Matematicas

ETHERNET 1

La subcapa MAC de Ethernet tiene dos responsabilidades principales: 1

Encapsulación de datos 1

Control de acceso al medio 2

Topología lógica 2

Primeros medios Ethernet 3

Ethernet antigua 3

Ethernet actual 3

Ethernet más allá de la LAN 4

Tamaño de la trama de Ethernet 4

Campos Preámbulo y Delimitador de inicio de trama 5

Campo Dirección MAC de destino 5

Campo Dirección MAC de origen 5

Campo Longitud/tipo 5

Campos Datos y Pad 5

Campo Secuencia de verificación de trama 6

Estructura de la dirección MAC 6

Dispositivos de red 6

Numeración hexadecimal 7

Capa de enlace de datos 8

Capa de red 8

Acceso múltiple 8

Detección de colisiones 9

Señal de congestión y postergación aleatoria 9

Espacio entre tramas 10

Señal de congestión 11

Temporización de postergación 11

Futuras velocidades de Ethernet 12

Escalabilidad 12

Falla de red 12

Colisiones 12

Entorno libre de colisiones 13

Uso de switches en lugar de hubs 13

Operación del switch 13

Aprendizaje 14

Saturación 14

Reenvío selectivo 14

Filtrado 14

Bibliografía 16

ETHERNET

Opera a través de dos capas del modelo OSI. Ethernet en la Capa 1 implica señales, streams de bits que se transportan en los medios, componentes físicos que transmiten las señales a los medios y distintas topologías. Ethernet separa las funciones de la capa de enlace de datos en dos subcapas diferenciadas: la subcapa Control de enlace lógico (LLC) y la subcapa Control de acceso al medio (MAC).

Para Ethernet, el estándar IEEE 802.2 describe las funciones de la subcapa LLC y el estándar 802.3 describe las funciones de la subcapa MAC y de la capa física. La subcapa LLC toma los datos del protocolo de la red, que generalmente son un paquete IPv4, y agrega información de control para ayudar a entregar el paquete al nodo de destino. La Capa 2 establece la comunicación con las capas superiores a través del LLC.

El Control de acceso al medio (MAC) es la subcapa de Ethernet inferior de la capa de enlace de datos.

La subcapa MAC de Ethernet tiene dos responsabilidades principales:

• Encapsulación de datos

• Control de acceso al medio

Encapsulación de datos

La encapsulación de datos proporciona tres funciones principales:

• Delimitación de tramas

• Direccionamiento

• Detección de errores

El proceso de encapsulación de datos incluye el armado de la trama antes de la transmisión y el análisis de la trama al momento de recibir una trama. Cuando forma una trama, la capa MAC agrega un encabezado y un tráiler a la PDU de Capa 3. La utilización de tramas facilita la transmisión de bits a medida que se colocan en los medios y la agrupación de bits en el nodo receptor. Cada encabezado Ethernet agregado a la trama contiene la dirección física (dirección MAC) que permite que la trama se envíe a un nodo de destino.

Cada trama de Ethernet contiene un tráiler con una comprobación cíclica de redundancia (CRC) de los contenidos de la trama. Una vez que se recibe una trama, el nodo receptor crea una CRC para compararla con la de la trama.

Control de acceso al medio

La subcapa MAC controla la colocación de tramas en los medios y el retiro de tramas de los medios.

Topología lógica

La topología lógica subyacente de Ethernet es un bus de multiacceso. Esto significa que todos los nodos (dispositivos) en ese segmento de red comparten el medio. Esto significa además que todos los nodos de ese segmento reciben todas las tramas transmitidas por cualquier nodo de dicho segmento.

Debido a que todos los nodos reciben todas las tramas, cada nodo debe determinar si debe aceptar y procesar una determinada trama. Esto requiere analizar el direccionamiento en la trama proporcionado por la dirección MAC.

Ethernet ofrece un método para determinar la manera en que los nodos comparten el acceso al medio. El método de control de acceso a los medios para Ethernet clásica es el Acceso múltiple con detección de portadora con detección de colisiones (CSMA/CD). Actualmente, el mismo protocolo que transportaba datos a 3 mbps puede transportar datos a 10 Gbps. Los dispositivos Ethernet utilizan una gran variedad de especificaciones de cableado y conectores.

En las redes actuales, Ethernet utiliza cables de cobre UTP y fibra óptica para interconectar dispositivos de red a través de dispositivos intermediarios como hubs y switches. Dada la diversidad de tipos de medios que Ethernet admite, la estructura de la trama de Ethernet permanece constante a través de todas sus implementaciones físicas.

La primera versión de Ethernet incorporaba un método de acceso al medio conocido como Acceso múltiple por detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD).

Primeros medios Ethernet

Las primeras versiones de Ethernet utilizaban cable coaxial para conectar computadoras en una topología de bus. Estas primeras versiones de Ethernet se conocían como Thicknet (10BASE5) y Thinnet (10BASE2)

La capacidad de migrar la implementación original de Ethernet a las implementaciones de Ethernet actuales y futuras se basa en la estructura de la trama de Capa 2, que prácticamente no ha cambiado. Además de ser una topología de bus lógica de la capa de Enlace de datos, Ethernet también utilizaba una topología de bus física. Los hubs concentran las conexiones. Cuando una trama llega a un puerto, se copia a los demás puertos para que todos los segmentos de la LAN reciban la trama. Sin embargo, la repetición de la trama a los demás puertos no solucionó el problema de las colisiones. Más adelante en este capítulo se verá cómo se manejaron las cuestiones relacionadas con colisiones en Ethernet mediante la introducción de switches en la red.

Ethernet antigua

En redes 10BASE-T, el punto central del segmento de red era generalmente un hub. A medida que se agregaban más dispositivos a una red Ethernet, la cantidad de colisiones de tramas aumentaba notablemente.

Ethernet actual

Un desarrollo importante que mejoró el rendimiento de la LAN fue la introducción de los switches para reemplazar los hubs en redes basadas en Ethernet. Este desarrollo estaba estrechamente relacionado con el desarrollo de Ethernet 100BASE-TX.

El switch reduce la cantidad de dispositivos que recibe cada trama, lo que a su vez disminuye o minimiza la posibilidad de colisiones. Las aplicaciones que atraviesan enlaces de red a diario ponen a prueba incluso a las redes más sólidas. Gigabit Ethernet se utiliza para describir las implementaciones de Ethernet que ofrecen un ancho de banda de 1000 mbps (1 Gbps) o más.

La actualización a Ethernet de 1 Gbps no siempre implica que la infraestructura de red de cables y switches existente deba reemplazarse por completo.

Ethernet más allá de la LAN

Las mayores distancias de cableado habilitadas por el uso de cables de fibra óptica en redes basadas en Ethernet disminuyeron las diferencias entre las LAN y las WAN. La estructura de la trama de Ethernet agrega encabezados y tráilers a la PDU de Capa 3 para encapsular el mensaje que se envía.

Tanto el tráiler como el encabezado de Ethernet cuentan con varias secciones de información que utiliza el protocolo Ethernet. Cada sección de la trama se denomina campo. Hay dos estilos de tramas de Ethernet: el estándar DIX Ethernet, que ahora es Ethernet II, y el estándar IEEE 802.3, que ha sido actualizado varias veces para incluir nuevas tecnologías.

Las diferencias entre los estilos de tramas son mínimas.

Tamaño de la trama de Ethernet

Tanto el estándar Ethernet II como el IEEE 802.3 definen el tamaño mínimo de trama en 64 bytes y el tamaño máximo de trama en 1518 bytes. Esto incluye todos los bytes del campo Dirección MAC de destino a través del campo Secuencia de verificación de trama (FCS). Los campos Preámbulo y Delimitador de inicio de trama no se incluyen en la descripción del tamaño de una trama. El estándar IEEE 802.3ac, publicado en 1998, amplió el tamaño de trama máximo permitido a 1522 bytes. Se aumentó el tamaño de la trama para que se adapte a una tecnología denominada Red de área local virtual (VLAN).

Si el tamaño de una trama transmitida es menor que el mínimo o mayor que el máximo, el dispositivo receptor descarta la trama.

Campos Preámbulo y Delimitador de inicio de trama

Los campos Preámbulo (7 bytes) y Delimitador de inicio de trama (SFD) (1 byte) se utilizan para la sincronización entre los dispositivos emisores y receptores.

Campo Dirección MAC de destino

El campo Dirección MAC de destino (6 bytes) es el identificador del receptor deseado. Como recordará, la Capa 2 utiliza esta dirección para ayudar a los dispositivos a determinar si la trama viene dirigida a ellos. La dirección de la trama se compara con la dirección MAC del dispositivo. Si coinciden, el dispositivo acepta la trama.

Campo Dirección MAC de origen

El campo Dirección

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