U.T. 6
ARQUITECTURA DE LAS REDES
DE ÁREA LOCAL: ETHERNET /
IEEE 802.x
Índice
• Introducción a Ethernet
• Reglas del IEEE para la denominación
de Ethernet
• Ethernet y el modelo OSI
• Denominaciòn
• Entramado de la capa 2
– Estructura de la trama de Ethernet
– Campos de la trama de Ethernet
• Control de Acceso al Medio (MAC)
– Reglas de MAC y detección de la colisión/postergación de la
retransmisión
•
•
•
•
Espacio entre las tramas y postergación
Tipos de colisiones
Errores de Ethernet
Auto-negociación en Ethernet
Introducción a Ethernet
• Ethernet es una familia de tecnologías
• Regulan el funcionamiento de las LAN
• Ethernet nació del problema de permitir que dos
o más host utilizaran el mismo medio y evitar
que interfieran entre sí
• Evolución histórica:
–
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–
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70’s Alohanet (Hawaii)
80’s Primeras redes Ethernet a 10 Mbps
1985 IEEE estandariza Ethernet en la norma IEEE 802.3
1995 IEEE publica el estándar para Ethernet a 100 Mbps
1998 IEEE publica el estándar para Ethernet a 1 Gbps
2002 IEEE publica el estándar para Ethernet a 10 Gbps
• Todos los estándares son básicamente compatibles con el original
Reglas del IEEE para la denominación
de Ethernet
• Nuevas variantes de Ethernet 802.3 generan suplementos
al estándar
• La denominación de los suplementos es:
– Agregando 1 ó 2 letras. Ej: 802.3u
– Asignando una descripción abreviada que consta de:
• Un número que indica la velocidad de transmisión
• La palabra base para indicar que usa trasmisión en banda base
(digital)
• Una o más letras que indican el tipo de medio usado. Ej: T- Par
trenzado no blindado, F- Fibra óptica
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.
Ethernet y el 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
• Ethernet en la Capa 2 soluciona las limitaciones que
presenta la Capa 1
Ethernet y el modelo OSI
• Algunas de las tecnologías Ethernet más usadas son:
Denominaciòn
• Para permitir el envío local de las tramas en Ethernet, se
debe contar con un sistema de direccionamiento, una
forma de identificar los computadores y las interfaces de
manera exclusiva
• Todos los dispositivos conectados a la LAN de Ethernet
tienen interfaces con dirección MAC incluidas las
estaciones de trabajo, impresoras, routers y switches.
Denominaciòn
• Ethernet utiliza direcciones MAC que tienen 48 bits de
largo y se expresan como doce dígitos hexadecimales
– Los primeros seis dígitos hexadecimales, que IEEE administra,
identifican al fabricante o al vendedor
– Los seis dígitos hexadecimales restantes representan el número
de serie de la interfaz u otro valor administrado por el proveedor
mismo del equipo
Entramado de la capa 2
• Entramado: proceso de encapsulamiento de la Capa 2
• Ayudan a obtener información esencial para los envíos:
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–
–
–
Qué computadores se comunican entre sí
Cuando comienza y cuando termina una comunicación
Detección de errores en la comunicación
Quién tiene el turno para el envío de datos
• Trama: es la unidad de datos del protocolo de la Capa 2
Estructura de la trama de Ethernet
• El formato de la trama Ethernet IEEE 802.3 es:
– Ethernet requiere que cada trama tenga entre 64 y 1518 octetos
de longitud
Campos de la trama de Ethernet
• El contenido de los campos de la trama es:
– Preámbulo es un patrón alternado de unos y ceros que se utiliza
para la sincronización de los tiempos en implementaciones de 10
Mbps y menores de Ethernet. Las versiones más veloces de
Ethernet son síncronas y esta información de temporización es
redundante pero se retiene por cuestiones de compatibilidad
– Delimitador de Inicio de Trama es un campo de un octeto que
marca el final de la información de temporización y contiene la
secuencia de bits 10101011
Campos de la trama de Ethernet
– Dirección destino contiene la dirección destino MAC. La
dirección destino puede ser unicast, multicast o de broadcast
– Dirección de origen contiene la dirección MAC de origen. La
dirección origen generalmente es la dirección unicast del nodo de
transmisión de Ethernet
– Longitud/Tipo admite dos usos diferentes. Si el valor es menor a
1536 decimal, 0x600 (hexadecimal), entonces el valor indica la
longitud
• tipo especifica el protocolo de capa superior que recibe los datos una
vez que se ha completado el procesamiento de Ethernet
• longitud indica la cantidad de bytes de datos que sigue este campo
Campos de la trama de Ethernet
– Datos y relleno contiene los datos a enviar, más un relleno si es
necesario para llegar a la longitud mínima de trama de 64 octetos
– FCS contiene un valor de verificación CRC de 4 bytes, creado
por el dispositivo emisor y recalculado por el dispositivo receptor
para verificar la existencia de tramas dañadas
Control de Acceso al Medio (MAC)
• Las tres tecnologías comunes de Capa 2 son Token Ring,
FDDI y Ethernet
• Todas especifican aspectos de denominación, entramado
y acceso al medio (MAC) , así como también los
componentes de señalización y de medios de Capa 1
Control de Acceso al Medio (MAC)
– Ethernet: topología de bus lógica (el flujo de información tiene
lugar en un bus lineal) y en estrella o en estrella extendida física
(cableada en forma de estrella)
– Token Ring: topología lógica de anillo (en otras palabras, el flujo
de información se controla en forma de anillo) y una topología
física en estrella (en otras palabras, está cableada en forma de
estrella)
– FDDI: topología lógica de anillo (el flujo de información se
controla en un anillo) y topología física de anillo doble (cableada
en forma de anillo doble)
Control de Acceso al Medio (MAC)
• El Control de Acceso al Medio (MAC) es el protocolo
que determinan cuál de los computadores de un entorno
de medios compartidos puede transmitir los datos
• Hay dos categorías amplias de Control de acceso al
medio:
– determinística (por turnos) usada por token ring y FDDI.
• Una trama especial viaja por el anillo secuencialmente a cada host
si quiere transmitir lo retiene, sino lo envía al siguiente host
• Sólo un host emite cada vez  entorno sin colisiones
– no determinística (el que primero llega, primero se sirve) usada
por Ethernet
• El adaptador de red espera la ausencia de señal en el medio y
comienza a transmitir
• Si dos nodos transmiten al mismo tiempo, se produce una colisión y
ningún nodo podrá transmitir
Reglas de MAC y detección de la
colisión/postergación de la retransmisión
• El protocolo de acceso al medio usado por Ethernet es
CSMA/CD
– Los dispositivos que quieren enviar datos escuchan en el medio
para comprobar que no está ocupado
– Si está ocupado
• espera un tiempo aleatorio antes de volver a intentarlo
– Si no está ocupado
• inicia la transmisión de datos y sigue escuchando para detectar si se
produce colisión
• Si las estaciones conectadas en una red operan en full
duplex entonces pueden enviar y recibir de forma
simultánea y no se deberían producir colisiones
Reglas de MAC y detección de la
colisión/postergación de la retransmisión
– Si se produce colisión
• los nodos implicados
siguen enviando un
poco de tiempo más
para avisar al resto
• Luego se ejecuta un
algoritmo de
postergación que
hace que esperen un
tiempo aleatorio y
distinto cada nodo
antes de reintentar el
envío
Espacio entre las tramas y postergación
• El espacio mínimo entre dos tramas que no han sufrido
una colisión recibe el nombre de espacio entre tramas
– Se mide desde el último bit del campo de la FCS de la primera
trama hasta el primer bit del preámbulo de la segunda trama
– El propósito del intervalo es permitir que las estaciones lentas
tengan tiempo para procesar la trama anterior y prepararse para la
siguiente trama.
Espacio entre las tramas y postergación
• La postergación es el tiempo que espera una estación
involucrada en una colisión antes de volver a intentar
transmitir datos
– Es un tiempo aleatorio para evitar que dos estaciones esperen el
mismo tiempo
– Este tiempo es mayor si se siguen produciendo colisiones
– Este tiempo se calcula en base al valor de la ranura temporal
– Si tras 16 intentos no se envía la trama, se descarta
Tipos de Colisiones
• Según la frecuencia con qué se produzcan las colisiones
pueden ser:
– Simple: es una colisión que se detecta al tratar de transmitir una
trama, pero en el siguiente intento es posible transmitir la trama
con éxito
– Múltiple: indica que la misma trama colisionó una y otra vez
antes de ser transmitida con éxito
• Como resultado de una colisión se generan fragmentos de
colisión
– tramas parciales o corrompidas de menos de 64 octetos y que
tienen una FCS inválida
Errores de Ethernet
• Las siguientes son las fuentes de error de Ethernet
– Colisión o runt: Transmisión simultánea que se produce antes de
haber transcurrido la ranura temporal.
– Colisión tardía: Transmisión simultánea que se produce después
de haber transcurrido la ranura temporal.
– Errores de intervalo, trama larga, jabber: Transmisión
excesiva o ilegalmente larga.
– Trama corta, fragmento de colisión o runt: Transmisión
ilegalmente corta.
– Error de alineamiento: Número insuficiente o excesivo de bits
transmitidos.
• Esto es causado a menudo por controladores de software dañados, o
una colisión, y con frecuencia viene acompañado por una falla de la
checksum de FCS.
Errores de Ethernet
– Error de intervalo: El número real y el informado de octetos en
una trama no concuerda.
– Fantasma o jabber: Preámbulo inusualmente largo o evento de
congestión.
– Error de FCS: Transmisión dañada.
• La checksum que calcula la estación receptora no concuerda con la
checksum que adjunta la estación transmisora al extremo de la trama
• Una gran cantidad de errores FCS provenientes de una sola estación
indican, por lo general, una NIC defectuosa y/o falla o corrupción en
los controladores del software, o un cable defectuoso que conecta
esa estación a la red.
• Si los errores FCS están asociados con muchas estaciones, por lo
general, pueden rastrearse a la presencia de un cableado defectuoso,
una versión defectuosa del controlador de la NIC, un puerto de hub
defectuoso o a ruido inducido en el sistema de cables.
Auto-Negociaciòn de Ethernet
• La auto-negociación es un método para configurar de
forma automática una interfaz dada para que concordara
con la velocidad y capacidades de la interfaz en el otro
extremo del enlace
– Permite que las tecnologías a 10, 100 y 1000 Mbps puedan operar
tanto con las demás como directamente
– La configuración incluye el negociado de la velocidad y del
modo de envío (half-duplex o full-duplex), según el siguiente
orden de prioridad:
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CCNA 1 Chapter 6 Ethernet Technologies and Ethernet Switching