IP reference

Referencia Técnica de Redes, Protocolos, Modelo OSI, TCP/IP, y otras tecnologías.

Posts Tagged ‘Ethernet’

Cableado Ethernet

Posted by Luis R. en 2008/11/22

Hay 3 tipos de configuración para el cableado UTP que es utilizado en las redes Ethernet:

  • Straight-through (o directo): que se utiliza para conectar un host a un switch o a un router, o un router a un switch o hub. 
  • Crossover: que se utiliza para conectar de un host a un host, de un switch a un switch, router a router, hub a switch, de router a host.
  • Rolled

Straight-Through

Se usan 4 alambres del cable en la configuración straight-through para conectar dispositivos Ethernet y es relativamente simple armar estos cables. Debemos notar que sólo se usan los alambres 1, 2, 3 y 6; pero esta configuración funciona sólo con Ethernet, no con voz, Token Ring, ISDN, etc.

1————1
2————2
3————3
6————6

Crossover

1————3
2————6
3————1
6————2

Se usan los mismos 4 pares, pero intercambiamos las posiciones. En realidad no importa mucho que colores se utilicen mientras un par trenzado se conecte a los pines 1 y 2, y el otro par a los pines 3 y 6, y dependiendo de si necesitamos un cable directo (straight-through) o un cable cruzado (crossover) vamos a usar alguna de estas dos configuraciones.

Rolled Cable

El cable rolado se utiliza para conectar un host a un puerto de consola de un router (puerto serial de comunicaciones). Si tienes dispositivos Cisco, lo común es usar un cable de este tipo para conectar una computadora que está ejecutando la Hyperterminal (a un router o un switch ).

1————8
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3————6
4————5
5————4
6————3
7————2
8————1

Para ver un esquema o fotografías de los conectores, les recomiendo visitar el artículo de wikipedia referente al cableado categoría 5e o este documento que describe los estándares TIA568A y TIA 568B.

Y pueden visitar este artículo (cortesía de un amigo mío) para ver que no sólo una PC se puede conectar en Ethernet, hay variedad de dispositivos sobre los que se puede montar un adaptador Ethenet (NIC) para integrarlo a la red, en este caso, se usa para lectores de datos (lectores de tarjetas de identificación, lectores biométricos, checadores, etc.)

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Ethernet en la Capa Física

Posted by Luis R. en 2008/11/21

Ethernet fue implementado por Digital, Intel y Xerox, quienes crearon e implementaron las primeras especificaciones LAN para Ethernet en las que se basó la IEEE para crear su comité 802.3; ésta era una red de 10Mbps que funcionaba sobre cable coaxial y eventualmente sobre par trenzado y sobre fibra.

Posteriormente la IEEE extendió su comité 802.3 a dos nuevos comités, 802.3u (Fast Ethernet) y 802.3ab (Gigabit Ethernet en categoría 5) y finalmente 802.3ae (10Gbps sobre fibra y coaxial).

Es  de suma importancia entender las diferencias entre los medios que se utilizan para Ethernet, ya que los costos no son los mismos, y posiblemente pensemos en implementar 10Gbps pero la diferencia de inversión lo haría muy difícil; pero entendiendo los diferentes medios de transmisión disponibles, se puede llegar a una solución que mezcle distintas opciones y que funcione muy bien y que sea de una excelente relación costo/beneficio.

ethernet

ethernet

La EIA/TIA (Electronic Industries Association y la nueva Telecommunications Industry Alliance) son los organismos que crearon el cuerpo del standard de Ethernet para la capa física. La EIA/TIA especifica que Ethernet use un conector registrado (registred jack RJ) con una secuencia de cableado 4 5 sobre par trenzado sin blindaje (unshielded twisted-pair UTP) que resulta ser el RJ45.

Cada tipo de cable Ethernet que está especificado por la EIA/TIA tiene una atenuación intrínseca del medio, es decir, la pérdida de la fuerza de la señal que se tiene cuando la señal pasa por el medio y que es medida en decibeles (dB). El mercado mide esta atenuación en categorías y entre mayor es la calidad del cable, mayor es la categoría y por tanto, menor es la atenuación. Por ejemplo, la categoría 5 tiene más vueltas (en el trenzado) que la categoría 3 y por tanto tiene menor interferencia por inducción (crosstalk).

Algunos de los estándares originales de la IEEE 802.3 son:

10Base2 10Mbps en banda base, hasta 185mt de distancia entre nodos, también conocido como thinnet y soporta 30 nodos por segmento. Usa un bus lógico y físico con conectores AUI; el 2 significa casi 200m. Usa tarjetas Ethernet con conectores BNC (British Naval Connector, Bayonet Neill Concelman o Bayonet Nut Connector) y conectores T para conectarse a la red.

10Base5 10Mbps,en banda base (baseband) y hasta 500m de distancia. Se conocía como thicknet, usa una topología lógica y física de bus con conectores AUI, hasta 2500m con repetidores y 1024 usuarios por segmento.

10BaseT usando cableado categoría3. Se conecta a través de un hub o un switch, sólo un host por segmento de cableado, usa conectores RJ45 con topología en estrella y un bus lógico.

Cada estándar 802.3 define una unidad de acoplamiento (conector Attachment Unit Interface) que permite una transferencia de un bit a la vez hacia la capa física desde el método de acceso (MAC) de la capa de enlace de datos (Data Link Layer). Ésto permite que MAC permanezca sin cambios, mientras que la capa física puede irse actualizando para utilizar nuevas tecnologías. El conector AUI original era un conector de 15 pines, pero que no soporta los 100Mbps por las altas frecuencias involucradas. Así que 100BaseT necesitó una nueva interfase y en el IEEE 802.3u se creó una llamado Media Independent Interfase (MII) que tiene un throughput de 100Mbps, y utiliza un nibble definido de 4bits, y el Gigabit Ethernet MII transmite 8 bits a la vez.

802.3u (fast ethernet) es compatible con 802.3 porque comparten las mismas características físicas. Fast Ethernet y Ethernet usan la misma unidad máxima de transmisión (MTU), usan los mismos mecanismos MAC (de acceso al medio),y preservan el formato de frame (descrito en el post anterior) que es usado por 10BaseT Ethernet. Básicamente, fast ethernet es sólo una actualización del estándar 802.3 original, sólo que 10 veces más rápido.

Algunos estándares extendidos de 802.3:

100BaseTX (IEEE 802.3u) cableado categoría 5, 6 o 7 de la EIA/TIA sobre par trenzado. un host por segmento de cableado, hasta 100m de distancia, conectores RJ45 con topología lógica de bus y física de estrella.

100BaseFX (IEEE 802.3u) usa cableado de fibra multimodo de 62.5/125 micrones. Topología punto a punto, hasta 412m de distancia, conectores ST o SC.

1000BaseCX (IEEE 802.3z) par trenzado de cobre llamado twinax (un par de coaxiales balanceados) que sólo llegan a los 25m.

1000BaseT (IEEE 802.3ab) Categoría 5, cuatro pares de UTP y hasta 100m.

1000BaseSX (IEEE 802.3z) MMF con núcleo de 62.5 y 50 micrones, usa un LASER de 850nm (nanómetros) y puede llegar a los 220m con la fibra de 62.5 micrones y 550m con la fibra de 50 micrones.

1000BaseLX (IEEE 802.3z) Fibra mono-modo, que usa núcleo de 9 micrones y lásers de 1300 nanómetros que puede alcanzar distancias desde 3km hasta 10kilómetros.

La fibra óptica es inmune a la interferencia Electromagnética (EMI).

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Ethernet en la capa de aplicación

Posted by Luis R. en 2008/11/02

El direccionamiento de Ethernet (MAC addressing) es responsabilidad de la capa de enlace de datos. Aquí también se hacen los Frames con datos provenientes de la capa de red, y se preparan para transmitirlos en la LAN.

Direccionamiento Ethernet (addressing)

Ethernet usa el Media Access Control Address (dirección MAC o física) de cada tarjeta de red que se compone de 48 bits o 6 bytes. 

MAC Address

MAC Address

El bit más significativo (extrema izquierda) es de Individual Group (I/G), si es un 0 podemos asumir que es la MAC address de un dispositivo y es parte del encabezado de MAC; si es 1 podemos asumir que es parte de un broadcast o multicast de Ethernet, o un broadcast o dirección funcional de en TR y FDDI.

El siguiente bit es Global/Local (G/L o también U/L universal local ). Cuando es 0, es una dirección globalmente administrada (por ejemplo por la IEEE), cuando es 1 es una dirección localmente gobernada y administrada (como con DECnet).

Estos dos bits forman parte de los primeros 24, los otros 22 se usan como identificador único asignado a la organización (Organizationally Unique Identifier OUI) que le asigna la IEEE a una organización y se supone que es única e irrepetible aunque no hay garantías.

Los 24 bits restantes menos significativos (mitad de extrema derecha) reprensentan la parte localmente administrada (por el fabricante) y es un número único para cada tarjeta; cada fabricante generalmente usa estos números como el número de serie.

Frames de Ethernet

La capa de enlace de datos combina los bits en bytes, y los bytes en frames; un frame es el paquete utilizado en esta capa y se usa para encapsular datos que vienen desde la capa de red para poder entrar a algún medio de transmisión.

Ethernet Frames

Ethernet Frames

La función de las estaciones Ethernet es pasar frames de datos entre sí usando un formato llamado MAC Frame Format, que entre otras cosas nos otorga detección de errores (no corrección) por un método llamado revisión de redundancia cíclica (Cyclic Redundancy Check o CRC).

Para el Frame de Ethernet descrito por el estándar IEEE 802.3 y el Ethernet II tenemos los siguientes campos:

  • Preámbulo (preamble) es un patrón de 1 y 0 que se repite y sirve para sincronizar el reloj a 5MHz al principio de cada Frame.
  • Start Frame Delimiter (SFD)/Synch, el preámbulo es de 7 octetos (bytes) y el SFD es de un byte (1010 1011) dond el último par de 1 permite que el receptor detecte el inicio de los datos.
  • Destination Address (DA) Es un valor de 48 bits que contiene la dirección MAC de destino, lo importante es que el primer bit que se envía aquí es el menos significativo (extremo derecho) es el primero que se transmite. Y cuando un host recibe el frame, lee este campo y determina si va destinado a él para procesarlo, en caso contrario, desecharlo. Este campo puede contener una dirección individual, o de multicast o de broadcast, y cuando es un broadcast, todo el campo está formado por 1s y se envía a todos los hosts, y cuando es multicast se envía sólo a un grupo de nodos similares en la red.
  • Source Address (SA) es una dirección MAC (48 bits) que identifica el origen del frame y al igual que el DA, envía primero el bit menos significativo. Es ilegal que tenga un formato de bradcast o multicast.
  • Longitud o tipo (length or type) 802.3 usa un campo de longitud, pero el Ethernet usa un campo de Tipo para identificar el protocolo de Red que contiene. 802.3 no puede identificar el protocolo que recibió y debe ser usado con un protocolo propietario (IPX por ejemplo) lo que le resta versatilidad.
  • Data es el paquete que se recibió de la capa de red, y su tamaño puede variar entre 64 y 1500 bytes.
  • Frame Check Sequence (FCS) es un campo al final del Frame donde se almacena el CRC.

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Ethernet, Half Duplex y Full Duplex

Posted by Luis R. en 2008/10/25

Primero explicaré que es cada modo de transmisión:

 

  • Half Duplex: transmite y recibe en ambas direcciones, pero sólo ocurre una transmisión a la vez, es decir, no hay comunicación bidireccional simultáneamente, se debe esperar a que se termine de transmitir para poder recibir.
  • Full Duplex: transmite y recibe en ambas direcciones al mismo tiempo.

 

El estándar IEEE 802.3 original define el Ethernet Half Duplex, y Cisco utiliza sólo un par de cables para transmitir y recibir (el cable UTP tiene 4 pares).  También se usa el protocolo CSMA/CD para evitar las colisiones y permitir la retransmisión si se presenta una colisión; es por ello que si conectamos un Hub a un Switch, debemos ponerlo en modo de Half Duplex, para que las estaciones conectadas puedan detectar las colisiones. El ethernet Half Duplex usualmente es del tipo 10BaseT y cuando mucho dará velocidades de 3 o 4Mbps.

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Ethernet Networking

Posted by Luis R. en 2008/09/23

Ethernet es un método de acceso al medio que permite que muchos hosts en una red puedan compartir el mismo ancho de banda de un enlace. Y entre sus características podemos contar que es fácilmente integrable a nuevas tecnologías de red, como FastEthernet, y Gigabit Ethernet; además es fácil de implementar y de resolver sus problemas si fuera el caso.
Ethernet abarca dos capas del modelo OSI para trabajar, el Data Link Layer y el Physical Layer, y entre sus definiciones describe las características necesarias del medio para poder transmitir, más no habla de configuraciones de cableado o algo similar, es importante recordar esto.

Ethernet usa un protocolo llamado Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) para poder compartir el medio entre los diferentes dispositivos sin que ocurra que dos hosts quieran transmitir al mismo tiempo sobre el medio de red y fue creado precisamente con este propósito, ya que es vital evitar las colisiones en el medio para asegurar que los mensajes que se intercambian entre los nodos lleguen de manera íntegra, y se logra ya que todos los hosts conectados reciben los mensajes y los examinan, ya que se encuentran en el mismo dominio de colisión, y sabemos que un switch, un bridge, un router, pueden cambiar ésto, pero hablamos de hosts conectados a un bus, que es como se desarrolló Ethernet.

La manera en la que funciona este protocolo es la siguiente:

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Data Link Layer, el hardware.

Posted by Luis R. en 2008/09/21

En la capa de enlace de datos operan los switches y los bridges, y son hardware de aplicación específica ya que usan procesadores y circuitos que son diseñados únicamente para esta tarea. (application-specific integrated cirtuit), y es lo que permite que los switches alcancen velocidades de proceso de Gigabits con latencias muy bajas.

Menciono brevemente los dispositivos en una entrada previa:

https://ipref.wordpress.com/2008/06/05/dispositivos-de-red-capa-de-enlace-de-datos/

El proceso es el siguiente:

El switch recibe un frame y lee su encabezado, determina su origen y lo pone en su tabla para recordar de que puerto provino; entonces, busca el destino en esa misma tabla y envía el frame hacia el puerto asociado a esa dirección MAC; en caso de desconocer el destino, el frame es enviado a todos los puertos excepto al de origen, y cuando reciba un nuevo frame con esa dirección MAC de origen, sabrá de que puerto proviene, y la agregará a su tabla, por lo que conocerá donde está ubicado ese host. Así van formando su tabla de MAC addresses que ayuda a disminuir el tráfico en la red y a formar un mapa de la misma. Todos los dispositivos que reciben este mensaje están en un dominio de Broadcast, y si tenemos muchos mensajes de broadcast, afectarán el desempeño de la red.

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2. tipos de redes: Ethernet

Posted by Luis R. en 2008/06/06

Ethernet y CSMA/CD

En las redes Ethernet, antes de transmitir, la computadora escucha el medio, si el medio está libre envía sus datos. Después que la transmisión fue completada, las computadoras de la red una vez más compiten por encontrar el medio en estado libre, lo cual significa que ninguna tiene prioridad sobre otra.

Las estaciones en CSMA/CD pueden acceder a la red en cualquier momento. Si el medio está ocupado las terminales deben esperar; si está libre transmiten. Una colisión ocurre cuando dos o más estaciones encuentran libre el canal y comienzan a transmitir simultáneamente, destruyendo la información, y deben retransmitir más tarde. En caso de colisión se manda una señal de jam, y se corre un contador aleatorio antes de volver a transmitir, si el contador concluye y la terminal encuentra el canal libre, vuelve a intentar transmitir su información. Como el contador es aleatorio, en caso de que haya varias terminales esperando, la del contador menor entra al medio primero, y la otra lo encuentra ocupado, por lo cual no se da una nueva colisión.

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Network Types (Tipos de Red)

Posted by Luis R. en 2008/06/06

Estándares de LAN

LAN es una red de datos de alta velocidad y pocos errores, que cubre un área geográfica relativamente pequeña de hasta unos cientos de metros. Las redes locales (LAN) conectan estaciones de trabajo, periféricos, terminales y otros dispositivos en un solo edificio u otra área geográficamente limitada, aquí describimos cómo se relacionan las redes locales al modelo de referencia OSI.

Data Link Layer

 

LLC sublayer

Ethernet

IEEE 802.2

MAC sublayer

IEEE 802.3

IEEE 802.3u (fast)

IEEE 802.3z (fast)

IEEE 802.3ab (gigabit)

Token Ring/ IEEE 802.5

FDDI

Physical Layer

 

Physical Layer

Capas OSI                                        Especificación de LAN

 

Los estándares LAN nos especifican cableado y señalización en ambas capas, física y de enlace de datos, del modelo OSI.
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