Protocolo Ethernet (parte 1)

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Arquitectura de red ETHERNET

Las arquitecturas de red proveen diferentes medios para resolver un problema común (mover datos rápida y eficientemente sobre el medio de la red). La arquitectura de red en particular que se esté usando (e.g. Ethernet), no sólo defiirá la topología de la red, sino también define como el medio de comunicación es accesado por los nodos. Existen varias arquitecturas de red disponibles, tales como Ethernet (Xerox, Intel y DEC), Token Ring (IBM), FDDI, AppleTalk (Apple computers), ; todas con una estrategia diferente para mover la información en la red. A continuación describiremos la arquitectura más popular en la actualidad, ETHERNET.

El termino "Ethernet" se refiere a la familia de implementaciones de Redes de Área Local (LAN, Local Area Network) que incluye tres principales categorias:

  • 10 Mbps Ethernet e IEEE 802.3: Especificaciones LAN que operan a 10 Mbps sobre cable coaxial


  • 100 Mbps Ethernet: Especificación LAN, también conocida como "FAST ETHERNET", que opera a 100 Mbps sobre cable par trenzado.


  • 1000 Mbps Ethernet: Especificación LAN, también conocida como Gigabit Ethernet, que opera a 1000 Mbps (1 Gbps) sobre fibra óptica y cable par trenzado

El diagrama fue dibujado por el Dr. Robert M. Metcalfe en 1976


Conversor Thinnet a AUI
Tarjeta Ethernet con interfaces RJ45 y BNC

Ethernet ha sobrevivido con respecto a otras tecnologias [e.g. Token Ring] debido su flexibilidad y su relativa simplicidad para implementar y entender.

Una parte importante del diseño e instalación de una red es la selección del medio Ethernet apropiado. Existen 4 tipos de medios utilizados hoy en día: Cable coaxial grueso en 10Base5, cable coaxial en 10Base2, UTP en 10BaseT y fibra óptica en 10BaseFL (Fiber Optic Inter-Repeater Link)

Los esquemas más populares son 10BaseT y 100BaseTx, los cuales utilizan cable par trenzado UTP. Este es similar al cable telefónico y viene en una variedad de grados o categorias. La mayor categoria ofrece el mejor desempeño. el nivel 5 es la categoría mas alta.

Para aplicaciones especializadas, la fibra óptica 10BaseFL, es el medio ideal. La fibra óptica es más cara, pero permite más inmunidad a la interferencia y al ruido. La fibra óptica es utilizada comúnmente en aplicaciones entre-edificios para aislar el equipo de red del daño eléctrico causado por los rayos. Debido a que no conduce electricidad, el cable de fibra puede ser útil en áreas donde grandes cantidades de interferencia electromagnetica esta presente, tal como el el piso de una fabrica. El estándar Ethernet le permite a la fibra óptica alcanzar hasta 2 kilometros de cobertura, haciendo a la fibra óptica el medio Ethernet perfecto para conectar nodos y edificios, en donde se podría mediante el cobre.

10 Mbps Ethernet e IEEE 802.3

Ethernet es una especificación LAN de "banda base" inventada Bob Metcalfe [fundador de 3com] y David Boggs en 1973 mientras trabajaban en por Xerox PARC (Palo Alto Research Center) que opera a

10 Mbps utilizando un protocolo de acceso múltiple al medio conocido como CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collition Detect) sobre un cable coaxial. Ethernet fue creado en Xerox en los 70s, pero el término es usualmente referido para todas las LAN CSMA/CD. Ethernet fue diseñado para satisfacer los requerimientos de redes con alto tráfico ocasional y esporádico. La especificación IEEE 802.3 fue desarrollada en 1980 basada sobre la tecnología original Ethernet. La versión 2.0 de Ethernet fue desarrollada conjuntamente por DEC (Digital Equipment Corporation), Intel, y Xerox y es compatible con el estándar IEEE 802.3.

El estándar IEEE 802.3 provee una gran variedad de opciones de cableado, una de las cuales es una especificación referida como 10Base5. Esta especificación es la más cercana a Ethernet. El cable de conexión es referido como una unidad de interface de conexión o simplemente como AUI (Attachment Unit Interface), y el dispositivo de conexión de red es llamado como unidad de interconexión al medio (MAU, Media Attachment Unit), en vez de un transceptor (transceiver).

100 Mbps Ethernet

100 Mbps Ethernet (conocido comúnmente como Fast Ethernet) es una tecnologia LAN de alta velocidad que ofrece más ancho de banda a los usuarios y dispositivos de la red, especificado en el estándar IEEE 802.3u .

Existen tres tipos de Fast Ethernet:

 

  • 100BaseTX usado con cable CAT 5 UTP
  •  

     

    1000 Mbps Ethernet

    Gigabit Ethernet (1000 Mbps Ethernet) es una extensión del estándar IEEE 802.3. Gigabit Ethernet está construído sobre el mismo protocolo de Fast Ethernet pero incrementa la velocidad en 10 veces sobre Fast Ethernet.

    En 1999, la IEEE probó la especificación 802.3ab, también conocida como 1000BaseT, que define Gigabit Ethernet (GE) corriendo sobre cable de cobre, es decir Gigabit Ethernet puede correr sobre el cable de cobre categoriáa 5, pero también corre sobre fibra óptica monomodo y multimodo.

    También GE es más fácil de implementar y mucho más es mucho más rápido que otras tecnologías como ATM (hasta 622 Mbps) o FDDI (100 Mbps).

    Un nuevo estándar de GE acaba de ser aprobado por la IEEE, el IEEE 802.3ae opera a 10 Gigabits. Este estándar es una actualización directa de las dorsales de GE, es especificado sólo para fibra óptica y es full duplex. Las interfaces ópticas proveen opciones para fibras monomodo de hasta 40 Km y para fibras multimodo a distancias máximas de 300 metros. Este nuevo estándar utiliza la misma arquitectura de los anteriores estándares Ethernet (arquitectura, software y cableado).

    Sumario -Cable Ethernet

    Especificación Tipo de Cable Long. Máxima
    10BaseT UTP 100 metros
    10Base2 Thin Coaxial 185 metros
    10Base5 Thick Coaxial 500 metros
    10BaseF Fibra Optica 2000 metros
    100BaseT UTP 100 metros
    100BaseTX UTP 220 metros





    Convenciones utilizadas en los estándares Ethernet

    Existe una convensión utilizada en los estándares Ethernet, y está denotada por tres partes. Por ejemplo, 10BaseT, 10 se refiere a la velocidad en Mbps; Base, debido a que se transmite en bandabase (sin modular) y T se refiere la medio, en este caso par trenzado.

    Ejemplos:

     




    Toda la información que se transporta a través de una LAN se hace en BANDABASE, es decir las señales no se modulan. Como NO se modulan, la propagación de las señales a través de una LAN se ve limitada en cobertura, menos de 100 metros. Si se modularan las señales en una LAN, la cobertura sería mucho mayor.....pero los dispositivos de interfaz de red [e.g. una tarjeta de red] saldrian mas caros, debido a que tienen que implementar un modulador y demodulador. Por este motivo, se decidio que la información a través de una LAN fuera en banda base, y gracias a esto los dispositivos son mas económicos. Una tarjeta de red Ethernet OEM llega a costar en el mercado menos de 10 dólares.

    • 100BaseFX usado con fibra óptica
    • 100BaseT4 el cual utiliza dos cables extras para usarse con cable UTP CAT 3.
      • Velocidades: 10, 100, 1000 Mbps
      • Medios: 2,5 = coaxial; T = par trenzado y F = fibra óptica
    • 10Base5 = 10 Mbps, bandabase, coaxial grueso (thick) a 500 metros
    • 10Base2 = 10 Mbps, bandabase, coaxial delgado (thin) a 185 metros
    • 100BaseTX = 100 Mbps, bandabase, par trenzado UTP
    • 100BaseFX = 100 Mbps, bandabase, par de fibra óptica
    • 1000BaseCX = 1000 Mbps, bandabase, par trenzado STP a 25 metros
    • 1000BaseT = 1000 Mbps, bandabase, par trenzado UTP Cat 5, 4 pares, 100 metros
    • 1000BaseSX = 1000 Mbps, bandabase, par de fibra óptica multimodo, 260 metros (Short Wavelenth fiber)
    • 1000BaseLX = 1000 Mbps, bandabase, par de fibra óptica monomodo, 3-10 Km (Large Wavelenth fiber)
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