O protocolo Ethernet conecta redes locais (LANs), redes de longa distância (WANs), a Internet, sistemas em nuvem, dispositivos IoT e sistemas Wi-Fi, formando uma rede global de comunicações integrada e contínua.
O que é ethernet?
A Ethernet, concebida há mais 50 anos, é um protocolo de nível de enlace e físico que permite a comunicação de dados em uma rede, seja ela uma LAN (Local Area Network) ou uma WAN (Wide Area Network). Ela utiliza uma estrutura de transmissão de pacotes conhecida como quadros Ethernet, que contêm tanto os dados a serem transmitidos quanto as informações de controle de endereço.
A Ethernet original, também conhecida como Ethernet de 10 megabits, utilizava um método de acesso ao meio chamado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) para lidar com colisões que ocorrem quando dois dispositivos tentam transmitir dados simultaneamente. Com o tempo, a Ethernet evoluiu para suportar velocidades mais altas, começando com a Fast Ethernet (100 Mbps), seguida pela Gigabit Ethernet (1 Gbps), 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps), e assim por diante.
A Ethernet moderna utiliza principalmente a comutação de pacotes, que permite a transmissão de dados em redes de alta velocidade com eficiência. A comutação é realizada por dispositivos de rede como switches e roteadores, que direcionam os pacotes de dados para o destino correto na rede.
A Ethernet também evoluiu para suportar uma variedade de meios físicos, incluindo cabos de par trançado (como Cat5, Cat6), cabos de fibra óptica, e até mesmo conexões sem fio (como Wi-Fi, que é essencialmente Ethernet sobre ondas de rádio).
A Ethernet é fundamental para muitas tecnologias e aplicações modernas, desde Data Centers e nuvem até Internet das Coisas (IoT). Sua simplicidade, robustez e capacidade de evoluir com as demandas tecnológicas garantiram sua posição como a espinha dorsal da comunicação de dados.
Como funciona o Protocolo Ethernet
A Ethernet opera com base em um protocolo que permite a transmissão de dados entre dispositivos computacionais em redes cabeadas. Este protocolo emprega uma estrutura de transmissão de pacotes conhecida como quadros Ethernet, que contêm informações padronizadas, como o endereço de origem e destino, que auxiliam na roteamento dos quadros através da rede.
Originalmente, a Ethernet foi projetada em torno do princípio do CSMA/CD (Acesso Múltiplo por Detecção de Portadora com Detecção de Colisão), que garantia que a linha não estivesse em uso antes de enviar qualquer quadro. No entanto, com a evolução das redes e a introdução de switches e nós, cada dispositivo agora geralmente tem sua própria conexão privada com a rede, tornando o CSMA/CD menos relevante.
Além disso, a Ethernet moderna opera usando Full duplex, o que significa que os canais de envio e recepção são completamente separados, eliminando a possibilidade de colisões durante essa parte de sua jornada. Embora a Ethernet não tenha correção de erro incorporada, ela ainda fornece a base para a maioria das comunicações digitais e de internet, e se integra facilmente com a maioria dos protocolos de nível superior.
A versatilidade da Ethernet, que permite seu funcionamento em quase qualquer ambiente, levou à sua adoção universal. Isso é evidenciado pelo fato de que as organizações podem utilizar o mesmo protocolo Ethernet tanto em suas Redes Locais (LANs) quanto em suas redes de longa distância (WANs). Isso significa que a Ethernet é eficaz em uma variedade de cenários, desde data centers até redes internas ou privadas de empresas, passando por aplicações de internet e quase tudo o mais. A Ethernet pode até suportar as formas mais complexas de rede, como Redes Privadas Virtuais (VPNs) e implantações de redes definidas por software (SDN).
A Ethernet é capaz de lidar com aplicações que exigem alta largura de banda, como streaming de vídeo ou aplicações de voz sobre IP (VoIP). Por outro lado, a simplicidade do protocolo Ethernet também permite que ele funcione com dispositivos de menor escala e relativamente menos sofisticados, como os que compõem a Internet das Coisas (IoT), sem a necessidade de configurações especiais.
Em um ambiente de rede complexo, como um data center, pode existir uma codificação de cores para indicar diferentes funções de rede, tipos de dados ou destinos de conexão. Por exemplo, um cabo azul pode ser usado para conexões de dados, um cabo verde para voz e um cabo vermelho para vídeo. Se um dispositivo de rede não estiver funcionando corretamente, a codificação de cores pode ajudar a identificar rapidamente se o problema está no cabo e em qual conexão ele está.
No entanto, é importante notar que não existe um padrão universal para a codificação de cores dos cabos Ethernet. A escolha das cores e seu significado pode variar dependendo das preferências do administrador da rede. Portanto, é essencial manter uma documentação clara das práticas de codificação de cores usadas em um determinado ambiente de rede.
Aprimorando a Ethernet para Atender às Demandas da Inteligência Artificial
As cargas de trabalho da Inteligência Artificial estão previstas para impor demandas de desempenho e capacidade sem precedentes nas redes, e alguns fornecedores de rede se aliaram para aprimorar a tecnologia Ethernet para atender à escala e velocidade necessárias pela IA.
Em julho de 2023, AMD, Arista, Broadcom, Cisco, Eviden, HPE, Intel, Meta e Microsoft anunciaram o Ultra Ethernet Consortium (UEC), um grupo hospedado pela Linux Foundation que está trabalhando para desenvolver avanços na Ethernet nas camadas física, de link, de transporte e de software. Há preocupações de que as interconexões de rede tradicionais de hoje não possam fornecer o desempenho, a escala e a largura de banda necessários para acompanhar as demandas da IA, e o consórcio visa abordar essas preocupações.
O UEC escreveu em um white paper que irá aprimorar uma especificação Ethernet para apresentar uma série de tecnologias e capacidades principais, incluindo:
- Multi-pathing e pulverização de pacotes para garantir que os fluxos de trabalho de IA tenham acesso a um destino simultaneamente.
- Ordem de entrega flexível para garantir que os links Ethernet estejam otimamente equilibrados; a ordenação é aplicada apenas quando a carga de trabalho de IA a requer em operações intensivas de largura de banda.
- Mecanismos modernos de controle de congestionamento para garantir que as cargas de trabalho de IA evitem pontos quentes e espalhem a carga uniformemente entre vários caminhos. Eles podem ser projetados para trabalhar em conjunto com a pulverização de pacotes de vários caminhos, permitindo um transporte confiável do tráfego de IA.
- Telemetria de ponta a ponta para gerenciar o congestionamento. As informações originadas da rede podem aconselhar os participantes sobre a localização e a causa do congestionamento. A redução do caminho de sinalização de congestionamento e o fornecimento de mais informações aos pontos finais permitem um controle de congestionamento mais responsivo.
