Redes de Computadoras Ethernet
Ing. Eduardo Interiano Ing. Faustino Montes de Oca
Ethernet
Antecedentes Tecnologías y cableado Ethernet Codificación de Manchester El proto protocolo colo de la la subca subcapa pa MAC de Ethe Ethernet rnet El algoritmo de Backoff exponencial binario Rendimiento de Ethernet IEEE 802.2: Lo Logi gica call Link Link Co Cont ntro rol l 2
Antecedentes de Ethernet
Es la tecnología de LAN más usada en la actualidad ; implementada originalmente en XEROX en 1970 En 1983 se publica como estándar ANSI/IEEE 802.3 Utiliza las topologías físicas bus y estrella en banda base (baseband ); ); aunque también puede ser usada en banda ancha (broadband ). ). 3
Las tecnologías Ethernet
Existen varias tecnologías Ethernet que han evolucionado desde la Ethernet original Para nombrarlas se usan letras y números Tipo de modulación
VVmodXX Velocidad en Mbps
Tipo de medio
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Tipos de transmisión en Ethernet
BANDABASE
La señal transmitida por el medio no sufre ningún tipo de modulación, se transmite en banda base. Este es el tipo más usado en redes Ethernet
BROADBAND
La señal se modula como en la televisión por cable, usando división de frecuencia no tuvo mucha aceptación (10broad36) 5
Velocidades de transmisión en Ethernet
10Mbps
100Mbps
FastEthernet
1000Mbps
Ethernet original
GigabitEthernet
10000Mbps
10 GigabitEthernet 6
Medios de transmisión usados en Ethernet
Cable coaxial grueso y delgado
Cable UTP
Usados en la Ethernet original
Desde categoría 3 hasta categoría 6
Fibra óptica
Monomodo y multimodo 7
Tecnologías Ethernet Velocidades Modulación Medio Mbps
10
BASE
100
BASE
1000
BASE
2 5 T T F T S, L
Descripción
Coaxial delgado Coaxial grueso Cable UTP Cable UTP Fibra óptica Cable UTP Fibra óptica 8
Tecnologías Ethernet
ETHERNET 10BASE5, 10BASE2 10BASET FAST ETHERNET (IEEE 802.3u, 1995) 100BASET4, 100BASETX, 100BASEFX GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z, 1998) 1000BASET, 1000BaseCX, 1000BaseSX/LX 9
Operación de Ethernet
Cableado
Tecnología de broadcast (todo mundo Rx)
Usa codificación Manchester
Usa CSMA/CD
Modo escuche antes de transmitir
Detecta colisiones y espera (back off)
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Ethernet: tecnologías
Tipos de Ethernet a 10Mbps
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Cableado Ethernet
Tres clases de cableado Ethernet (a) 10Base5, (b) 10Base2, (c) 10Base-T.
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Ethernet: topologías Topologías de cableado. (a) Lineal, (b) Espina, (c) Árbol, (d) Segmentada
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Ethernet: topologías (2)
En las tecnologías 10BASE2 y 10BASE5 se tienen las siguientes topologías:
Bus físico Bus lógico
En las tecnologías 10BASET y 100BASET se tienen las siguientes topologías:
Estrella física Bus lógico
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Ethernet: topología física más usada
Estrella extendida
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Ventajas y desventajas de la topología física bus Ventajas
Desventajas
El fallo de una computadora no Frágil, si el cable se afecta la red desconecta o troza, la red deja de funcionar el su totalidad por pérdida de impedancia Las conexiones a la red son Difícil de aislar cuando hay sencillas y flexibles problemas de cableado Es una topología barata en Degradación notable del cuestión de cables, conectores desempeño de la red con el T y terminadores aumento de dispositivos 16
Ventajas y desventajas de la topología física estrella Ventajas
El fallo del cable de un dispositivo no afecta a la red Facilidad para agregar nuevos dispositivos
Desventajas
Costo medio en el cableado, los conectores y el concentrador Si el concentrador falla, la red entera deja de funcionar
Posibilidad de administración y monitoreo centralizado 17
Ampliación de una red Ethernet
Existe para las tecnologías 10BASE2 y 10BASE5, que usan cable coaxial, la regla 54-3 y para las tecnologías que usan cable UTP la regla 5-4
El primer dígito representa la cantidad de segmentos de cable entre dos computadores El segundo dígito indica la cantidad máxima de repetidores entre dos computadores El tercer dígito es la cantidad de segmentos de cable con computadores conectados 18
Ampliación de una red Ethernet (2)
(a) Ethernet de dos estaciones (b) Ethernet multiestación
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Tecnología de broadcast
Broadcast
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Ethernet: codificación
(a) Binaria (b) Manchester (c) Manchester diferencial
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Codificación de Ethernet
Ethernet de 10Mbps (B=20MHz) utiliza codificación Manchester, la cual garantiza un cambio en el nivel lógico de la señal por cada bit trasmitido. Ej: Transmitir el byte 10011101 produciría la señal a continuación
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Ethernet: protocolo de la subcapa MAC
La forma en que las redes Ethernet transmiten sus datos se llama datagrama o trama (más usual) Las tramas tienen una longitud mínima de 64 bytes y una longitud máxima de 1518 bytes (con dot1q 1522)
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Tramas Ethernet e IEEE 802.3 Ethernet (DIX)
IEEE802.3
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Ethernet: protocolo de la subcapa MAC (2)
Formatos de trama.
(a) Ethernet DIX (Digital, Intel, Xerox) (b) IEEE 802.3
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Descripción de la trama Ethernet (1)
Preámbulo: Para sincronizar los receptores (7 bytes 10101010). Delimitador del inicio de trama (SFD: Start Frame Delimiter ): es el byte 10101011. Indica dónde realmente inician los campos de información útil. Dirección destino (Destination Address ): contiene la dirección MAC de la computadora destino( Media Access Control ). Dirección fuente (Source Address ): La dirección MAC de la computadora que originó la trama. 26
Descripción de la trama Ethernet (2)
Tipo de trama o longitud ( Type or Length ): Para Ethernet este campo determina el tipo de trama que se está enviando; para el campo de longitud, este valor indica el número de bytes del campo de información). Información: Aquí viajan los datos e información acerca del protocolo de comunicaciones que se está usando. Secuencia de verificación de trama (FCS o CRC): Es un código de redundancia cíclica de 32 bits aplicado a los cuatro campos anteriores. 27
Método de acceso
Acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones CSMA/CD
Escucha y si no hay nadie transmitiendo, transmite
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Ethernet: Detección de colisiones
La detección de colisiones puede tomar tanto como 2τ. Tiempo de viaje aprox. 50 µs Longitud máxima de cable 2500m y 4 repetidores
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Ethernet: Algoritmo de espera exponencial binaria aleatoria
Después de cada colisión las estaciones esperan un tiempo aleatorio antes de reintentar la transmisión El tiempo de espera depende del número de colisiones y es el producto del tiempo del slot que es de 2 veces el tiempo máximo de propagación τ. i
0 ≤ t w ≤ min(2 − 1;1023) * 2τ 30
Ethernet: Rendimiento Eficiencia de Ethernet a 10 Mbps con tiempos de ranura de 512 bits (2τ = 51.2µs)
η =
1 1 + 2τ eB / F
η=eficiencia
B=ancho de banda bps c=velocidad de propagación en m/s F=long. de trama (bits) L=tamaño cable e=base log. neperiano 1 η =
1 + 2 BLe / cF
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Fast Ethernet
Estándar IEEE-802.3u de junio de 1995
Ventajas
Alto rendimiento (100Mbps) Tecnología basada en estándares Migración sencilla Soporte garantizado
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Fast Ethernet: Tecnologías
Tipos de Fast Ethernet
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Fast Ethernet: características
Usa topología física estrella Longitud máxima de 100 metros por segmento de cable UTP y de 500 metros con fibra multimodo Se pueden segmentar en dominios de colisión múltiples por medio de conmutadores LAN, o puentes Usa el código de línea 4B/5B
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4B/5B
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Fast Ethernet: cableado Alternativas de cableado
100BaseTX (STP y UTP categoría 5, datos, usa dos pares)
100BaseT4 (cuatro pares cat. 3, 4 o 5)
100BaseFX (dos hilos de fibra multimodo) 36
Fast Ethernet: subcapas Tecnologías en las capas y el modelo OSI Control de Enlace Lógico Capa de enlace de datos
Capa física
Interfaz independiente del medio MII, MAC
100BaseT4
100BaseTX
100BaseFX
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Fast Ethernet: compatibilidad Autonegociación:
Los adaptadores o conmutadores detectan la velocidad de transmisión automáticamente y utilizan en método más rápido disponible La negociación se hace utilizando una ráfaga FLP (pulsos rápidos de enlace), éstos son ignorados por adaptadores 10BaseT; pero respondidos por adaptadores 100BaseT 38
Ethernet: autonegociación
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Gigabit Ethernet
Soporta autoconfiguración de velocidades como FastEthernet Puede trabajar en modo full duplex (modo normal), sin colisiones y sin CSMA/CD cuando el nodo central es un conmutador Trabaja en modo half duplex cuando el nodo central es un concentrador o hub y usa CSMA/CD con carrier extension (padding) a 512 bytes y frame bursting concatenando tramas menores de 512 bytes. Disponible por razones de compatibilidad. Usa el código de línea 8B/10B en fibra óptica. No más de 6 0s o 1s, Balance de 0s y 1s. 40
Gigabit Ethernet: Tecnologías
Gigabit Ethernet
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Comparando OSI e IEEE 802.3
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IEEE 802.2: Control de enlace lógico (LLC: Logical Link Control )
Esconde las diferencias entre las varias clases de redes IEEE 802 Provee una interfaz y formato único a la capa de red El protocolo, formato e interfaz es muy similar al HDLC Provee tres tipos de servicios: a) de datagramas no confiable, b) de datagramas reconocidos y c) servicio orientado a conexión 43
IEEE 802.2: Control de enlace lógico (2)
(a) Ubicación del LLC (b) Formatos del protocolo
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La familia Ethernet
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