Questão 7 - Qual é a taxa de transmissão de LANs Ehternet? Para uma dada taxa de transmissão, cada usuário da LAN pode transmitir continuamente a essa taxa?
Passo 1
O enunciado pergunta duas coisas claras:
- Qual é a taxa de transmissão das LANs Ethernet?
- Para uma dada taxa de transmissão, cada usuário da LAN pode transmitir continuamente a essa taxa?
Informações relevantes (o enunciado não deu números; vou considerar os padrões atuais de Ethernet e os tipos de topologia/operação que determinam se cada usuário consegue usar a taxa nominal).
Passo 2
Lista das taxas (padrões comuns de Ethernet). Vou enumerar os nomes e os valores para você decorar — cada valor é a velocidade de linha (bits por segundo):
- Ethernet original:
(também escrito ). - Fast Ethernet:
. - Gigabit Ethernet:
. - 10 Gigabit Ethernet:
. - 25/40/50 Gigabit:
, , (usados em data centers). - 100 Gigabit e além:
, , (backbone / switches de alto desempenho).
Também existem variantes para cabeamento cobre come (ex.: GBASE-T, GBASE-T) para aproveitar cabos Cat5e/Cat6 sem troca total de infra.
Passo 3
Entendendo o que significa “cada usuário pode transmitir continuamente a essa taxa” — precisamos distinguir dois cenários físicos de operação da Ethernet:
- Meio compartilhado (hubs ou segmentos antigos, ou um domínio de colisão): todos os nós dividem a mesma largura de banda física.
- Links dedicados a um switch (topologia moderna): cada nó tem um link dedicado ao switch.
Vou explicar os dois porque na prova podem pedir a diferença.
Passo 4
Meio compartilhado e CSMA/CD (Ethernet clássica):
- Em segmentos onde vários nós estão no mesmo domínio de colisão (por exemplo, um hub), usa-se CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). A ideia, em poucas palavras: antes de transmitir, a estação “escuta” o meio; se estiver livre, transmite; se houver colisão, detecta e recua um tempo aleatório (backoff).
- Consequência prática: a taxa total disponível no segmento é a taxa do meio. Se o segmento é
, o agregado máximo é . Vários usuários concorrendo vão dividir esse agregado; nenhum garante simultâneo individualmente. - Regra simples para a prova: em meio compartilhado, a soma das taxas usadas por todos nunca ultrapassa a taxa física do segmento. Em média, com
estações ativas e comportamento “justo”, cada uma teria algo como (isso é uma aproximação — CSMA/CD é probabilístico e o compartilhamento real depende de padrões de tráfego, colisões e backoff).
Passo 5
Switching e full-duplex (Ethernet moderna):
- Em redes atuais, quase sempre cada estação conecta a uma porta de switch. Essa porta é um link ponto-a-ponto entre estação e switch, operando frequentemente em modo full-duplex (transmite e recebe ao mesmo tempo).
- Numa ligação full-duplex com capacidade de porta
(por ex. ), a estação pode transmitir continuamente a para o switch enquanto simultaneamente recebe a do switch — ou seja, um host isolado consegue usar a linha inteira para transmitir continuamente, desde que o switch e o destino suportem essa taxa. - Limitações práticas: o switch tem uma capacidade de comutação (backplane) e as portas de uplink/servidor podem se tornar gargalo. Exemplo numérico: quatro computadores cada um com
tentando enviar ao mesmo servidor que tem só uma NIC de — o servidor/ uplink sofrerá gargalo e não aceitará simultâneos; portanto a capacidade agregada é limitada pelo hardware além do link individual.
Passo 6
Overhead de quadro — por que “taxa nominal” não é sempre o throughput útil:
- A taxa que falamos (
, etc.) é a taxa de transmissão de bits no fio. Na prática, pacotes têm overhead (preambulo, cabeçalho, CRC, intervalo entre quadros), então o débito útil (payload) é um pouco menor. - Exemplo concreto com números (para a prova é bom decorar a ideia e saber calcular): quadro Ethernet típico com payload de
bytes. Os principais “custos” por quadro on-wire são: preâmbulo + SFD bytes, cabeçalho Ethernet bytes, FCS bytes, e IFG (inter frame gap) equivalente a bytes no tempo de transmissão. Assim o total por quadro na linha é
A eficiência (fração útil) é
- Para quadros pequenos o overhead pesa mais. Ex.: payload mínimo
bytes (quadro pequeno), eficiência fica aproximadamente
Conclusão: mesmo em link dedicado, o throughput útil é um pouco menor que a taxa nominal e depende do tamanho dos pacotes.
Passo 7
Resumo prático e o que responder na prova (versão curta e didática):
- Taxas típicas de Ethernet:
e superiores (até em equipamentos modernos). - Resposta à segunda pergunta: depende da topologia e do equipamento:
- Se a rede for um meio compartilhado (hub/segmento com CSMA/CD), NÃO — os usuários têm de disputar a taxa do segmento; a soma das transmissões não pode exceder a taxa física do segmento.
- Se cada usuário tiver um link dedicado a um switch em modo full-duplex, ENTÃO SIM — um usuário isolado pode transmitir continuamente à taxa da sua porta (
), desde que o switch, o destino e recursos finais (NIC/CPU/armazenamento) suportem essa taxa; contudo, situações com muitos remetentes para um mesmo destino ou uplinks limitados ainda criam gargalos agregados.
Passo 8
Dica de prova rápida — o que escrever em poucas linhas:
- Liste a(s) taxa(s) pedida(s) (ex.:
para Gigabit Ethernet). - Explique em uma frase: “Em meio compartilhado não; em link dedicado full-duplex sim (salvo gargalos do switch/servidor)”.
- Se pedirem eficiência, comente o efeito do overhead e mostre a fórmula da eficiência:
e plugue os números.
Resposta
Taxas típicas:
(e atualmente até
em equipamentos de backbone).
Cada usuário pode transmitir continuamente à taxa nominal?
- Não, se a LAN for um meio compartilhado (hub/segmento com CSMA/CD): os nós disputam a mesma largura de banda e o agregado é limitado à taxa do segmento.
- Sim, em uma LAN com links dedicados a um switch em modo full-duplex: um host pode transmitir continuamente à taxa da sua porta, desde que o switch, os uplinks e o destino suportem essa carga (ou seja, salvo gargalos agregados).