miércoles, 28 de abril de 2010

Ethernet

Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CDes Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones"), es una técnica usada en redes Ethernet para mejorar sus prestaciones.
Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.
La Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional
IEEE 802.3. Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinónimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet e IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red.
Formato de la trama Ethernet [editar]
Comparación entre DIX Ethernet y IEEE 802.3
Trama DIX Ethernet
Preámbulo
Destino
Origen
Tipo
Datos
Relleno
FCS
8 bytes
6 bytes
6 bytes
2 bytes
0 a 1500 bytes
0 a 46 bytes
2 ó 4 bytes
Trama IEEE 802.3
Preámbulo
SOF
Destino
Origen
Longitud
Datos
Relleno
FCS
7 bytes
1 byte
6 bytes
6 bytes
2 bytes
0 a 1500 bytes
0 a 46 bytes
4 bytes
Preámbulo
Un campo de 7 bytes (56 bits) con una secuencia de bits usada para sincronizar y estabilizar el medio físico antes de iniciar la transmisión de datos. El patrón del preámbulo es:
10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010
Estos bits se transmiten en orden, de izquierda a derecha y en la
codificación Manchester representan una forma de onda periódica.
SOF (Start Of Frame) Inicio de Trama
Campo de 1 byte (8 bits) con un patrón de 1s y 0s alternados y que termina con dos 1s consecutivos. El patrón del SOF es: 10101011. Indica que el siguiente bit será el bit más significativo del campo de
dirección MAC de destino.
Aunque se detecte una colisión durante la emisión del preámbulo o del SOF, el emisor debe continuar enviando todos los bits de ambos hasta el fin del SOF.
Dirección de destino
Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la dirección MAC de tipo EUI-48 hacia la que se envía la trama. Esta dirección de destino puede ser de una estación, de un grupo
multicast o la dirección de broadcast de la red. Cada estación examina este campo para determinar si debe aceptar la trama (si es la estación destinataria).
Dirección de origen
Campo de 6 bytes (48 bits) que especifica la
dirección MAC de tipo EUI-48 desde la que se envía la trama. La estación que deba aceptar la trama conoce por este campo la dirección de la estación origen con la cual intercambiará datos.
Tipo
Campo de 2 bytes (16 bits) que identifica el
protocolo de red de alto nivel asociado con la trama o, en su defecto, la longitud del campo de datos. La capa de enlace de datos interpreta este campo. (En la IEEE 802.3 es el campo longitud y debe ser menor o igual a 1526 bytes.)
Datos
Campo de 0 a 1500 Bytes de longitud. Cada Byte contiene una secuencia arbitraria de valores. El campo de datos es la información recibida del
nivel de red (la carga útil). Este campo, también incluye los H3 y H4 (cabeceras de los niveles 3 y 4), provenientes de niveles superiores.
Relleno
Campo de 0 a 46 bytes que se utiliza cuando la trama Ethernet no alcanza los 64 bytes mínimos para que no se presenten problemas de detección de colisiones cuando la trama es muy corta.
FCS (Frame Check Sequence - Secuencia de Verificación de Trama)
Campo de 32 bits (4 bytes) que contiene un valor de verificación CRC (
Control de redundancia cíclica). El emisor calcula el CRC de toda la trama, desde el campo destino al campo CRC suponiendo que vale 0. El receptor lo recalcula, si el valor calculado es 0 la trama es valida.
Tecnología y velocidad de Ethernet [
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Hace ya mucho tiempo que Ethernet consiguió situarse como el principal protocolo del nivel de enlace. Ethernet 10Base2 consiguió, ya en la década de los 90s, una gran aceptación en el sector. Hoy por hoy, 10Base2 se considera como una "tecnología de legado" respecto a 100BaseT. Hoy los fabricantes ya han desarrollado adaptadores capaces de trabajar tanto con la tecnología 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una mejor adaptación y transición.
Las tecnologías Ethernet que existen se diferencian en estos conceptos:
Velocidad de transmisión
- Velocidad a la que transmite la tecnología.
Tipo de cable
- Tecnología del nivel físico que usa la tecnología.
Longitud máxima
- Distancia máxima que puede haber entre dos nodos adyacentes (sin estaciones repetidoras).
Topología
- Determina la forma física de la red. Bus si se usan conectores T (hoy sólo usados con las tecnologías más antiguas) y estrella si se usan hubs (estrella de difusión) o switches (estrella conmutada).
A continuación se especifican los anteriores conceptos en las tecnologías más importantes:
Tecnologías Ethernet
Tecnología
Velocidad de transmisión
Tipo de cable
Distancia máxima
Topología
10Base2
10 Mbps
Coaxial
185 m
Bus (Conector T)
10BaseT
10 Mbps
Par Trenzado
100 m
Estrella (Hub o Switch)
10BaseF
10 Mbps
Fibra óptica
2000 m
Estrella (Hub o Switch)
100BaseT4
100Mbps
Par Trenzado (categoría 3UTP)
100 m
Estrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)
100BaseTX
100Mbps
Par Trenzado (categoría 5UTP)
100 m
Estrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)
100BaseFX
100Mbps
Fibra óptica
2000 m
No permite el uso de hubs
1000BaseT
1000Mbps
4 pares trenzado (categoría 5e ó 6UTP )
100 m
Estrella. Full Duplex (switch)
1000BaseSX
1000Mbps
Fibra óptica (multimodo)
550 m
Estrella. Full Duplex (switch)
1000BaseLX
1000Mbps
Fibra óptica (monomodo)
5000 m
Estrella. Full Duplex (switch)
Hardware comúnmente usado en una red Ethernet [editar]
Los elementos de una red Ethernet son: tarjeta de red, repetidores, concentradores, puentes, los conmutadores, los nodos de red y el medio de interconexión. Los nodos de red pueden clasificarse en dos grandes grupos: equipo terminal de datos (DTE) y equipo de comunicación de datos (DCE).
Los DTE son dispositivos de red que generan el destino de los datos: los PC, las estaciones de trabajo, los servidores de archivos, los servidores de impresión; todos son parte del grupo de las estaciones finales. Los DCE son los dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las tramas dentro de la red; pueden ser: ruteadores, conmutadores (switch), concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicación. Por ejemplo: un módem o una tarjeta de interfaz.
NIC, o
Tarjeta de Interfaz de Red - permite que una computadora acceda a una red local. Cada tarjeta tiene una única dirección MAC que la identifica en la red. Una computadora conectada a una red se denomina nodo.
Repetidor o repeater - aumenta el alcance de una conexión física, recibiendo las señales y retransmitiéndolas, para evitar su degradación, a través del medio de transmisión, lográndose un alcance mayor. Usualmente se usa para unir dos áreas locales de igual tecnología y sólo tiene dos puertos. Opera en la capa física del modelo OSI.
Concentrador o hub - funciona como un repetidor pero permite la interconexión de múltiples nodos. Su funcionamiento es relativamente simple pues recibe una trama de ethernet, por uno de sus puertos, y la repite por todos sus puertos restantes sin ejecutar ningún proceso sobre las mismas. Opera en la capa física del modelo OSI.
Puente o bridge - interconecta segmentos de red haciendo el cambio de frames (tramas) entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que le dice en qué segmento está ubicada una dirección MAC dada. Se diseñan para uso entre LAN's que usan protocolos idénticos en la capa física y MAC (de acceso al medio). Aunque existen bridges más sofisticados que permiten la conversión de formatos MAC diferentes (Ethernet-Token Ring por ejemplo).

Conexiones en un switch Ethernet.
Conmutador o Switch - funciona como el bridge, pero permite la interconexión de múltiples segmentos de red, funciona en velocidades más rápidas y es más sofisticado. Los switches pueden tener otras funcionalidades, como Redes virtuales , y permiten su configuración a través de la propia red. Funciona básicamente en la capa 2 del modelo OSI (enlace de datos). Por esto son capaces de procesar información de las tramas; su funcionalidad más importante es en las tablas de dirección. Por ejemplo, una computadora conectada al puerto 1 del conmutador envía una trama a otra computadora conectada al puerto 2; el switch recibe la trama y la transmite a todos sus puertos, excepto aquel por donde la recibió; la computadora 2 recibirá el mensaje y eventualmente lo responderá, generando tráfico en el sentido contrario; ahora el switch conocerá las direcciones MAC de las computadoras en el puerto 1 y 2; cuando reciba otra trama con dirección de destino de alguna de ellas, sólo transmitirá la trama a dicho puerto disminuyendo así el tráfico de la red y contribuyendo al buen funcionamiento de la misma.

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