria
na perda dos investimentos já realizados nesta tecnologia
e da experiência adquirida, particularmente com o gerenciamento
das redes Ethernet. Isso explica o fracasso de todos
os métodos de acesso que se propuseram como substitutos
para o CSMA-CD. A alternativa para evitar colisões,
mantendo o CSMA-CD, é manter uma �nica estação em cada
meio físico. Estando sozinha a estação simplesmente
não tem com quem colidir. Cada estação passa a atuar
com sendo a �nica num segmento, interligando-se os vários
segmentos assim gerados por um processo de "bridging",
utilizando-se para isso portas dos "switches ethernet"
(que nada mais são do que bridges com m�ltiplas portas).
Conclui-se que o uso
da tecnologia Ethernet em alta velocidade, como o Fast
Ethernet e atualmente o Gigabit Ethernet, traz como
conseq�ência, a adoção de switches para o backbone da
rede de comunicação. |