PADRÃO ARCNET
Desenvolvido pela Data Point Corporation na década de 1970, provavelmente é a
topologia de rede mais barata e simples de ser instalada. Também é fácil de ser expandida e modificada, sustentando tanto uma topologia em Estrela como de Barramento ou uma combinação das duas, assim como na topologia Ethernet.
Em uma rede ArcNet, cada placa de rede tem um endereço único, variando de 1 a 255 (endereço físico, determinado na configuração da placa), portanto, o número máximo de micros em uma rede ArcNet não pode ultrapassar a 255 estações de trabalho, embora para a maioria das aplicações práticas, uma rede ArcNet não deveria sustentar mais que 50 usuários, além deste número, a performance cai drasticamente em função da velocidade de transmissão de 2,5 Mbits e pela própria arquitetura de tratamento das informações.
A topologia ArcNet é uma rede com passagens de senha, em que a senha caminha para cada micro de acordo com os endereços físicos, de forma ascendente.
Quando um micro retém a senha eletrônica, pode indagar outros micros sobre as suas possibilidades de aceitarem a senha. Se os receptores se encontrarem livres, o micro com a senha pode se comunicar e continuar com a comunicação até terminar.
Pelo fato de que apenas um micro pode transmitir por vez, somente após receber um sinal verde dos receptores o ArcNet elimina as retransmissões provocadas pelas redes EtherNet .
O ArcNet oferece uma ampla faixa de opções de cabos, incluindo cabo coaxial, cabo de par trançado sem blindagem (UTP) e cabo de fibra ótica. Se não fosse a rápida evolução da topologia EtherNet, certamente, a topologia ArcNet estaria dominando no mercado.

PADRÃO TOKEN RING
Apesar da ArcNet ser uma topologia lógica do tipo Token Ring, ele não é a topologia Token Ring. Esta honra cabe ao esquema Token Ring da IBM desenvolvido no final da década de 70, em conjunto com a TEXAS INSTRUMENTES.
Em 1985, o IEEE publicou o primeiro padrão 802.5 que suportava uma velocidade de 4Mbps. Em 1988, a IBM lançou o “chip set” para 16Mbps, e em 1989 o IEEE revisou o padrão 802.5 para suportar tanto 4Mbps quanto 16Mbps.
As redes Token Ring da IBM possuem concentradores denominados MAU (Multistation Access Unit), e sua interligação com as estações e servidores são processadas em cabos de par trançado blindado (STP-Shielded Twisted Pair), que estão de acordo com a recomendação da IBM para o cabo Tipo 1, ou não blindado (UTP-Unshielded Twisted Pair) recomendação das especificação IBM Tipo 3.
Esta tecnologia de interface de rede utiliza também um esquema de acesso de passagem de senhas. Mas, ao contrário do esquema de acesso de passagem de senhas utilizado pela topologia.
ArcNet, o da IBM pode ser utilizado apenas num esquema físico em estrela, entretanto logicamente esta topologia comporta-se como um anel, onde cada estação recebe o sinal do seu vizinho e repete para o seu vizinho inferior.

TOPOLOGIA TOKEN RIING
Quando uma estação de trabalho recebe a senha (token livre), ela pode transmitir um pacote de dados ou passar a senha para a próxima estação física. Quando ocorre uma transmissão, a senha torna-se parte integrante do pacote. À medida em que a mensagem passa por cada estação, a estação de trabalho de origem e a de destino dos dados regenera a senha e todos os dados antes de passá-los adiante.
Quando a mensagem chega ao destino, o receptor lê os dados, acrescenta um
reconhecimento e envia a mensagem de volta à rede para que retorne ao emissor.
Novamente, cada estação de trabalho ao longo do caminho lê e retransmite a senha.
Quando a senha, com seu reconhecimento, retorna ao originante, a mensagem é removida e a senha é repassada para próxima estação de trabalho para que seja utilizada.
Este esquema cria uma utilização adicional moderada, mas assegura uma transmissão de dados bem sucedida em uma rede livre de disputas e colisões.
Na prática, isto significa que as redes Token Ring da IBM tem um desempenho menos eficiente em baixo tráfego do que as redes EtherNet ou mesmo o ArcNet em muitos casos. Porém, à medida que a carga da rede aumenta, a falta de colisões neste arranjo lógico permite uma ligeira aceleração. As redes Token Ring constituem os melhores sistemas de grande escala para tráfegos intensos.
O Token Ring emprega diversos mecanismos para detecção de falhas no anel. Um nó qualquer da rede geralmente o que possui maior endereço MAC, é eleito para ser o ARM – Active Ring Monitor, que será o responsável por manter a integridade do anel. Caso ocorra uma falha com a estação origem, o ARM retirará o pacote da rede e gerará um novo token livre.
O ARM é também responsável pelo envio de pacotes de controle : Ring Purge e Ring Poll.
O Ring Purge prepara o anel para operação normal, removendo todos os tokens e pacotes do anel. Este pacote de controle é enviado toda vez que é detectado falha no anel, sendo enviado sem que seja necessário esperar um token.
O Ring Poll é iniciado pelo ARM a cada sete segundos, ou sempre ao fim de um Ring Purge. O Ring Poll serve para notificar que o ARM existe e permitir às estações determinarem o endereço do seu vizinho superior, chamado NAUM (Nearest Active Upstream Neigbour).
Outro mecanismo utilizado pelo Token Ring é o BEACON, que serve para isolar falhas que comprometam o funcionamento do anel. Quando uma estação detecta um erro grave (falha interna de hardware ou sinal recebido com falha), ela emite uma mensagem chamada BEACON FRAME. Esta mensagem é endereçada para todas as estações, informando o problema ocorrido.
As estações da rede, ao receberem a mensagem BEACON “silenciam” e entram no estado de BEACON REPEAT MODE. Tanto a estação geradora do BEACON FRAME quanto seu NAUM (vizinho superior) realizam vários “self-tests” (loopback, duplicate address) e, caso detectem falha, se desconectam do anel.

PADRÃO FDDI
O padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface) foi definido em 1987 pelo ANSI (American National Standards Institute) através do comitê ASC X3T9.5.
Possui taxa de transmissão de 100Mbps, alcance total de 200Km, suporte para até 500 estações (1000 coneexões físicas).

Sua topologia lógica é um duplo anel, mas fisicamente pode ser :
• duplo anel de árvores (dual ring of trees),
• árvore de concentradores,
• duplo anel,
• estrela (apenas um concentrador).

O cabeamento inicialmente definido para o FDDI foi fibra ótica multimodo-MM.
Atualmente, pode-se usar também fibra monomodo – SM (distância entre estações adjacentes de até 40 Km) ou par trançado – STP / UTP (Cat. 5, 2 pares, 100m de distância entre concentrador e estações), enominado CDDI (Copper Distributed Data Interface).
Apropriado para redes de dimensões metropolitanas e para implementação de “backbones” de alta velocidade devido sua alta taxa de transmissão.
O FDDI permite quatro tipos de conexão, sendo duas para concentradores e duas para estações :

• SAS (Single Attached Station) : estação conectada a apenas um anel e possui um conector ou porta chamado S (Slave),
• DAS (Dual Attached Station) : estação conectada a ambos os anéis e possui uma porta A e outra B,
• SAC (Single Attached Concentrator) : concentrador conectado a apenas um anel e possui uma porta S e várias portas M (Master), às quais estações e / ou concentradores são conectados,
• DAC (Dual Attached Concentrator) : concentrador conectado a ambos os anéis e possui uma porta A e outra B para conexão ao duplo anel e portas M, às quais estações e ou concentradores são conectados.

PADRÃO ETHERNET
Desenvolvido na década de 70 pela XEROX, a Ethernet tornou-se um padrão e
futuramente com participação da DEC-Digital Equipament Corporation e Intel, surgiram no início dos anos 80, as especificações DIX (iniciais Digital, Intel e Xerox), cuja versão 2.0 foi publicado em novembro de 1982, tornando-se então um padrão “de fato” em redes locais de computadores.
O comitê de padrões para microprocessadores do IEEE (Instituto de Engenheiros Elétricos Eletrônicos), normatizou o padrão EtherNet através de sua especificação denominado 802.3 em 1985 e seu tipo de cabeamento com as terminologias 10Base2, 10Base5, 10BaseT, etc.

Como principais características pode-se citar :
• Topologias em barra.
• Método de acesso CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Colision Detection).
• Velocidade 10Mbps.

PADRÃO FAST-ETHERNET
Esta arquitetura, que tornou-se padrão em junho de 1995 é também conhecida como 100BaseT, e tem seu funcionamento similar ao Ethernet 10BaseT (CSMA/CD), porém com taxa de transmissão de 100Mbps. Devido a este fato o IEEE manteve a normalização para esta especificação como 802.3.
Inicialmente seu desenvolvimento foi liderado pela então SynOptics (atual Bay Networks) e 3Com, sendo hoje adotada pela maioria dos fornecedores do mercado, tais como, Intel, Sun, DEC, Cabletron, Cisco, …
A princípio, este padrão só suportava par trançado categoria 5 – 2 pares, atualmente chamado de 100BaseTX, desconsiderando a grande base instalada de plantas cabeadas com cabos categoria 3.
O mercado comprador reagiu negativamente, levando a aliança dos fornecedores de produtos (Fast Ethernet Alliance), a suportarem par trançado categoria 3, 4 ou 5 (UTP ou STP), chamado de 100BaseT4, e fibra óptica monomodo ou multimodo, denominado de 100BaseFL.
Independente da categoria do cabo utilizado, a distância máxima entre o concentrador e as estações é de 100 metros.

PADRÃO 100VG-AnyLAN
Uma extensão da tecnologia 100BaseVG da HP e AT&T, o 100VGAnyLAN foi definido como padrão em junho de 1995 pelo IEEE com base nas especificações IEEE 802.12, e foi aderida por poucos fornecedores de produtos, tais como, HP, AT&T, IBM, Compex, …
É uma nova arquitetura para transmissão de informações sobre Ethernet ou Token Ring a 100Mbps.
Suporta par trançado de categorias 3 e 4 porém com 4 pares, ou categoria 5 com 2 pares (UTP e STP) e fibra óptica monomodo e multimodo. Na utilização de par-trançado categorias 3 e 4, a distância máxima entre o concentrador e as estações é de 100 metros, enquanto para par trançado categoria 5 esta distância aumenta para 150 metros.
Implementa uma técnica de comutação de pacotes chamada Prioridade sob Demanda (Demand Priority), onde os concentradores com prioridade sob demanda arbitram pedidos das estações conectadas para acesso à rede, permitindo um alto controle no acesso ao meio, não existe colisão, e possibilitando inclusive o tráfego de imagens.

PADRÃO ATM
A arquitetura ATM (Asynchronous Transfer Mode) foi inicialmente concebida pelos pesquisadores da AT&T Bell Laboratories e France Telecom’s Research Center em meados da década de 80.
Atualmente está sendo padronizada pelo ITU-T (International Telecommunication Union – Telecommunication Standardization Sector, antigo CCITT) e pela ANSI (American National Standards Institute).
O ATM pode ser utilizado como tecnologia de WAN e LAN e permite a integração de dados, voz e imagem numa única rede, pois combina os benefícios de tecnologias “Circuit Switching”, “delay” constante e “throughput” fixo, com tecnologia “Packet Switching”, maior flexibilidade e melhor eficiência
em tráfegos intermitentes.
Ainda difere das outras arquiteturas de alta velocidade por suportar diferentes velocidades na mesma rede local – LAN ou remota – WAN, sendo 25 Mbps, 100Mbps, 155Mbps e 622Mbps, e para futuro próximo as velocidades de 1.2Gbps e 2.4Gbps.

Introdução
A crescente importância das redes locais e o aumento da complexidade das aplicações em estações de trabalho têm aumentado a necessidade por redes de alta-velocidade. A largura de banda de10 Mpbs hoje já pode não ser adequada para atender às aplicações típicas e certamente é insuficiente para permitir a ampla utilização de aplicações mais sofisticadas, como a videoconferência.
Diversas tecnologias de rede de alta-velocidade foram propostas, entre elas a Fast Ethernet, ou 100Base-T, projetada para oferecer uma evolução tranqüila à já saturada Ethernet, ou 10Base-T. Com a tendência de conexões 100Base-T às estações de trabalho, a necessidade de conexões ainda mais velozes com os servidores e mesmo com o backbone torna-se obrigatória. Entra em cena o Gigabit Ethernet, que será ideal para interconectar switches 10/100Base-T e servidores de alto desempenho e será o caminho natural para, futuramente, conectar estações de trabalho que necessitem
de uma maior largura de banda do que o 100Base-T pode oferecer.
Este artigo não pretende comparar a tecnologia Gigabit Ethernet com a ATM
(Asynchronous Transfer Mode), mas, expor esta primeira, mostrando suas qualidades e aplicações, como mais uma opção de evolução para redes, cuja proposta é descongestioná-las através da disponibilização de uma maior largura de banda para atender à crescente demanda das aplicações, havendo ainda a possibilidade de integrar-se aos backbones ATM. Em um futuro artigo, questões comparativas mais profundas e também de interoperabilidade entre o ATM e o Gigabit Ethernet poderão ser abordadas.
Fica também para um futuro artigo, maiores informações acerca do Gigabit Ethernet sobre o cabeamento UTP Categoria 5.

Gigabit Ethernet
O padrão Gigabit Ethernet é primariamente um padrão de camada física (PHY – Physical Layer) e de controle de acesso à mídia (MAC – Media Access Control), especificando a camada de Enlace (Layer 2) do modelo OSI, enquanto que os protocolos das camadas superiores como o TCP e o IP especificam porções das camadas de Transporte (Layer 4) e de Rede (Layer 3). Este padrão é a base para comunicação ponto-a-ponto entre os equipamentos de rede.
A tecnologia Gigabit Ethernet surgiu da necessidade criada pelo aumento de largura de
banda nas “pontas” das redes (ex.: servidores e estações de trabalho) e também pela redução constante dos custos entre as tecnologias compartilhadas e comutadas, juntamente com as demandas das aplicações atuais. Com isso, o “gargalo” passou a ser o backbone e as conexões dos servidores. Assim, o Gigabit Ethernet, por seu apelo de poder oferecer a solução para o congestionamento de backbones, por atender às demandas cada vez maiores das aplicações (multimídia, videoconferência, etc.) e por ser uma tecnologia familiar e compatível com o padrão Ethernet – o que traz grandes benefícios como economia com treinamento de profissionais e a proteção do investimento já feito – está atraindo, cada vez mais, a atenção da indústria e dos profissionais da área de redes.
Os trabalhos para definição do padrão da tecnologia Gigabit Ethernet, ou IEEE 802.3z, foram iniciados em julho de 1996 e o interesse da indústria pelo padrão levou à criação de um consórcio aberto formado por dezenas de fabricantes, chamado de Gigabit Ethernet Alliance (GEA). O propósito deste consórcio é promover a cooperação da indústria no desenvolvimento do padrão, e tem por objetivos principais suportar as atividades de padronização conduzidas pelo grupo de trabalho IEEE 802.3z, contribuir com conteúdo técnico para facilitar o consenso em especificações, oferecer um canal de
comunicação entre fornecedores e consumidores e fornecer recursos para estabelecer e demonstrar interoperabilidade entre produtos. Em janeiro de 1997, o grupo de trabalho 802.3z fechou a especificação impedindo a inclusão de novas características e apresentou um primeiro draft bem estável. Baseadosnestas especificações, poucos meses depois, alguns fabricantes já foram capazes de produzir produtos Gigabit Ethernet, além de terem sido capazes de montar redes de demonstração com seus equipamentos interconectados em eventos e feiras.

OS PADRÕES
Os principais objetivos do grupo de trabalho 802.3z são, basicamente, desenvolver padrões que:
• Permitam operações half-duplex e full-duplex em velocidades de 1.000Mbps;
• Utilizem o formato do quadro Ethernet 802.3;
• Utilizem o método de acesso CSMA/CD com suporte para um repetidor por domínio de colisão;
• Ofereçam compatibilidade com as tecnologias 10Base-T e 100Base-T.
• O grupo de trabalho também identificou três objetivos específicos com relação às distâncias dos enlaces:
• Enlace de fibra óptica multimodo com comprimento máximo de 500m;
• Enlace de fibra óptica monomodo com comprimento máximo de 2Km;
• Enlace baseado em cobre (ex.: cabo coaxial) com comprimento máximo de, pelo
• menos, 25m.

Como o Gigabit Ethernet está sendo desenvolvido para ser instalado em backbones e conectando comutadores e servidores de alto desempenho, os trabalhos foram concentrados para padronizar o uso de transceivers de fibras ópticas e os objetivos de distâncias foram calculados visando o uso das fibras monomodo e multimodo.
O uso do cabo de par trançado não blindado, categoria 5 (UTP Cat. 5), será padronizado posteriormente, mas os objetivos de distâncias já estão definidos.

FULL-DUPLEX & HALF-DUPLEX
O padrão proposto do Gigabit Ethernet, IEEE 802.3z, fornece uma largura de banda mínima de 1Gbps, tanto em modo full-duplex, como em half-duplex, sendo que, neste último, é necessário o uso de CSMA/CD para a detecção de colisões. Outro detalhe que não se pode esquecer é queno modo full-duplex, a largura de banda é de até 2Gbps, pois os equipamentos conectados podem transmitir e receber dados simultaneamente.
Todas as velocidades de Ethernet, 10, 100 e 1.000Mbps utilizam o mesmo formato de encapsulamento, métodos de controle de fluxo e operações full-duplex, não havendo necessidade de traduções entre formatos de encapsulamento, o que reduz a complexidade e aumenta o desempenho da comutação de pacotes. Todas as complementações iniciais do Gigabit Ethernet serão full-duplex, com conexões comutadas e usarão o tamanho mínimo de pacote de 64 bytes.

CSMA/CD MODIFICADO
Em modo half-duplex é utilizado um método de acesso CSMA/CD modificado, que mantém um diâmetro de colisões em 200m (exigência do próprio algoritmo) mesmo em taxas de velocidade de gigabit por segundo. Sem isso, pequenos pacotes poderiam ser totalmente transmitidos por uma estação sem que ela “percebesse” que houve uma colisão, violando a regra do CSMA/CD. Assim, a estação não “saberia” que precisa enviar novamente o pacote que se perdeu na colisão e a informação transmitida ficaria incompleta.
A solução encontrada foi alterar o CSMA/CD. O tamanho mínimo do pacote, 64 bytes, não foi modificado. O tempo mínimo da portadora CSMA/CD e o slot-time do Ethernet é que foram estendidos de 64 bytes para 512 bytes. Assim, pacotes menores que 512 bytes recebem a adição de uma extensão de portadora no quadro do Gigabit Ethernet (Figura 2). Estas modificações, que podem afetar o desempenho na transmissão de pacotes pequenos, foram resolvidas implementando-se um recurso chamado packet bursting, que, em suma, dá a capacidade a servidores, comutadores e outros tipos de equipamentos de entregar “conjuntos” (bursts) de pequenos pacotes para utilizar a largura de banda disponível.

FIBRAS ÓPTICAS
Uma das diretrizes de desenvolvimento do padrão, estipulado pelo grupo de trabalho 802.3z, é o aproveitamento de tecnologias já existentes, visando a agilização dos trabalhos para suprir as demandas do mercado. Assim, o IEEE adotou as especificações do já estabelecido padrão ANSI X3T11 Fibre Channel (FC) para sinalização na camada física, atingindo o seu objetivo de rapidamente entrar em acordos com relação às especificações para uso de fibras ópticas.

UTP CAT. 5
Encontra-se em desenvolvimento a padronização para uso do cabeamento de par trançado não blindado categoria 5 (UTP Cat. 5). Este padrão será diferente do 802.3z e está sendo conduzido por um grupo de trabalho paralelo chamado IEEE 802.3ab. A conclusão dos trabalhos está prevista para setembro de 1998, quando será oficializado o padrão para uso do Gigabit Ethernet sobre UTP. O grupo de trabalho 802.3z decidiu dividir os trabalhos desta forma para poder concentrar-se mais intensamente na padronização do uso de fibras ópticas.

ALÉM DO 1Gbps
O Gigabit Ethernet traz para as redes locais outras características além da velocidade de 1Gbps. Junto com tanta rapidez e largura de banda, torna-se cada vez mais necessário um maior controle sobre a rede, ou seja, maior flexibilidade para configurações e facilidades de gerenciamento e controle dos fluxos de dados. Um recurso que ajudará o Gigabit Ethernet no controle do fluxo de dados, é o protocolo RSVP (Reservation Protocol), que é o padrão proposto para sinalização de QoS (Qualidade de Serviço) em um ambiente IP baseado em roteadores.
O RSVP é focado em reservar largura de banda para um pequeno número de conexões.
Não se pretende que ele seja capaz de suportar muitas (centenas) conexões de clientes para servidores através do backbone. Além disso, o RSVP foi projetado como um QoS baseado na regra do “melhor esforço”. Isso significa que, mesmo que uma requisição direcionada a um QoS específico, tenha seu recebimento confirmado, não é obrigatoriamente certo que a rede conseguir entregar os datagramas. A tecnologia Gigabit Ethernet será bem aproveitada se aplicada a conexões que não exijam rigorosidade dos recursos QoS.
O uso do QoS exige, além do protocolo de sinalização, um protocolo de roteamento apropriado. O IETF (Internet Engineering Task Force) já iniciou os trabalhos para reprojetar o protocolo de roteamento OSPF (Open Shortest Path First) para suportar roteamento QoS.

Gigabit Ethernet:

Vantagens
O Gigabit Ethernet tem como principais vantagens a popularidade da tecnologia Ethernet e o seu custo. Basicamente, ele oferece um aumento de 10 vezes em relação ao desempenho da tecnologia mais popular atualmente para conexão entre comutadores e de servidores: o Fast Ethernet. Trata-se de uma tecnologia conhecida, protegendo o investimento feito em recursos humanos e em equipamentos.
Não há nenhuma nova camada de protocolo para ser estudada, tendo conseqüentemente, uma pequena curva de tempo de aprendizagem em relação a atualização dos profissionais. A implementação dos comutadores e hubs Gigabit Ethernet deverá acontecer de forma simples e rápida, após um projeto que analise e defina onde os mesmos devem ser colocados dentro do backbone.

Desvantagens
QUALIDADE DE SERVIÇO (QoS)
Apesar da alta velocidade, o padrão Gigabit Ethernet não suporta QoS, que é um dos pontos mais fortes da tecnologia ATM. Desta forma, ele não pode garantir o cumprimento das exigências de aplicações, como a videoconferência com grande número de participantes, ou mesmo uma transmissão de vídeo em tempo-real de um ponto para muitos pontos.
Para minimizar este problema, o IEEE trabalha no sentido de desenvolver um padrão que defina um esquema de prioridade (IEEE 802.1p) e possibilite algo “parecido” com o QoS.
É importante lembrar que o Gigabit Ethernet é uma tecnologia MAC e PHY e que, nas atuais implementações, funcionará com outras especificações do IETF e IEEE. Isso quer dizer que o problema da Qualidade de Serviço e Classe de Serviço serão questões a serem resolvidas pelos protocolos das camadas superiores como o 802.3x (para controle de fluxo), 802.1Q (para redes virtuais – VLANs), 802.1p (para priorização de tráfego) e RSVP para reserva de banda. Então, apesar do Gigabit Ethernet ser otimizado para alta velocidade de dados, ele poderá ter condições de fornecer filas de prioridade para suportar aplicações como voz e vídeo sobre IP em tempo-real.

Aplicações

O Gigabit Ethernet, assim como o ATM, foi desenvolvido para fornecer uma largura de banda maior na rede, descongestionando os gargalos do backbone.
Tipicamente, esta tecnologia poderá ser aplicada nas seguintes tarefas ou situações: na posição de ponto central (core) de comutação de pacotes entre redes Ethernet e Fast-Ethernet em um backbone corporativo, em um backbone acadêmico (universidades), nos provedores Internet, em pontos de presença, atendendo a servidores de alto-desempenho e, por fim, nos usuários que demandam alta largura de banda para uso de multimídia e outras aplicações.
Em uma rede cujo projeto leve em conta o balanceamento do tráfego é possível oferecer, mesmo sem QoS, um ambiente propício para uso de aplicações multimídia que podem rodar com ótimo desempenho, sem serem afetadas por outros tipos de tráfego.