Redes de Área Á Local Capítulo 4: Ethernet y la capa de enlace de datos Eduardo Interiano Ethernet Introducción, antecedentes Tecnologías y cableado Ethernet Operación de Ethernet IEEE 802.2: Logical Link Control Direccionamiento físico Método de acceso al medio Ventajas y desventajas de Ethernet Antecedentes de Ethernet Es la tecnología de LAN más usada en la p originalmente g en actualidad ; implementada XEROX en 1970. Su creador Robert Metcalfe se basó en ALOHA, desarrollado por Norm Abramson En 1983 se publica como estándar ANSI/IEEE 802.3 Utili llas ttopologías Utiliza l í b bus y estrella t ll en b banda d base (baseband); aunque también en banda ancha h (b (broadband). db d) Las tecnologías Ethernet Existen varias tecnologías Ethernet que han evolucionado desde la Ethernet original Para nombrarlas se usan letras y números Tipo de modulación VV dXX VVmodXX Velocidad en Mbps p Tipo p de medio Tecnologías Ethernet Velocidades Modulación Medio Mbps 10 BASE 100 BASE FastEthernet 1000 GigabitEthernet g BASE Descripción 2 5 T T F Coaxial delgado C Coaxial i l grueso Cable UTP Cable UTP Fibra óptica T F Cable UTP Fibra óptica Los tipos más comunes de topologías físicas en Ethernet Bus Estrella extendida Estrella 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 Tecnologías Ethernet (2) ETHERNET 10BASE5, 10BASE2 10BASET FAST ETHERNET (IEEE 802.3u, 1995) 100BASET4, 100BASETX, 100BASEFX GIGABIT ETHERNET (IEEE 802.3z, 1998) 1000BASET, 1000BASEFX Fast Ethernet: Tecnologías Tipos de Fast Ethernet Características Usa topología física estrella Longitud máxima de 100 metros por segmento de cable UTP y de 500 metros con fibra multimodo Gigabit Ethernet: Tecnologías Tipos de Gigabit Ethernet Características Soporta autoconfiguración de velocidades como lo hace FastEthernet Usa topología física estrella Comparando OSI e IEEE 802.3 Introducción a las redes Ethernet, 2009 La capa de enlace de datos La IEEE subdividió la capa de enlace de datos en dos subcapas: La subcapa L b LLC (L (Logical i l Li Link kC Control) t l) o subcapa b de control de enlace lógico La subcapa MAC (Media Access Control) o subcapa b d de control t ld de acceso all medio di IEEE 802.2: Control de enlace lógico (LLC: Logical Link Control) Fue creada con el propósito de proporcionar p superiores p ((capa p de red)) una a las capas interfaz independiente de la tecnología empleada en la capa de enlace de datos y en la capa física Esconde las diferencias entre las varias clases de redes IEEE 802 Provee una interfaz y formato único a la capa de red d El protocolo, formato e interfaz es muy similar al protocolo HDLC Estándares IEEE 802 (extracto) 802.1 Nivel MAC de puentes y su administración 802.2 Control de enlace lógico (LLC: Logical Link Control) 802.3 CSMA/CD (Ethernet, 10BASE5, 10BASE2, 10BASET, 10Broad36) 802.4 Token Bus (MAP/TOP) 802.5 Token Ring (IBM 4 ó 16Mbps) 802.6 Red de área metropolitana (MAN: Metropolitan Area Network) 802 7 802.7 R dd Red de á área llocall en b banda d ancha h (Broadband Local Area Network) 802.8 Fibra óptica con CSMA/CD 802 9 802.9 Integración de sistemas para voz y datos 802.10 Seguridad 802 11 Redes inalámbricas 802.11 802.12 100VG Any LAN La subcapa MAC Se encarga de la topología lógica de la red y del método de acceso a ésta Cada tecnología de red tiene una subcapa MAC diferente En la subcapa MAC residen las direcciones MAC. Una dirección MAC ((Media Access Control)) posee seis bytes y se escribe como 12 dígitos hexadecimales. Tecnología de broadcast Broadcast Tipos de mensajes Unicast Multicast Broadcast Ethernet: protocolo de la subcapa MAC La forma en que las redes Ethernet transmiten sus datos se llama datagrama o trama Las tramas tienen una longitud mínima de 64 bytes y una longitud máxima de 1518 bytes ((1522 para IEEE802.1Q)) Trama Ethernet e IEEE 802.3 Ethernet /IEEE802.3 7 Tipo/ Descripción de la trama Ethernet (1) Preámbulo: Para sincronizar los receptores (7 bytes 10101010). Delimitador del inicio de trama (SDF: 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. 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 tá enviando; i d para ell campo d de longitud, l it d este t valor indica el número de bytes del campo de información Límite para longitud < 2048d o 0800h información. 0800h. Datos: Aquí viajan los datos e información acerca protocolo de comunicaciones q que se está del p usando. Secuencia de verificación de trama (FCS o CRC): Es un código de redundancia cíclica de 32 bits aplicado a los cuatro campos anteriores. Sirve para detectar errores; pero pero, no para corregirlos corregirlos. Las direcciones MAC (1) Los tres primeros bytes identifican a la compañía fabricante (OUI) y los otros tres bytes son el número de serie de la tarjeta de red Para enviar un mensaje a todos los dispositivos de la red (broadcast) se usa la dirección todos unos o FF-FF-FF-FF-FF-FF Las direcciones MAC (2) Las direcciones MAC forman un espacio plano de direcciones Son grabadas en la tarjeta de red por el fabricante No existen dos direcciones MAC iguales Se denominan también direcciones físicas y residen en la subcapa MAC de la capa de enlace de datos Las direcciones MAC (3) Son usadas en la LAN para identificar la tarjeta de red del destino Solamente la computadora cuya dirección MAC coincide con la dirección destino prestará atención a la trama. Todas las computadoras descartarán las g a ellas, tramas recibidas que no son dirigidas excepto el broadcast Método de acceso al medio Acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones CSMA/CD Escucha y si no hay nadie transmitiendo, transmite Ethernet: Detección de colisiones La detección de colisiones puede tomar tanto como 2. Tiempo de viaje aprox. 50s Longitud máxima de cable 2500m y 4 repetidores Introducción a las redes Ethernet, 2009 Ventajas de las redes Ethernet Es una tecnología madura Su operación es relativamente sencilla y el método ét d de d acceso aceptable t bl en cargas de d trabajo pequeñas Es flexible a los cambios en la configuración de la red Desventajas de las redes Ethernet con coaxial o hubs El método de acceso CSMA/CD no garantiza un tiempo de respuesta determinístico El desempeño d ñ de d la l red d está tá en función f ió del d l número de dispositivos que se conecten. El rendimiento de utilización del ancho de banda es de un 40%.