Ethernet

TEMA: ETHERNET PRESENTADO POR: OSCAR FERNANDEZ PAYARES

En 1970, un estudiante recién graduado en el MIT llamado Robert Metcalfe realizaba sus estudios de doctorado en la Universidad de Harvard trabajando para ARPANET. En un viaje a Washington, Metcalfe estuvo en casa de Steve Crocker (el inventor de los RFCs de Internet) donde éste lo dejó dormir en el sofá. Para poder conciliar el sueño Metcalfe empezó a leer una revista científica donde encontró un artículo de Norm Abramson acerca de la red Aloha. Metcalfe pensó cómo se podía mejorar el protocolo utilizado por Abramson, y escribió un artículo describiendo un protocolo que mejoraba sustancialmente el rendimiento de Aloha. Ese artículo se convertiría en su tesis doctoral, que presentó en 1973. La idea básica era muy simple: las estaciones antes de transmitir deberían detectar si el canal ya estaba en uso (es decir si ya había 'portadora'), en cuyo caso esperarían a que la estación activa terminara. Además, cada estación mientras transmitiera estaría continuamente vigilando el medio físico por si se producía alguna colisión, en cuyo caso se pararía y retransmitiría más tarde. Este protocolo MAC recibiría más tarde la denominación Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones, o más brevemente CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).

En 1972 Metcalfe se mudó a California para trabajar en el Centro de Investigación de Xerox en Palo Alto llamado Xerox PARC (Palo Alto Research Center). Allí se estaba diseñando lo que se consideraba la 'oficina del futuro' y Metcalfe encontró un ambiente perfecto para desarrollar sus inquietudes. Se estaban probando unas computadoras denominadas Alto, que ya disponían de capacidades gráficas y ratón y fueron consideradas los primeros ordenadores personales. También se estaban fabricando las primeras impresoras láser. Se quería conectar las computadoras entre sí para compartir ficheros y las impresoras. La comunicación tenía que ser de muy alta velocidad, del orden de megabits por segundo, ya que la cantidad de información a enviar a las impresoras era enorme (tenían una resolución y velocidad comparables a una impresora láser actual). Estas ideas que hoy parecen obvias eran completamente revolucionarias en 1973.

A Metcalfe, se le encomendó la tarea de diseñar y construir la red que uniera todo aquello. Contaba con la ayuda de un estudiante de doctorado de Stanford llamado David Boggs . Las primeras experiencias de la red, que denominaron 'Alto Aloha Network', las llevaron a cabo en 1972. Fueron mejorando gradualmente el prototipo hasta que el 22 de mayo de 1973 Metcalfe escribió un memorándum interno en el que informaba de la nueva red. Para evitar que se pudiera pensar que sólo servía para conectar computadoras Alto cambió el nombre de la red por el de Ethernet, que hacía referencia a la teoría de la física hoy ya abandonada según la cual las ondas electromagnéticas viajaban por un fluido denominado éter que se suponía llenaba todo el espacio (para Metcalfe el 'éter' era el cable coaxial por el que iba la señal). Las dos computadoras Alto utilizadas para las primeras pruebas de Ethernet fueron rebautizadas con los nombres Michelson y Morley, en alusión a los dos físicos que demostraron en 1887 la inexistencia del éter mediante el famoso experimento que lleva su nombre.

La red de 1973 ya tenía todas las características esenciales de la Ethernet actual. Empleaba CSMA/CD para minimizar la probabilidad de colisión, y en caso de que ésta se produjera se ponía en marcha un mecanismo denominado retroceso exponencial binario para reducir gradualmente la ‘agresividad’ del emisor, con lo que éste se adaptaba a situaciones de muy diverso nivel de tráfico. Tenía topología de bus y funcionaba a 2,94 Mb/s sobre un segmento de cable coaxial de 1,6 km de longitud. Las direcciones eran de 8 bits y el CRC de las tramas de 16 bits. El protocolo utilizado al nivel de red era el PUP (Parc Universal Packet) que luego evolucionaría hasta convertirse en el que luego fue XNS (Xerox Network System), antecesor a su vez de IPX (Netware de Novell).

En vez de utilizar el cable coaxial de 75 ohms de las redes de televisión por cable se optó por emplear cable de 50 ohms que producía menos reflexiones de la señal, a las cuales Ethernet era muy sensible por transmitir la señal en banda base (es decir sin modulación). Cada empalme del cable y cada 'pincho' vampiro (transceiver) instalado producía la reflexión de una parte de la señal transmitida. En la práctica el número máximo de 'pinchos' vampiro, y por tanto el número máximo de estaciones en un segmento de cable coaxial, venía limitado por la máxima intensidad de señal reflejada tolerable. En 1975 Metcalfe y Boggs describieron Ethernet en un artículo que enviaron a Communications of the ACM (Association for Computing Machinery), publicado en 1976. En él ya describían el uso de repetidores para aumentar el alcance de la red. En 1977 Metcalfe, Boggs y otros dos ingenieros de Xerox recibieron una patente por la tecnología básica de Ethernet, y en 1978 Metcalfe y Boggs recibieron otra por el repetidor. En esta época todo el sistema Ethernet era propiedad de Xerox.

Conviene destacar que David Boggs construyó en el año 1975 durante su estancia en Xerox PARC el primer router y el primer servidor de nombres de la Internet. La primera versión fue un intento de estandarizar ethernet aunque hubo un campo de la cabecera que se definió de forma diferente, posteriormente ha habido ampliaciones sucesivas al estándar que cubrieron las ampliaciones de velocidad (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y el de 10 Gigabits), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tanto de fibra óptica como de cables de cobre (tanto par trenzado como coaxial). Los estándares de este grupo no reflejan necesariamente lo que se usa en la práctica, aunque a diferencia de otros grupos este suele estar cerca de la realidad.

Se distinguen diferentes variantes de tecnología Ethernet según el tipo y el diámetro de los cables utilizados: 10Base2: el cable que se usa es un cable coaxial delgado, llamado thin Ethernet . 10Base5: el cable que se usa es un cable coaxial grueso, llamado thick Ethernet . 10Base-T: se utilizan dos cables trenzados (la T significa twisted pair ) y alcanza una velocidad de 10 Mbps. 100Base-FX: permite alcanzar una velocidad de 100 Mbps al usar una fibra óptica multimodo (la F es por Fiber ). 100Base-TX: es similar al 10Base-T pero con una velocidad 10 veces mayor (100 Mbps).

1000Base-T: utiliza dos pares de cables trenzados de categoría 5 y permite una velocidad de 1 gigabite por segundo. 1000Base-SX: se basa en fibra óptica multimodo y utiliza una longitud de onda corta (la S es por short ) de 850 nanómetros (770 a 860 nm). 1000Base-LX: se basa en fibra óptica multimodo y utiliza una longitud de onda larga (la L es por long ) de 1350 nanómetros (1270 a 1355 nm).

Abreviatura Nombre Cable Conector Velocidad Puertos 10Base2 Ethernet delgado (Thin Ethernet) Cable coaxial (50 Ohms) de diámetro delgado BNC 10 Mb/s 185 m 10Base5 Ethernet grueso (Thick Ethernet) Cable coaxial de diámetro ancho (10,16 mm) BNC 10Mb/s 500 m 10Base-T Ethernet estándar Par trenzado (categoría 3) RJ-45 10 Mb/s 100 m 100Base-TX Ethernet veloz (Fast Ethernet) Doble par trenzado (categoría 5) RJ-45 100 Mb/s 100 m 100Base-FX Ethernet veloz (Fast Ethernet) Fibra óptica multimodo (tipo 62,5/125) 100 Mb/s 2 km 1000Base-T Ethernet Gigabit Doble par trenzado (categoría 5) RJ-45 1000 Mb/s 100 m 1000Base-LX Ethernet Gigabit Fibra óptica monomodo o multimodo 1000 Mb/s 550 m 1000Base-SX Ethernet Gigabit Fibra óptica multimodo 1000 Mbit/s 550 m 10GBase-SR Ethernet de 10 Gigabits Fibra óptica multimodo 10 Gbit/s 500 m 10GBase-LX4 Ethernet de 10 Gigabits Fibra óptica multimodo 10 Gbit/s 500 m

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