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O IEEE iniciou em 1980 o projeto conhecido como 802, que definiu uma série de normas para as camadas Física e Enlace do modelo de referência OSI. Sendo a camada de Enlace subdividida em duas camadas: LLC (Logical Link Control) e MAC (Medium Access Control). Nesse projeto, os padrões diferem na camada física e na subcamada MAC, mas são compatíveis na subcamada LLC.

As definições deste projeto foram aceitas pelos demais organismos de padronização, dentre eles a ISO (sob nome ISO 8802).

O projeto foi dividido nos seguintes grupos:

802.1 : definição do gerenciamento de redes e generalidades;

802.2 : descrição da subcamada LLC da camada de Enlace;

802.3 : descrição da subcamada MAC e camada Física para redes com topologia em barramento e método de acesso ao meio baseado em CSMA/CD;

802.4 : descrição da subcamada MAC e camada Física para as redes com topologia em barramento e método de acesso ao meio baseado em “token-passing” (Token-Bus);

802.5 : descrição da subcamada MAC e camada Física para as redes com topologia em anel e método de acesso ao meio baseado em “token-passing” (Token-Ring);

802.6 : descrição da subcamada MAC e camada Física para as redes metropolitanas (MAN).

Analisaremos mais em detalhes algumas destas propostas nas subseções seguintes.

A norma IEEE 802.3

O padrão IEEE 802.3 é para uma LAN com CSMA/CD 1-persistente.

Sua origem vem do sistema ALOHA, posto em funcionamento em 1971 para comunicação entre os computadores dos 7 campi (em 4 ilhas) da Universidade do Havaí. A comunicação era feita por ondas de rádio. Mais tarde a detecção de portadora foi adicionada, e a Xerox construiu um sistema CSMA/CD de 2.94 Mbps para conectar até 100 estações de trabalho pessoais em um cabo de até 1 Km de extensão. O sistema foi chamado de Ethernet como referência ao éter luminescente, através do qual se pensou, em certa época, que se propagavam as radiações eletromagnéticas.

A Ethernet da Xerox foi tão bem sucedida que a Xerox, a DEC e a Intel redigiram um padrão para uma Ethernet de 10 Mbps (Ethernet versão 2). Esse padrão formou a base do IEEE 802.3.

O padrão 802.3 difere da especificação Ethernet no fato de descrever toda uma família de sistemas CSMA/CD 1-persistentes, rodando a velocidades de 1 a 10 Mbps e sob diversos meios físicos (do par-trançado a fibra ótica, passando pelo cabo coaxial), enquanto a Ethernet só o faz para 10 Mbps e com meio físico tipo cabo coaxial de 50 ohms (Figura x). Outra diferença está na Ethernet especificar os serviços das camadas 1 e 2 do modelo de referência OSI, enquanto a norma IEEE 802.3 especifica a camada física (nível 1) e subcamada MAC do nível 2 sem definir o protocolo da subcamada LLC do nível 2 (definida separadamente pela IEEE 802.2).

Vale ressaltar que ambos os padrões (Ethernet II e IEEE 802.3) podem coexistir numa mesma LAN, mas cuidados especiais devem ser tomados para que a mesma funcione corretamente.

Características físicas da Ethernet versão 2 e da IEEE 802.3

Figura 1. Características físicas da Ethernet versão 2 e da IEEE 802.3

Os formatos de frame da Ethernet e da IEEE 802.3 são mostrados na figura 2.

Formatos de frame das normas Ethernet (versão 2) e da IEEE 802.3

Figura 2. Formatos de frame das normas Ethernet (versão 2) e da IEEE 802.3

Ambos os frames começam com um padrão alternado de “uns” e “zeros” chamdo de preamble. Este informa às estações receptoras que um frame está começando.

A seguir vem um byte denominado delimitador de início de frame (start-of-frame, SOF). Este byte termina com 2 bits “1” consecutivos que servem para sincronizar a parte de recepção de frame de todas as estações da LAN.

A próxima informação do frame são os campos de endereço de destino e de origem (ambos de 6 bytes de comprimento). Estes endereços (únicos) estão contidos nas placas de rede. O endereço de origem é sempre um endereço unicast (nó único), enquanto o endereço de destino pode ser unicast, multicast (grupo) ou broadcast (a todos os nós).

Nos frames Ethernet, o campo de 2 bytes seguinte ao endereço de origem é o campo type. Este campo especifica o protocolo de nível superior a receber o dado após o processamento da Ethernet ser completado.

Já nos frames IEEE 802.3, estes dois bytes correspondem ao campo length, que indica o número de bytes que vem após este campo e que precede o campo frame check sequence (FCS).

Seguido ao campo type/lenght vem o dado do frame. Depois do processamento das camadas físicas e de enlace, este dado é eventualmente enviado a um protocolo de camada superior. No caso da Ethernet, este protocolo é identificado no campo type. No caso da IEEE 802.3, o protocolo deve ser definido dentro do campo de dado. Se o dado no frame for insuficiente para preencher o mínimo de 64bytes (somados do endereço de destino até o campo FCS), bytes de preenchimento são inseridos para para garantir este número mínimo de bytes.

Depois do campo de dado vem o campo FCS de 4 bytes de comprimento. Este contém o valor de verificação de redundância cíclica (cyclic redundancy check, CRC). O CRC é criado pelo dispositivo transmissor e recalculado pelo dispositivo receptor para verificar por danos aos dados que podem ter ocorrido ao frame na transmissão.

A norma IEEE 802.4

Devido as restrições da norma IEEE 802.3, principalmente quanto ao acesso não determinístico ao meio físico e a impossibilidade, devido ao formato dos quadros IEEE 802.3, da definição de mecanismos de prioridade de quadros, foi que se chegou na norma IEEE 802.4.

Este padrão permite a comunicação num suporte de transmissão do tipo barramento, mas baseado na existência de uma ficha (token) que representa o direito de transmissão de uma estação.

Embora as estações sejam conectadas