4.TECNOLOGÍA ETHERNET
4.1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE ETHERNET
Cada una de las capas de los modelos OSI y de protocolo TCP/IP, y en cómo se utilizan los protocolos para lograr la comunicación de red.
Estos protocolos comprenden el stack de protocolos TCP/IP y, dado que la Internet se creó utilizando dichos protocolos, Ethernet es en la actualidad la tecnología LAN preponderante a nivel mundial.
Ethernet se compone de estándares en estas capas inferiores, puede decirse que en términos generales se entiende mejor con referencia al modelo OSI. El modelo OSI separa las funcionalidades de la capa de Enlace de datos de direccionamiento, entramado y acceso a los medios desde los estándares de la capa física de los medios. Los estándares de Ethernet definen los protocolos de Capa 2 y las tecnologías de Capa 1. Si bien las especificaciones de Ethernet admiten diferentes medios, anchos de banda y otras variaciones de Capa 1 y 2, el formato de trama básico y el esquema de direcciones son los mismos para todas las variedades de Ethernet.
El desarrollo de esta conectividad ha tenido un fuerte apoyo de las compañías Digital, Intel y Xerox, siendo actualmente el método más popular que es empleado en el mundo para establecer Conexiones de Red de Área Local teniendo como una de las ventajas de que puede alcanzar una conexión de hasta 1024 nodos a una velocidad de 10 MBps (Megabits Por Segundo) y pudiendo utilizar desde un Cable Coaxial hasta la tecnología de Fibra Óptica para establecer un enlace.
Entre las distintas tecnologías que están controladas y permitidas por esta norma, encontramos las siguientes:
10 Base 5 Standard Ethernet - Cable coaxial con una longitud de segmento con un máximo de 1,640 pies
10 Base 2 Thin Ethernet - Cable coaxial con hasta 607 pies por cada segmento
10 Base T - Pares trenzados con una longitud de segmento con un máximo de 328 pies
Entre las distintas tecnologías que están controladas y permitidas por esta norma, encontramos las siguientes:
10 Base 5 Standard Ethernet - Cable coaxial con una longitud de segmento con un máximo de 1,640 pies
10 Base 2 Thin Ethernet - Cable coaxial con hasta 607 pies por cada segmento
10 Base T - Pares trenzados con una longitud de segmento con un máximo de 328 pies
4.1.1. ESTANDARES E IMPLEMENTACION
Estándares de IEEE
El primer estándar de Ethernet fue publicado por un consorcio formado por Digital Equipment Corporation, Intel y Xerox (DIX). Metcalfe quería que Ethernet fuera un estándar compartido a partir del cual todos se podían beneficiar, de modo que se lanzó como estándar abierto. Los primeros productos que se desarrollaron a partir del estándar de Ethernet se vendieron a principios de la década de 1980.
Estos estándares comienzan con el número 802. El estándar para Ethernet es el 802.3. El IEEE quería asegurar que sus estándares fueran compatibles con los del modelo OSI de la Organización Internacional para la Estandarización (ISO). Para garantizar la compatibilidad, los estándares IEEE 802.3 debían cubrir las necesidades de la Capa 1 y de las porciones inferiores de la Capa 2 del modelo OSI. Como resultado, ciertas pequeñas modificaciones al estándar original de Ethernet se efectuaron en el 802.3.
Ethernet opera en las dos capas inferiores del modelo OSI: la capa de enlace de datos y la capa física.
Ethernet opera en las dos capas inferiores del modelo OSI: la capa de enlace de datos y la capa física.
4.1.2. CAPA 1 Y CAPA 2
Ethernet opera en las dos capas inferiores del modelo OSI: la capa de enlace de datos y la capa física.
Ethernet opera a través de dos capas del modelo OSI. El modelo ofrece una referencia sobre con qué puede relacionarse Ethernet, pero en realidad se implementa sólo en la mitad inferior de la capa de Enlace de datos, que se conoce como subcapa Control de acceso al medio (Media Access Control, MAC), y la capa física.
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. La Capa 1 de Ethernet tiene un papel clave en la comunicación que se produce entre los dispositivos, pero cada una de estas funciones tiene limitaciones.
Ethernet opera a través de dos capas del modelo OSI. El modelo ofrece una referencia sobre con qué puede relacionarse Ethernet, pero en realidad se implementa sólo en la mitad inferior de la capa de Enlace de datos, que se conoce como subcapa Control de acceso al medio (Media Access Control, MAC), y la capa física.
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. La Capa 1 de Ethernet tiene un papel clave en la comunicación que se produce entre los dispositivos, pero cada una de estas funciones tiene limitaciones.
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. La Capa 1 de Ethernet tiene un papel clave en la comunicación que se produce entre los dispositivos, pero cada una de estas funciones tiene limitaciones.
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. La Capa 1 de Ethernet tiene un papel clave en la comunicación que se produce entre los dispositivos, pero cada una de estas funciones tiene limitaciones.
4.1.3. CONTROL DE ENLACE LÓGICO: CONEXIÓN CON LAS CAPAS SUPERIORES
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). Las funciones descritas en el modelo OSI para la capa de Enlace de datos se asignan a las subcapas LLC y MAC. La utilización de dichas subcapas contribuye notablemente a la compatibilidad entre diversos dispositivos finales.
El Control de enlace lógico se encarga de la comunicación entre las capas superiores y el software de red, y las capas inferiores, que generalmente es el hardware. 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 LLC se implementa en el software y su implementación depende del equipo físico. En una computadora, el LLC puede considerarse como el controlador de la Tarjeta de interfaz de red (NIC). El controlador de la NIC (Tarjeta de interfaz de red) es un programa que interactúa directamente con el hardware en la NIC para pasar los datos entre los medios y la subcapa de Control de Acceso al medio (MAC).
El LLC se implementa en el software y su implementación depende del equipo físico. En una computadora, el LLC puede considerarse como el controlador de la Tarjeta de interfaz de red (NIC). El controlador de la NIC (Tarjeta de interfaz de red) es un programa que interactúa directamente con el hardware en la NIC para pasar los datos entre los medios y la subcapa de Control de Acceso al medio (MAC).
En la subcapa LLC se contemplan dos aspectos bien diferenciados:
Los protocolos
- Los protocolos LLC: Para la comunicación entre entidades de la propia subcapa LLC, definen los procedimientos para el intercambio de tramas de información y de control entre cualquier par de puntos de acceso al servicio del nivel de enlace LSAP.
Las interfaces
- Las interfaces: con la subcapa inferior MAC y con la capa superior (de Red).
- Interfaz LLC – MAC: Especifica los servicios que la subcapa de LLC requiere de la subcapa MAC, independientemente de la topología de la subred y del tipo de acceso al medio.
- Interfaz LLC – Capa de Red Modelo OSI: Especifica los servicios que la Capa de Red Modelo OSI obtiene de la Capa de Enlace Modelo OSI, independientemente de su configuración.
4.1.4. MAC: ENVÍO DE DATOS A LOS MEDIOS
El Control de acceso al medio (MAC) es la subcapa de Ethernet inferior de la capa de Enlace de datos. El hardware implementa el Control de acceso al medio, generalmente en la Tarjeta de interfaz de red (NIC).
La subcapa MAC de Ethernet tiene dos responsabilidades principales:
La encapsulación de datos proporciona tres funciones principales:
El proceso de entramado ofrece delimitadores importantes que se utilizan para identificar un grupo de bits que componen una trama. Este proceso ofrece una sincronización entre los nodos transmisores y receptores.
La subcapa MAC de Ethernet tiene dos responsabilidades principales:
- Encapsulación de datos
- Control de Acceso al medio
La encapsulación de datos proporciona tres funciones principales:
- Delimitación de trama
- Direccionamiento
- Detección de errores
El proceso de entramado ofrece delimitadores importantes que se utilizan para identificar un grupo de bits que componen una trama. Este proceso ofrece una sincronización entre los nodos transmisores y receptores.
Control de acceso al medio
La subcapa MAC controla la colocación de tramas en los medios y el retiro de tramas de los medios. Como su nombre lo indica, se encarga de administrar el control de acceso al medio. Esto incluye el inicio de la transmisión de tramas y la recuperación por fallo de transmisión debido a colisiones.
Topología lógica
La topología lógica subyacente de Ethernet es un bus de multiacceso. Esto significa que todos los nodos (dispositivos) en ese segmento de la 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 provisto por la dirección MAC.
4.1.5. IMPLEMENTACIONES FÍSICAS DE ETHERNET
La mayor parte del tráfico en Internet se origina y termina en conexiones de Ethernet. Desde su inicio en la década de 1970, Ethernet ha evolucionado para satisfacer la creciente demanda de LAN de alta velocidad. Cuando se introdujo el medio de fibra óptica, Ethernet se adaptó a esta nueva tecnología para aprovechar el mayor ancho de banda y el menor índice de error que ofrece la fibra. Actualmente, el mismo protocolo que transportaba datos a 3 Mbps puede transportar datos a 10 Gbps.
El éxito de Ethernet se debe a los siguientes factores:
La introducción de Gigabit Ethernet ha extendido la tecnología LAN original a distancias tales que convierten a Ethernet en un estándar de Red de área metropolitana (MAN) y de WAN (Red de área extensa).
Ya que se trata de una tecnología asociada con la capa física, Ethernet especifica e implementa los esquemas de codificación y decodificación que permiten el transporte de los bits de trama como señales a través de los medios. Los dispositivos Ethernet utilizan una gran variedad de especificaciones de cableado y conectores.
- Simplicidad y facilidad de mantenimiento
- Capacidad para incorporar nuevas tecnologías
- Confiabilidad
- Bajo costo de instalación y de actualización
Ya que se trata de una tecnología asociada con la capa física, Ethernet especifica e implementa los esquemas de codificación y decodificación que permiten el transporte de los bits de trama como señales a través de los medios. Los dispositivos Ethernet utilizan una gran variedad de especificaciones de cableado y conectores.
En las redes actuales, la Ethernet utiliza cables de cobre UTP y fibra óptica para interconectar dispositivos de red a través de dispositivos intermediarios como hubs y switches.
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