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:: Problemas de Configuração em Redes Ethernet

José Mauricio Santos Pinheiro em 17/07/2006

 

Encontrar enlaces de rede interrompidos é bem menos complexo que descobrir enlaces que operam com velocidade menor que a desejada. Por esse motivo, todo o cuidado deve ser tomado na configuração dos dispositivos de conexão, principalmente quando se tratar de enlaces de rede utilizando a tecnologia Ethernet.

Problemas de conectividade

O aparecimento da tecnologia Fast Ethernet de 100Mbps aumentou não só a velocidade dos enlaces Ethernet, mas também os problemas decorrentes de misturas das tecnologias de 10Mbps e 100Mbps, usando mídias compatíveis. É possível, por exemplo, usar um mesmo par trançado para o tráfego 10Mbps ou 100Mbps (UTP cat5e, por exemplo).

Um outro complicador é a existência de placas de rede 10/100 e 10/100/1000 e equipamentos de interconexão que podem funcionar tanto a 10Mbps quanto à 100Mbps ou 1000Mbps. Portanto, ao conectar um equipamento a um repetidor ou comutador Ethernet, é necessário casar a velocidade de operação e o modo de operação (half-duplex ou full-duplex). Esse casamento pode ser feito manualmente ou automaticamente através de um mecanismo conhecido como auto-negociação.

A auto-negociação é uma capacidade opcional do padrão Ethernet para permitir que dois dispositivos conectados no mesmo link possam trocar informações sobre suas capacidades de transmissão. Ela é executada por meio da troca de pulsos entre dispositivos, conhecidos como "pulsos de integridade do link". Esses pulsos possuem 16 bits de informação para que os dispositivos de rede consigam se sincronizar na taxa de transmissão mais alta comum entre eles. Essa troca de informação de auto-negociação é realizada durante os períodos de ociosidade de comunicação no link.

Protocolo de auto-negociação

A configuração automática de um equipamento em redes Ethernet se dá por intermédio do protocolo de auto-negociação, que é definido no padrão 802.3 (Ethernet). O protocolo de auto-negociação permite que o equipamento com tecnologia Ethernet selecione automaticamente a velocidade correta e outros recursos, facilitando a tarefa de configuração.

A auto-negociação se torna importante quando lembramos que uma instalação de rede freqüentemente tem muitos equipamentos antigos e novos, e que os equipamentos podem ser desconectados de uma porta de um equipamento e conectados a outra porta com uma certa freqüência. Assim, a necessidade de um sistema de configuração automática torna-se óbvia quando consideramos os problemas enfrentados pelo profissional de redes na instalação de novos equipamentos ou no remanejamento dos existentes.

As especificações de auto-negociação foram publicadas inicialmente como parte do suplemento 802.3u Fast Ethernet ao padrão IEEE. Todos os sistemas que utilizam como mídia de transmissão o par trançado aceitam sinais de auto-negociação. Entretanto, não há opção de auto-negociação para Ethernet em fibra óptica em velocidades de 10Mbps e 100Mbps. O motivo é que tais equipamentos utilizam uma série de fontes de luz de comprimento de onda diferentes que não podem ser interoperados, não sendo possível realizar a auto-negociação. A única exceção é o padrão Gigabit Ethernet, que aceita um tipo de configuração automática.

Detecção paralela

Quando ambos os lados de um enlace possuem suporte a auto-negociação, eles escolhem a combinação de parâmetros que dará melhor desempenho. Isto é, a maior velocidade possível é escolhida (10Mbps, 100Mbps ou 1000Mbps) e o modo full-duplex é escolhido, caso seja suportado por ambos os lados. Entretanto, o suporte ao protocolo de auto-negociação é opcional para a maioria dos sistemas que utilizam cabeamento (par metálico ou fibra óptica). Devido a isso, o sistema de configuração automática necessita ser compatível com as interfaces que não aceitam a auto-negociação e também com interfaces mais antigas, montadas antes da existência desse protocolo.

Exatamente devido à existência de hardware antigo, ocorrem casos em que um lado do link oferece suporte a auto-negociação enquanto o outro lado não oferece tal suporte. Nesse caso, o protocolo de auto-negociação consegue detectar essa condição e responde corretamente usando um mecanismo chamado detecção paralela. Neste mecanismo, a extremidade do link que apresenta suporte para configuração automática descobre a velocidade da extremidade oposta e obrigatoriamente escolhe o modo de operação half-duplex.

Dois problemas associados à detecção paralela ocorrem na prática:

O lado que não oferece suporte a auto-negociação foi configurado manualmente em modo full-duplex. Nesse caso, o lado com auto-negociação escolherá half-duplex e a comunicação não ocorrerá de forma satisfatória;

O lado com auto-negociação não implementa o padrão corretamente e escolhe o modo de operação full-duplex. A solução neste caso é atualizar a versão do driver da placa de rede ou do software do equipamento de interconexão.

Descasamento do modo de operação

O descasamento do modo de operação ocorre quando um lado de uma conexão Ethernet está configurado para trabalhar no modo half-duplex e o outro em full-duplex. Pode haver também descasamento de velocidade, quando, por exemplo, um lado foi configurado para 100Mbps e o outro para 10Mbps. O modo e a velocidade de operação podem ser configurados manualmente ou através de negociação automática.

A negociação automática é uma função opcional do padrão IEEE 803.2. Sua finalidade é permitir que os dispositivos de rede diretamente conectados se comuniquem e negociem, entre si, a velocidade e o modo de operação, de forma que sua comunicação seja a mais eficiente possível. Existem padrões para detecção das velocidades de 10Mbps, 100Mbps e 1000Mbps, e para os modos de operação half e full-duplex.

O descasamento de velocidade ou modo de operação é mais comum quando um ou os dois lados estão configurados para a negociação automática, mas pode ocorrer quando, por motivos de manutenção na rede, apenas um lado da conexão tem suas configurações alteradas.

O sistema de negociação automática foi projetado de modo que um link só se torne operacional até que existam recursos correspondentes em cada extremo da conexão. Todavia não é uma solução perfeita. O protocolo de auto-negociação não é capaz de testar a qualidade da mídia utilizada no link, ficando sob a responsabilidade do profissional de redes certificar-se que o cabo correto está sendo usado e que os terminais estão devidamente conectados.

Possíveis falhas de detecção

Antes de o padrão ser aprovado, diversos fabricantes já haviam desenvolvido algum tipo de sistema de negociação automática proprietário. O resultado dessas diferenças é que uma interface pode detectar a velocidade e o modo de operação do enlace de várias formas diferentes, sendo freqüente ocorrer incompatibilidades entre elas. Portanto, é possível que a detecção automática de velocidade ou modo de operação não funcione bem, principalmente entre equipamentos de fabricantes diferentes, sendo necessário proceder à configuração manual.

Outra causa possível do descasamento é quando um lado está configurado para a negociação automática e o outro para operação full-duplex, independente da velocidade. Nesse caso, o lado que irá negociar encontrará a velocidade corretamente, mas será configurado para half-duplex (que é o modo default quando a interface detecta que o outro lado não está configurado para a negociação automática), gerando assim, um descasamento de modo de operação.

Quando o descasamento é do modo de operação, existe conectividade, mas o desempenho da rede deixa a desejar (a rede fica mais lenta). Também é possível que o problema de descasamento de modo de operação exista, mas não seja percebido, principalmente em momentos de baixa utilização da rede. Somente nos momentos quando o enlace apresenta maior tráfego é que o problema fica evidente.

Em geral, o descasamento do modo de operação causa diversos tipos de erros no enlace de dados como, por exemplo, elevada taxa de erros, taxa de colisões superior a 10% e colisões tardias (ocorrem depois do maior tempo possível em que poderia ocorrer uma colisão, de acordo com as especificações do padrão Ethernet).

Quando conseguimos confirmar o descasamento de modo de operação ou velocidade devido a erros de configuração manual, a solução é corrigir a velocidade ou o modo de operação das interfaces envolvidas. Para obter um desempenho mais satisfatório, devemos usar o modo de operação full-duplex. Se repetidores estiverem envolvidos, o modo de operação sempre deve ser half-duplex, pois um repetidor não trabalha no modo full-duplex.

Quando o descasamento for provocado por falha na negociação automática, a solução é desconectar o cabo e conecta-lo novamente para provocar uma nova negociação. Se o problema ocorrer com freqüência, é aconselhável configurar manualmente as interfaces envolvidas.

Referências Bibliográficas

LOPES, Raquel Vigolvino; SAUVÉ, Jacques Philippe; NICOLLETTI, Pedro Sérgio. Melhores práticas para gerentes de redes de computadores. Rio de Janeiro: Campus, 2003.

SPURGEON, Charles E. Ethernet: o guia definitivo; tradução Daniel Vieira. Rio de Janeiro: Campus, 2000.

José Maurício Santos Pinheiro
Professor Universitário, Projetista e Gestor de Redes, 
membro da BICSI, Aureside e IEC.

Autor dos livros:
 
· Guia Completo de Cabeamento de Redes ·
· Cabeamento Óptico ·
· Infraestrutura Elétrica para Redes de Computadores
·
· Biometria nos Sistemas Computacionais - Você é a Senha ·

E-mail: jm.pinheiro@projetoderedes.com.br

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