Ethernet (802.3) Las redes Ethernet son actualmente las únicas que tienen interés para entornos LAN. El estándar 802.3 fue diseñado originalmente para funcionar a 10 Mbps, aunque posteriormente ha sido perfeccionado para trabajar a 100 Mbps (802.3u) o 1 Gbps.
Ethernet (802.3) Una red Ethernet tiene las siguientes características: Canal único. Todas las estaciones comparten el mismo canal de comunicación por lo que sólo una puede utilizarlo en cada momento. Es de difusión debido a que todas las transmisiones llegan a todas las estaciones (aunque sólo su destinatario aceptará el mensaje, el resto lo descartarán). Tiene un control de acceso distribuido porque no existe una autoridad central que garantice los accesos. Es decir, no hay ninguna estación que supervise y asigne los turnos al resto de estaciones. Todas las estaciones tienen la misma prioridad para transmitir.
Ethernet (802.3) Comparación de Ethernet y Token ring.– En Ethernet cualquier estación puede transmitir siempre que el cable se encuentre libre; en Token ring cada estación tiene que esperar su turno. Ethernet utiliza un canal único de difusión; Token ring utiliza enlaces punto a punto entre cada estación y la siguiente. Token ring tiene siempre una estación monitor que supervisa el buen funcionamiento de la red; en Ethernet ninguna estación tiene mayor autoridad que otra. Según esta comparación, la conclusión más evidente es que, a iguales velocidades de transmisión, Token ring se comportará mejor en entornos de alta carga y Ethernet, en redes con poco tráfico.
Ethernet (802.3) En las redes Ethernet, cuando una estación envía un mensaje a otra, no recibe ninguna confirmación de que la estación destino haya recibido su mensaje. Una estación puede estar enviando paquetes Ethernet a otra que está desconectada y no advertirá que los paquetes se están perdiendo. Las capas superiores (y más concretamente, TCP) son las encargadas de asegurarse que la transmisión se ha realizado de forma correcta.
Ethernet (802.3) El protocolo de comunicación que utilizan estas redes es el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect, acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones). Esta técnica de control de acceso a la red ha sido normalizada constituyendo el estándar IEEE 802.3. Veamos brevemente el funcionamiento de CSMA/CD:
Ethernet (802.3) Cuando una estación quiere transmitir, primero escucha el canal (detección de portadora). Si está libre, transmite; pero si está ocupado, espera un tiempo y vuelve a intentarlo. Sin embargo, una vez que una estación ha decidido comenzar la transmisión puede darse el caso de que otra estación haya tomado la misma decisión, basándose en que el canal estaba libre cuando ambas lo comprobaron.
Ethernet (802.3) Debido a los retardos de propagación en el cable, ambas señales colisionarán y no se podrá completar la transmisión de ninguna de las dos estaciones. Las estaciones que están transmitiendo lo advertirán (detección de colisiones) e interrumpirán inmediatamente la transmisión. Después esperarán un tiempo aleatorio y volverán a intentarlo. Si se produce una nueva colisión, esperarán el doble del tiempo anterior y lo intentarán de nuevo. De esta manera, se va reduciendo la probabilidad de nuevas colisiones.
Ethernet (802.3) Debemos recordar que el canal es único y por lo tanto todas las estaciones tienen que compartirlo. Sólo puede estar una estación transmitiendo en cada momento, sin embargo pueden estar recibiendo el mensaje más de una.
Ethernet (802.3) Nota: La existencia de colisiones en una red no indica que exista un mal funcionamiento. Las colisiones están definidas dentro del protocolo Ethernet y no deben ser consideradas como una situación anómala. Sin embargo, cuando se produce una colisión el canal se desaprovecha porque ninguna estación logra transmitir en ese momento. Debemos tratar de reducir el número de colisiones que se producen en una red. Esto se consigue separando grupos de ordenadores mediante un switch o un router. Podemos averiguar las colisiones que se producen en una red observando el correspondiente LED de nuestro hub.
Ethernet (802.3) Direcciones físicas ¿Cómo sabe una estación que un mensaje es para ella? Está claro, que hay que distinguir unas estaciones de otras utilizando algún identificador. Esto es lo que se conoce como direcciones físicas. Los adaptadores Ethernet tienen asignada una dirección de 48 bits de fábrica que no se puede variar.
Ethernet (802.3) Los fabricantes nos garantizan que no puede haber dos tarjetas de red con la misma dirección física. Si esto llegase a ocurrir dentro de una misma red la comunicación se volvería imposible. Los tres primeros bytes corresponden al fabricante (no puede haber dos fabricantes con el mismo identificador) y los tres últimos al número de serie (no puede haber dos tarjetas del mismo fabricante con el mismo número de serie). Por ejemplo, 5D:1E:23:10:9F:A3
Ethernet (802.3) Los bytes 5D:1E:23 identifican al fabricante y los bytes 10:9F:A3 al número de serie del fabricante 5D:1E:23 Nota: Los comandos ipconfig / all |more y winipcfg muestran la dirección física de nuestra tarjeta de red Ethernet. Observe que estos comandos pueden recoger también información relativa al adaptador virtual "PPP Adapter" (se corresponde con el módem o adaptador RDSI) además de la referente a la tarjeta de red real.
Ethernet (802.3) No todas las direcciones representan a máquinas aisladas, algunas de ellas se utilizan para enviar mensajes de multidifusión. Esto es, enviar un mensaje a varias máquinas a la vez o a todas las máquinas de la red. Ethernet permite que el mismo mensaje pueda ser escuchado por más de una máquina a la vez.
Ethernet (802.3) Formato de la trama La comunicación entre una estación y otra a través de una red Ethernet se realiza enviando tramas Ethernet. El mensaje que se quiere transmitir se descompone en una o más tramas con el siguiente formato:
Ethernet (802.3) Formato de la trama Las direcciones origen y destino son las direcciones físicas de los adaptadores de red de cada ordenador. El campo Tipo de trama indica el formato de los datos que se transfieren en el campo Datos de la trama. Por ejemplo, para un datagrama IP se utiliza el valor hexadecimal de 0800 y para un mensaje ARP el valor 0806.
Ethernet (802.3) Formato de la trama Todos los mensajes (datagramas) que se envíen en la capa siguiente irán encapsulados en una o más tramas Ethernet utilizando el campo Datos de la trama. Y esto mismo es aplicable para cualquier otro tipo de red distinta a Ethernet. Como norma general, cada mensaje que transmite una capa se coloca en el campo datos de la capa anterior. Aunque es muy frecuente que el mensaje no quepa en una sola trama y se utilicen varias.
Ethernet (802.3) Velocidades Ethernet puede funcionar a tres velocidades: 10 Mbps, 100 Mbps (FastEthernet) y 1 Gbps (1000 Mbps). 10 Mbps es la velocidad para la que se diseñó originalmente el estándar Ethernet. Sin embargo, esta velocidad se ha mejorado para adaptarse a las crecientes exigencias de las redes locales. La velocidad de 100 Mbps es actualmente la más utilizada en la empresa.
Ethernet (802.3) Las redes a 1 Gbps están comenzado a ver la luz en estos momentos por lo que tardarán un tiempo en implantarse en el mercado (los precios son todavía muy altos). Para crear una red que trabaje a 10 Mbps es suficiente con utilizar cable coaxial o bien, cable par trenzado de categoría 3 o superior. Sin embargo, es recomendable utilizar cables par trenzado de categoría 5 y concentradores con velocidades mixtas 10/100 Mbps. De esta forma, en un futuro se podrán ir cambiando gradualmente los adaptadores de 10 Mbps por unos de 100 Mbps sin necesidad de instalar nuevo cableado.
Ethernet (802.3) La mejor opción actualmente para redes nuevas es FastEthernet. Para conseguir velocidades de 100 Mbps es necesario utilizar cable par trenzado con una categoría mínima de 5, un concentrador que soporte esta velocidad y tarjetas de red de 100 Mbps. Generalmente, los cables UTP cumplen bien con su función pero en situaciones concretas que requieran el máximo rendimiento de la red o existan muchas interferencias, puede ser necesario un cableado STP.
Ethernet (802.3) Tipos de adaptadores La siguiente tabla resume los principales tipos de adaptadores Ethernet en función del cableado y la velocidad de la red. (T se utiliza para par trenzado, F para fibra óptica y X para FastEthernet).
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