Fundamentos de Ethernet

Historia.

Evolución de Ethernet.

Introducción.

   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 interfiriesen con las del otro. Este problema se estudió a principios de los 70 y se desarrolló un sistema llamado Alohanet, el cual, permitía la instalación de varias estaciones con acceso estructurado para compartir la banda de radiofrecuencia de la atmósfera en las islas Hawai.    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).

   La versión original de Ethernet fue la primera red LAN del mundo.    Fue diseñada por Robert Metcalfe y sus compañeros de Xerox.

   Visión de Ethernet.

Reglas para los nombres Ethernet IEEE.

   El término Ethernet se refiere a una familia de tecnologías de red que incluyen Ethernet, FastEthernet, GigabitEthernet y Ethernet a 10 GB.    Dos funciones de Ethernet permanecen constantes a lo largo de todas sus formas: el formato de trama básico y las subcapas IEEE de la capa 2 del modelo OSI    Cuando Ethernet necesita expandirse para añadir un nuevo medio o capacidad, IEEE lanza un nuevo suplemento para la norma 802.3. El nuevo suplemento recibe la designación de una o dos letras, por ejemplo: 802.3u es FastEthernet, y se le asigna también una descripción abreviada. Ejemplos: 10BASE2 (IEEE 802.3a) 10BASE5 (IEEE 802.3) 10BASE-T (IEEE 802.3i) 10BASE-TX (IEEE 802.3X)

   La descripción abreviada consiste en: Un número que indica la cantidad de megabits que se transmite. La palabra BASE que indica la señal de banda base que se emplea. Número (2 y 5) que hacen referencia a la longitud del segmento del cable coaxial: 2 --> para 185m pero se redondea a 200m. 5 --> para 500 m. Una o más letras del alfabeto que indican el tipo de medio que se emplea: F --> cable de fibra óptica. T --> cable par trenzado sin apantallar.      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.

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.    Estas normas también definen la forma de comunicar estos dispositivos con la capa de enlace de datos. Además, las normas de las redes definen cómo 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 que pasa a través de las capas del modelo OSI.    Para proporcionar estas funciones, la capa de enlace de datos Ethernet IEEE tiene dos subcapas: Control de acceso al medio (MAC) --> 802.3 : define el modo de transmitir las tramas por el hilo físico Manipula el direccionamiento físico asociado a cada dispositivo, la definición de la topología de la red y la disciplina de línea. Control de enlace lógico (LLC) --> 802.2: es responsable de la identificación lógica de los diferentes tipos de protocolos y de su posterior encapsulación.

Direccionamiento MAC.

   Para permitir la distribución local de tramas en Ethernet debe haber un sistema de direccionamiento, es decir, un modo de nombrar las computadoras y las interfaces. Cada computadora tienen una manera única de identificarse, y en la red, tiene una dirección física única e irrepetible que se ubica en la NIC.      Una dirección MAC tiene una longitud de 48 bits y se expresa con 12 dígitos hexadecimales. Los primeros 6 dígitos, que están administrados por la IEEE, identifican al fabricante y al distribuidor, comprometiéndose así con el identificador único de organización (OUI). Los seis dígitos restantes corresponden al número de serie de la interfaz o cualquier otro valor administrativo de un distribuidor específico.

   En una red Ethernet, cuando un dispositivo quiere enviar datos a otro, puede abrir una ruta de comunicación hasta el otro dispositivo empleando su dirección MAC. Cuando un dispositivo de origen envía datos a la red, éstos llevan la dirección MAC del destino que desean. Mientras esos datos se propagan a lo largo del medio de red, la NIC de cada dispositivo de la red verifica si su dirección MAC coincide con la dirección física de destino que lleva la trama de datos. S no existe coincidencia, la NIC descarta la trama de datos.      Si hay coincidencia, la NIC verifica la dirección de destino en la cabecera de la trama para decidir dónde direccionar el paquete. Cuando los datos pasan su estación de destino, la NIC de esa estación hace una copia, saca los datos de su envoltorio y los entrega a la computadora para que ésta los procese mediante los protocolos de capa superior como IP y TCP.  

Entramado en general.

   El entramado ayuda a obtener información esencial que no podría obtenerse tan sólo con los flujos de bits codificados: Qué computadoras se comunican con otras. Cuándo comienza y cuándo termina la comunicación entre computadoras. Reconocimiento de errores ocurridos durante la comunicación. A cuál le toca su turno de "hablar" en una "conversación" entre computadoras. Dónde se ubican los datos en la trama

Funcionamiento de Ethernet.

   Cuando varias estaciones deben acceder a un medio físico y a otros dispositivos de res, se emplean varias estrategias de control de acceso al medio. Al ser un medio de acceso cableado, se emplea el método CSMA /CD.    Ethernet es una tecnología de difusión de medio compartido y utiliza el método CSMA/CD, el cual realiza tres funciones: Transmitir y recibir paquetes de datos. Decodificar paquetes de datos y comprobar las direcciones válidas antes de pasarlos a las capas superiores del modelo OSI. Detectar errores en los paquetes de datos o en la red.

   En los métodos de acceso CSMA / CD los dispositivos de red con datos para transmitir por los medios de red, trabajan en modo "escuchar antes de transmitir" (CS = detección de portadora). Esto significa que cuando un dispositivo quiere enviar datos, primero debe comprobar si el medio de red está ocupado. Después debe comprobar dónde hay señales en el medio de red y finalmente, si el medio de red no está ocupado, comenzar a retransmitir datos.    Mientras transmite los datos en forma de señales, el dispositivo también escucha para asegurarse que ninguna otra estación está transmitiendo datos por el medio de red al mismo tiempo. Si esto sucediera, se produciría una colisión.

   Los dispositivos de red son capaces de detectar cuándo se ha producido una colisión ya que aumentan la amplitud de la señal de los medios de red (CD = detección de colisión). Cuando se produce la colisión, cada dispositivo que transmite continúa transmitiendo datos durante un corto espacio de tiempo para asegurarse de que todos los dispositivos ven la colisión.    Cuando todos los dispositivos la han visto, cada uno llama a un algoritmo conocido como algoritmo de retardo.    Cuando  transmisión de datos continúa, los dispositivos que se han visto involucrados en la colisión no tienen prioridad para transmitir.