2.4 redes ethernet
TRANSCRIPT
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 67
Redes de rea local: Redes Ethernet
4. Redes Ethernet
4.1. Definicin.4.2. Modelo de referencia.4.3. IEEE 802.3: Nivel fsico.4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC.4.5. IEEE 802.3 vs. Ethernet V.2.4.6. Direccionamiento Ethernet V.2.4.7. Evolucin de las redes Ethernet.
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 68
Redes de rea local: Redes Ethernet
4.1. Definicin
Las redes de rea local ms extendidas en la actualidad estn basadas en Ethernet.
La primera versin de Ethernet (Ethernet V.1) fue desarrollada por Digital, Intel y Xerox en 1980. Esta versin sirvi de base para el desarrollo de la norma IEEE 802.3.
Fue revisada en 1982 incluyendo algunas mejoras procedentes de la norma IEEE 802.3. A esta versin se la llam Ethernet V.2 DIX-82.
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 69
Redes de rea local: Redes Ethernet
4.2. Modelo de ReferenciaSu arquitectura es la siguiente:
6
5
4
3
2
7
1
Presentacin
Sesin
Transporte
Red
Enlace
Aplicacin
Fsico
LLCControl del Enlace Lgico
MACControl de Acceso al Medio
PLSSealizacin fsica
Modelo OSI Modelo IEEE 802
Medio fsico
IEEE 802.3
MDIPMA
AUI
MAU
IEEE 802.2
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 70
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
Se divide en dos partes:Subnivel de sealizacin fsica (PLS Physical Layer Signalling)
Subnivel de unidad de conexin al medio (MAU Medium Attachment Unit).Compuesto a su vez por:
MDI Medium Dependent InterfacePMA Physical Medium Attachment
PLS y MAU estn conectados entre s mediante la unidad de interfaz de conexin (AUI Attachment Unit Interface)
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 71
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
Se han normalizado varios estndares para soportar los requisitos de las diferentes aplicaciones.
La notacin usada es la siguiente:
Redes de rea local: Redes Ethernet
Velocidad de transmisin (Mbits/seg)
Tcnica deTransmisin
Longitud mxima del segmento (x100m)
oTipo de medio
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 72
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
La estructura de estos estndares es la siguiente:
Redes de rea local: Redes Ethernet
IEEE 802.3
10GBASE-S10GBASE-L10GBASE-E10GBASE-LX410GBASE-CX410GBASE-T
1000BASE-X1000BASE-SX1000BASE-LX1000BASE-T
100BASE-X100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T2100BASE-T4
10BASE510BASE210BASE-T10BASE-F10BASE-FP10BASE-FB10BASE-FL10BROAD36
10-Gigabit Ethernet10 Gbps
Gigabit Ethernet1000 Mbps
Fast Ethernet100 Mbps
Ethernet10 Mbps
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 73
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
Las letras que se usan en la codificacin son las siguientes:
Redes de rea local: Redes Ethernet
unshielded Twisted pairoptical Fiberoptical Fiber Passive staroptical Fiber Backboneoptical Fiber Linktwo physical links between nodestwo pairs of STP or Cat-5 UTPtwo optical fibersfour pairs of Cat-3 UTPShort-wavelength duplex optical fiber linkLong-wavelength duplex optical fiber linkone pair of short-UTP wire
TF
FPFBFLX
TXFXT4SXLXCX
DefinicinSimbolo
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 74
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Base5
Fue la primera especificacin de Ethernet (finales de los 70) y fue en la que se bas en un principio la norma IEEE 802.3 (1983).
La velocidad de transmisin es de 10 Mbits/seg.
Como medio de transmisin utiliza un cable coaxial grueso(banda base) de 50 W (RG-11) en topologa bus.
La tcnica de transmisin es banda base usando cdigo Manchester como tcnica de codificacin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 75
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Base5
La longitud mxima de un segmento de cable es de 500m.
La longitud de la red puede ampliarse hasta 2500m utilizando repetidores (4 como mximo 5 segmentos)
En un segmento pueden conectarse hasta 100 estaciones.
Cada estacin se conecta al cable coaxial mediante un cable de conexin de 5 pares (AUI) y un transceptor o transceiver(MAU).
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 76
4.3. IEEE 802.3: Nivel FsicoRedes de rea local: Redes Ethernet
Transceiver
Vampire TapsThicknet
Cable AUI
Repetidores
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 77
4.3. IEEE 802.3: Nivel FsicoRedes de rea local: Redes Ethernet
Cable AUI
( 50m)Cable AUI
( 50m)
Cable AUI
( 50m)
Transceptor Transceptor Transceptor
Terminador(50)
Longitud mxima: 500 m (10Base5 Thick Ethernet)
( > 2,5m )Terminador
(50)
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 78
4.3. IEEE 802.3: Nivel FsicoRedes de rea local: Redes Ethernet
Repetidor Repetidor Repetidor
Transceiver Cable AUI
Repetidor
50m
50m
500m500m
500m
500m 500m
50m
50m
50m
50m
50m
50mDTE DTE
Cable entre repetidores
Segmentos de Cable
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 79
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Base5
Ventajas:Larga distancia.Inmunidad ante interferencias.Conceptualmente muy simple.
Inconvenientes:Instalacin inflexible.Intolerancia a fallos (cable, conector).Dificultad de localizacin de fallos.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 80
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Base5El uso ms comn que actualmente se le da a esta especificacin, es la de backbone.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 81
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Base2
Especificacin de Ethernet ms econmica que 10Base5, pero de menores prestaciones (mantiene la velocidad, pero con menos alcance de segmento y red).
La velocidad de transmisin es de 10 Mbits/seg.
Como medio de transmisin utiliza un cable coaxial delgado(banda base) de 50 W (RG-58) en topologa bus.
La tcnica de transmisin es banda base usando cdigo Manchester como tcnica de codificacin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 82
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Base2
La longitud mxima de un segmento de cable es de 185m.
La longitud de la red puede ampliarse hasta 925m utilizando repetidores (4 como mximo 5 segmentos)
En un segmento pueden conectarse hasta 30 estaciones.
Cada estacin se conecta al cable coaxial mediante un conector BNC (Bayonet Navy Connector) en forma de T. En este caso la MAU est integrada en la estacin y no hay AUI.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 83
4.3. IEEE 802.3: Nivel FsicoRedes de rea local: Redes Ethernet
Conector BNC en forma de T
Terminador
Coaxial delgado RG-58
( >0,5
m)
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 84
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Base2
Ventajas:Simple.Barata.Buena inmunidad a las interferencias.
Inconvenientes:Instalacin inflexible.Intolerancia a fallos (cable, conector).Dificultad de localizacin de fallos.El cable RG-58 slo se usa para este tipo de redes.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 85
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Base2El uso ms comn que actualmente se le da a esta especificacin, es la de backbone.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 86
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10BaseT
Especificacin de Ethernet ms econmica que 10Base5, pero de menores prestaciones (mantiene la velocidad pero con menor alcance de segmento y red).La topologa fsica es en estrella utilizando un concentrador 10BaseT (HUB) como nodo central, aunque se mantiene la topologa lgica en bus.La velocidad de transmisin es de 10 Mbits/seg.Utiliza un cable de 2 pares UTP de 100 W para conectar cada estacin al concentrador.La tcnica de transmisin es banda base usando cdigo Manchester como tcnica de codificacin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 87
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10BaseT
La longitud mxima entre una estacin y el concentrador es de 100m.Admite hasta 4 concentradores 10BaseT conectados en cascada, siendo la distancia mxima entre concentradores de 100m. De esta forma la longitud de la red puede ampliarse hasta los 500m.En un segmento pueden conectarse hasta 512 estaciones.Cada estacin se conecta al cable de pares (normalmente, terminado en un enchufe de pared), mediante un cable de conexin terminado en un conector RJ-45, de tipo telefnico. En este caso, la MAU est integrada en el concentrador 10BaseT y no hay AUI.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 88
4.3. IEEE 802.3: Nivel FsicoRedes de rea local: Redes Ethernet
PC
HUB
HUB
PC
PC
PC
HUB
PC
PC
Conector RJ-45
Led de Enlace
Led de Actividad
( 100m
)
( 100m )
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 89
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10BaseT
Ventajas:Aislamientos de fallos.Fcil localizacin de averas.Alta movilidad de la red.Aprovechamiento del cable UTP para otros servicios.
Inconvenientes:Distancias cortas.Sensibilidad a interferencias.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 90
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico10BaseF
Consiste realmente en tres especificaciones:10BaseFP (Fiber Passive): Interconexin en estrella de repetidores y estaciones (hasta 1 Km por segmento)10BaseFL (Fiber Link): Conexin punto a punto entre estaciones o repetidores (hasta 2 Km)10BaseFB (Fiber Backbone): Conexin punto a punto entre repetidores (hasta 2 Km)
La topologa fsica es en estrella utilizando un concentrador defibra ptica (HUB) como nodo central, aunque se mantiene la topologa lgica en bus.La velocidad de transmisin es de 10 Mbits/seg.Utiliza fibra ptica multimodo 62,5/125m y usa la primera ventana de transmisin (850nm).La tcnica de transmisin es banda base usando cdigo Manchester como tcnica de codificacin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 91
4.3. IEEE 802.3: Nivel FsicoLa regla 5-4-3
Esta regla limita el uso de repetidores en las especificaciones vistas anteriormente.
La regla dice lo siguiente:
entre dos equipos de la red no podr haber ms de 4 repetidores y 5 segmentos de cable. Igualmente slo 3 segmentos pueden tener conectados dispositivos que no sean los propios repetidores, es decir, 2 de los 5 segmentos slo pueden ser empleados para la interconexin entre repetidores
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 92
4.3. IEEE 802.3: Nivel FsicoLa regla 5-4-3
La siguiente red cumplira la regla
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 93
4.3. IEEE 802.3: Nivel FsicoLa regla 5-4-3
La siguiente red no cumplira la regla
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 94
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Broad36
Especificacin de Ethernet, con la misma velocidad que 10Base5, pero de banda ancha.
La velocidad de transmisin es de 10 Mbits/seg
Como medio de transmisin utiliza un cable coaxial CATV(banda ancha) de 75 W (RG-59) en topologa bus.
La tcnica de transmisin es banda ancha utilizando modulacin de fase diferencial (DPSK).
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 95
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico
10Broad36En cada direccin la seal de datos ocupa un canal de 14MHzde ancho de banda. Adems se necesita un canal de 4MHz para la gestin de colisiones (seal de RF de amplitud constante), de forma que el ancho de banda total es de 18 MHz.
Si se utilizan dos cables (dual cable), cada cable gestiona una direccin. En este caso cada canal ocupa 18 MHz en cada cable.Si se utiliza un nico cable (split cable), se necesitan 18 MHz para cada direccin. En este caso cada canal ocupa 36 MHz.
La longitud mxima de un segmento es de 1800m.La longitud de la red puede ampliarse hasta 3600m.Utiliza la misma AUI que 10Base5.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 96
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico (pares y coaxial)Redes de rea local: Redes Ethernet
La ms usada actualmente
2,5m
1024(en total)
500m
100m
RJ-45
Banda base Manchester
Cable UTP, Categoras 3, 4 y 5
10 Mb/s
10BaseT
3600m925m2500mLongitud mxima de la red
---30100N mximo de estaciones por segmento
---0.5m2.5mDistancia mnima entre estaciones
No se ha usadoLa segunda que se usLa primera que
se usObservaciones
1800m185m500mLongitud mxima del segmento
AUIBNCAUITipo de conector
Banda ancha DPSK
Banda base Manchester
Banda base ManchesterTipo de transmisin
Cable coaxial CATV RG-59
Cable coaxial Fino RG-58
Cable coaxial Grueso RG-11Medio de transmisin
10 Mb/s10 Mb/s10 Mb/sVelocidad
10Broad3610Base210Base5Parmetro
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 97
4.3. IEEE 802.3: Nivel Fsico (fibra ptica)Redes de rea local: Redes Ethernet
Half Duplex (HD)Full Duplex (FD)
Half DuplexHalf DuplexModo de transmisin
En fibra, la ms usada
Conexin punto a punto entre repetidores, estaciones
o estacin-repetidor
2
2.000m f.o. multimodo HD5.000m f.o. multimodo FD
40.000m f.o. monomodo FD
10BaseFLFiber Link
332N mximo de estaciones por segmento
Conexin en estrella de hub pasivo a
estaciones
Conexin punto a punto entre hubs activosUso previsto
No existen equiposUso escasoObservaciones
1000m2000 mLongitud mxima del segmento
Conectores ST (straigth tip)Tipo de conector
Banda base ManchesterTipo de transmisin
Fibra ptica multimodo 62,5/125 mm(LED en 850 nm)
Medio de transmisin
10 Mb/sVelocidad
10BaseFPFiber Passive
10BaseFBFiber Backbone
Parmetro
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 98
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
El protocolo del nivel MAC de la norma IEEE 802.3 es el Acceso Mltiple por Deteccin de Portadora con Deteccin de Colisin (CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).
CSMA/CD junto con sus antecesores son protocolos asncronos de contienda.
Adems, se supone que las estaciones que comparten el medio pueden transmitir de forma aleatoria en cualquier momento.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 99
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACPrecursores del CSMA/CD
El protocolo ALOHA puro:
Se desarroll para redes de paquetes por radio.Una estacin poda transmitir una trama en cualquier momento.Despus esperaba el tiempo mximo que podra tardar en ir y venir esa trama entre los puntos ms distantes de la red.Si en ese tiempo no reciba un reconocimiento de su trama, la volva a enviar.Si despus de repetidos intentos no consegua un reconocimiento, no segua enviando la trama.El nmero de colisiones creca rpidamente con la carga de la red.La utilizacin mxima del canal que se consegua era del 18%.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 100
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACPrecursores del CSMA/CD
El protocolo ALOHA ranurado (slotted ALOHA):
El tiempo de canal se organizaba en slots de tiempo uniformes.El tamao del slot corresponda al tiempo de transmisin de una trama.Todas las estacin deban tener sincronizados sus relojes.Una estacin slo poda transmitir al comienzo de un slot de tiempo.Con esta tcnica la utilizacin mxima del canal se incrementaba al 37%.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 101
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACPrecursores del CSMA/CD
El protocolo CSMA:
La estacin que desee transmitir primero escucha el medio para ver si hay otra estacin transmitiendo (carrier sense).Si el medio est en uso, la estacin espera.Si el medio est libre, la estacin transmite.Puede ocurrir que dos estaciones transmitan al mismo tiempo, producindose una colisin, en cuyo caso ambas transmisiones se consideraran errneas.Despus de transmitir, la estacin espera un tiempo razonable a que le llegue un reconocimiento. Si no le llega, asume que ha habido una colisin y retransmite.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 102
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACPrecursores del CSMA/CD
El protocolo CSMA:
La utilizacin del medio supera con creces al ALOHA puro y al ALOHA ranurado y depende de la longitud de la trama (cuanto ms largas mejor) y del tiempo de propagacin (cuanto ms corto mejor).
Se necesita un algoritmo que especifique qu hacer cuando el medio est ocupado.
Existen tres tcnicas posibles: CSMA no persistente. CSMA 1-persistente. CSMA p-persistente.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 103
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACPrecursores del CSMA/CD
El protocolo CSMA:
CSMA no persistente: Cuando una estacin desea transmitir, escucha el medio y sigue las siguientes reglas:
1. Si el medio est libre, transmite, si no .....2. Espera una cantidad de tiempo dado por una distribucin de
probabilidad (retardo de retransmisin).3. Volver al paso 1.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 104
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACPrecursores del CSMA/CD
El protocolo CSMA:
CSMA 1-persistente: Cuando una estacin desea transmitir, escucha el medio y sigue las siguientes reglas:
1. Si el medio est libre, transmite, si no .....2. Continua escuchando a la espera de que el canal quede libre.3. Cuando quede libre, transmite inmediatamente.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 105
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACPrecursores del CSMA/CD
El protocolo CSMA:
CSMA p-persistente: Cuando una estacin desea transmitir, escucha el medio y sigue las siguientes reglas:
1. Si el medio est libre, transmite con probabilidad p o bien se retarda una unidad de tiempo con probabilidad (1-p). La unidad de tiempo suele ser el retardo mximo de propagacin.
2. Si el medio est ocupado, continua escuchando a la espera de que el canal quede libre y repite el paso 1.
3. Si la transmisin ha sido retardada una unidad de tiempo, repite el paso 1.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 106
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACPrecursores del CSMA/CD
El protocolo CSMA:
Redes de rea local: Redes Ethernet
Canal Ocupado
Retardo constante o variable
Preparado para transmitir
Tiempo
No persistente
1-persistentep-persistente
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 107
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACComparacin entre los distintos protocolos
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 108
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
El protocolo CSMA/CD
El problema de CSMA era que si se produca una colisin, el medio quedaba indisponible durante todo el tiempo de transmisin de las tramas que colisionaban.
Esto se podra solucionar si las estaciones no solo escucharan el medio al iniciar la transmisin, sino tambin durante la transmisin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 109
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
El protocolo CSMA/CD
Teniendo en cuenta esto, CSMA/CD sigue las siguientes reglas:
1. Si el medio est libre, transmite, si no .....2. Continua escuchando a la espera de que el canal quede
libre.3. Cuando quede libre, transmite inmediatamente.4. Si se detectara una colisin durante la transmisin, enviar
una breve seal de jamming para asegurarse de que todas las estaciones se enteren de la colisin y paren de transmitir.
5. Despus de mandar la seal de jamming, espera un tiempo aleatorio (tiempo de backoff) e intenta transmitir otra vez (paso 1).
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 110
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
El protocolo CSMA/CD
Redes de rea local: Redes Ethernet
Fin del tiempode espera
Deteccin de colisiny envo de seal de jamming
Fin dela trama
Medio ocupadoEstacin en reposoTiempo entre tramas
TRANSMISIONESPERA
(BACKOFF)
REPOSO
Transmisin de la trama
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 111
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACEl protocolo CSMA/CD
Pero... cmo se detecta una colisin?En un bus banda base, una colisin produce una sobretensin en el bus, de forma que con una deteccin por umbral sera suficiente.La longitud del bus debe estar normalizada, ya que si la seal se atenuara demasiado podran pasar desapercibidas las colisiones.
En una topologa en estrella la deteccin es ms sencilla, ya que si un hub detecta actividad en ms de una de sus entradas, se interpretara como colisin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 112
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
El protocolo CSMA/CD
Se debe garantizar que una estacin que est transmitiendo una trama MAC detecta la colisin antes de terminar la transmisin de esa trama.Al tiempo mximo desde que una estacin comienza a transmitir hasta que detecta la colisin se le denomina slot time (tiempo o ranura de colisin).El peor caso para redes en banda base se produce en la transmisin de una trama MAC entre las dos estaciones ms alejadas dentro de la red. El tiempo necesario para detectar la colisin ser dos veces el retardo de propagacin (ida y vuelta)entre estas dos estaciones ms el tiempo de transmisin de la seal de jamming por parte del nivel MAC.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 113
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACRedes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 114
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
El protocolo CSMA/CD
Esto implica que para una red dada (velocidad de transmisin y longitud de la red fijas), el slot time fijara el tamao mnimo de la trama.
Por ejemplo, para redes 10Base5, el slot time es de 51,2ms, que equivale al tiempo que se tarda en transmitir 512 bits. Por lo tanto la longitud mnima de la trama ser de 64 bytes. (si con todos los campos de la trama no se alcanzar esa logitud, habria que aadir un campo de relleno hasta completarla)
Si se detectara una colisin despus del slot time (late collisions), seran los niveles superiores los encargados de retransmitir la informacin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 115
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACEl protocolo CSMA/CD
Con el fin de evitar nuevas colisiones, cada estacin debe esperar una cantidad de tiempo aleatoria (tiempo de espera o backoff), calculada mediante un algoritmo.El tiempo de espera es un mltiplo entero de tiempos de slot.
TBackoff = r TSlot Timedonde r es un nmero aleatorio, seleccionado dentro del rango:
0 r < 2k
siendo, k=Min (n,10)
Despus de un nmero mximo de intentos (16), la entidad MAC asume que existe algn problema y lo reporta la protocolo de nivel superior.
Redes de rea local: Redes Ethernet
n nmero de intentos de transmisin
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 116
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACEl protocolo CSMA/CD : Rendimiento
Redes de rea local: Redes Ethernet
Tanenbaum 1996
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 117
Redes de rea local: Redes Ethernet
Prembulo (Preamble)Siete bytes 10101010, para que la parte receptora del nivel fsico consiga la sincronizacin de bit.
Delimitador de principio de trama (SFD Start Frame Delimiter)Un byte 10101011, para que el nivel MAC de la parte receptora consiga la sincronizacin de trama.
Preamble
7
SFD
1Bytes
Campo
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
Formato de la trama
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 118
Redes de rea local: Redes Ethernet
Direccin destino (DA Destination Address)Dos o seis bytes, dependiendo de la implementacin, que indican la direccin de la/s estacin/es destino de la trama. Puede ser:
Unicast o Individual (una estacn), primer bit a 0.Multicast (varias estaciones), primer bit a 1.Broadcast (todas las estaciones), todos los bits a 1.
Direccin origen (SA Source Address)Dos o seis bytes, dependiendo de la implementacin, que indican la direccin de la estacin origen de la trama.
Indicador de longitud (LI Length Indicator) o Tipo de trama (TF Type of Frame)Dos bytes que indican el nmero de bytes del campo de informacin (LI) o el protocolo de nivel superior (TF) que va encapsulado en la trama.
Preamble
7
SFD
1
DA
2 6Bytes
Campo SA
2 6
LI / TF
2
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 119
Redes de rea local: Redes Ethernet
Informacin (Information)Es opcional. Puede tener cualquier nmero de bytes hasta el lmite de numeracin del campo de longitud (216=64K). En la prctica tiene como mximo 1500 bytes(MTU Maximum Transfer Unit), por problemas de almacenamiento intermedio (buffer), por lo que el tamao mximo de la trama MAC ser de 1518 bytes o 1526 bytes, dependiendo de la implementacin.Relleno (PAD)Serie de bytes aadidos cuando la longitud de la trama es demasiado pequea para el funcionamiento del protocolo CD (deteccin de colisin). Puede ser como mximo de 46 bytes.Secuencia de verificacin de trama (FCS Frame Check Sequence)Cuatro bytes que contienen un cdigo cclico redundante (CRC Cyclical Redundand Code) de 32 bits, calculado en el lado transmisor a partir de los otros campos de la trama (desde DA hasta PAD, ambos inclusive).El polinomio generador de este CRC es:x32+ x26+ x23+ x22+ x12+ x11+ x10+ x8+ x7+ x5+ x4+ x2+ x+1
Preamble
7
SFD
1
DA
2 6Bytes
Campo SA
2 6
LI / TF
2
Information PAD
Variable
FCS
4
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 120
4.4. IEEE 802.3: Nivel MACRedes de rea local: Redes Ethernet
Tiempo de 96 bitsTiempo entre tramas(interframe gap)
Tiempo de 512 bitsRanura de colisin(slot time)
4 bytes (32 bits)(debe ser menor de 48 bits)
Tamao de la trama JAM(seal de jamming)
64 bytes (512 bits)Tamao mnimo de la trama MAC1518 /1526 bytesTamao mximo de la trama MAC
ValoresParmetros
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 121
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
Transmisin
Redes de rea local: Redes Ethernet
Esperar una trama por transmitir.Dar formato a la trama para
su transmisin
Esperar una trama por transmitir.Dar formato a la trama para
su transmisin
Seal de deteccin de portadora ON ?
Seal de deteccin de portadora ON ?
Esperar tiempo de separacinentre tramas. Iniciar transmisinEsperar tiempo de separacin
entre tramas. Iniciar transmisin
Se detecta colisin ?Se detecta colisin ?
Completar transmisin e indicarestado de transmisin realizada
Completar transmisin e indicarestado de transmisin realizada
Indicar estado de lmite deintentos excedido
Indicar estado de lmite deintentos excedido
Transmitir secuencia de interferencia. Incrementar intentos
Transmitir secuencia de interferencia. Incrementar intentos
Se lleg al lmite de intentos ?Se lleg al lmite de intentos ?
Calcular y dejar transcurrirtiempo de espera
Calcular y dejar transcurrirtiempo de espera
S
N
S
N
N
S
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 122
Redes de rea local: Redes Ethernet
Se detecta seal entrante ?
Se detecta seal entrante ?
S
Activar seal de deteccin de portadora. Obtener sincronizacinde bit y esperar SFD. Recibir trama
Activar seal de deteccin de portadora. Obtener sincronizacinde bit y esperar SFD. Recibir trama
FCS y tamao de tramacorrectos ?
FCS y tamao de tramacorrectos ?
S
N
Direccin de destino coincidecon direccin propia o de grupo ?Direccin de destino coincide
con direccin propia o de grupo ?
Pasar trama a protocolo de subcapasuperior para su procesamiento
Pasar trama a protocolo de subcapasuperior para su procesamiento
S
Desechar tramaDesechar trama
N
N
4.4. IEEE 802.3: Nivel MAC
Recepcin
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 123
4.5. IEEE 802.3 vs. Ethernet V.2
Las principales diferencias entre la especificacin Ethernet V.2 y la correspondiente a la norma IEEE 802.3 son las siguientes:
En Ethernet V.2 el campo Prembulo es de 8 bytes, mientras que en IEEE 802.3 se tienen 7 bytes de Prembulo y 1 byte de Indicador de comienzo de trama.
En Ethernet V.2 no se incluyen los campos Indicador de longitud y Pad, que si existen en IEEE 802.3.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 124
4.5. IEEE 802.3 vs. Ethernet V.2
En Ethernet V.2 el campo Informacin tiene una longitud mnima de 46 bytes y mxima de 1500 bytes.
En Ethernet V.2 se incluye el campo Tipo de trama (TF Type of Frame), para indicar el protocolo de nivel superior (ARP, IP,ICMP, etc,..). Este campo no se contempl en IEEE 802.3 hasta 1997.
Redes de rea local: Redes Ethernet
Preamble
8
DA
6Bytes
Campo SA
6
TF
2
Informacin
Variable
FCS
4
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 125
4.6. Direccionamiento Ethernet V.2
Las direcciones ethernet tienen una longitud de 48 bits y se representa como 12 dgitos hexadecimales (6 grupos de 2 dgitos separados por el signo de dos puntos).
Los tres primeros bytes son especficos del fabricante y son asignados por el IEEE. (OUI Organizationally Unique Identifier)
Los otros 3 bytes los asigna el fabricante.
Ejemplos:
08:00:20:1e:56:7d (direccin unicast)ff:ff:ff:ff:ff:ff (direccin broadcast)
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 126
4.7. Evolucin de las redes EthernetRedes de rea local: Redes Ethernet
10GBase-CX4802.3ak2004
1000Base-T802.3ab1999
10Base-F802.3j1993100Base-T
y Autonegociacin802.3u1995
Full-Duplex802.3x19971000Base-X802.3z1998
10GBase802.3ae2002
10Base-T802.3i19901Base5802.3e1987
10Base510Base2
10Broad36
802.3802.3a802.3b
1985
DescripcinSuplemento 802.3Ao
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 127
4.7.1. FastEthernet (IEEE 802.3 a 100 Mbit/seg)
Corresponde a la norma IEEE 802.3u, publicada en 1995. Tiene las siguientes configuraciones:
Redes de rea local: Redes Ethernet
IEEE 802.3 (100 Mbps)
100Base-X
100Base-TX 100Base-FX 100Base-T4 100Base-T2
2 pares UTPCategora 5 2 pares STP 2 Fibras Opticas
4 pares UTPCategora 3 5
2 pares UTPCategora 3
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 128
4.7.1. FastEthernet (IEEE 802.3 a 100 Mbit/seg)Redes de rea local: Redes Ethernet
Banda base 4D-PAM-5Banda base 8B/6T
Banda base 4B/5B-NRZI
Banda base 4B/5B-MLT3Tipo de transmisin
RJ-45RJ-45SC dplex(SubscriberConector)
RJ-45Tipo de conector
2 pares UTP categora 3
4 pares UTP categora 3
2 f.o. multi/mono modo (1300 nm)
2 pares UTP categora 5 o 2
pares STPMedio de transmisin
100 Mbit/segVelocidad
EstrellaTopologa fsica
Uso escaso
2
100 m
Half Duplex (HD)
100Base-T4
Half Duplex (HD)Full Duplex (FD)
Half Duplex (HD)Full Duplex (FD)
Half Duplex (HD)Full Duplex (FD)
Modo de transmisin
No existen equipos
2
100 m
100Base-T2
22N mximo de estaciones por segmento
Se utiliza en algunos casosLa ms usadaObservaciones
412 m HD multi.2 Km FD multi.
20 Km FD mono.100 mLongitud mxima del segmento
100Base-FX100Base-TXParmetro
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 129
4.7.1. FastEthernet (IEEE 802.3 a 100 Mbit/seg)
Al igual que IEEE 802.3 a 10 Mbit/seg, el protocolo de nivel MACes el CSMA/CD.
Su parmetros principales son:Formato de trama: 802.3 / EthernetDireccin MAC: 6 bytes (48 bits)Tamao min / max de la trama: 64 / 1518 bytesRanura de colisin (slot time): Tiempo de 512 bitsTiempo entre tramas (interframe gap): Tiempo de 96 bits
FastEthernet incluye las opciones de full-duplex y de autonegociacin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 130
4.7.1. FastEthernet (IEEE 802.3 a 100 Mbit/seg)
Full-DuplexCorresponde a la norma IEEE 802.3x, publicada en 1997.Se aplica nicamente en conexiones punto a punto (por pares o fibra ptica) entre dos estaciones (no repetidores), normalmente en conexiones conmutador-conmutador o conmutador-servidor, donde el trfico es muy alto en ambas direcciones.Modifica el nivel MAC, desactivando el algoritmo CSMA/CD, para permitir la transmisin y recepcin simultanea, pudiendo duplicar la velocidad (x2) de Half-Duplex.Al desactivar la deteccin de colisin, la longitud mxima del segmento no est limitada por requerimientos de tiempo (colisin), sino por la capacidad del medio de transmisin para transportar seales, incrementndose la longitud mxima del segmento.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 131
4.7.1. FastEthernet (IEEE 802.3 a 100 Mbit/seg)
Full-DuplexAade un subnivel de Control MAC, que define un mecanismo de control de flujo para el enlace full-duplex. Este mecanismo incluye el envo de una trama pause por la estacin receptora en caso de congestin. Esta trama pause indica a la estacin transmisora que no enve tramas durante el periodo de tiempo especificado en el campo pause_time (en unidades de tiempo de slot time).
Redes de rea local: Redes Ethernet
Preamble SFD DACampo SA Type Information PAD FCS
01:80:C2:00:00:01op_code pause_time
0001H
Trama de Control: Pause
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 132
4.7.1. FastEthernet (IEEE 802.3 a 100 Mbit/seg)
Autonegociacin
La autonegociacin incluye los siguientes conceptos bsicos:
Se utiliza nicamente cuando el medio es de pares y el segmento es punto a punto (2 estaciones conectadas, una en cada extremo).
El proceso de autonegociacin tiene lugar durante la inicializacin del enlace (cuando se enciende la estacin o cuando se conecta el cable)
La autonegociacin utiliza su propio sistema de sealizacin (seales FLP Fast Link Pulses)
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 133
4.7.1. FastEthernet (IEEE 802.3 a 100 Mbit/seg)
Autonegociacin
La autonegociacin permite a las estaciones del segmento intercambiar informacin de sus capacidades, de forma que dichas estaciones se configuran automticamente para conseguir el mejor modo de operacin en el segmento.
Se pueden determinar automticamente los siguientes parmetros:
Velocidad a 10 100 Mbit/segFull / Half duplexModo de transmisin (TX, T4, T2)Control de flujo
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 134
4.7.2. Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 1000 Mbit/seg)
Corresponde a la norma IEEE 802.3z, publicada en 1998. Tiene las siguientes configuraciones:
Redes de rea local: Redes Ethernet
IEEE 802.3 (1000 Mbps)
1000Base-X
1000Base-SX 1000Base-LX 1000Base-CX 1000Base-T
2 Fibras Opticasmonomodo
2 pares STP 4 pares UTPCategora 5
2 Fibras Opticasmultimodo
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 135
4.7.2. Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 1000 Mbit/seg)Redes de rea local: Redes Ethernet
Banda base 8B/10B
Banda base 8B/10B
Banda base 8B/10B
Banda base 4D-PAM5Tipo de transmisin
Conector HSSDC
SC dplex(SubscriberConector)
SC dplex(SubscriberConector)
RJ-45Tipo de conector
2 pares STP cortos
2 f.o. monomodo(1300 nm)
2 f.o. multimodo(850 nm)
4 pares UTP categora 5Medio de transmisin
1 Gbit/segVelocidad
EstrellaTopologa fsica
2
5 Km
1000Base-LX
Half Duplex (HD)Full Duplex (FD)
Modo de transmisin
Uso tpico en campus LAN
2
25 m
1000Base-CX
22N mximo de estaciones por segmento
Observaciones
220 m100 mLongitud mxima del segmento
1000Base-SX1000Base-TParmetro
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 136
4.7.2. Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 1000 Mbit/seg)Redes de rea local: Redes Ethernet
1000Base-SX
1000Base-LX
1000Base-CX
1000Base-T
STP
UTP Categoria 5
Fibra optica multimodo 62,5 m
Fibra optica multimodo 50 m
Fibra optica multimodo 62,5 m
Fibra optica multimodo 50 m
Fibra optica monomodo 10 m
25m 50m 250m 500m 2500m 5000m
Distancia Mxima
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 137
4.7.2. Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 1000 Mbit/seg)
Al igual que IEEE 802.3 a 10 Mbit/seg y a 100 Mbit/seg, el protocolo de nivel MAC es el CSMA/CD.
Su parmetros principales son:Acceso al medio: CDMA/CDFormato de trama: 802.3 / EthernetDireccin MAC: 6 bytes (48 bits)Tamao min / max de la trama: 64 / 1518 bytes
Al igual que FastEthernet, Gigabit Ethernet tambin incluye las opciones de full-duplex y de autonegociacin.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 138
4.7.2. Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 1000 Mbit/seg)
El nivel MAC incluye dos caractersticas adicionales respecto a los anteriores:
Extensin de portadora: Es un campo de 0 a 448 bytes que se aade a continuacin del campo FCS, para que el tamao mnimo de la trama sea de 512 bytes (448+64), en lugar de 64 bytes. Esta extensin es aplicable al modo de transmisin half-duplex.
Rfaga de tramas: Permite transmitir mltiples tramas cortas de forma consecutiva (hasta un lmite), como si fuera una nica trama, evitando as la sobrecarga que introducira la extensin de portadora en cada una de ellas.
Redes de rea local: Redes Ethernet
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 139
4.7.2. Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 1000 Mbit/seg)Redes de rea local: Redes Ethernet
SWITCH
HUB HUB
Grupo de Trabajo
Grupo de Trabajo
Servidores Centrales
1 Gbps
100/10
00 Mb
ps
100/10
00 Mb
ps
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 140
4.7.3. 10-Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 10 Gbit/seg)
Corresponde a la norma IEEE 802.3ae, publicada en 2002. Tiene las siguientes configuraciones:
Redes de rea local: Redes Ethernet
IEEE 802.3 (10 Gbps)
10GBase-S 10GBase-L 10GBase-E 10GBase-LX4
Fibra Optica monomodoFibra Optica multimodo Fibra Optica monomodo Fibra Optica monomodoo multimodo
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 141
4.7.3. 10-Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 10 Gbit/seg)Redes de rea local: Redes Ethernet
64B/66BTipo de transmisin
f.o. monomodo o multimodo(1310 nm)
f.o. monomodo(1550 nm)
f.o. monomodo(1310 nm)
f.o. multimodo(850 nm)Medio de transmisin
10 Gbit/segVelocidad
40 Km
10GBase-E (Extended)
Multiplexa 4 seales de luz mediante WDM
10 Km
10GBase-LX4
Uso tpico en redes MANObservaciones
10 Km300 mLongitud mxima del segmento
10GBase-L (Long)
10GBase-S (Short)Parmetro
-
Autor: Oscar Ortiz. 2 - 142
4.7.3. 10-Gigabit Ethernet (IEEE 802.3 a 10 Gbit/seg)Redes de rea local: Redes Ethernet
10GBase-L(1310nm)
10GBase-S(850nm)
10GBase-LX4(1310nm)
10GBase-E(1550nm)
Fibra optica monomodo
Fibra optica multimodo 50 m
Fibra optica multimodo 62,5 m
Fibra optica multimodo 50 m
Fibra optica monomodo
100m 300m 1Km10m 10Km 40Km
Distancia Mxima
100Km
Fibra optica monomodo
Fibra optica multimodo 62,5 m