Ethernet
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Ethernet es un estándar de redes de área local que utiliza el acceso por contienda y define las características del cableado y la señalización, sirviendo como base para el estándar IEEE 802.3. Desde su desarrollo en 1972, Ethernet ha evolucionado, incorporando diversas velocidades y tecnologías que van desde 10 Mbps hasta 10 Gbps y manteniendo compatibilidad a través de diferentes formatos de tramas. El estándar también abarca múltiples versiones que mejoran la velocidad y funcionalidad, siendo ampliamente adoptado a nivel internacional.
Ethernet
- 1. ETHERNET Ethernet es un estándar de redes de área local para computadores con acceso al medio por contienda (CSMA/CD). Su nombre viene del concepto físico de ether. Ethernetdefine las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI. Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3, siendo usualmente tomados como sinónimos. Se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Sin embargo, las tramas Ethernet e IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red. En 1972 comenzó el desarrollo de una tecnología de redes conocida como Ethernet Experimental - El sistema Ethernet desarrollado, conocido en ese entonces como red ALTO ALOHA, fue la primera red de área local (LAN) para computadoras personales (PCs). Esta red funcionó por primera vez en mayo de 1973 a una velocidad de 2.94Mb/s. La tecnología Ethernet fue adoptada para su estandarización por el comité de redes l ocales (LAN) de la IEEE como IEEE 802.3. El estándar IEEE 802.3 fue publicado por primera vez en 1985. IEEE 802.3 Ethernet fue adoptado por la organización internacional de estandarización (ISO), haciendo de un estándar de redes internacional. Ethernet continuó evolucionando en respuesta a los cambios en tecnología y necesidades de los usuarios. Desde 1985, el estándar IEEE 802.3 se actualizó para incluir nuevas tecnologías. Por ejemplo, el estándar 10BASE-T fue aprobado en 1990, el estándar 100BASE-T fue aprobado en 1995 y Gigabit Ethernet sobre fibra fue aprobado en 1998. Ethernet es una tecnología de redes ampliamente aceptada con conexiones disponibles para PCs,estaciones de trabajo científic as y de alta desempeño, mini computadoras y sistemas mainframe Objetivos de Ethernet Simplicidad Bajo Costo Compatibilidad Direccionamiento flexible Equidad Progreso Alta velocidad Bajo retardo Estabilidad Mantenimiento Arquitectura en capas
- 2. Versiones de 802.3 Estándar Ethernet Fecha Descripción Ethernet experimental 1972 (patentado en 1978) 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topología de bus. Ethernet II (DIX v2.0) 1982 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet) - La trama tiene un campo de tipo de paquete.El protocolo IP usa este formato de trama sobre cualquier medio. IEEE 802.3 1983 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial grueso (thicknet).Longitud máxima del segmento 500 metros - Igual que DIX salvo que el campo de Tipo se substituye por la longitud. 802.3ª 1985 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet o cheapernet). Longitud máxima del segmento 185 metros 802.3b 1985 10BROAD36 802.3c 1985 Especificación de repetidores de 10 Mbit/s 802.3d 1987 FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enlace de fibra óptica entre repetidores. 802.3e 1987 1BASE5 o StarLAN 802.3i 1990 10BASE-T 10 Mbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP).Longitud máxima del segmento 150 metros. 802.3j 1993 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra óptica. Longitud máxima del segmento 1000 metros. 802.3u 1995 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX FastEthernet a 100 Mbit/s con auto-negociación de velocidad. 802.3x 1997 Full Duplex(Transmisión yrecepción simultáneos) y control de flujo. 802.3y 1998 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre par trenzado no blindado(UTP).Longitud máxima del segmento 100 metros 802.3z 1998 1000BASE-X Ethernet de 1 Gbit/s sobre fibra óptica. 802.3ab 1999 1000BASE-T Ethernet de 1 Gbit/s sobre par trenzado no blindado 802.3ac 1998 Extensión de la trama máxima a 1522 bytes (para permitir las "Q-tag") Las Q-tag incluyen información para 802.1QVLAN y manejan prioridades según el estandar 802.1p. 802.3ad 2000 Agregación de enlaces paralelos. 802.3ae 2003 Ethernet a 10 Gbit/s ; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR IEEE 802.3af 2003 Alimentación sobre Ethernet(PoE). 802.3ah 2004 Ethernet en la última milla. 802.3ak 2004 10GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial. 802.3an 2006 10GBASE-T Ethernet a 10 Gbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP) 802.3ap en proceso (draft) Ethernet de 1 y 10 Gbit/s sobre circuito impreso. 802.3aq en proceso (draft) 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra óptica multimodo. 802.3ar en proceso (draft) Gestión de Congestión 802.3as en proceso (draft) Extensión de la trama
- 3. Estructura de la trama de 802.3 Ethernet Preambulo Delimitador de inicio de trama MAC de destino MAC de origen 802.1QEtiqueta(opcional) Ethertype (Ethernet II) o longitud (IEEE 802.3) Payload Secuencia de comprobación (32-bitCRC) Gap entre frames 7 Bytes 1 Byte 6 Byte 6 Bytes (4 Bytes) 2 Bytes De 46 (o 42) hasta 1500 Bytes 4 Bytes 12 Bytes 64–1522 Bytes 72–1530 Bytes 84–1542 Bytes Tecnologías 100Base-T 100BaseT es uno de los muchos estándares existentes de Fast Ethernet de 100 Mbit/s CSMA/CD sobre cable de par trenzado, que incluye: 100Base-TX: 100Mbit/s sobredos pares de hilos Cat5 o mejores. 100Base-T4: 100MBit/s sobrecuatro pares de hilos Cat3 o mejores. Actualmente en desuso. 100Base-T2: 100MBit/s sobredos pares de hilos Cat3.Actualmente en desuso. La longitud de segmento de un cable100Base-Testá limitada a 100 m (al igual que la del 10BaseT y la del 1000Base-T). Todos son, o fueron, estándares del IEEE 802.3 (aprobado en 1995). Las característicasde100BaseTson: Una velocidad de transferencia de100 Mbps. El mismo soporte de cableados que 100BaseT. La subcapa MAC (Ver MAC address) es idéntica a la de 10BaseT. Mayor consistenciaantelos errores que los de 10 Mbps. El formato de tramas es idéntico al de 10BaseT. La tasa de transmisión desímbolos es de 10MBd. Utiliza codificación Manchester. Soporta Full Duplex. La norma 10BaseT(IEEE 802.3u) se comprende de cinco especificaciones.Éstas definen la subcapa (MAC),la interfazde comunicación independiente(MII), y las tres capas físicas(100Base-TX,100Base-T4 y 100Base-FX).
- 4. 1000BASE-T 1000Base-T, recogido en la revisión IEEE 802.3ab, es un estándar para redes de área local del tipo Gigabit Ethernet sobre cable de cobre trenzado sin apantallamiento. Fue aprobado por el IEEE 802.3 en 1999. A diferencia de 10Base-T o 100Base-TX, emplea los cuatro pares de hilos del cable, transmitiendo simultáneamente en ambos sentidos y por cada uno de ellos.Se multiplicaasí por ocho la velocidad demodulación,a costa de aplicar un sistema electrónico de cancelación de eco. Puede funcionar sobre cable de categoría 5 mejorado (UTP 5e) o superior. Emplea una modulación por amplitud de pulsos con señales de5 niveles denominada PAM-5 para alcanzar lavelocidad de 1 Gb/s en modo full duplex. La secuencia de bits procedente de la subcapa MAC se aleatoriza y se codifica con un sistema de corrección automática de errores FEC, obteniendo los grupos de símbolos PAM5 que se envían sobre los 4 pares simultáneamente. En cada par, cuatro de los cinco símbolos representan 2 bits de datos; el quinto contiene la información FEC y permite recuperar pérdidas de información causadas por ruido. Estándares con codificación 8B10B, 1250 Mbaudios. 1000BASE-SX FibraMultimodo(MMF). Laser 850 nm. Distancia< 550 m. 1000BASE-LX FibraMultimodo(MMF) y Fibra Monomodo(SMF). Laser 1310 nm. Distancia< 10 km. 1000BASE-EX FibraSMF. Laser 1310 nm. Distancia< 40 km. 1000BASE-ZX FibraSMF. Laser 1550 nm. Distancia< 80 km. 1000BASE-CX Cable STP(2 pares). Distancia< 25 m.
- 5. 10 Gigabit Ethernet 10-gigabit Ethernet (XGbE o 10GbE) es el más reciente (año 2002) y más rápido de los estándares Ethernet. IEEE 802.3ae define una versión de Ethernet con una velocidad nominal de 10 Gbit/s, diez veces más rápido que gigabit Ethernet. El estándar 10-gigabit Ethernet contiene siete tipos de medios para LAN, MAN y WAN. Ha sido especificado en el estándar suplementario IEEE 802.3ae, y será incluido en una futura revisión del estándar IEEE 802.3. Hay diferentes estándares para el nivel físico (PHY) . La letra "X" significa codificación 8B/10B y se usa para interfaces de cobre. La variedad óptica más común se denomina LAN PHY, usada para conectar routers y switches entre sí. Aunque se denomine como LAN se puede usar con 10GBase-LR y -ER hasta 80 km. LAN PHY usa una velocidad de línea de 10.3 Gbit/s y codificación 66B (1 transición cada 66 bits al menos). WAN PHY (marcada con una "W") encapsula las tramas Ethernet para la transmisión sobre un canal SDH/SONET STS-192c. 10GBASE-SR ("short range") -- Diseñada para funcionar en distancias cortas sobre cableado de fibra óptica multi-modo, permite una distancia entre 26 y 82 m dependiendo del tipo de cable. También admite una distancia de 300 m sobre una nueva fibra óptica multi-modo de 2000 MHz·km (usando longitud de onda de 850nm). 10GBASE-CX4 -- Interfaz de cobre que usa cables InfiniBand CX4 y conectores InfiniBand 4x para aplicaciones de corto alcance (máximo 15 m ) (tal como conectar un switch a un router). Es la interfaz de menor coste pero también el de menor alcance. 2,5 Gbps por cada cable. 10GBASE-LX4 -- Usa multiplexión por división de longitud de onda para distancias entre 240 m y 300 m sobre fibra óptica multi-modo. También admite hasta 10 km sobre fibra mono-modo. Usa longitudes de onda alrededor de los 1310 nm. 10GBASE-LR ("long range")-- Este estándar permite distancias de hasta 10 km sobre fibra mono-modo (usando 1310nm). 10GBASE-ER ("extended range")-- Este estándar permite distancias de hasta 40 km sobre fibra mono-modo (usando 1550nm). Recientemente varios fabricantes han introducido interfaces enchufables de hasta 80-km. 10GBASE-LRM - 10 Gbit/s sobre cable de FDDI- de 62.5 µm. 10GBASE-SW, 10GBASE-LW y 10GBASE-EW. Estas variedades usan el WAN PHY, diseñado para interoperar con equipos OC- 192/STM-64 SONET/SDH usando una trama ligera SDH/SONET. Se corresponden en el nivel físico con 10GBASE-SR, 10GBASE-LR y 10GBASE-ER respectivamente, y por ello usan los mismos tipos defibra y permiten las mismas distancias. (No hay un estándar WAN PHY que corresponda al 10GBASE- LX4.). 10GBASE-T (802.3an - 2007) UTP-6 o UTP-7. Distancia<100 m. PAM-16.
- 6. ETHERNET Y EL MODELO OSI Ethernet opera en dos áreas del modelo OSI,la mitad inferior de la capa de enlace de datos, conocida como subcapa MAC y la capa física. Para mover datos entre una estación Ethernet y otra, a menudo, estos pasan a través de un repetidor. Todas las demás estacion es del mismo dominio de colisión ven el tráfico que pasa a través del repetidor. Un dominio de colisión es entonces un recurso compartido. Los problemas que se originan en una parte del dominio de colisión generalmente tienen impacto en todo el dominio . Un repetidor es responsable de enviar todo el tráfico al resto de los puertos. El tráfico que el repetidor recibe nunca se envía al puerto por el cual lo recibe. Se enviará toda señal que el repetidor detecte. Si la señal se degrada por atenuación o ruido, el repetidor intenta reconstruirla y regenerarla. Los estándares garantizan un mínimo ancho de banda y operabilidad especificando el máximo número de estaciones por segmento, la longitud máxima del mismo, el máximo número de repetidores entre estaciones, etc. Las estaciones separadas por repetidores se encuentran dentro del mismo domino de colisión. Las estaciones separadas por puentes o routers se encuentran en dominios de colisión diferentes. La siguientefigura relaciona una variedad detecnologías Ethernet con la mitad inferior de la Capa 2 y con toda la Capa 1 del modelo OSI. Ethernet en la Capa 1 incluye las interfaces con los medios, señales, corrientes de bits que se transportan en los medios, componentes que transmiten la señal a los medios y las distintas topologías.
- 7. 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. La Capa 2 se ocupa de estas limitaciones Las subcapas de enlace de datos contribuyen significativamente a la compatibilidad de tecnología y comunicación con el computador. La subcapa MAC trata los componentes físicos quese utilizarán paracomunicar la información. La subcapa de Control de Enlace Lógico (LLC) sigue siendo relativamente independiente del equipo físico que se utiliza en el proceso de comunicació n. La Figura relaciona una variedad de tecnologías Ethernet con la mitad inferior de la Capa 2 y con toda la Capa 1 del modelo OSI. Aunque hay otras variedades de Ethernet, las que se muestran son las de uso más difundido.