ethernet

Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”

ETHERNET

Ethernet es una familia de marco- basado establecimiento de

una red de la computadora tecnologías para redes de área local

(LANs). El nombre viene del concepto físico del éter. Define un

número de cableado y los estándares el señalar para capa física,

con medios del acceso de red en Media Access Control (Del

MAC)/Capa de trasmisión de datos, y un formato de dirección

común.

Ethernet es una red de área local, ampliamente extendida, con

topología en bus que se ajusta al estándar IEEE 802.3; el

protocolo de acceso al medio es el CDMA/CD y posee una

velocidad de 10 Mbits/s, aunque, con el estándar Fast Ethernet

se alcanzan los 100 Mbits/s y con el nuevo Gigabit Ethernet

1Gbits/s.

Se estandariza Ethernet como IEEE 802.3. La combinación de las

versiones del twisted pair de Ethernet para los sistemas de

extremo que conectan a la red, junto con las versiones ópticas de

la fibra para las espinas dorsales del sitio, está la tecnología

atada con alambre más extensa del LAN. Ha sido funcionando a

partir del alrededor an o 80[1] al presente, substituyendo en

gran parte estándares competentes del LAN por ejemplo token

ring, FDDI, y ARCNET. Estos últimos años, Wi-Fi, el LAN sin hilos

estandarizado cerca IEEE 802.11, es frecuente en las redes

caseras y pequeñas de la oficina y Ethernet el aumentar en

instalaciones más grandes.

EtherNet/IP, abreviatura de “Ethernet™ Industrial Protocol”

(Protocolo Industrial Ethernet), es una solución abierta estándar

para la interconexión de redes industriales que aprovecha los

medios físicos y los chips de comunicaciones Ethernet

comerciales. Si tenemos en cuenta que la tecnología Ethernet se

utiliza desde mediados de los años setenta y su gran aceptación

en todo el mundo, no es de extrañar que Ethernet brinde la


mayor comunidad de proveedores del mundo. Al utilizar la

tecnología Ethernet, no sólo sigue una tendencia tecnológica

común actualmente, sino que, además, disfruta de la posibilidad

de obtener acceso a datos en el nivel de los dispositivos

mediante la Internet.

Ethernet/IP ha sido diseñada para satisfacer la gran demanda de

aplicaciones de control compatibles con EtherNet. Esta solución

estándar para la interconexión de redes admite la transmisión de

mensajes implícita (transmisión de mensajes de E/S en tiempo

real) y la transmisión de mensajes explícita (intercambio de

mensajes). EtherNet/IP es una red abierta que utiliza tecnología

comercial ya existente, como:

� El estándar de vínculo físico y de datos IEEE 802.3

� El conjunto de protocolos Ethernet TCP/IP (Protocolo de

control de transmisión/Protocolo Internet), estándar del

sector para Ethernet

� Protocolo de control e información (CIP), el protocolo que

permite la transmisión de mensajes de E/S en tiempo real e

información/transmisión de mensajes entre dispositivos

similares.

Ethernet es la tecnología LAN dominante en el mundo. Ethernet

no es una tecnología sino una familia de tecnologías LAN que se

pueden entender mejor utilizando el modelo de referencia OSI.

Todas las LAN deben afrontar el tema básico de cómo

denominar a las estaciones individuales (nodos) y Ethernet no es

la excepción. Las especificaciones de Ethernet admiten

diferentes medios, anchos de banda y demás variaciones de la

Capa 1 y 2.

Sin embargo, el formato de trama básico y el esquema de

direccionamiento son igual para todas las variedades de

Ethernet.


La mayor parte del tráfico en Internet se origina y termina en

conexiones de Ethernet. Desde su comienzo en la década de

1970, Ethernet ha evolucionado para satisfacer la creciente

demanda de LAN de alta velocidad. En el momento en que

aparece un nuevo medio, como la fibra óptica, Ethernet se

adapta para sacar ventaja de un ancho de banda superior y de un

menor índice de errores que la fibra ofrece. Ahora, el mismo

protocolo que transportaba datos a 3 Mbps en 1973 transporta

datos a 10 Gbps.

El éxito de Ethernet se debe a los siguientes factores:

� Sencillez y facilidad de mantenimiento.

� Capacidad para incorporar nuevas tecnologías.

� Confiabilidad.

� Bajo costo de instalación y de actualización.

Con la llegada de Gigabit Ethernet, lo que comenzó como una

tecnología LAN ahora se extiende a distancias que hacen de

Ethernet un estándar de red de área metropolitana (MAN) y red

de área amplia (WAN).


HISTORIA ETHERNET

La historia de Ethernet comienza en 1970, en base a los

experimentos de Robert Metcalfe con la recién estrenada red

ARPANET y la introducción de mejoras en el protocolo ALOHA

que se utilizaba para transmisión por radio entre diversas islas de

Hawai para aumentar su rendimiento. Durante un período de 10

años, trabajando para la compañia Xerox y con la ayuda de

algunos colaboradores, sentó las bases de lo que son las

comunicaciones en una LAN.

Los desarrollos de la alianza DIX, formada por DEC, Intel y

Xereox, dieron en 1980 como resultado la Versión 1 (conocida

como ESPEC 1), seguida por la versión 2(ESPEC 2) en 1982 y ya,

en 1983, en la norma IEEE 802.3, que es la actualmente en vigor,

siendo adoptada por ISO como ISO 8802.3. En el año 1982 Xerox

liberó la marca registrada que ostentaba sobre el nombre de

Ethernet. IBM no quiso entrar a formar parte de tal alianza,

probablemente, porque estaba trabajando en el desarrollo de

otro tipo de red local con topología en anillo: Token Ring.

Versiones del estándar A lo largo de los años han ido apareciendo diversas

especificaciones relativas a este estándar, que utilizan distinto

tipo de cableado y ofrecen prestaciones diferenciadas. El número

al inicio indica la velocidad en Mbits/s que se alcanza, la cifra

después de Base, el número de metros x 100, y la letra (T o F) el

tipo de cableado que se utiliza.

Así, tenemos:

Ethernet de 10-mbps y 100-mbps Ethernet de 10BASE5, 10BASE2 y 10BASE-T se consideran

implementaciones antiguas de Ethernet. Las cuatro

características comunes de Ethernet antigua son los parámetros


de temporización, el formato de trama, el proceso de

transmisión y una regla básica de diseño.

Ethernet de 10 Mbps y versiones mas lentas son asíncronas.

Cada estación receptora usa ocho octetos de información de

temporización para sincronizar sus circuitos receptores a la data

que entra. Las 10BASE5, 10BASE2 y 10BASE-T todas comparten

los mismos parámetros de temporización.Por ejemplo, 1 tiempo

de bit a 10 Mbps = 100 nanosegundos = 0,1 µicrosegundos = 1

diez millonésima parte de un segundo.Esto significa que en una

red Ethernet de 10 Mbps, 1 bit en la subcapa MAC requiere de

100 nseg para ser transmitido.

Para todas las velocidades de transmisión Ethernet igual o por

debajo de 1000 Mbps, la transmisión no debe ser menor al

margen de tiempo “Slot time”. El margen de tiempo es apenas

mayor al tiempo, que en teoría, le tomaría a una transmisión

desde un extremo de la red llegar hasta el otro extremo ubicado

a la máxima distancia legal posible de un dominio de colisión

Ethernet, colisionar con otra transmisión en el último instante

posible, y regrasar al origen como fragmentos de la colisión para

su detección.

El proceso de transmisión anterior de Ethernet es idéntico hasta

la parte inferior de la capa física del modelo OSI. Los datos de la

trama de Capa 2 se convierten de números hexadecimales a

números binarios. A medida que la trama pasa de la subcapa

MAC a la capa física, se llevan a cabo procesos adicionales antes

de que los bits se trasladen desde la capa física al medio.

Un proceso de importancia es la señal de error de calidad de

señal (Signal Quality Error, SQE). La SQE es una transmisión del

transceptor de respuesta al controlador para indicarle sobre la

funcionabilidad de los circuitos de detección de colisiones. La

SQE es conocida como “latido de corazón”. La señal SQE fue

diseñada para corregir el problema en versiones anteriores de

Ethernet, en las cuales el host desconocía si el transceptor estaba

conectado. El SQE siempre se utiliza en half-duplex. Es posible


utilizar el SQE en una operación en full-duplex pero no es

necesario. El SQE está activo en la siguientes instancias:

� Dentro de los 4 a los 8 microsegundos después de una

transmisión normal para indicar que se transmitió con éxito

la trama saliente.

� Siempre que haya colisión en el medio.

� Siempre que haya una señal inadecuada en el medio, o las

reflexiones causadas por un corto en el cable.

� Siempre que se haya interrumpido una transmisión.

Todas las formas de Ethernet de 10 Mbps toman octetos

recibidos de la subcapa MAC y realizan un proceso denominado

codificación de la línea. La codificación de la línea describe de

qué manera los bits se transforman en señal en el cable. Las

codificaciones más sencillas tienen una temporización y

características eléctricas no recomendables. Por lo tanto, los

códigos de línea se han diseñado para tener propiedades de

transmisión recomendables. Esta forma de codificación utilizada

en los sistemas de 10 Mbps se denomina codificación

Manchester.

La codificación Manchester se basa en la dirección de la

transición de borde en la mitad de la ventana de temporización

para determinar el valor binario para dicho período de bits. La

forma de la onda superior tiene un borde que cae, así se

interpreta como 0. La segunda forma de onda muestra un borde

ascendente que se interpreta como 1. En la tercera forma de

onda, se da una secuencia binaria alternada. Con los datos

binarios alternados, no hay necesidad de volver al nivel de

voltaje previo. Como se puede observar en la tercera y cuarta

forma de onda del gráfico, los valores binarios de bits están

indicados por la dirección del cambio durante un período de bits

dado. Los niveles de voltaje de la forma de la onda al comienzo o

fin de cualquier período de bits no son factores al determinar

valores binarios.


Las implementaciones mas antiguas de Ethernettiene tienen

características de arquitectura comunes. En general, las redes

contienen varios tipos de medios. El estándar asegura que se

mantenga la interoperabilidad. El diseño arquitectónico general

es de suma importancia a la hora de implementar una red de

medios mixtos. Resulta más fácil violar los límites máximos de

retardo a medida que la red crece. Los límites de temporización

se basan en parámetros tales como:

� La longitud del cable y su retardo de propagación.

� El retardo de los repetidores.

� El retardo de los transceptores.

� El acortamiento del intervalo entre las tramas.

� Los retardos dentro de la estación.

Ethernet de 10-Mbps opera dentro de los límites de

temporización ofrecidos por una serie de no más de cinco

segmentos, separados por no más de cuatro repetidores. Esto se

conoce como la regla de 5-4-3. No se pueden conectar más de

cuatro repetidores en serie entre dos estaciones lejanas.

Además, no puede haber más de tres segmentos poblados entre

dos estaciones lejanas.

Ethernet 10base5 El producto original para Ethernet del año 1980, 10BASE5

transmitía 10 Mbps a través de un solo cable bus coaxial grueso.

10BASE5 es importante porque fue el primer medio que se

utilizó para Ethernet. 10BASE5 formaba parte del estándar

original 802.3. El principal beneficio de 10BASE5 era su longitud.

En la actualidad, puede hallarse en las instalaciones antiguas,

pero no se recomienda para las instalaciones nuevas. Los

sistemas 10BASE5 son económicos y no requieren de

configuración, pero componentes básicos tales como las NIC son

muy difíciles de encontrar así como el hecho de que es sensible a

las reflexiones de señal en el cable. Los sistemas 10BASE5

también representan un único punto de falla.


10BASE5 hace uso de la codificación Manchester. Tiene un

conductor central sólido. Cada uno de los cinco segmentos

máximos de coaxial grueso puede medir hasta 500 m (1640,4

pies) de largo. El cable es grueso, pesado y difícil de instalar. Sin

embargo, las limitaciones de distancia eran favorables y esto

prolongó su uso en ciertas aplicaciones.

Debido a que el medio es un solo cable coaxial, solamente una

estación puede transmitir al mismo tiempo, de lo contrario, se

produce una colisión. Por lo tanto, 10BASE5 sólo transmite en

half-duplex produciendo un máximo de 10 Mbps de

transferencia de datos.

Ethernet 10base2 La tecnología 10BASE2 se introdujo en 1985. La instalación fue

más sencilla debido a su menor tamaño y peso, y por su mayor

flexibilidad. Todavía existen en redes de este tipo, como

10BASE5, la cual no es recomendable para la instalación de redes

hoy en día. Tiene un costo bajo y carece de la necesidad de hubs.

Además, las NIC son difíciles de conseguir para este medio.

10BASE2 usa la codificación Manchester también. Los

computadores en la LAN se conectaban entre sí con una serie de

tendidos de cable coaxial sin interrupciones. Se usaban

conectores BNC para unir estos tendidos a un conector en forma

de T en la NIC.


10BASE2 tiene un conductor central trenzado. Cada uno de los

cinco segmentos máximos de cable coaxial delgado puede tener

hasta 185 metros de longitud y cada estación se conecta

directamente al conector BNC con forma de "T" del cable coaxial.

Sólo una estación puede transmitir a la vez, de lo contrario, se

produce una colisión. 10BASE2 también usa half-duplex. La

máxima velocidad de transmisión de 10BASE2 es de 10 Mbps.

Puede haber hasta 30 estaciones en cada segmento individual de

10BASE2. De los cinco segmentos consecutivos en serie que se

encuentran entre dos estaciones lejanas, sólo tres pueden tener

estaciones conectadas.

Ethernet 10base-t 10BASE-T fue introducido en 1990. 10BASE-T utilizaba cable de

cobre (UTP) de par trenzado, no blindado de Categoría 3 que era

más económico y más fácil de usar que el cable coaxial. Este

cable se conectaba a un dispositivo de conexión central que

contenía el bus compartido. Este dispositivo era un hub. Se

encontraba en el centro de un conjunto de cables que partían

hacia los PC, como los radios que parten desde el centro de una

rueda. Esto se conoce como topología en estrella. Las distancias

que los cables podían cubrir desde el hub y la ruta que se seguía

al instalar los UTP comenzaron a utilizar, cada vez más, estrellas

compuestas por estrellas: estructura que recibió el nombre de

topología en estrella extendida. Al principio, 10BASE-T era un

protocolo half-duplex pero más tarde se agregaron

características de full-duplex.

La explosión de popularidad de Ethernet desde mediados hasta

fines de los 90 se produjo cuando Ethernet comenzó a dominar

la tecnología de LAN.

10BASE-T usa la codificación Manchester también. Un cable UTP

para 10BASE-T tiene un conductor sólido para cada hilo en un

cable horizontal con una longitud máxima de 90 metros. El cable

UTP utiliza conectores RJ-45 de ocho pins. Aunque el cable de


Categoría 3 es apto para uso en redes de 10BASE-T, se

recomienda que cualquier nueva instalación de cables se realice

con cables de Categoría 5e o superior.

Los cuatro pares de hilos deberían utilizarse ya sea con la

disposición de salida de los pins del cable T568- A o bien la T568-

B. Este tipo de instalación de cables admite el uso de protocolos

múltiples sin necesidad de volver a cablear.

Half duplex o full duplex es la elección de configuración. 10BASE-

T transporta 10 Mbps de tráfico en modo half-duplex y 20 Mbps

en modo full-duplex.

Cableado y arquitectura de 10base-t Los enlaces de 10BASE-T generalmente consisten en una

conexión entre la estación y un hub o switch. Los hubs son

repetidores multipuertos y cuentan en el número límite de

repetidores entre las estaciones lejanas.

Los hubs no dividen los segmentos de la red en distintos

dominios de colisión. Como los hubs o repetidores solamente

extienden la longitud de una red dentro de un solo dominio de

colisión, existe un límite respecto de cuántos hubs pueden ser

utilizados en dicho segmento. Los puentes y los switches dividen

un segmento en dominios de colisión individuales, dejando que

las limitaciones de los medios determinen la distancia entre los

switches. 10BASE-T limita la distancia entre los switches a 100 m

(328 pies).


Aunque los hubs pueden estar enlazados, es recomendable

evitar esta disposición. Esto contribuye a evitar que se exceda el

límite de retardo máximo entre las estaciones lejanas. Cuando se

requiera del uso de múltiples hubs, es recomendable

organizarlos de forma jerárquica, para así crear una estructura

en forma de árbol. Mejorará el rendimiento si pocos repetidores

separan las estaciones.

Son aceptables todas las distancias entre las estaciones. Sin

embargo, la distancia total desde un extremo de la red hasta el

otro lleva la arquitectura al límite. El aspecto más importante a

considerar es cómo mantener el retardo entre las estaciones

lejanas al mínimo, independientemente de la arquitectura y los

tipos de medios utilizados. Un retardo máximo más corto brinda

un mejor rendimiento general.

Los enlaces de 10BASE-T pueden tener distancias sin repetición

de hasta 100 m. Aunque esta pueda parecer una distancia larga,

por lo general se ve maximizada al cablear un edificio real. Los

hubs pueden solucionar el problema de la distancia pero

permiten que se propaguen las colisiones. La introducción

difundida de los switches ha hecho que la limitación de la

distancia resulte menos importante. Siempre que las estaciones

de trabajo se encuentren dentro de unos 100 m de distancia del

switch, esta distancia de 100m comienza nuevamente a partir del

switch.

Ethernet de 100-mbps Ethernet de 100-Mbps también se conoce como Fast Ethernet

(Ethernet Rápida). Las dos tecnologías que han adquirido

relevancia son 100BASE-TX, que es un medio UTP de cobre y

100BASE-FX, que es un medio multimodo de fibra óptica.

100BASE-TX y 100BASE-FX comparten 3 caracteristicas comunes

que son los parámetros de temporización, el formato de trama y

algunas partes del proceso de transmisión. Tanto 100BASE-TX

como 100BASE-FX comparten los parámetros de temporización.


Tenga en cuenta que un tiempo de bit a 100-Mbps = 10 nseg =

0,01 microsegundos = 1 100-millonésima parte de un segundo.

El formato de trama de 100-Mbps es el mismo que el de la trama

de 10-Mbps.

Fast Ethernet representa un aumento de 10 veces en la

velocidad respecto de 10BASE-T. Debido al aumento de

velocidad, se debe tener mayor cuidado porque los bits enviados

se acortan en duración y se producen con mayor frecuencia.

Estas señales de frecuencia más alta son más susceptibles al

ruido. Para responder a estos problemas, Ethernet de 100-Mbps

utiliza dos distintos pasos de codificación. La primera parte de la

codificación utiliza una técnica denominada 4B/5B, la segunda

parte es la codificación real de la línea específica para el cobre o

la fibra.

Ethernet 100base-tx En 1995, 100BASE-TX con un cable UTP Cat 5 fue el estándar que

se convirtió en un éxito comercial. Ethernet coaxial original

utilizaba transmisión en half-duplex de modo que sólo un

dispositivo podía transmitir a la vez. Sin embargo, en 1997,

Ethernet se expandió para incluir capacidad de full duplex

permitiendo que más de un PC transmitiera al mismo tiempo en

una red. Cada vez más, los switches reemplazaban los hubs.

Estos switches tenían la capacidad de transmitir en full duplex y

de manejar rápidamente las tramas de Ethernet.

100BASE-TX usa codificación 4B/5B, que luego es mezclada y

convertida a 3 niveles de transmisión multinivel o MLT-3.

Es importante tener en cuenta que existen dos diferentes rutas

de transmisión-recepción. Esto es igual que en la configuración

de 10BASE-T.

100BASE-TX transporta 100 Mbps de tráfico en modo half-

duplex. En modo full-duplex, 100BASE-TX puede intercambiar

200 Mbps de tráfico. El concepto de full duplex se hace cada vez


más importante a medida que aumentan las velocidades de

Ethernet.

Ethernet 100base-fx En el momento en que se introdujo Fast Ethernet con base de

cobre, también se deseaba una versión en fibra. Una versión en

fibra podría ser utilizada para aplicaciones con backbones,

conexiones entre distintos pisos y edificios donde el cobre es

menos aconsejable y también en entornos de gran ruido. Se

introdujo 100BASE-FX para satisfacer esa necesidad. Sin

embargo, nunca se adoptó con éxito la 100BASE-FX. Esto se

debió a la oportuna introducción de los estándares de fibra y de

cobre para Gigabit Ethernet. Los estándares para Gigabit

Ethernet son, en estos momentos, la tecnología dominante en

instalaciones de backbone, conexiones cruzadas de alta

velocidad y necesidades generales de infraestructura.

La temporización, el formato de trama y la transmisión son todos

comunes a ambas versiones de Fast Ethernet de 100 Mbps .

100BASE-FX también utiliza la codificación 4B/5B.

La transmisión a 200 Mbps es posible debido a las rutas

individuales de Transmisión (Tx) y Recepción (Rx) de fibra óptica

de 100BASE-FX.

Elementos básicos de una LAN Ethernet Los elementos que conforman una LAN Ethernet -basada en

servidor-, son los siguientes:

� Terminales de los usuarios conectados a la red: estos

terminales (generalmente son PC) "clientes" son los

puestos de trabajo de los usuarios.

� Dispositivos periféricos: impresoras, fax, módem,

dispositivos de almacenamiento, etc.

� Adaptadores de LAN: se denominan también tarjetas de

Interfaz de Red(NIC/Network Interface Card). Son tarjetas


que se deben instalar en todos los ordenadores y

dispositivos que se quieran conectar en red. Por supuesto,

existen tantas tarjetas como tipos de redes existen en el

mercado (Ethernet,Token Ring...). Además, las tarjetas

también son distintas según el tipo de cable que se utilice

en la red (UTP,STP,fibra óptica...).

� Servidor de LAN: suele ser un ordenador dedicado a poner

a disposición de los terminales sus recursos hardware y

software. Un servidor puede realizar varias funciones

aunque se puede instalar uno solo dedicado plenamente a

un recurso con objeto de aumentar su rendimiento. Los

más importantes son:

� Servidor de aplicaciones: existen dos formas de

ejecutar aplicaciones informáticas por parte de los

terminales de una red: ejecución centralizada en la que

la ejecución del programa se desarrolla íntegramente

en el servidor y, ejecución distribuida en la que las

aplicaciones siguen el modelo cliente/servidor

universal.

� Servidor de ficheros: su función consiste en poner los

ficheros a disposición de los terminales que dispongan

de memoria y de acceso a las aplicaciones informáticas

residentes en el servidor, ejecutándose en el mismo a

partir de las órdenes enviadas desde los terminales.

� Servidor de impresión: se encarga de gestionar las

impresoras que son compartidas por los usuarios de la

red. Así, según el tipo de trabajo y la resolución

deseada, se utilizará una impresora matricial, láser, de

chorro de tinta, en blanco y negro o en color.

� Servidor de comunicaciones: se encarga de gestionar

todas las comunicaciones de la LAN con otras redes

externas, tanto públicas como privadas, a través, en su

caso, de los correspondientes dispositivos de


interconexión (bridges,routers,gateways,etc.) y enlaces

de comunicación (líneas telefónicas con módems,

punto a punto, X.25, Frame Relay, ATM, etc.).

� Sistema operativo de red: es un software que se instala

en todos los terminales y servidores con el fin de que

los usuarios puedan compartir los recursos que le

ofrece la red. Sus funciones principales son ecaminar

peticiones de utilización de recursos que realizan los

terminales de los usuarios a los servidores de la red y

proveer las herramientas para su gestión y

administración.

Hardware comúnmente usado en una red Ethernet Los elementos de una red Ethernet son: Tarjeta de Red,

repetidores, concentradores, puentes, los conmutadores, los

nodos de red y el medio de interconexión. Los nodos de red

pueden clasificarse en dos grandes grupos:

Equipo Terminal de Datos (DTE) y Equipo de Comunicación de

Datos (DCE).

Los DTE son dispositivos de red que generan o que son el destino

de los datos: como los PCs, las estaciones de trabajo, los

servidores de archivos, los servidores de impresión; todos son

parte del grupo de las estaciones finales. Los DCE son los

dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las

tramas dentro de la red; pueden ser: ruteadores, conmutadores

(switch), concentradores (hub), repetidores o interfaces de

comunicación, ej.: un módem o una tarjeta de interface.

Coaxial Grueso (10BASE5) y Coaxial Fino (10BASE2) El cable coaxial grueso o Ethernet 10Base-5, se empleaba,

generalmente, para crear grandes troncales (“backbones”). Un

troncal une muchos pequeños segmentos de red en una gran

LAN. El cable coaxial grueso es un troncal excelente porque

puede soportar muchos nodos en una topología de bus y el


segmento puede ser muy largo. Puede ir de un grupo de trabajo

al siguiente, donde las redes departamentales pueden ser

interconectadas al troncal. Un segmento de cable coaxial grueso

puede tener hasta 500 metros de longitud y máximo de 100

nodos conectados.

El cable coaxial grueso es pesado, rígido, caro y difícil de instalar.

Sin embargo es inmune a niveles corrientes de ruido eléctrico, lo

que ayuda a la conservación de la calidad de las señales de la

red. El cable no ha de ser cortado para instalar nuevos nodos,

sino “taladrado” con un dispositivo comúnmente denominado

“vampiro”. Los nodos deben de ser espaciados exactamente en

incrementos de 2.5 metros para prevenir la interferencia de las

señales. Debido a esta combinación de ventajas e

inconvenientes, el cable coaxial grueso es más apropiado,

aunque no limitado a, aplicaciones de troncal.

Cable Coaxial Grueso

Por otra parte, el cable coaxial fino, o ethernet 10Base-2, ofrece

muchas de las ventajas de la topología de bus del coaxial grueso,

con un coste menor y una instalación más sencilla. El cable

coaxial fino es considerablemente más delgado y más flexible,

pero sólo puede soportar 30 nodos, cada uno separado por un

mínimo de 0.5 metros, y cada segmento no puede superar los

185metros. Aún sujeto a estas restricciones, el cable coaxial fino

puede ser usado para crear troncales, aunque con menos nodos.


Un segmento de cable coaxial fino está compuesto por muchos

cables de diferentes longitudes, cada uno con un conector de

tipo BNC en cada uno de los extremos. Cada cable se conecta al

siguiente con un conector de tipo “T”, donde se necesita instalar

un nodo. Los nodos pueden ser conectados o desconectados de

la “T”, según se requiera, sin afectar al resto de la red. El cable

coaxial fino es una solución de bajo coste, reconfigurable, y la

topología de bus lo hace atractivo para pequeñas redes, redes

departamentales, pequeñas troncales, y para interconectar

pocos nodos en una sola habitación como en un laboratorio.

Cable Coaxial Fino

Par Trenzado RJ-45 El cable de par trenzado no apantallado, o UTP, ofrece muchas

ventajas respecto de los cables coaxiales, dado que los coaxiales

son ligeramente caros y requieren algún cuidado durante la

instalación. El cable UTP es similar, o incluso el mismo, al cable

telefónico que puede estar instalado y disponible para la red en

muchos edificios.

Hoy los esquemas de instalación de cableado más populares son

10BASE-T y 100BASE-TX, tanto con cable de par trenzado de tipo

apantallado como sin apantallar (STP y UTP, respectivamente).


Como hemos dicho es un cable similar al telefónico y existe una

gran variedad de calidades; a mejor calidad, más caro y ofrece

soporte para la transmisión de hasta 100 Mbps.

Los cables de Categoría 4 y Categoría 3 son menos caros, pero no

pueden soportar las mismas velocidades para la transmisión de

los datos, como 10 Mbps (10Base-T). La norma 100BASE-T4

permite soportar Ethernet a 100 Mbps, sobre cable de Categoría

3, pero éste es un esquema torpe y por consiguiente 100BASE-T4

ha visto muy limitada su popularidad.

El Cable de Categoría 4 soporta velocidades de hasta 20 Mbps, y

el de Categoría 3 de hasta 16 Mbps. Los cables de Categoría 1 y

2, los más asequibles, fueron diseñados principalmente para

aplicaciones de voz y transmisiones de baja velocidad (menos de

5 Mbps.), y no deben de ser usados en redes 10Base-T.

Los segmentos UTP están limitados a 100 metros.

Par Trenzado RJ-45


Fibra Óptica Para las aplicaciones especializadas son muy populares los

segmentos Ethernet de fibra óptica, o 10BASE-FL. El cable de

fibra óptica es más caro, pero es inestimable para las situaciones

donde las emisiones electrónicas y los riesgos medioambientales

sean una preocupación. El cable de fibra óptica puede ser útil en

áreas donde hay grandes cantidades de interferencias

electromagnéticas, como en la planta de una fábrica.

La norma Ethernet permite segmentos de cable de fibra óptica

de dos kilómetros de longitud, haciendo Ethernet a fibra óptica

perfecto para conectar nodos y edificios que de otro modo no

podrían ser conectados con cableados de cobre.

Una inversión en cableado de fibra óptica puede ser algo re

valorizable, dado que según evolucionan las tecnologías de

redes, y aumenta la demanda de velocidad, se puede seguir

utilizando el mismo cableado, evitando nuevos gastos de

instalación.

Fibra Óptica


Tarjetas de Interfaz de Red Para conectar un PC a una red, se emplean tarjetas de interfaz de

red, normalmente llamadas NIC (Network Interface Card). El NIC

proporciona una conexión física entre el cable de la red y el bus

interno del ordenador. Diferentes ordenadores, tienen

arquitecturas de bus diferentes. Los buses PCI master

normalmente son más frecuentes en PC's 486/Pentium y las

ranuras de expansión ISA se encuentran en 386 y ordenadores

personales más viejos.

Tarjetas de Interfaz de Red

Repetidores Los repetidores se emplean para conectar dos o más segmentos

Ethernet de cualquier tipo de medio físico. Según los segmentos

exceden el máximo número de nodos o la longitud máxima, la

calidad de las señales empieza a deteriorarse. Los repetidores

proporcionan la amplificación y resincronización de las señales

necesarias para conectar los segmentos. Al partir un segmento

en dos o más subsegmentos, permitimos a la red continuar

creciendo.

Una conexión de repetidor cuenta en el límite del número total

de nodos de cada segmento. Por ejemplo, un segmento de cable

coaxial fino puede tener 185 metros de longitud y hasta 29

nodos o estaciones y un repetidor, ya que el número total de


nodos es de 30 por segmento. Un segmento de cable coaxial

grueso puede tener 500 metros, 98 nodos y 2 repetidores (para

un total de 100 nodos por segmento).

Los repetidores Ethernet son necesarios en las topologías de

estrella. Como hemos indicado, una red con sólo dos nodos está

limitada. Un repetidor de par trenzado permite a diversos

segmentos "punto a punto" unirse en una sola red. Un extremo

del enlace punto a punto se conecta al repetidor y el otro al

ordenador con un transceptor. Si el repetidor está conectado al

troncal, entonces todos los ordenadores conectados en los

extremos de los segmentos de par trenzado pueden comunicar

con todos los servidores del troncal.

Los repetidores también monitorizan todos los segmentos

conectados para verificar que la red funciona correctamente.

Cuando algo falla en un determinado segmento, por ejemplo se

produce una rotura, todos los segmentos Ethernet puede quedar

inoperantes. Los repetidores limitan el efecto de estos

problemas, a la sección de cable rota, "segmentando" la red,

desconectando el segmento problemático y permitiendo al resto

seguir funcionando correctamente. La avería de un segmento en

una red punto a punto, habitualmente, sólo desactivará un

ordenador, lo que en una topología de bus ocasionaría la

desactivación de todos los nodos del segmento.

Al igual que los diferentes medios de Ethernet tienen diferentes

limitaciones, los grandes segmentos creados con repetidores y

múltiples segmentos, también tienen restricciones. Estas

restricciones, generalmente tienen que ver con los requisitos de

sincronización. A pesar de que las señales eléctricas que circulan

por los medios Ethernet, viajan a cerca de la velocidad de la luz,

aún requieren un tiempo finito para viajar de un extremo de una

gran red a otro. Las normas Ethernet asumen que no va a llevar

más de un determinado tiempo para que una señal sea

propagada entre los extremos más alejados de la red. Si la red es


excesivamente grande, esta presunción no se cumple, y la red no

funcionará correctamente. Los problemas de sincronización no

pueden ser tomados a la ligera. Cuando las normas Ethernet son

violadas, se pierden los paquetes, las prestaciones de la red se

ven afectadas, y las aplicaciones se enlentecen y pueden fallar.

Las especificaciones IEEE 802.3 describen las reglas para el

número máximo de repetidores que pueden ser usados en una

configuración. El número máximo de repetidores que pueden

encontrarse en el camino de transmisión entre dos nodos es de

cuatro; el máximo número de segmentos de red entre dos nodos

es cinco, con la restricción adicional de que no más de tres de

esos cinco segmentos pueden tener otras estaciones de red

conectadas a ellos (los otros segmentos deben de ser enlaces

entre repetidores, que simplemente conectan repetidores). Estas

reglas son determinadas por cálculos de las máximas longitudes

de cables y retardos de repetidores. Las redes que las incumplen

puede que aún funcionen, pero están sujetas a fallos esporádicos

o problemas frecuentes de naturaleza indeterminada. Además,

usando repetidores, simplemente extendemos la red a un

tamaño mayor. Cuando esto ocurre, el ancho de banda de la red

puede resultar un problema; en este caso, los puentes,

conmutadores y encaminadores pueden usarse para particionar

una gran red en segmentos más pequeños que operan más

eficazmente.

Repetidor


Concentradores (Hubs) Los concentradores son, en definitiva, repetidores para cableado

de par trenzado.

Un concentrador, al igual que un repetidor, toma cualquier señal

entrante y la repite hacia todos los puertos. Si el concentrador se

conecta al troncal, entonces todos los ordenadores situados al

final de los segmentos del par trenzado pueden comunicarse con

todos los servidores en el troncal.

Lo más importante a resaltar sobre los concentradores es que

sólo permiten a los usuarios compartir Ethernet. Una red de

repetidores es denominada "Ethernet compartido", lo que

implica que todos los miembros de la red están contendiendo

por la transmisión de datos hacia una sola red (dominio de

colisión). Esto significa que miembros individuales de una red

compartida sólo consiguen un porcentaje del ancho de banda de

red disponible. El número y tipo de concentradores en cualquier

dominio de colisión para Ethernet 10 Mbps. está limitado por las

reglas siguientes:

Si el diseño de la red viola estas reglas por el número de

repetidores, entonces paquetes perdidos o excesivos paquetes

reenviados pueden retardar la actuación de la red y crear

problemas para las aplicaciones. Como hemos dicho, Ethernet

esta sujeto a la regla "5-4-3" para la instalación de repetidores: la

red puede tener sólo cinco segmentos conectados; puede usar

sólo cuatro repetidores; y de los cinco segmentos, sólo tres

pueden tener usuarios conectados a ellos; los otros dos deben

ser enlaces entre repetidores.


Fast Ethernet ha modificado las reglas de repetidores, dado que

el tamaño del paquete mínimo tarda menos tiempo para

transmitirse que en Ethernet. En redes de Fast Ethernet, hay dos

clases de repetidores, Clase I y Clase II. La tabla siguiente es la

distancia (diámetro) característica para combinaciones de estos

tipos de repetidores Ethernet:

Concentrador

Conmutadores (Switches) Es un dispositivo similar a un concentrador que dispone de las

características antes mencionadas de canales de alta velocidad

en su interior y capacidad de filtrado del tráfico.

Cuando un paquete es recibido por el conmutador, este

determina la dirección fuente y destinataria del mismo, si ambas

pertenecen al mismo segmento, el paquete es descartado, si son

direcciones de segmentos diferentes, el paquete es

retransmitido sólo al segmento destino (a no ser que los filtros

definidos lo impidan).


Los conmutadores no necesitan tener el paquete completo antes

de proceder a su envío, pueden iniciar su reenvío antes de

tenerlo entero, lo que redunda en una mejora de prestaciones.

Además, mientras los concentradores comparten el ancho de

banda de la red entre todos los nodos que la componen, con el

uso de conmutadores, cada uno de los segmentos conectados a

uno de sus puertos tiene un ancho de banda completo,

compartido por menos usuarios, lo que repercute en mejores

prestaciones.

La ventaja de esto es que usa los mismos cables y tarjetas de red

que el 10Base-T, sustituyéndose sólo los concentradores por

conmutadores.

Conmutador

ethernet

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