Ethernet

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Conectores BNC (Coaxial) y RJ45 d'una tarxeta de rede.
Cable UTP pa conexones Ethernet.

Ethernet (pronunciáu /ˈiːθərnɛt/ n'inglés) ye un estándar de redes d'área local para computadores con accesu al mediu por detección de la onda portadora y con detección de choques (CSMA/CD). El so nome vien del conceutu físicu de ether. Ethernet define les característiques de cableaxe y señalización de nivel físicu y los formatos d'entames de datos del nivel d'enllaz de datos del modelu OSI.

Ethernet tomóse como base pa la redacción del estándar internacional IEEE 802.3, siendo usualmente tomaos como sinónimos. Estremar n'unu de los campos de la trama de datos. Sicasí, les trames Ethernet y IEEE 802.3 pueden coesistir na mesma rede.

Historia[editar | editar la fonte]

En 1970, mientres Norman Abramson montaba la gran rede ALOHA en Ḥawai, un estudiante recién graduáu nel MIT llamáu Robert Metcalfe atopábase realizando los sos estudios de doctoráu na Universidá de Harvard trabayando para ARPANET, que yera la tema d'investigación ingriente naquellos díes. Nun viaxe a Washington, Metcalfe tuvo en casa de Steve Crocker (l'inventor de los RFC d'Internet) onde esti lo dexó dormir nel sofá. Pa poder conciliar el suañu Metcalfe empezó a lleer una revista científica onde atopó un artículu de Norm Abramson alrodiu de la rede Aloha. Metcalfe pensó cómo podía ameyorase el protocolu utilizáu por Abramson, y escribió un artículu describiendo un protocolu qu'ameyoraba sustancialmente el rendimientu de Aloha. Esi artículu convertir na so tesis doctoral, que presentó en 1973. La idea básica yera bien simple: aparcar antes de tresmitir tendríen de detectar si la canal yá taba n'usu (ye dicir si yá había 'portadora'), y nesi casu esperaríen a que la estación activa terminara. Amás, cada estación mientres tresmitiera taría de cutio xixilando'l mediu físicu por si producíase dalgún choque, y nesi casu pararíase y retresmitiría más tarde. Esti protocolu MAC recibiría más tarde la denominación Accesu Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Choques, o más de volao CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).

En 1972 Metcalfe camudar a California pa trabayar nel Centru d'Investigación de Xerox en Palu Altu llamáu Xerox PARC (Palu Altu Research Center). Ellí tábase diseñando lo que se consideraba la 'oficina del futuru' y Metcalfe atopó un ambiente perfecto pa desenvolver les sos moliciones. Taben probándose unos ordenadores denominaos Alto, que yá disponíen de capacidaes gráfiques y mure y fueron consideraes los primeros ordenadores personales. Tamién se taben fabricando les primeres imprentadores láser. Quería conectase los ordenadores ente sigo pa compartir ficheros y el imprentadores. La comunicación tenía que ser de bien alta velocidá, del orde de megabits per segundu, una y bones la cantidá d'información a unviar a'l imprentadores yera enorme (teníen un resolvimientu y velocidá comparables a una imprentadora láser actual). Estes idees que güei paecen obvies yeren dafechu revolucionaries en 1973.

A Metcalfe, l'especialista en comunicaciones del equipu con 27 años d'edá, encamentóse-y la xera de diseñar y construyir la rede que xuniera tou aquello. Cuntaba pa ello cola ayuda d'un estudiante de doctoráu de Stanford llamáu David Boggs. Les primeres esperiencies de la rede, que denominaron 'Alto Aloha Network', llevar a cabu en 1972. Fueron ameyorando gradualmente'l prototipu hasta qu'el 22 de mayu de 1973 Metcalfe escribió un memorándum internu nel qu'informaba de la nueva rede. Pa evitar que pudiera pensase que solamente sirvía pa conectar ordenadores Alto camudó'l nome de la rede pol de Ethernet, que faía referencia a la teoría de la física güei yá abandonada según la cual les ondes electromagnétiques viaxaben por un fluyíu denomináu éter que se suponía enllenaba tol espaciu (pa Metcalfe el 'éter' yera'l cable coaxial pol que diba la señal). Los dos computadores Alto utilizaes pa les primeres pruebes de Ethernet fueron rebautizadas colos nomes Michelson y Morley, n'alusión a los dos físicos que demostraron en 1887 la inesistencia del éter por aciu el famosu esperimentu de Michelson y Morley.

La rede de 1973 yá tenía toles característiques esenciales de la Ethernet actual. Emplegaba CSMA/CD pa embrivir la probabilidá de choque, y en casu de qu'esta se produxera poner en marcha un mecanismu denomináu retrocesu esponencial binariu p'amenorgar gradualmente l'agresividá’ del emisor, colo qu'esti afacer a situaciones de bien diversu nivel de tráficu. Tenía topoloxía de bus y funcionaba a 2,94 Mb/s sobre un segmentu de cable coaxial de 1,6 km de llargor. Les direcciones yeren de 8 bits y el CRC de les trames de 16 bits. El protocolu utilizáu al nivel de rede yera'l PUP (Parc Universal Packet) que depués evolucionaría hasta convertise nel que depués foi XNS (Xerox Network System), antecesor de la mesma de IPX (Netware de Novell).

En cuenta de utilizar el cable coaxial de 75 ohms de les redes de televisión per cable optar por emplegar cable de 50 ohms que producía menos reflexones de la señal, a les cualos Ethernet yera bien sensible por tresmitir la señal en banda base (ye dicir ensin modulación). Cada empalme del cable y cada 'pinchu' vampiru (transceiver) instaláu producía la reflexón d'una parte de la señal tresmitida. Na práctica'l númberu máximu de 'pinchos' vampiru, y por tantu'l númberu máximu d'estaciones nun segmentu de cable coaxial, venía llindáu pola máxima intensidá de señal reflexada tolerable.

En 1975 Metcalfe y Boggs describieron Ethernet nun artículu qu'unviaron a Communications of the ACM (Association for Computing Machinery), publicáu en 1976. Nél yá describíen l'usu de repetidores p'aumentar l'algame de la rede. En 1977 Metcalfe, Boggs y otros dos inxenieros de Xerox recibieron una patente pola tecnoloxía básica de Ethernet, y en 1978 Metcalfe y Boggs recibieron otra pol repetidor. Nesta dómina toa'l sistema Ethernet yera propiedá de Xerox.

Convien destacar que David Boggs construyó nel añu 1975 mientres la so estancia en Xerox PARC el primera router y el primera servidor de nomes d'Internet.

Versiones de 802.3[editar | editar la fonte]

Ethernet tomóse como base pa la redacción del estándar internacional IEEE 802.3, siendo usualmente tomaos como sinónimos. Estremar n'unu de los campos de la trama de datos. Sicasí, les trames orixinales Ethernet y IEEE 802.3 pueden coesistir na mesma rede.

Los estándares d'esti grupu nun reflexen necesariamente lo que s'usa na práctica, anque a diferencia d'otros grupos esti sueli tar cerca de la realidá.

La primer versión del IEEE 802.3 foi un intentu de estandarizar ethernet anque hubo un campu de la cabecera que se definió de forma distinta, darréu hubo ampliaciones socesives al estándar que cubrieron les ampliaciones de velocidá (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y el de 10 Gigabits), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tantu de fibra óptica como de cables de cobre (tantu par trenzado como coaxial).

Estándar Ethernet Fecha !Descripción
Ethernet esperimental 1972 (patentáu en 1978) 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topoloxía de bus.
Ethernet II (DIX v2.0) 1982 10 Mbit/s sobre coaxial finu (thinnet) - La trama tien un campu de tipu de paquete. El protocolu IP usa esti formatu de trama sobre cualquier mediu.
IEEE 802.3 1983 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial gruesu (thicknet). Llargor máximu del segmentu 500 metros - Igual que DIX sacantes el campu de Tipu se substituye pol llargor.
1985 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial finu (thinnet o cheapernet). Llargor máximu del segmentu 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) enllaz de fibra óptica ente repetidores.
1987 1BASE5 o StarLAN
802.3i 1990 10BASE-T 10 Mbit/s sobre par trenzado non blindáu (UTP). Llargor máximu del segmentu 150 metros.
802.3j 1993 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra óptica. Llargor máximu del segmentu 1000 metros.
802.3o 1995 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet a 100 Mbit/s con auto-negociación de velocidá.
802.3x 1997 Full Duplex (Tresmisión y recepción simultáneos) y control de fluxu.
1998 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre par trenzado non blindáu (UTP). Llargor máximu del segmentu 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 non blindáu
802.3ac 1999 Estensión de la trama máxima a 1522 bytes (pa dexar les "Q-tag") Les Q-tag inclúin información pa 802.1Q VLAN y remanen prioridaes según l'estándar 802.1p.
802.3ad 2000 Agregamientu d'enllaces 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 na 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 non blindáu (UTP)
802.3ap en procesu (draft) Ethernet de 1 y 10 Gbit/s sobre circuitu impresu.
802.3aq en procesu (draft) 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra óptica multimodo.
802.3ar en procesu (draft) Xestión de Conxestión
802.3as en procesu (draft) Estensión de la trama


Formatu de la trama Ethernet[editar | editar la fonte]

La trama ye lo que se conoz tamién pol nome de "frame".

Estructura de la Payload en Ethernet y protocolos IP y TCP.
  • El primer campu ye'l preámbulu qu'indica l'entamu de la trama y tienen l'oxetu de que'l dispositivu que lu recibe detecte una nueva trama y sincronizar.
  • L'allindiador d'entamu de trama indica qu'el frame empieza a partir d'él.
  • Los campos de MAC (o dirección) de destín y orixe indiquen les direcciones físiques del dispositivu al que van dirixíos los datos y del dispositivu orixe de los datos, respectivamente.
  • La etiqueta ye un campu opcional qu'indica la pertenencia a una VLAN o prioridá en IEEE P802.1p
  • Ethernetype indica con que protocolu tán encapsulados los datos que contién la Payload, en casu de que s'usara un protocolu de capa cimera.
  • La Payload ye onde van tolos datos y, nel casu correspondiente, cabeceres d'otros protocolos de capes cimeres (Según Modelu OSI, vease Protocolos n'informática) que pudieren formatear a los datos que se tramiten (IP, TCP, etc). Tien un mínimu de 64 Bytes (o 42 si ye la versión 802.1Q) hasta un máximu de 1518 Bytes. Los mensaxes inferiores a 64 bytes llámense trames nanes (runt frames) ya indiquen mensaxes estropiaos y parcialmente tresmitíos.[1]
  • La secuencia de comprobación ye un campu de 4 bytes que contién un valor de verificación CRC (control de redundancia cíclica). L'emisor calcula'l CRC de tola trama, dende'l campu destino al campu CRC suponiendo que vale 0. El receptor lo recalcula, si'l valor calculáu ye 0 la trama ye válida.
  • El gap de final de trama son 12 bytes vacíos coles mires de espaciado ente trames.
Estructura de la trama de 802.3 Ethernet
Preámbulu Allindiador d'entamu de trama MAC de destín MAC d'orixe 802.1Q Etiqueta(opcional) Ethertype (Ethernet II) o llargor (IEEE 802.3) Payload Secuencia de comprobación (32‑bit CRC) Gap ente 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

Tecnoloxía y velocidá de Ethernet[editar | editar la fonte]

Fai yá enforma tiempu que Ethernet consiguió asitiase como'l principal protocolu del nivel d'enllaz. Ethernet 10Base2 consiguió, yá na década de los 90s, una gran aceptación nel sector. Lo que ye güei, 10Base2 considérase como una "tecnoloxía de legáu" al respective de 100BaseT. Güei los fabricantes yá desenvolvieron adaptadores capaces de trabayar tantu cola tecnoloxía 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una meyor adaptación y transición.

Les tecnoloxíes Ethernet qu'esisten estremar nestos conceutos ente ellos:

Velocidá de tresmisión
Velocidá a la que tresmite la tecnoloxía.
Tipu de cable
Tecnoloxía del nivel físicu qu'usa la tecnoloxía.
Llargor máximu 

Distancia máxima que puede haber ente dos nodos axacentes (ensin estaciones repetidores).

Topoloxía
Determina la forma física de la rede. Bus si úsense conectores T (güei solamente usaos coles tecnoloxíes más antigües) y estrella si úsense hubs (estrella d'espardimientu) o switchs (estrella conmutada).

De siguío especifíquense los anteriores conceutos nes tecnoloxíes más importantes:

Tecnoloxíes Ethernet
Tecnoloxía Velocidá de tresmisión Tipu de cable Distancia máxima Topoloxía
10Base2 10 Mbit/s Coaxial 185 m Bus (Conector T)
10BaseT 10 Mbit/s Par Trenzado 100 m Estrella (Hub o Switch)
10BaseF 10 Mbit/s Fibra óptica 2000 m Estrella (Hub o Switch)
100BaseT4 100 Mbit/s Par Trenzado (categoría 3UTP) 100 m Estrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)
100BaseTX 100 Mbit/s Par Trenzado (categoría 5UTP) 100 m Estrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)
100BaseFX 100 Mbit/s Fibra óptica 2000 m Nun dexa l'usu d'hubs
1000BaseT 1000 Mbit/s (categoría 5y ó 6UTP ) 100 m Estrella. Full Duplex (switch)
1000BaseSX 1000 Mbit/s Fibra óptica (multimodo) 550 m Estrella. Full Duplex (switch)
1000BaseLX 1000 Mbit/s Fibra óptica (monomodo) 5000 m Estrella. Full Duplex (switch)

Hardware comúnmente usáu nuna rede Ethernet[editar | editar la fonte]

Los elementos d'una rede Ethernet son: tarxeta de rede, repetidores, concentradores, pontes, los conmutadores, los nodos de rede y el mediu de interconexión. Los nodos de rede pueden clasificase en dos grandes grupos: equipu terminal de datos (DTE) y equipu de comunicación de datos (DCE).

Los DTE son dispositivos de rede que xeneren el destín de los datos: los PC, les estaciones de trabayu, el servidores d'arquivos, el servidores d'impresión; toos son parte del grupu de les estaciones finales. Los DCE son los dispositivos de red intermediario que reciben y retresmiten les trames dientro de la rede; pueden ser: conmutadores (switch), routers, concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicación. Por casu: un módem o una tarxeta de interfaz.

  • Tarxeta de Interfaz de Rede o NIC, dexa qu'una computadora apuerte a una rede local. Cada tarxeta tien una única dirección MAC que la identifica na rede. Un ordenador conectáu a una rede denominar nodo.
  • Repetidor o repeater, aumenta l'algame d'una conexón física, recibiendo les señales y retresmitiéndoles, pa evitar la so degradación, al traviés del mediu de tresmisión, llográndose un algame mayor. Usualmente usar pa xunir dos árees locales 'd'igual' tecnoloxía y solamente tien 'dos' puertos. Opera na capa física del modelu OSI.
  • Concentrador o hub, funciona como un repetidor pero dexa la interconexión de 'múltiples' nodos. El so funcionamientu ye relativamente simple pos recibe una trama de ethernet, por unu de los sos puertos, y repitir por tolos sos puertos restantes ensin executar nengún procesu sobre les mesmes. Opera na capa física del modelu OSI.
  • Ponte de rede o bridge, interconecta segmentos de rede faciendo'l cambéu de frames (trames) ente les redes acordies con una tabla de direcciones que-y diz en qué segmentu ta allugada una dirección MAC dada. Diseñar pa usu ente les LAN qu'usen protocolos idénticos na capa física y MAC (control d'accesu al mediu). Anque esisten bridges más sofisticaos que dexen la conversión de formatos MAC distintos (Ethernet-Token Ring por casu).
Conexones nun switch Ethernet.
  • Conmutador o switch, funciona como'l bridge, pero dexa la interconexión de múltiples segmentos de rede, funciona en velocidaes más rápides y ye más sofisticáu. Los switches pueden tener otres funcionalidades, como redes virtuales, y dexen la so configuración al traviés de la mesma rede. Funciona básicamente na capa 2 del modelu OSI (enllaz de datos). Por esto son capaces de procesar información de les trames; el so funcionalidad más importante ye nes tables de dirección. Por casu, un ordenador conectáu al puertu 1 del conmutador unvia una trama a otru ordenador conectáu al puertu 2; el switch recibe la trama y tresmitir a tolos sos puertos, sacante aquel por onde la recibió; l'ordenador 2 va recibir el mensaxe y eventualmente va responder, xenerando tráficu nel sentíu contrariu; agora'l switch va conocer les direcciones MAC de los ordenadores nel puertu 1 y 2; cuando reciba otra trama con dirección de destín de dalguna d'elles, namái va tresmitir la trama a dichu puertu menguando asina'l tráficu de la rede y contribuyendo al bon funcionamientu de la mesma.

Presente y futuru de Ethernet[editar | editar la fonte]

Ethernet plantegóse nun principiu como un protocolu destináu a cubrir les necesidaes de les redes d'área local (LAN).

A partir de 2001, Ethernet algamó los 10 Gbit/s lo que dio muncha más popularidá a la tecnoloxía. Dientro del sector plantegar a ATM como la total encargada de los niveles cimeros de la rede, pero l'estándar 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) asitióse nuna bona posición pa estendese al nivel WAN.

Vease[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

Sistemes de telecomunicación, 2ª ed., Madrid: Serviciu de publicaciones Y.T.S.I. Telecomunicación. ISBN 84-7402-212-4.

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]



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