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Capítulo 5 Fundamentos de Ethernet Ethernet, en sus varias formas, es la tecnología de red de área local (LAN) más ampliamente utilizada. Los objetivos de su diseño incluye la simplicidad, un bajo coste, la compatibilidad, el poco retardo y la alta velocidad.
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Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Ethernet, en sus varias formas, es la
tecnología de red de área local (LAN)
más ampliamente utilizada.
Los objetivos de su diseño incluye la
simplicidad, un bajo coste, la
compatibilidad, el poco retardo y la alta
velocidad.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Ethernet fue diseñada para llenar el
vacío existente entre las redes de
larga distancia, las redes de baja
velocidad y las redes especializadas
en salas de computadoras que
transportan datos a altas velocidades
en distancias muy pequeñas.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Historia y evolución de Ethernet.-
Las redes LAN son redes de alta velocidad y con un nivel muy bajo de errores que cubren un área geográfica relativamente pequeña (unos pocos cientos de metros).
Ethernet es la tecnología LAN dominante a nivel mundial.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Desde su origen en los años 70, Ethernet
ha evolucionado hasta equipararse con
el aumento de demanda en las redes
LAN de alta velocidad.
Cuando se desarrolla un nuevo medio,
como la fibra óptica, Ethernet se adapta
para beneficiarse del gran ancho de
banda de la fibra.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
El mismo protocolo que transportaba datos a 3
Mbps (1973) ahora lo hace a 10Gbps.
Con la introducción de Gigabit Ethernet, que
comenzó como una nueva tecnología LAN, se
han extendido ahora los espacios que hacen
ya de Ethernet un estándar de área
metropolitana e incluso de red de área amplia.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Introducción a Ethernet.-
La idea original que hizo crecer a Ethernet
fue permitir a dos o más usuarios el
empleo del mismo medio sin que las
señales de cada uno interfiriese con las
del otro.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Concentrador
Una LAN sencilla
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
El sistema ALOHANET que desarrolló la
Universidad de Hawai, que consistía en
instalar varias estaciones que
compartieran el medio sin interferencias
fue en lo que se basó Ethernet para
diseñar sus componentes y dispositivos.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Este trabajo formaría tiempo después las
bases para el famoso método Ethernet
MAC, conocido como acceso múltiple con
detección de portadora y detección de
colisiones (CSMA/CD, Carrier Sense
Multiple Access Collision Detect).
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
La versión original de Ethernet fue
diseñada hace más de 30 años por
Robert Metcalfe y sus compañeros de
Xerox por la DIX (DEC, Intel y Xerox).
En los años 80 la DIX hizo su nueva
norma que era abierta, lo que quería
decir que podía ser usada por otra
compañía.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Estos productos transmitían a 10 Mbps
sobre cable coaxial fino a una
distancia máxima de 2 Km.
EL IEEE en 1985 crea el famoso 802 y la
que está basada en Ethernet es la
802.3
Las diferencias entre la Ethernet de la
DIX y la 802.3 son mínimas.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
El IEEE divide la capa de enlace de datos
OSI en dos subcapas separadas Control,
de acceso al medio (MAC, Media Access
Control) y control de enlace lógico (LLC,
Logical Link Control).
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
En 1995 el IEEE anunció una norma para
Ethernet a 100Mbps.
En 1998 y 1999 aparece la Ethernet a
1 Gbps.
En junio del 2002 aparece IEEE Ethernet a
10 Gbps.
Todas ellas son normas Ethernet (802.3)
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Reglas para los nombres Ethernet IEEE.-
La familia Ethernet está compuesta por
Ethernet original (10 BASE-T), Fast
Ethernet (100BASE-TX y 100BASE-FX), ,
Gigabit Ethernet (1000BASE-T y
1000BASE-X) y Ethernet a 10 Gbps.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Dos funciones permanecen constantes en
Ethernet a lo largo de todas sus formas:
el formato de trama básico y las subcapas
IEEE de la capa 2 OSI.
Cuando Ethernet necesita expandirse para
añadir un nuevo medio o capacidad, IEEE
lanza un nuevo suplemento para la norma
802.3.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
10BASE5 (IEEE 802.3)
10BASE2 (IEEE 802.3a)
10BASE-T (IEEE 802.3i)
10BASE-TX (IEEE 802.3X)
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
10 BASE 5
La T = Cable par trenzado sin apantallar;
La F = cable de fibra óptica.
Cantidad de Mb
que transmite Señal de banda base
que se emplea
Longitud del
segmento de cable
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Fundamentos de Ethernet
La señalización de banda base es el método más sencillo de señalización. El ancho de banda total del medio de transmisión se emplea para la señal. Se transmite directamente la señal de datos (un voltaje en UTP o flash en fibra óptica) sobre el medio de transmisión.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Un segundo método de señalización es la
de banda ancha. La señal de datos nunca
se coloca directamente en el medio de
transmisión. En su lugar, la señal de datos
modula una señal análoga, que se llama
señal portadora, y después se transmite.
Las difusiones por radio y la TV por cable
utilizan este tipo de señalización.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Los objetivos de la IEEE son:
Proporcionar la información de
ingeniería necesaria para la
construcción de dispositivos que
cumplan con la norma Ethernet.
No reprimir las innovaciones de los
fabricantes
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
IEEE 802.3 / Ethernet y el modelo OSI.-
Las normas de las redes LAN definen el
medio físico y los conectores que se
emplean para conectar los dispositivos
al medio en la capa física del modelo de
referencia OSI.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Además, las normas de las redes definen
como encapsular el tráfico específico del
protocolo de modo que el tráfico que vaya
a los diferentes protocolos de capas
superiores, pueda utilizar el mismo canal.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Control de acceso al medio (MAC – 802.3).
Define el modo de transmitir la trama por el
hilo físico. Maneja la dirección física.
Control de enlace lógico (LLC – 802.2).
Responsable de identificación lógica de los
diferentes tipos de protocolos y de su
posterior encapsulación.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Capa de
enlace de
datos
Capa
física
Subcapa
LLC
Subcapa
MAC
Capa
física
Eth
ern
et
IEE
E 8
02.3
IEE
E 8
02.3
u
IEE
E 8
02.3
z
IEE
E 8
02.3
ab
IEEE 802.2
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Limitación de la capa 1 Solución de la capa 2
1. No puede comunicar
con las capas
superiores.
Comunica con las
capas superiores a
través de la LLC.
2. No puede identificar a
las computadoras.
Identifica a las
computadoras
utilizando el esquema
de direccionamiento
MAC.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Limitación de la capa 1 Solución de la capa 2
3. Solo puede describir
flujos de bits.
Utiliza las tramas para
organizar o agrupar los
bits.
4. No puede decidir que
computadora va a
transmitir datos binarios
de un grupo que está
intentando describir.
Utiliza la subcapa MAC
para alcanzarlos.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Direccionamiento MAC.-
Cada computadora tiene una manera única de identificarse, y en la red, tiene una dirección física. Con el nombre de Control de acceso al medio MAC la dirección física se ubica en la NIC.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Cada dispositivo (PC, router, switch) con
una interfaz Ethernet a la red LAN debe
tener una dirección MAC; de otro modo,
no podrían comunicarse con otros
dispositivos.
Sin direcciones MAC, la LAN solo sería un
grupo de computadoras sin
identificadores y sería imposible enviar
una trama.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Una dirección MAC tiene una longitud de
48 bits.
Identificador Único de
Organización (OUI)
Asignado por
fabricante
24 bits 24 bits
6 dígitos hex 6 dígitos hex
00 60 2F
CISCO
3A 07 BC
Dispositivo particular
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Las LAN Ethernet y 802.3 son redes de
difusión.
Todas las estaciones ven todas las tramas.
Cada estación examinará la trama para
determinar que estación es la destino.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Entramado en General.-
El entramado proporciona la siguiente
información:
• Que computadoras se comunican entre
si.
• Cuando inicia y cuando finaliza una
comunicación.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
• Reconocimiento de errores.
• A quien le toca “hablar”.
• Donde se ubican los datos en la trama.
Una trama es la unidad de datos del
protocolo de capa 2.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
1
Bit V
t
0
Byte V
t
1 0 1 0 1 1
0
1 Byte V
t
1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1
1 Byte
A B C E D F
Flujo de bits de
bytes
guardados
Trama genérica
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Una trama genérica sencilla tiene secciones
denominadas campos, que a su vez están
compuestos por bytes.
• Campo de inicio de la trama.
• Campo de dirección.
• Campo de longitud / tipo / control.
• Campo de datos.
• Campo de secuencia de verificación de trama
(FCS, Frame Check Sequence).
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Nombre de Campo
A B C D E
Campo
de inicio
de
trama
Campo
de
dirección
Campo
de
longitud /
tipo /
control
Campo de datos Campo
FCS
Formato de trama genérico
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Preámbulo
7
SFD
1
Destino
6
Origen
6
Longitud/
Tipo
2
Datos
Relleno FCS
4 46 a 1500
ESTRUCTURA DE TRAMA ETHERNET IEEE 802.3
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Funcionamiento de Ethernet.-
El Control de Acceso al Medio hace
referencia a los protocolos que deciden a
que computadora se le permite transmitir
datos en un entorno de medio compartido
(dominio de colisión).
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Existen dos extensas categorías de MAC:
• Determinista, por turnos.
• No Determinista, el primero que llega es el primero que se sirve.
Token Ring y FDDI son deterministas y Ethernet /802.3 es no determinista.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
colisión congestión congestión congestión congestión
Algoritmo de retardo
( 1 ) ( 2 )
( 3 ) ( 4 )
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
El host quiere
transmitir
¿Detectada la
portadora?
Ensamblar trama
Iniciar transmisión
¿Ha finalizado
la transmisión?
Mantener
transmisión
¿Se ha
detectado
colisión?
Transmisión
completa
Señal de
congestión de
difusión
Intentos = Intentos
+ 1
¿Intentos >
Demasiados?
Demasiadas colisiones;
abortar transmisión
El algoritmo
calcula el retardo
Esperar 1
microsegundo
si
no
si
no
no
si
no
si
Proceso CSMA / CD
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Manipulación de errores.-
El más común error en Ethernet son las colisiones, que pueden ser de los siguientes tipos:
• Colisión local
• Colisión remota
• Colisión atrasada
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
• Colisión local, en el mismo segmento de
red.
• Colisión remota, trama de longitud
menor a la permitida y tiene una suma de
comprobación FCS no válida.
• Colisión atrasada, es cuando ocurre la
colisión luego de transmitido los primeros
64 octetos.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Redes conectadas directamente.-
• Entorno de medio compartido.
• Entorno de medio compartido extendido.
• Entorno de red punto a punto.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
• Entorno de medio compartido.
Medio compartido (varios accesos)
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
• Entorno de medio compartido extendido.
Medio extendido
(Accesos múltiples con dispositivos de red de capa 1)
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Redes conectadas directamente
• Entorno de red punto a punto.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Redes indirectamente conectadas.-
• Circuito conmutado.
• Paquete conmutado.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
• Circuito conmutado, conexión física
de extremo a extremo. Conexión punto
a punto.
No hay colisiones.
Conmutación de
Circuito
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
• Paquete conmutado, se crean
conexiones punto a punto lógicas.
No hay colisiones.
Conmutación de
Paquetes
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Colisiones y dominios de colisión.-
Una colisión puede producirse cuando 2 bits
se propagan al mismo tiempo y en la
misma red.
Los dominios de colisión son los segmentos
de red físicos conectados donde pueden
ocurrir colisiones.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red Rompe el dominio de colisión
Enlace de Datos Rompe el dominio de colisión
Física Un dominio de colisión
Segmentación del
dominio de colisión
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Fundamentos de Ethernet
Romper o incrementar el número de
dominios de colisión con los dispositivos
de capa 2 y 3 se llama segmentación.
Dominio de colisión
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Dominios de Difusión.-
Un dominio de difusión es una agrupación
de dominios de colisión conectados por
dispositivos de capa 2. Dividir una red
LAN en varios dominios de colisión
mejora la eficacia de la red permitiendo
varias transmisiones simultáneas de
datos en dominios de colisión separados.
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Fundamentos de Ethernet
Flujo de Datos.-
La regla básica ha seguir es:
• Dispositivos de capa 1 siempre envían la trama.
• Dispositivo de capa 2 quiere enviarla, es decir la
envía siempre y cuando no haya nada que lo
impida.
• Dispositivo de capa 3 no envía a no ser que
tenga que hacerlo.
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
X Y
A
B
C
Capítulo 5
Fundamentos de Ethernet
Segmentos de Red
