Transmisin de Datos

2014-I

Arquitectura de Protocolos en LANs

CONTENIDO GENERAL

ARQUITECTURA DE REDES31.Concepto32.Caracteristicas33. Tipos de Arquitectura4 3.1Arquitectura SRA4 3.2 Arquitectura DRA5 3.3 Arquitectura ARCnet5 3.4 Arquitectura Ethernet6Historia6Funciones de la Arquitectura Ethernet8Versiones 802.38Formato de la trama9Tecnologia y Velocidad Ethernet11Hardware usados en Ethernet12Tipos de Ethernet13Fast Ethernet13 Gigabit Ethernet1610 Gigabit Ethernet18Categorias para IEEE 802 194.Modelo de Referencia IEEE 802225.CSMA/CD28 Tipos de CSMA/CD 29Funcionamiento General29Bibliografa31

ARQUITECTURA DE REDES

1. Arquitectura de la Red

Es el diseo de una red de comunicaciones. Es un marco para la especificacin de los componentes fsicos de una red y de su organizacin funcional y configuracin, sus procedimientos y principios operacionales, as como los formatos de los datos utilizados en su funcionamiento. En la telecomunicacin, la especificacin de una arquitectura de red puede incluir tambin una descripcin detallada de los productos y servicios entregados a travs de una red de comunicaciones, y as como la tasa de facturacin detallada y estructuras en las que se compensan los servicios.

La arquitectura de red de internet se expresa de forma predominante por el uso de laFamilia de Protocolos de Internet, en lugar de un modelo especfico para la interconexin de redes o nodos en la red, o el uso de tipos especficos de enlaces de hardware.

La arquitectura de red es el medio ms efectivo en cuanto a costos para desarrollar e implementar un conjunto coordinado de productos que se puedan interconectar. La arquitectura es el plan con el que se conectan los protocolos y otros programas de software. Estos son benfico tanto para los usuarios de la red como para los proveedores de hardware y software.

2. Caractersticas de la Arquitectura

Separacin de funciones: Dado que las redes separa los usuarios y los productos que se venden evolucionan con el tipo, debe haber una forma de hacer que las funciones mejoradas se adapten a la ltima. Mediante la arquitectura de red el sistema se disea con alto grado de modularidad, de manera que los cambios se puedan hacer por pasos con un mnimo de perturbaciones.

Amplia conectividad: El objetivo de la mayora de las redes es proveer conexin ptima entre cualquier cantidad de nodos, teniendo en consideracin los niveles de seguridad que se puedan requerir.

Recursos compartidos: Mediante las arquitecturas de red se pueden compartir recursos tales como impresoras y bases de datos, y con esto a su vez se consigue que la operacin de la red sea ms eficiente y econmica.

Administracin de la red: Dentro de la arquitectura se debe permitir que el usuario defina, opere, cambie, proteja y de mantenimiento a la de.

Facilidad de uso: Mediante la arquitectura de red los diseadores pueden centra su atencin en las interfaces primarias de la red y por tanto hacerlas amigables para el usuario.

Normalizacin: Con la arquitectura de red se alimenta a quienes desarrollan y venden software a utilizar hardware y software normalizados. Mientras mayor es la normalizacin, mayor es la colectividad y menor el costo.

Administracin de datos: En las arquitecturas de red se toma en cuenta la administracin de los datos y la necesidad de interconectar los diferentes sistemas de administracin de bases de datos.

Interfaces: En las arquitecturas tambin se definen las interfaces como de persona a red, de persona y de programa a programa. De esta manera, la arquitectura combina los protocolos apropiados (los cuales se escriben como programas de computadora) y otros paquetes apropiados de software para producir una red funcional.

Aplicaciones: En las arquitecturas de red se separan las funciones que se requieren para operar una red a partir de las aplicaciones comerciales de la organizacin. Se obtiene ms eficiencia cuando los programadores del negocio no necesitan considerar la operacin.

3. Tipos deArquitectura3.1 Arquitectura SRACon la ASR se describe una estructura integral que provee todos los modos de comunicacin de datos y con base en la cual se pueden planear e implementar nuevas redes de comunicacin de datos. La ASR se construy en torno a cuatro principios bsicos: Primero, la ASR comprende las funciones distribuidas con base en las cuales muchas responsabilidades de la red se puede mover de la computadora central a otros componentes de la red como son los concentradores remotos. Segundo, la ASR define trayectorias ante los usuarios finales (programas, dispositivos u operadores) de la red de comunicacin de datos en forma separada de los usuarios mismos, lo cual permite hacer extensiones o modificaciones a la configuracin de la red sin afectar al usuario final. Tercero, en la ASR se utiliza el principio de la independencia de dispositivo, lo cual permite la comunicacin de un programa con un dispositivo de entrada / salida sin importar los requerimientos de cualquier dispositivo nico. Esto tambin permite aadir o modificar programas de aplicacin y equipo de comunicacin sin afectar a otros elementos de la red de comunicacin. Cuarto, en la ASR se utilizan funciones y protocolos lgicos y fsicos normalizados para la comunicacin de informacin entre dos puntos cualesquiera, y esto significa que se puede tener una arquitectura de propsito general y terminales industriales de muchas variedades y un solo protocolo de red.La organizacin lgica de una red AS, sin importar su configuracin fsica, se divide en dos grandes categoras de componentes: unidades direccionales de red y red de control de trayectoria. Las unidades de direccionales de red son grupos de componentes de ASR que proporcionan los servicios mediante los cuales el usuario final puede enviar datos a travs de la red y ayudan a los operadores de la red a realizar el control de esta y las funciones de administracin. La red de control de trayectoria provee el control de enrutamiento y flujo; el principal servicio que proporciona la capa de control del enlace de datos dentro de la red de control de trayectoria es la transmisin de datos por enlaces individuales.La red de control de trayectoria tiene dos capas: la capa de control de trayectoria y la capa de control de enlace de datos. El control de enrutamiento y de flujo son los principales servicios proporcionados por la capa de control de trayectoria, mientras que la transmisin de datos por enlaces individuales es el principal servicio que proporciona la capa de control de enlace de datosUna red de comunicacin de datos construida con base en los conceptos ARS consta de lo siguiente.Computadora principalProcesador de comunicacin de entrada (nodo intermedio)Controlador remoto inteligente (nodo intermedio o nodo de frontera)Diversas terminales de propsito general y orientado a la industria (nodo terminal o nodo de grupo)Posiblemente redes de are local o enlaces de microcomputadora o macro computadora.3.2 Arquitectura de Red Digital (DRA): Esta es una arquitectura de red distribuida de la Digital Equipment Corporation. Se le llama DECnet y consta de cinco capas. Las capas fsicas, de control de enlace de datos, de transporte y de servicios de la red corresponden casi exactamente a las cuatro capas inferiores del modelo OSI. La quinta capa, la de aplicacin, es una mezcla de las capas de presentacin y aplicacin del modelo OSI. La DECnet no cuenta con una capa de sesin separada.La DECnet, al igual que la ASR de IBM, define un marco general tanto para la red de comunicacin de datos como para el procesamiento distribuido de datos. El objetivo de la DECnet es permitir la interconexin generalizada de diferentes computadoras principales y redes punto a punto, multipunto o conmutadas de manera tal que los usuarios puedan compartir programas, archivos de datos y dispositivos de terminal remotos.La DECnet soporta la norma del protocolo internacional X.25 y cuenta con capacidades para conmutacin de paquetes. Se ofrece un emulador mediante el cual los sistemas de la Digital Equipment Corporation se pueden interconectar con las macro computadoras de IBM y correr en un ambiente ASR. El protocolo de mensaje para comunicacin digital de datos (PMCDD) de la DECnet es un protocolo orientado a los bytes cuya estructura es similar a la del protocolo de Comunicacin Binaria Sncrona (CBS) de IBM.3.3 ARCnetLa Red de computacin de recursos conectadas (ARCNET, Attached Resource Computing Network) es un sistema de red banda base, con paso de testigo (token) que ofrece topologas flexibles en estrella y bus a un precio bajo. Las velocidades de transmisin son de 2.5 Mbits/seg. ARCNET usa un protocolo de paso de testigo en una topologa de red en bus con testigo, pero ARCNET en s misma no es una norma IEEE. En 1977, Datapoint desarrollo ARCNET y autorizo a otras compaas. En 1981, Standard Microsystems Corporation (SMC) desarrollo el primer controlador LAN en un solo chip basado en el protocolo de paso de testigo de ARCNET. En 1986 se introdujo una nueva tecnologa de configuracin de chip.ARCNET tiene un bajo rendimiento, soporta longitudes de cables de hasta 2000 pies cuando se usan concentradores activos. Es adecuada para entornos de oficina que usan aplicaciones basadas en texto y donde los usuarios no acceden frecuentemente al servidor de archivos. Las versiones ms nuevas de ARCNET soportan cable de fibra ptica y de par-trenzado. Debido a que su esquema de cableado flexible permite de conexin largas y como se pueden tener configuraciones en estrella en la misma red de rea local (LAN Local rea Network). ARCNET es una buena eleccin cuando la velocidad no es un factor determinante pero el precio s. Adems, el cable es del mismo tipo del que se utiliza para la conexin de determnales IBM 3270 a computadoras centrales de IBM y puede que va este colocado en algunos edificios.ARCNET proporciona una red robusta que no es tan susceptible a fallos como Ethernet de cable coaxial si el cable se suelta o se desconecta. Esto se debe particularmente a su topologa y a su baja velocidad de transferencia. Si el cable que une una estacin de trabajo a un concentrador se desconecta o corta, solo dicha estacin de trabajo se va a abajo, no la red entera. El protocolo de paso de testigo requiere que cada transaccin sea reconocida, de modo no hay cambios virtuales de errores, aunque el rendimiento es mucho ms bajo que en otros esquemas de conexin de red.ARCNET Plus, una versin de 20 Mbits/seg que es compatible con ARCNET a 2.5 Mbits/seg. Ambas versiones pueden estar en la misma LAN. Fundamentalmente, cada nodo advierte de sus capacidades de transmisin a otros nodos, de este modo si un modo rpido necesita comunicarse con uno lento, reduce su velocidad a la ms baja durante esa sesin ARCNET Plus soporta tamaos de paquetes ms grandes y ocho veces ms estaciones. Otra nueva caracterstica en la capacidad de conectar con redes Ethernet, anillo con testigo y Protocolo de control de transmisin/Protocolo Internet (TCP/IP, Transmisin Control Protocol/Internet Protocol) mediante el uso de puentes (bridges) y encaminadores (routers). Esto es posible porque la versin nueva soporta la norma de control de enlace lgico IEEE 802.2.Mtodo de acceso a la ARCnet.ARCnet utiliza un protocolo de bus de token que considera a la red como un anillo lgico. El permiso para transmitir un token se tiene que turnar en el anillo lgico, de acuerdo con la direccin de la tarjeta de interfaz de red de la estacin de trabajo, la cual debe fijarse entre 1 y 255 mediante un conmutador DIP de 8 posiciones. Cada tarjeta de interfaz de red conoce su propio modo con la direccin de la estacin de trabajo a la cual le tiene que pasar la ficha. El modo con la direccin mayor cierra el anillo pasando la ficha al modo con la direccin menor.

3.4 Ethernet

Ethernet(pronunciado /irnt/ en ingls) es un estndar deredes de rea localpara computadores con acceso al medio por deteccin de la onda portadora y con deteccin de colisiones (CSMA/CD). Su nombre viene del concepto fsico deether. Ethernet define las caractersticas de cableado y sealizacin denivel fsicoy los formatos detramas de datosdelnivel de enlace de datosdelmodelo OSI. Ethernet se tom como base para la redaccin del estndar internacionalIEEE 802.3, siendo usualmente tomados como sinnimos. Se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Sin embargo, las tramas Ethernet e IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red.

Desarrollado por la compaa XERTOX y adoptado por la DEC (Digital Equipment Corporation), y la Intel, Ethernet fue uno de los primero estndares de bajo nivel. Actualmente es el estndar ms ampliamente usado.

Ethernet esta principalmente orientado para automatizacin de oficinas, procesamiento de datos distribuido, y acceso de terminal que requieran de una conexin econmica a un medio de comunicacin local transportando trfico a altas velocidades.

Este protocolo est basado sobre una topologa bus de cable coaxial, usando CSMA/CD para acceso al medio y transmisin en banda base a 10 MBPS. Adems de cable coaxial soporta pares trenzados. Tambin es posible usar Fibra ptica haciendo uso de los adaptadores correspondientes.

Adems de especificar el tipo de datos que pueden incluirse en un paquete y el tipo de cable que se puede usar para enviar esta informacin, el comit especifico tambin la mxima longitud de un solo cable (500 metros) y las normas en que podran usarse repetidores para reforzar la seal en toda la red.

Historia:

En 1970 mientras Abramson montaba la redALOHAenHawi, un estudiante recin graduado en elMITllamadoRobert Metcalfese encontraba realizando sus estudios de doctorado en la Universidad de Harvard trabajando paraARPANET, que era el tema de investigacin candente en aquellos das. En un viaje a Washington, Metcalfe estuvo en casa deSteve Crocker(el inventor de losRFCsde Internet) donde ste lo dej dormir en el sof. Para poder conciliar el sueo Metcalfe empez a leer una revista cientfica donde encontr un artculo de Norm Abramson acerca de la red Aloha. Metcalfe pens cmo se poda mejorar el protocolo utilizado por Abramson, y escribi un artculo describiendo un protocolo que mejoraba sustancialmente el rendimiento de Aloha.

Ese artculo se convertira en su tesis doctoral, que present en 1973. La idea bsica era muy simple: las estaciones antes de transmitir deberan detectar si el canal ya estaba en uso (es decir si ya haba 'portadora'), en cuyo caso esperaran a que la estacin activa terminara. Adems, cada estacin mientras transmitiera estara continuamente vigilando el medio fsico por si se produca alguna colisin, en cuyo caso se parara y retransmitira ms tarde. Este protocolo MAC recibira ms tarde la denominacin Acceso Mltiple con Deteccin de Portadora y Deteccin de Colisiones, o ms brevementeCSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).

En 1972Metcalfese mud a California para trabajar en el Centro de Investigacin deXeroxenPalo AltollamadoXerox PARC(Palo Alto Research Center). All se estaba diseando lo que se consideraba la 'oficina del futuro' y Metcalfe encontr un ambiente perfecto para desarrollar sus inquietudes. Se estaban probando unas computadoras denominadasAlto, que ya disponan de capacidades grficas y ratn y fueron consideradas los primeros ordenadores personales. Tambin se estaban fabricando las primeras impresoras lser. Se quera conectar las computadoras entre s para compartir ficheros y las impresoras. La comunicacin tena que ser de muy alta velocidad, del orden de megabits por segundo, ya que la cantidad de informacin a enviar a las impresoras era enorme (tenan una resolucin y velocidad comparables a una impresora lser actual). Estas ideas que hoy parecen obvias eran completamente revolucionarias en 1973.

AMetcalfe, el especialista en comunicaciones del equipo con 27 aos de edad, se le encomend la tarea de disear y construir la red que uniera todo aquello. Contaba para ello con la ayuda de un estudiante de doctorado de Stanford llamadoDavid Boggs. Las primeras experiencias de la red, que denominaron 'Alto Aloha Network', las llevaron a cabo en 1972. Fueron mejorando gradualmente el prototipo hasta que el 22 de mayo de 1973 Metcalfe escribi un memorndum interno en el que informaba de la nueva red. Para evitar que se pudiera pensar que slo serva para conectar computadorasAltocambi el nombre de la red por el de Ethernet, que haca referencia a la teora de lafsicahoy ya abandonada segn la cual las ondas electromagnticas viajaban por un fluido denominado ter que se supona llenaba todo el espacio (para Metcalfe el 'ter' era elcable coaxialpor el que iba la seal). Las dos computadorasAltoutilizadas para las primeras pruebas de Ethernet fueron rebautizadas con los nombresMichelsonyMorley, en alusin a los dos fsicos que demostraron en 1887 la inexistencia del ter mediante el famosoexperimento que lleva su nombre.

La red de 1973 ya tena todas las caractersticas esenciales de la Ethernet actual. Empleaba CSMA/CD para minimizar la probabilidad de colisin, y en caso de que sta se produjera se pona en marcha un mecanismo denominado retroceso exponencial binario para reducir gradualmente la agresividad del emisor, con lo que ste se adaptaba a situaciones de muy diverso nivel de trfico. Tena topologa de bus y funcionaba a 2,94 Mb/s sobre un segmento de cable coaxial de 1,6kmde longitud. Las direcciones eran de 8 bits y elCRCde las tramas de 16 bits. El protocolo utilizado al nivel de red era el PUP (Parc Universal Packet) que luego evolucionara hasta convertirse en el que luego fue XNS (Xerox Network System), antecesor a su vez de IPX (NetWare de Novell).

En vez de utilizar el cable coaxial de 75 ohms de las redes detelevisin por cablese opt por emplear cable de 50 ohms que produca menos reflexiones de la seal, a las cuales Ethernet era muy sensible por transmitir la seal en banda base (es decir sinmodulacin). Cada empalme del cable y cada 'pincho' vampiro (transceiver) instalado produca la reflexin de una parte de la seal transmitida. En la prctica el nmero mximo de 'pinchos' vampiro, y por tanto el nmero mximo de estaciones en un segmento de cable coaxial, vena limitado por la mxima intensidad de seal reflejada tolerable.

En 1975Metcalfey Boggs describieron Ethernet en un artculo que enviaron a Communications of theACM(Association for Computing Machinery), publicado en 1976. En l ya describan el uso derepetidorespara aumentar el alcance de la red. En 1977 Metcalfe, Boggs y otros dos ingenieros de Xerox recibieron una patente por la tecnologa bsica de Ethernet, y en 1978 Metcalfe y Boggs recibieron otra por el repetidor. En esta poca todo el sistema Ethernet era propiedad de Xerox.

Conviene destacar que David Boggs construy en el ao 1975 durante su estancia en Xerox PARC el primerroutery el primerservidor de nombres de Internet.

La primera versin fue un intento de estandarizar Ethernet aunque hubo un campo de la cabecera que se defini de forma diferente, posteriormente ha habido ampliaciones sucesivas al estndar que cubrieron las ampliaciones de velocidad (Fast Ethernet,Gigabit Ethernety el de 10 Gigabits), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tanto de fibra ptica como de cables de cobre (tanto par trenzado como coaxial).

Los estndares de este grupo no reflejan necesariamente lo que se usa en la prctica, aunque a diferencia de otros grupos este suele estar cerca de la realidad.

Funciones de la Arquitectura Ethernet

Encapsulacin de datos

Formacin de la trama estableciendo la delimitacin correspondienteDireccionamiento del nodo fuente y destinoDeteccin de errores en el canal de transmisin

Manejo de Enlace

Asignacin de canalResolucin de contencin, manejando colisiones

Codificacin de los Datos

Generacin y extraccin del prembulo para fines de sincronizacinCodificacin y decodificacin de bits

Acceso al CanalTransmisin / Recepcin de los bits codificados.Sensibilidad de portadora, indicando trfico sobre el canalDeteccin de colisiones, indicando contencin sobre el canal

Versiones de 802.3

Estndar EthernetFechaDescripcin

Ethernet experimental1972 (patentado en 1978)2,85Mbit/ssobre cable coaxial en topologa de bus.

Ethernet II (DIX v2.0)198210 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet) - La trama tiene un campo de tipo de paquete. Elprotocolo IPusa este formato de trama sobre cualquier medio.

IEEE 802.3198310BASE510 Mbit/s sobre coaxial grueso (thicknet). Longitud mxima del segmento 500 metros - Igual que DIX salvo que el campo de Tipo se substituye por la longitud.

802.3198510BASE210 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet o cheapernet). Longitud mxima del segmento 185 metros

802.3b198510BROAD36

802.3c1985Especificacin de repetidores de 10 Mbit/s

802.3d1987FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enlace de fibra ptica entre repetidores.

802.3e19871BASE5 o StarLAN

802.3i199010BASE-T10 Mbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP). Longitud mxima del segmento 150 metros.

802.3j199310BASE-F10 Mbit/s sobre fibra ptica. Longitud mxima del segmento 1000 metros.

802.3u1995100BASE-TX,100BASE-T4,100BASE-FXFast Ethernet a 100 Mbit/s con auto-negociacin de velocidad.

802.3x1997Full Duplex(Transmisin y recepcin simultneas) y control de flujo.

802.3y1998100BASE-T2100 Mbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP). Longitud mxima del segmento 100 metros

802.3z19981000BASE-XEthernet de 1 Gbit/s sobre fibra ptica.

802.3ab19991000BASE-TEthernet de 1 Gbit/s sobre par trenzado no blindado

802.3ac1998Extensin de la trama mxima a 1522 bytes (para permitir las "Q-tag") Las Q-tag incluyen informacin para 802.1QVLANy manejan prioridades segn el estndar 802.1p.

802.3ad2000Agregacin de enlaces paralelos.

802.3ae2003Ethernet a 10 Gbit/s; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR

IEEE 802.3af2003Alimentacin sobre Ethernet (PoE).

802.3ah2004Ethernet en la ltima milla.

802.3ak200410GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial.

802.3an200610GBASE-TEthernet a 10 Gbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP)

802.3apen proceso (draft)Ethernet de 1 y 10 Gbit/s sobrecircuito impreso.

802.3aqen proceso (draft)10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra ptica multimodo.

802.3aren proceso (draft)Gestin de Congestin

802.3asen proceso (draft)Extensin de la trama

Formato de la trama Ethernet

En una red Ethernet cada elemento del sistema tiene una direccin nica de 48 bits, y la informacin es transmitida serialmente en grupos de bits denominados tramas. Las tramas incluyen los datos a ser enviados, la direccin de la estacin que debe recibirlos y la direccin de la estacin que los transmite.

Cada interface Ethernet monitorea el medio de transmisin antes de una transmisin para asegurar que no est en uso y durante la transmisin para detectar cualquier interferencia.

En caso de alguna interferencia durante la transmisin, las tramas son enviadas nuevamente cuando el medio est disponible. Para recibir los datos, cada estacin reconoce su propia direccin y acepta las tramas con esa direccin mientras ignora las dems.

El tamao de trama permitido sin incluir el prembulo puede ser desde 64 a 1518 octetos. Las tramas fuera de este rango son consideradas invlidas.

Campos que Componen la Trama

El prembulo: Inicia o encabeza la trama con ocho octetos formando un patrn de 1010, que termina en 10101011. Este campo provee sincronizacin y marca el lmite de trama.

Direccin destino: Sigue al prembulo o identifica la estacin destino que debe recibir la trama, mediante seis octetos que pueden definir una direccin de nivel fsico o mltiples direcciones, lo cual es determinado mediante el bit de menos significacin del primer byte de este campo. Para una direccin de nivel fsico este es puesto en 0 lgico, y la misma es nica a travs de toda la red Ethernet. Una direccin mltiple puede ser dirigida a un grupo de estaciones o a todas las estaciones y tiene el bit de menos significacin en 1 lgico. Para direccionar todas las estaciones de la red, todos los bits del campo de direccin destino se ponen en 1, lo cual ofrece la combinacin FFFFFFFFFFFFH.

Direccin fuente: Este campo sigue al anterior. Compuesto tambin por seis octetos, que identifican la estacin que origina la trama.Los campos de direccin son adems subdivididos: Los primeros tres octetos son asignados a un fabricante, y los tres octetos siguientes son asignados por el fabricante. La tarjeta de red podra venir defectuosa, pero la direccin del nodo debe permanecer consistente. El chip de memoria ROM que contiene la direccin original puede ser removido de una tarjeta vieja para ser insertado en una nueva tarjeta, o la direccin puede ser puesta en un registro mediante el disco de diagnstico de la tarjeta de interfaces de red (NIC). Cualquiera que sea el mtodo utilizado se deber ser cuidadoso para evitar alteracin alguna en la administracin de la red.

Tipo: Este es un campo de dos octetos que siguen al campo de direccin fuente, y especifican el protocolo de alto nivel utilizado en el campo de datos. Algunos tipos serian 0800H para TCP/IP, y 0600H para XNS.

Campo de dato: Contiene los datos de informacin y es el nico que tiene una longitud de bytes variable que puede oscilar de un mnimo de 46 bytes a un mximo de 1500. El contenido de ese campo es completamente arbitrario y es determinado por el protocolo de alto nivel usado.

Frame Check Secuence: Este viene a ser el ltimo campo de la trama, compuesto por 32 bits que son usados por la verificacin de errores en la transmisin mediante el mtodo CRC, considerando los campo de direccin tipo y de dato

La trama es lo que se conoce tambin por el nombre de "frame".

El primer campo es el prembulo que indica el inicio de la trama y tienen el objeto de que el dispositivo que lo recibe detecte una nueva trama y se sincronice. El delimitador de inicio de trama indica que el frame empieza a partir de l. Los campos de MAC (o direccin) de destino y origen indican las direcciones fsicas del dispositivo al que van dirigidos los datos y del dispositivo origen de los datos, respectivamente. La etiqueta es un campo opcional que indica la pertenencia a unaVLANo prioridad enIEEE P802.1p Ethernetype indica con que protocolo estn encapsulados los datos que contiene la Payload, en caso de que se usase un protocolo de capa superior. La Payload es donde van todos los datos y, en el caso correspondiente, cabeceras de otros protocolos de capas superiores (Segn Modelo OSI) que pudieran formatear a los datos que se tramiten (IP, TCP, etc). Tiene un mnimo de 46 Bytes (o 42 si es la versin 802.1Q) hasta un mximo de 1500 Bytes. La secuencia de comprobacin es un campo de 4 bytes que contiene un valor de verificacin CRC (Control de redundancia cclica). El emisor calcula el CRC de toda la trama, desde el campo destino al campo CRC suponiendo que vale 0. El receptor lo recalcula, si el valor calculado es 0 la trama es vlida. El gap de final de trama son 12 bytes vacos con el objetivo de espaciado entre tramas.

Estructura de la trama de 802.3 Ethernet

PrembuloDelimitador de inicio de tramaMAC de destinoMAC de origen802.1QEtiqueta(opcional)Ethertype(Ethernet II) o longitud (IEEE802.3)PayloadSecuencia de comprobacin(32bitCRC)Gap entre frames

7 Bytes1 Byte6 Byte6 Bytes(4 Bytes)2 BytesDe 46 (o 42) hasta 1500 Bytes4 Bytes12 Bytes

641522 Bytes

721530 Bytes

841542 Bytes

Tecnologa y velocidad de Ethernet

Hace ya mucho tiempo que Ethernet consigui situarse como el principal protocolo del nivel de enlace. Ethernet 10Base2 consigui, ya en la dcada de los 90s, una gran aceptacin en el sector. Hoy por hoy, 10Base2 se considera como una "tecnologa de legado" respecto a 100BaseT. Hoy los fabricantes ya han desarrollado adaptadores capaces de trabajar tanto con la tecnologa 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una mejor adaptacin y transicin.Las tecnologas Ethernet que existen se diferencian en estos conceptos:

Velocidad de transmisin- Velocidad a la que transmite la tecnologa.Tipo de cable- Tecnologa del nivel fsico que usa la tecnologa.Longitud mxima- Distancia mxima que puede haber entre dos nodos adyacentes (sin estaciones repetidoras).Topologa- Determina la forma fsica de la red. Bus si se usan conectores T (hoy slo usados con las tecnologas ms antiguas) y estrella si se usan hubs (estrella de difusin) o switches(estrella conmutada).

A continuacin se especifican los anteriores conceptos en las tecnologas ms importantes:

Tecnologas Ethernet

TecnologaVelocidad de transmisinTipo de cableDistancia mximaTopologa

10Base210 Mbit/sCoaxial185 mBus (Conector T)

10BaseT10 Mbit/sPar Trenzado100 mEstrella (Hub o Switch)

10BaseF10 Mbit/sFibra ptica2000 mEstrella (Hub o Switch)

100BaseT4100 Mbit/sPar Trenzado (categora 3UTP)100 mEstrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)

100BaseTX100 Mbit/sPar Trenzado (categora 5UTP)100 mEstrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)

100BaseFX100 Mbit/sFibra ptica2000 mNo permite el uso de hubs

1000BaseT1000 Mbit/s4 pares trenzado (categora 5e 6UTP )100 mEstrella. Full Duplex (switch)

1000BaseSX1000 Mbit/sFibra ptica (multimodo)550 mEstrella. Full Duplex (switch)

1000BaseLX1000 Mbit/sFibra ptica (mono modo)5000 mEstrella. Full Duplex (switch)

Hardware comnmente 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 interconexin. Los nodos de red pueden clasificarse en dos grandes grupos:equipo terminal de datos (DTE)yequipo de comunicacin de datos (DCE).LosDTEson dispositivos de red que generan el destino de los datos: los PC, routers, las estaciones de trabajo, los servidores de archivos, los servidores de impresin; todos son parte del grupo de las estaciones finales. LosDCEson los dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las tramas dentro de la red; pueden ser: conmutadores (switch), concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicacin. Por ejemplo: un mdem o una tarjeta de interfaz.

NIC, oTarjeta de Interfaz de Red- permite que unacomputadoraacceda a una red local. Cada tarjeta tiene unanicadireccin MACque la identifica en la red. Una computadora conectada a una red se denominanodo.

RepetidoroRepeater- aumenta el alcance de una conexin fsica, recibiendo las seales y retransmitindolas, para evitar su degradacin, a travs del medio de transmisin, logrndose un alcance mayor. Usualmente se usa para unir dos reas localesde igualtecnologa y slo tienedospuertos. Opera en la capa fsica del modelo OSI.

Concentradorohub- funciona como un repetidor pero permite la interconexin demltiplesnodos. Su funcionamiento es relativamente simple pues recibe una trama de Ethernet, por uno de sus puertos, y la repite por todos sus puertos restantes sin ejecutar ningn proceso sobre las mismas. Opera en la capa fsica del modelo OSI.

Puenteobridge- interconecta segmentos de red haciendo el cambio deframes(tramas) entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que le dice en qu segmento est ubicada una direccin MAC dada. Se disean para uso entre LAN's que usan protocolos idnticos en la capa fsica y MAC (de acceso al medio). Aunque existen bridges ms sofisticados que permiten la conversin de formatos MAC diferentes (Ethernet-Token Ring por ejemplo).

ConmutadoroSwitch- funciona como elbridge, pero permite la interconexin de mltiples segmentos de red, funciona en velocidades ms rpidas y es ms sofisticado. Losswitchespueden tener otras funcionalidades, comoRedes virtuales, y permiten su configuracin a travs de la propia red. Funciona bsicamente en la capa 2 del modelo OSI (enlace de datos). Por esto son capaces de procesar informacin de las tramas; su funcionalidad ms importante es en las tablas de direccin. Por ejemplo, una computadora conectada al puerto 1 del conmutador enva una trama a otra computadora conectada al puerto 2; elswitchrecibe la trama y la transmite a todos sus puertos, excepto aquel por donde la recibi; la computadora 2 recibir el mensaje y eventualmente lo responder, generando trfico en el sentido contrario; ahora elswitchconocer las direccionesMACde las computadoras en el puerto 1 y 2; cuando reciba otra trama con direccin de destino de alguna de ellas, slo transmitir la trama a dicho puerto disminuyendo as el trfico de la red y contribuyendo al buen funcionamiento de la misma.

Presente y futuro de Ethernet

Ethernet se plante en un principio como un protocolo destinado a cubrir las necesidades de las redesLAN. A partir de 2001 Ethernet alcanz los 10 Gbit/s lo que dio mucha ms popularidad a la tecnologa. Dentro del sector se planteaba aATMcomo la total encargada de los niveles superiores de la red, pero el estndar 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) se ha situado en una buena posicin para extenderse al nivelWAN.

Tipos de Ethernet:

Fast Ethernet

Fast EthernetoEthernet de alta velocidades el nombre de una serie de estndares deIEEEde redesEthernetde 100Mbps(megabits por segundo). El nombreEthernet viene del concepto fsico deether. En su momento el prefijoFastse le agreg para diferenciarla de la versin original Ethernet de 10 Mbps.

Debido al incremento de la capacidad de almacenamiento y en el poder de procesamiento, los Pcs actuales tienen la posibilidad de manejar grficos de gran calidad y aplicaciones multimedia complejas. Cuando estos ficheros son almacenados y compartidos en una red, las transferencias de un cliente a otro producen un gran uso de los recursos de la red.

Las redes tradicionales operaban entre 4 y 16 Mbps. Ms del 40% de todos los Pcs estn conectados aEthernet. TradicionalmenteEthernettrabajaba a 10 Mbps. A estas velocidades, dado que las compaas producen grandes ficheros, pueden tener grandes demoras cuando envan los ficheros a travs de la red. Estos retrasos producen la necesidad de mayor velocidad en las redes.Fast Ethernet no es hoy por hoy la ms rpida de las versiones de Ethernet, siendo actualmenteGigabit Ethernety10 Gigabit Ethernetlas ms veloces.

HistoriaLas redes, tradicionales operaban entre 4 y 16 Mbps. Ms del 40% de todos los Pcs estn conectados a Ethernet. Tradicionalmente Ethernettrabajaba a 10Mbps. A estas velocidades, dado que las compaas producen grandes ficheros, pueden tener grandes demoras cuando envan los ficheros a travs de la red. Estos retrasos producen la necesidad de mayor velocidad en las redes.Hoy en da se puede hacer la siguiente clasificacin de las redes de protocolo Ethernet:

Los siguientes factores fueron determinantes a la hora de implantar Fast Ethernet:

El incremento de las velocidades de los procesadores El incremento de los usuarios de las redes Las nuevas aplicaciones intensivas en ancho de banda usadas en las redes.

Cada uno de estos cambios aade el incremento de carga localizada en la red.Fast Ethernet fue instaurado en 1995, siendo la versin de Ethernet ms rpida durante 3 aos ms, hasta que fue superada y reemplazada por la versinGigabit Ethernet.En su momento dos estndares de IEEE compitieron por el mercado de las redes de rea local de 100 Mbps. El primero fue elIEEE 802.3100Base-TX, denominado comercialmente Fast Ethernet, que utiliza el mtodo de accesoCSMA/CDcon algn grado de modificacin, cuyos estndares se anunciaron para finales de1994o comienzos de1995. El segundo fue el IEEE 802.12100BaseVG, adaptado de 100VG-AnyLAN deHP, que utiliza un mtodo de prioridad de demandas en lugar del CSMA/CD. Por ejemplo, a la voz y vdeo de tiempo real podran drseles mayor prioridad que a otros datos. Esta ltima tecnologa no se impuso, quedndose Fast Ethernet con casi la totalidad del mercado.

Caractersticas Generales

Un adaptador de fast Ethernet puede ser dividido lgicamente en una parte de control de acceso al medio (MAC; media access controller), que se ocupa de las cuestiones de disponibilidad y una zona de capa fsica (PHY; physical).

La capaMACse comunica con la fsica mediante una interfaz de 4 bits a 25 MHz de forma paralela sncrona, conocida como MII.

La interfaz MII puede tener una conexin externa, pero lo normal es hacer su conexin mediante ICs en eladaptador de red.

La interfaz MII establece como tasa mxima de bits de datos una velocidad de 100Mbit/s para todas las versiones de fast Ethernet.

Se puede observar que actualmente en redes reales la cantidad de datos que se envan por seal esta por debajo de este mximo terico. Esto es debido a que se aadan cabeceras y colas en cada paquete para detectar posibles errores, a que ocasionalmente se puedan perder paquetes debido alruido, o al tiempo de espera necesario para que cada paquete sea recibido por el otro terminal.

Soporte

Fast ethernet puede trabajar sobrefibra pticay sobre cable de cobre. Cada modo de trabajar tiene unos estndares especficos adaptados a la situacin requerida:

COBRE 100BASE-TX 100BASE-T4 100BASE-T2

FIBRA PTICA 100BASE-FX 100BASE-SX 100BASE-BX

Tecnologas Ethernet

TecnologaVelocidad de transmisinTipo de cableDistancia mximaTopologa

100BaseTX100MbpsPar Trenzado (categora 5UTP)100 mEstrella. Half Duplex (hub) y Full Duplex (switch)

100BaseFX100MbpsFibra ptica2000 mNo permite el uso de hubs

100BaseT100Mbps4 pares trenzado (categora 5UTP)100 mEstrella. Full Duplex (switch)

100BaseSX100MbpsFibra ptica(multimodo)550 mEstrella. Full Duplex (switch)

100BaseBX100MbpsFibra ptica (monomodo)5000 mEstrella. Full Duplex (switch)

Estndares para Cobre

Dependiendo del tipo de estndar utilizado, el tipo de cable pertenecer a una categora diferente con unas caractersticas determinadas que siguen la siguiente tabla:100BASE-Tes un estndar de Fast Ethernet que utiliza un par de cobre trenzado. Podemos encontrar las siguientes categoras de este estndar:

100BASE-TX (100 Mbit/s sobre 2 pares de cobre trenzado de categora 5 o superior) 100BASE-T4 (100 Mbit/s sobre 4 pares de cobre trenzado de categora 3 o superior) 100BASE-T2 (100 Mbit/s sobre 2 pares de cobre trenzado de categora 3 o superior)

La longitud de segmento de cable para un estndar de tipo100Base-Test limitada a 100 metros. Esto est recogido en el estndarIEEE 802.3(aprobado en 1995)

100BASE-TXEl estndar ms comn dentro de este tipo de Ethernet es 100BaseTX, y es soportado por la mayora del hardware Ethernet que se produce actualmente.Utiliza 2 pares de cobre trenzado de categora 5 o superior (un cable de categora 5 contiene 4 pares, por lo que puede soportar 2 enlaces 100BASE-TX).En una configuracin tpica de 100Base-TX se utiliza un par de cables trenzados en cada direccin (full-duplex).La configuracin de una red 100Base-TX es muy similar a una de tipo 10Base-T. Cuando utilizamos este estndar para crear una red de rea local, los componentes de la red (ordenadores, impresoras, etc) suelen estar conectados a unswitcho unhub, creando una red con topologa de estrella. Alternativamente, es posible conectar dos componentes directamente usando cable cruzado.En cuanto al tipo de codificacin, utiliza la 4B5B.

100BASE-T4Fue una de las primeras implementaciones de Fast Ethernet. Se requiere de cuatro pares de cable trenzado, pero estos pueden ser de categora 3 en lugar categora 5 que es la exigida por TX, permitiendo amortizar instalaciones antiguas. De los cuatro pares, un par esta reservado para transmitir, otro para recibir, y los dos conmutan a envo/recepcin de modo que la comunicacin siempre se establece simultneamente a travs de 3 pares.En cuanto al tipo de codificacin, utiliza la 8B6T.

100BASE-T2En este estndar los datos se transmiten sobre dos pares de cobre, 4 bits por smbolo. En primer lugar, un smbolo de 4 bits se ampla en dos smbolos de 3 bits cada uno mediante un procedimiento complicado de codificacin basado en un registro lineal de retroalimentacin (ver el estndar para obtener ms informacin). Esto es necesario para aplanar el ancho de banda y el espectro de la seal.El mapa de bits original que representa al cdigo, no es constante en el tiempo y tiene un largo periodo (se podra decir que aparece con una frecuencia aleatoria).En cuanto al tipo de codificacin, utiliza la PAM-5.

Estndares para Fibra ptica

La versin sobrefibra pticade estos estandars consigue una velocidad superior, as como abarcar mayor superficie sin necesidad de repetidores.

100BASE-FXEs una versin de Fast Ethernet sobre fibra ptica. Utiliza un tipo de luz 1300 (NIR; nm near- infrared) que es transmitida a travs de dos lneas de fibra ptica multimodo (MMF), una para recepcin (RX) y la otra para transmitir (TX).Para estos casos, la longitud mxima que abarca es de 400 metros para las conexiones half-duplex (para asegurar la deteccin de colisiones) o 2 kilmetros para full-duplex sobre fibra ptica multimodo (en comparacin con los 100 metros sobre cable de cobre).En cuanto al tipo de codificacin utilizada, 100BASE-FX utiliza la misma codificacin 4B5B y NRZI que usaba100BASE-TX.

100BASE-SXUtiliza dos lneas multimodo de fibra ptica para recibir y transmitir. Se trata de una alternativa de menor coste que100BASE-FX, ya que usa una longitud de onda ms corta, que es mucho menos costoso que la longitud de onda larga utilizada en 100BASE-FX. 100BASE-SX puede trabajar a distancias de hasta 300 metros.

100BASE-SX utiliza la misma longitud de onda que la versin de fibra ptica 10BASE-FL. Debido a la corta longitud de onda utilizada (850 nm), se necesitan componentes pticos menos costosos (LEDs en lugar de lseres), lo que hace que sea una opcin atractiva para aquellos que actualicen de10BASE-FLy los que no exigen largas distancias.

100BASE-BXTrabaja a travs de una sola lnea de fibra ptica (a diferencia de 100BASE-FX, que utiliza un par de fibras). Debido a que contamos con una solo lnea, se utiliza un multiplexor que divide la seal en dos longitudes diferentes de onda, una para transmitir, y otra para recibir.

Ventajas de Fast EthernetFast Ethernet est basada en el estndar Ethernet por lo que es compatible con cualquier red Ethernet, independientemente del tipo que sea, ya que los adaptadores de red (las tarjetas de red) automticamente ajustan su velocidad al adaptador ms lento, de forma que todos los equipos puedan estar conectados (aunque a costa de perder velocidad).Puede ser instalada en la mayora de las redes actuales casi sin cambios en la infraestructura de la red.Finalmente, Fast Ethernet tiene un bajo coste y es la solucin ms adoptada de las disponibles en el mercado.

Gigabit Ethernet

Gigabit Ethernet, tambin conocida comoGigaE, es una ampliacin del estndarEthernet(concretamente la versin 802.3ab y 802.3z delIEEE) que consigue una capacidad de transmisin de 1gigabitpor segundo, correspondientes a unos 1000megabitspor segundo de rendimiento contra unos 100 deFast Ethernet(Tambin llamado 100BASE-TX).

HistoriaComo resultado de la investigacin realizada porXerox Corporationa principios de los aos 70,Ethernetse consagr como unprotocoloampliamente reconocido aplicado a las capas fsicas y de enlace. Posteriormente apareciFast Ethernetque increment la velocidad de 10 a 100megabitspor segundo (Mbit/s). Gigabit Ethernet fue la siguiente evolucin, incrementando en este caso la velocidad hasta 1000 Mbit/s (1Gbit/s). La idea de obtener velocidades de 1 Gbit/s sobreEthernetse gest durante 1995, una vez aprobado y ratificado el estndarFast Ethernet, y prosigui hasta su aprobacin en junio de 1998 por elIEEEcomo el estndar 802.3z (z, por ser la ltima letra del alfabeto, y pensar que sera la ltima de la familiaEthernet), comnmente conocido como 1000BASE-X.

IEEE802.3ab, ratificada en 1999, define el funcionamiento de Gigabit Ethernet sobre cables de cobre del tipoUnshielded twisted pair(UTP) y categora 5, 5e o 6 y por supuesto sobrefibra ptica. De esta forma, pas a denominarse 1000BASE-T. Se decidi que esta ampliacin sera idntica alEthernetnormal desde la capa de enlace de datos hasta los niveles superiores, permitiendo el aprovechamiento de las posibilidades de lafibra pticapara conseguir una gran capacidad de transmisin sin tener que cambiar la infraestructura de las redes actuales.Uno de los retrasos con el estndar fue la resolucin de un problema al emitir conlsersobrefibra multimodo, ya que en casos extremos se poda producir una divisin del haz, con la consiguiente destruccin de datos. Esto era debido a que lafibra multimodofue diseada pensando en emisoresLED, nolsery fue resuelto prohibiendo que en este estndar loslserdirigieran su haz hacia el centro de la fibra.

Inicialmente, Gigabit Ethernet fue muy utilizado sobre redes de gran capacidad, como por ejemplo, redes de comunicacin de universidades. En 2000,Apple's Power Mac G4y PowerBook G4 fueron las primeras mquinas en utilizar la conexin 1000BASE-T, a las que siguieron posteriormenteMacintosh esyPCs.

En 2002,IEEEratific una nueva evolucin del estndar Ethernet,10 Gigabit Ethernet, con un tasa de transferencia de 10000 megabits por segundo (10 veces mayor a Gigabit Ethernet).

Caractersticas y prestaciones

Gigabit Ethernet surge como consecuencia de la presin competitiva deATMpor conquistar el mercadoLANy como una extensin natural de las normasEthernet802.3 de 10 y 100 Mbit/s. que prometen tanto en modo semi-dplex como dplex, unancho de bandade 1 Gbit/s. En modo semi-dplex, el estndar Gigabit Ethernet conserva con mnimos cambios el mtodo de accesoCSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Colisin Detection) tpico deEthernet. Los cambios son: Rfaga de tramas. Extensin de portadoras. Gran nfasis por el Control C, Control Z.

En cuanto a las dimensiones de red, no hay lmites respecto a extensin fsica o nmero de nodos. Al igual que sus predecesores, Gigabit Ethernet soporta diferentes medios fsicos, con distintos valores mximos de distancia. ElIEEE802.3 Higher Speed Study Group ha identificado tres objetivos especficos de distancia de conexin: conexin defibra pticamultimodo con una longitud mxima de 500 m; conexin defibra pticamonomodo con una longitud mxima de dos kilmetros; y una conexin basada en cobre con una longitud de al menos 25 m. Adems, se est trabajando para soportar distancias de al menos 100 m en cableadoUTPde categora 5. Es una tecnologa aplicada a los mejores montajes de las redes LAN a nivel mundial. Hay que tener una cierta precaucin con los protocolos que aplica pero de resto es quizs la mejor de las tecnologas aplicadas a las redes en general.

Estndares 1000BASE-X (802.3z)

Estndares con codificacin 8B10B, 1250 Mbaudios.1000BASE-SX Fibra Multimodo (MMF). Laser 850 nm. Distancia < 550 m.1000BASE-LX Fibra Multimodo (MMF) y Fibra Monomodo (SMF). Laser 1310 nm. Distancia < 10 km.1000BASE-EX Fibra SMF. Laser 1310 nm. Distancia < 40 km.1000BASE-ZX Fibra SMF. Laser 1550 nm. Distancia < 80 km.1000BASE-CX Cable STP (2 pares). Distancia < 25 m.

Estndares 1000BASE-T (1999 - 802.3ab)

Cable UTP-5e (125 MHz) con 4 pares. Codificacin PAM-5. Distancia < 100 m. Full-Duplex (FDX) dual. Modulacin a 125 Mbaudios, se traduce en 250 Mbit/s por par.

Inters por el estndar Gigabit: La incorporacin de viejos miembros a la Gigabit Ethernet Alliance no par de crecer desde su creacin en el mes de mayo de 1996, bajo el impulso de firmas como3Com,Sun Microsystems,Bay Networks,Cisco Systems, UB Networks,IntelyCompaq. El rpido crecimiento de la alianza demostr que tanto las grandes como las pequeas compaas crean en Gigabit Ethernet como una tecnologaLANclave.El gran inters por la nueva propuestaEthernetse debe a su simplicidad, fiabilidad, compatibilidad hacia atrs y costes.

Gigabit Ethernet en la prctica: El principal atractivo de Gigabit Ethernet reside, precisamente, en basarse en una tecnologa tan convencional comoEthernet. Hasta la fecha, el debate sobre Gigabit Ethernet se ha centrado por lo general en sus aspectos tcnicos, como la extensin de portadora (carrier extension) ointerrupt coalescense, olvidndose de otras cuestiones ms prcticas. Como es lgico, de nada sirve la tecnologa sin una estrategia capaz de adaptarla y ponerla en marcha.En primer lugar, parece claro que la tecnologa Gigabit Ethernet puede ser utilizada de tres formas distintas: para conectarconmutadoresentre s, para conectarservidoresa concentradoresy para conectar estaciones finales aconcentradores. Los tres tipos de conexin se describen en el orden en el que se supone que seguirn los administradores de redes y que, curiosamente, sigue el sentido inverso al del despliegue deEthernetconvencional.

Por distintos motivos el nivel de aceptacin de las tres clases de conexin difiere significativamente. Es seguro que la de conmutadores entre s, ya disponible, tendr un gran xito, pues cada vez ms los administradores de redes necesitan disponer de mayores velocidades entre esos dispositivos. Las conexiones deservidoraconmutadorse utilizarn en ciertos entornos de alto nivel, pero sern innecesarias en la mayora de los casos. Y es posible que la de estacin final a concentrador nunca llegue a ser popular: son nuevas las dificultades tcnicas que supone crear redes compartidas de 1 Gbit/s.

10 Gigabit Ethernet10-gigabit Ethernet(XGbE o 10GbE) es el ms reciente (ao 2002) y ms rpido de los estndaresEthernet. IEEE 802.3ae define una versin de Ethernet con una velocidad nominal de 10 Gbit/s, diez veces ms rpido quegigabit Ethernet.

El estndar 10-gigabit Ethernet contiene siete tipos de medios para LAN, MAN y WAN. Ha sido especificado en el estndar suplementario IEEE 802.3ae, y ser incluido en una futura revisin del estndarIEEE 802.3.

Hay diferentes estndares para el nivel fsico (PHY). La letra "X" significa codificacin 8B/10B y se usa para interfaces de cobre. La variedad ptica ms comn se denomina LAN PHY, usada para conectar routers y switches entre s. Aunque se denomine como LAN se puede usar con 10GBase-LR y -ER hasta 80km. LAN PHY usa una velocidad de lnea de 10.3 Gbit/s y codificacin 66B (1 transicin cada 66 bits al menos). WAN PHY (marcada con una "W") encapsula las tramas Ethernet para la transmisin sobre un canal SDH/SONET STS-192c.

10GBASE-SR("short range") -- Diseada para funcionar en distancias cortas sobre cableado defibra pticamulti-modo, permite una distancia entre 26 y 82m dependiendo del tipo de cable. Tambin admite una distancia de 300m sobre una nuevafibra pticamulti-modo de 2000 MHzkm (usando longitud de onda de 850nm). 10GBASE-CX4-- Interfaz de cobre que usa cablesInfiniBandCX4 y conectores InfiniBand 4x para aplicaciones de corto alcance (mximo 15m) (tal como conectar un switch a un router). Es la interfaz de menor coste pero tambin el de menor alcance. 2,5 Gbps por cada cable. 10GBASE-LX4-- Usa Multiplexin por divisin de longitud de onda para distancias entre 240m y 300m sobre fibra ptica multi-modo. Tambin admite hasta 10km sobre fibra mono-modo. Usa longitudes de onda alrededor de los 1310nm. 10GBASE-LR("long range")-- Este estndar permite distancias de hasta 10km sobre fibra mono-modo (usando 1310nm). 10GBASE-ER("extended range")-- Este estndar permite distancias de hasta 40km sobre fibra mono-modo (usando 1550nm). Recientemente varios fabricantes han introducido interfaces enchufables de hasta 80-km. 10GBASE-LRM-http://www.ieee802.org/3/aq/, 10 Gbit/s sobre cable de FDDI- de 62.5 m. 10GBASE-SW,10GBASE-LWy10GBASE-EW. Estas variedades usan el WAN PHY, diseado para interoperar con equipos OC-192/STM-64 SONET/SDH usando una trama ligera SDH/SONET. Se corresponden en el nivel fsico con 10GBASE-SR, 10GBASE-LR y 10GBASE-ER respectivamente, y por ello usan los mismos tipos de fibra y permiten las mismas distancias. (No hay un estndar WAN PHY que corresponda al 10GBASE- LX4.). 10GBASE-T(802.3an - 2007) UTP-6 o UTP-7. Distancia < 100 m. PAM-16.

LAS CATEGORIAS IEEE 802 Es un proyecto que empez en febrero de 1980 (802) se desarroll paralelamente con el modelo OSI pero es especficamente para el hardware. El proyecto 802 define aspectos relacionados al cableado fsico y transmisin de datos correspondiente a las capas fsicas y enlace de datos. Los estndares OSI y IEEE 802 fueron desarrollados simultneamente y en cooperacin debido a que comparten caractersticas e interactan muy bien.

Se dividen en 12 categoras: 802.1 Interconexin de redes 802.2 Control de Enlace Lgico (LLC) 802.3 LAN en bus con CSMA/CD (Ethernet) 802.4 Token Bus Lan 802.5 Token Ring Lan 802.6 Red de rea Metropolitana (MAN) 802.7 Grupo asesor para banda ancha 802.8 Grupo asesor para fibra ptica 802.9 Redes Integradas de voz y datos 802.10 Seguridad de Red 802.11 Redes inalmbricas 802.12 Acceso por Prioridad de demanda Lan

Normas IEEE 802 para LAN

Los comits 802 del IEEE se concentran principalmente en la interfaz fsica relacionada con los niveles fsicos y de enlace de datos del modelo de referencia OSI de la ISO.Los productos que siguen las normas 802 incluyen tarjetas de la interfaz de red, bridges, routers y otros componentes utilizados para crear LANs de par trenzado y cable coaxial.El nivel de enlace se divide en 2 subniveles MAC y LLC.Son diferentes en la capa fsica en la subcapa MAC, pero son compatibles en la subcapa de enlace.Es un mdulo de software incorporado a la estacin de trabajo o al servidor que proporciona una interfaz entre una tarjeta de interfaz de red NIC y el software redirector que se ejecuta en el ordenador. Definicin de interconexin de red 802.1

Estndar definido relativo a los algoritmos para enrutamiento de cuadros o frames (la forma en que se encuentra la direccin destino).Define la relacin entre las normas 802 del IEEE y el modelo de referencia de la OSI.Este comit define que las direcciones de las estaciones de la LAN sean de 48 bits para todas las normas 802, as cada adaptador puede tener una nica direccin.

Control de enlaces lgicos 802.2

Define los mtodos para controlar las tareas de interaccin entre la tarjeta de red y el procesador (nivel 2 y 3 del OSI) llamado LLC.Define el protocolo que asegura que los datos se transmiten de forma fiable a travs del enlace de comunicaciones LLC Logical Link Control.En los bridges estos dos subniveles se utilizan como un mecanismo modular de conmutacin.A un frame que llega a una red Ethernet y se destina a una red token ring, se le desmonta su header de frame Ethernet y se empaqueta con un header de token ring.El LLC suministra los siguientes servicios: Servicio orientado a la conexin en el cual se establece una sesin con un destino y se libera cuando se completa la transferencia de datos. Servicios orientados a la conexin con reconocimiento parecido al anterior, en el cual se confirma la recepcin de los paquetes. Servicio sin reconocimiento no orientado a la conexin en el cual no se establece una conexin ni se confirma su recepcin.

Norma IEEE 802.3 y Ethernet

Define las formas de protocolos Ethernet CSMA/CD en sus diferentes medios fsicos (cables).Se utilizan en redes LAN con protocolo CSMA/CD.Histricamente se inicia en el sistema ALOHA en Hawi, continundose su desarrollo por la XEROX y posteriormente entre XEROX, DEC e Intel proponen una norma para la Ethernet de 10 Mbps la cual fue la base de la norma 802.3Hay dos tipos de cable:Ethernet grueso con marcas para los conectores cada 2,5 metros yEl Ethernet delgado, coaxial flexible de 50 ohm, con conectores BNC y en otros casos, cable trenzado 10baseT con conectores RJ-45.La longitud mxima permitida para el cable de la 802.3 es de 500 metros (coaxial grueso).Para aumentar su extensin se utilizan repetidores.El header de 7 octetos contiene el patrn 10101010 en cada octeto, generndose un pulso cuadrado de 10 MHz durante 5,6 s, permitiendo que el reloj del receptor se sincronice con el del transmisor.El octeto de inicio del frame contiene el patrn 10101011 para denotar el inicio del mismo.En el campo de direccin de destino, el primer bit (el 47) es 0 a menos que indique que es direccin de grupo, en cuyo caso el bit es un 1.Las direcciones de grupo autorizan a mltiples estaciones a recibir el mensaje.Con todos los bits del destino en 1 se pretende una difusin completa, o transmisin promiscua, incluyendo los bridges.El bit 46 se emplea para distinguir las direcciones locales de las de naturaleza global.las direcciones locales son asignadas por el administrador de red en cuanto las globales son asignadas por el IEEE para que no exista ningn duplicado en todo el mundo.Se espera que con 46 (48-2) bits, aproximadamente 7 x 1013 direcciones, no se produzcan duplicados, siendo problema de la capa de red el cmo encontrar la estacin direccionada.El campo de datos puede tener entre 0 y 1.500 octetos.Se establece que un frame tiene como mnimo 64 octetos, por lo cual si un campo de datos es igual a cero, se utilizar el campo de relleno para mantener el mnimo de 64 octetos.Los 4 ltimos octetos son para el cdigo de redundancia cclica o CRC de 32 bits calculado por el tx y verificado por el rx; aceptndose el frame si hay coincidencia entre el CRC recibido y el calculado.El CSMA/CD no proporciona asentimiento, por lo que es necesario enviar un nuevo frame de confirmacin desde el destino al origen.

Norma IEEE 802.4: token bus

Define cuadros Token Bus tipo ARCNET. IEEE-802.5. Define hardware para Token Ring.Debido a problemas inherentes del CSMA/CD como la caracterstica probabilstica de su protocolo que podra hacer esperar mucho tiempo a un frame, o la falta de definicin de prioridades que podran requerirse para transmisiones en tiempo real, se ha especificado esta norma diferente.La idea es representar en forma lgica un anillo para transmisin por turno, aunque implementado en un bus.Esto porque cualquier ruptura del anillo hace que la red completa quede desactivada.Por otra parte el anillo es inadecuado para una estructura lineal de casi todas las instalaciones.El token o testigo circula por el anillo lgico.Slo la estacin que posee el testigo puede enviar informacin en el frame correspondiente.Cada estacin conoce la direccin de su vecino lgico para mantener el anillo.Protocolo de subcapa MAC para 802.4 token busAl iniciar el anillo, las estaciones se le introducen en forma ordenada, de acuerdo con la direccin de la estacin, desde la ms alta a la ms baja.El testigo se pasa tambin desde la ms alta a la ms baja.Para transmitir, la estacin debe adquirir el testigo, el cual es usado durante un cierto tiempo, para despus pasar el testigo en el orden adquirido.Su una estacin no tiene informacin para transmitir, entregar el testigo inmediatamente despus de recibirlo.La estructura del frame para un 802.4 es:el prembulo es utilizado para sincronizar el reloj del receptor.Los campos correspondientes a los delimitadores de comienzo y fin del frame contienen una codificacin analgica de smbolos diferentes al 0 y 1, por lo que no pueden aparecer accidentalmente en el campo de datos.

Norma IEEE 802.5: token ring

Define redes con anillo lgico en un anillo fsico y con protocolo MAC Token Ring.Una de sus caractersticas es que el anillo no representa un medio de difusin sino que una coleccin de enlaces punto a punto individual.Seleccionada por la IBM como su anillo LAN.

802.6 Red de rea metropolitana MAN

Especificacin para redes tipo MAN (de rea metropolitana).Define un protocolo de alta velocidad en el cual las estaciones enlazadas comparten un bus doble de fibra ptica que utiliza un mtodo de acceso llamado bus dual de cola distribuida o DQDB Distributed Queue Dual Bus.DQDB es una red de transmisin de celdas que conmuta celdas con una longitud fija de 53 bytes, por lo tanto, es compatible con la ISDN de banda ancha ISDN-B y ATM.La conmutacin de celdas tiene lugar en el nivel de control de enlaces lgicos 802.2.

802.7 grupo asesor para tcnicas de banda ancha.Especificaciones de redes con mayores anchos de banda con la posibilidad de transmitir datos, sonido e imgenes.Proporciona asesora tcnica a otros subcomits en tcnicas de conexin de red de banda ancha.

802.8 grupo asesor para tcnicas de fibra ptica.

Especificacin para redes de fibra ptica tipo Token Passing/FDDI.proporciona asesora tcnica a otros subcomits en redes de fibra ptica como alternativa a las redes actuales basadas en cobre.

802.9 redes integradas para voz, datos y vdeo.

Especificaciones de redes digitales que incluyen video.Tanto para LANs 802 como para ISDNs.La especificacin se denomina IVD Integrated Voice and Data.El servicio proporciona un flujo multiplexado que puede llevar informacin de datos y voz por los canales que conectan las dos estaciones sobre cables de par trenzado de cobre.

802.10 seguridad de red.

Grupo que trabaja en la definicin de un modelo normalizado de seguridad que nter opera sobre distintas redes e incorpore mtodos de autentificacin y de cifrado.

802.11 redes inalmbricas.

Comit que trabaja en la normalizacin de medios como la radio de amplio espectro, radio de banda angosta, infrarrojos y transmisiones sobre lneas de potencia.

802.12 LAN de acceso de prioridad bajo demanda (100VG-AnyLAN).

Comit que define la norma Ethernet a 100 Mbps con el mtodo de acceso de prioridad bajo demanda propuesto por la Hewlett Packard y otros fabricantes.El cable especificado es un par trenzado de 4 hilos de cobre utilizndose un concentrador central para controlar el acceso al cable.Las prioridades estn disponibles para soportar la distribucin en tiempo real de aplicaciones multimediales.Los concentradores 100VG-AnyLAN controlan el acceso a la red con lo cual eliminan la necesidad de que las estaciones de trabajo detecten una seal portadora, como sucede en el CSMA/CD de la norma Ethernet.Cuando una estacin necesita transmitir, enva una peticin al concentrador.Todas las transmisiones se dirigen a travs del concentrador, que ofrece una conmutacin rpida hacia el nodo destino.Emisor y receptor son los nicos involucrados en las transmisiones, a diferencia del CSMA/CD donde la transmisin es difundida por toda la red.Si mltiples peticiones de transmisin llegan al concentrador, primero se sirve la de mayor prioridad.Si dos estaciones de trabajo hacen la solicitud con la misma prioridad y al mismo tiempo, se van alternando para darles servicio.Este mtodo de trabajo es mejor que CSMA/CD.

MODELO DE REFERENCIA IEEE 802

Los protocolos definidos especficamente para la transmisin en redes LAN y MAN tratan cuestiones relacionadas con la transmisin de bloques de datos a travs de la red. Segn OSI, los protocolos de capas superiores (capa 3 o 4 y superiores) son independientes de la arquitectura de red y son aplicables a redes LAN, MAN y WAN. As pues, el estudio de protocolos LAN est relacionado con las capas inferiores del modelo OSI.En la Figura 5 se relacionan los protocolos LAN con los de la arquitectura OSI. Esta arquitectura fue desarrollada por el comit IEEE 802 y ha sido adoptada por todas las organizaciones que trabajan en la especificacin de los estndares LAN; es la referida como el modelo de referencia IEEE 802.

Desde abajo hacia arriba, la capa inferior del modelo de referencia IEEE 802 es la capa fsica del modelo OSI, e incluye funciones como:

Codificacin/decodificacin de seales. Generacin/eliminacin de prembulo (para sincronizacin). Transmisin/recepcin de bits.

Adems, la capa fsica del modelo 802 incluye una especificacin del medio de transmisin y de la topologa. Generalmente, esto se considera por debajo de la capa inferior del modelo OSI. Sin embargo, dado que la eleccin del medio de transmisin y la topologa es crtica en el diseo de redes LAN, se incluye una especificacin del medio.Por encima de la capa fsica se encuentran las funciones asociadas a los servicios ofrecidos a los usuarios LAN. Entre ellas se encuentran las siguientes: En transmisin, ensamblado de datos en tramas con campos de direccin y de deteccin de errores. En recepcin, desensamblado de tramas, reconocimiento de direccin y deteccin de errores. Control de acceso al medio de transmisin LAN. Interfaz con las capas superiores y control de errores y de flujo.Estas funciones se asocian generalmente a la capa 2 de OSI. El conjunto de funciones del ltimo punto de los cuatro indicados se agrupan en la capa de control de enlace lgico (LLC), mientras que las funciones especificadas en los tres primeros puntos se tratan en una capa separada denominada control de acceso al medio (MAC). Esta separacin de funciones se debe a las siguientes razones: La lgica necesaria para la gestin del acceso a un medio compartido no se encuentra en la capa 2 de control de enlace de datos tradicional. Se pueden ofrecer varias opciones MAC para el mismo LLC.

En la Figura 6 se ilustra la relacin existente entre los niveles de la arquitectura. Los datos de nivel superior se pasan hacia abajo al nivel LLC, que aade una cabecera de informacin de control dando lugar a una unidad de datos de protocolo (PDU) LLC.

Esta informacin de control se utiliza para el funcionamiento del protocolo LLC. La PDU LLC se pasa a la capa MAC, que aade informacin de control al principio y al final del paquete creando una trama MAC. Una vez ms, es necesaria la informacin de control en la trama para el funcionamiento del protocolo MAC. Para situarnos en contexto, la figura muestra tambin el uso del protocolo TCP/IP y una capa de aplicacin por encima de los protocolos LAN.

CONTROL DEL ENLACE LGICO

La capa LLC en redes LAN es similar en varios aspectos a otras capas de enlace de uso comn. Como todas las capas de enlace, LLC est relacionado con la transmisin de una unidad de datos de protocolo del nivel de enlace (PDU) entre dos estaciones, sin necesitar un nodo de conmutacin intermedio. LLC presenta dos caractersticas no compartidas por la mayor parte de otros protocolos de control de enlace:1. Debe admitir el acceso mltiple, consecuencia de la naturaleza de medio compartido del enlace (esto difiere de una lnea multipunto en que ahora no existe ningn nodo primario).2. La capa MAC lo descarga de algunos detalles del acceso al enlace.El direccionamiento en LLC implica la especificacin de los usuarios LLC origen y destino. Normalmente, un usuario es un protocolo de una capa superior o una funcin de gestin de red en la estacin. Manteniendo la terminologa OSI para el usuario de una capa de la arquitectura de protocolos, estas direcciones de usuario LLC se denominan puntos de acceso al servicio (SAP, Service Access Point).En primer lugar se estudiarn los servicios que ofrece LLC a un usuario de una capa superior, discutiendo posteriormente el protocolo LLC.Servicios LLCLLC especifica los mecanismos para direccionar estaciones a travs del medio y para controlar el intercambio de datos entre dos usuarios. El funcionamiento y formato de este estndar estn basados en HDLC. Existen tres posibles servicios para dispositivos conectados que usan LLC: Servicio no orientado a conexin sin confirmacin: este servicio es de tipo datagrama. Es muy sencillo, puesto que no incluye mecanismos de control de flujo ni de errores, por lo que no est garantizada la recepcin de los datos. En cualquier caso, en la mayora de los dispositivos existe alguna capa superior de software encargada de gestionar las cuestiones de fiabilidad. Servicio en modo conexin: este servicio es similar al ofrecido por HDLC. Se establece una conexin lgica entre dos usuarios que intercambian datos, existiendo control de flujo y de errores. Servicio no orientado a conexin con confirmacin: es una mezcla de los dos anteriores. Los datagramas son confirmados, pero no se establece conexin lgica previa.

Generalmente, un vendedor ofrece estos servicios como opciones que el consumidor puede elegir cuando adquiere el equipo. Otra posibilidad es que el consumidor compre un equipo que presente dos o los tres servicios, seleccionando cada uno de ellos de acuerdo con la aplicacin.El servicio no orientado a conexin sin confirmacin requiere una lgica mnima y es til en dos situaciones. En primer lugar, en aquellas en las que el software de las capas superiores ofrece la fiabilidad y los mecanismos de control de flujo necesarios, evitndose la duplicidad. Por ejemplo:

TCP podra ofrecer los mecanismos necesarios para asegurar una recepcin de datos fiable. En segundo lugar, existen situaciones en las que el coste de establecimiento y mantenimiento de la conexin resulta injustificado e incluso contraproducente (por ejemplo, las actividades de adquisicin de datos que implican el muestreo peridico de fuentes de datos, como sensores e informes automticos de autotest de seguridad de equipos o componentes de red). En una aplicacin de supervisin, la prdida ocasional de datos puede no provocar problemas siempre que el siguiente informe llegue pronto. As, en la mayora de los casos, son preferibles los servicios no orientados a conexin sin confirmacin.

El servicio en modo conexin se puede utilizar en dispositivos muy simples, como controladores de terminal, que disponen de poco software por encima de este nivel. En estos casos, el servicio proporciona mecanismos de control de flujo y de fiabilidad, normalmente implementados en capas superiores del software de comunicaciones.El servicio no orientado a conexin confirmado resulta til en varias situaciones. Con el servicio en modo conexin, el software de control de enlace lgico debe mantener algn tipo de tabla conteniendo el estado de cada conexin activa. Si el usuario necesita garantizar la recepcin, pero existe un gran nmero de destinos para los datos, el servicio en modo conexin no resulta prctico dado el gran nmero de tablas necesarias. Un ejemplo es un proceso de control o una empresa automatizada donde es necesario un dispositivo central para comunicar con un gran nmero de procesadores y controladores programables. Otra posible utilizacin de este servicio es la gestin de alarmas o seales de control de emergencia de una fbrica: dada su importancia, es necesaria una confirmacin, de modo que el emisor pueda estar seguro de que se recibi la seal. Por otro lado, dada la urgencia de la seal, el usuario podra no desear perder tiempo en establecer una conexin lgica como paso previo al envo de los datos.

Protocolo LLCEl protocolo LLC bsico se dise despus de HDLC y presenta funciones y formatos similares a l. Las diferencias entre los dos protocolos se pueden resumir como sigue:

LLC hace uso del modo de operacin balanceado asncrono de HDLC para dar soporte al servicio LLC en modo conexin. ste se denomina operacin de tipo 2, no emplendose los otros modos de HDLC. LLC presta un servicio no orientado a conexin sin confirmacin usando la PDU de informacin no numerada, lo que se conoce como operacin de tipo 1. LLC ofrece un servicio no orientado a conexin confirmado haciendo uso de dos PDU no numeradas nuevas, lo que se denomina operacin de tipo 3. LLC permite multiplexacin mediante el empleo de puntos de acceso al servicio LLC (LSAP).

Los tres protocolos LLC emplean el mismo formato de PDU (vase Figura 15.7), consistente en cuatro campos. Cada uno de los campos DSAP (Destination Service Access Point) y SSAP (SourceService Access Point) contiene una direccin de 7 bits que especifica los usuarios LLC destino y origen. Un bit del campo DSAP indica si la direccin es individual o de grupo, mientras que un bit de SSAP indica si la PDU es una orden o una respuesta. El formato del campo de control LLC es idntico al de HDLC (vase Figura 7.7), haciendo uso de nmeros de secuencia ampliados (7 bits).

Para la operacin de tipo 1, que ofrece el servicio no orientado a conexin no confirmado, se utiliza la PDU de informacin no numerada (UI, Unnumbered Information) para transmitir datos de usuario. No existe confirmacin, control de flujo ni control de errores, aunque existe deteccin de errores y rechazo a nivel MAC.Otras dos PDU son utilizadas para dar soporte a las funciones de gestin asociadas a los tres tipos de operacin. Ambas PDU se usan de la siguiente forma. Una entidad LLC puede emitir una orden (bit C/R%0) XID o TEST, enviando en respuesta la entidad LLC receptora el correspondienteXID o TEST. La PDU XID se usa para intercambiar dos tipos de informacin: tipos de operacin admitidos y tamao de ventana. Por su parte, la PDU TEST se emplea para llevar a cabo un test en bucle cerrado del camino de transmisin entre dos entidades LLC. Tras recibir una PDU de orden TEST, la entidad LLC de destino enva, tan pronto como le es posible, una PDU de respuesta TEST.En la operacin de tipo 2 se establece una conexin de enlace de datos entre dos SAP LLC previamente al intercambio de stos. El establecimiento de la conexin se intenta por parte del protocolo de tipo 2 en respuesta a una solicitud de un usuario. La entidad LLC enva una PDU SABME2 para solicitar una conexin lgica con la otra entidad LLC. Si el usuario LLC especificado en el campo DSAP acepta la conexin, la entidad de destino LLC devuelve una PDU de confirmacin no numerada (UA, Unnumbered Acknowledgment). La conexin queda identificada unvocamente por el par de SAP de usuario. Si el usuario LLC destino rechaza la solicitud de conexin, su entidad LLC devuelve una PDU de modo desconectado (DM, Disconnected Mode).Una vez que la conexin est establecida, los datos se intercambian, como en HDLC, haciendo uso de PDU de informacin. Las PDU de informacin contienen los nmeros de secuencia enviado y recibido para la gestin del orden secuencial y el control de flujo. Como en HDLC, las PDU de supervisin se utilizan para el control de errores y de flujo. Cualquiera de las dos entidades LLC puede terminar una conexin LLC lgica mediante el envo de una PDU de desconexin (DISC).En la operacin de tipo 3 se confirma cada PDU transmitida. Se define una nueva PDU no numerada (no existente en HDLC): la de informacin no orientada a conexin con confirmacin(AC, Acknowledged Connectionless). Los datos de usuario se envan en sucesivas PDU de ordenAC, y deben ser confirmadas usando una PDU de respuesta AC. Para prevenir las prdidas de PDU se utiliza un nmero de secuencia de 1 bit, de forma que el emisor alterna el uso de 0 y 1 en sus PDU de orden AC y el receptor responde con una PDU AC con el nmero opuesto al de la orden correspondiente. Slo se puede enviar una PDU en cada sentido en un instante de tiempo dado.

CONTROL DE ACCESO AL MEDIOTodas las LAN y MAN constan de un conjunto de dispositivos que deben compartir la capacidad de transmisin de la red, de manera que se requiere algn mtodo de control de acceso al medio con objeto de hacer un uso eficiente de esta capacidad. sta es la funcin del protocolo de control de acceso al medio (MAC).Los parmetros clave en cualquier tcnica de control de acceso al medio son dnde y cmo.Dnde se refiere a si el control se realiza de forma centralizada o distribuida. En un esquema centralizado se disea un controlador con autoridad para conceder el acceso a la red, de modo que una estacin que desee transmitir debe esperar hasta que se le conceda permiso por parte del controlador.En una red descentralizada, las estaciones realizan conjuntamente la funcin de control de acceso al medio para determinar dinmicamente el orden en que transmitirn. Un esquema centralizado presenta ciertas ventajas, entre las que se encuentran: Puede mejorar el control de acceso proporcionando prioridades, rechazos y capacidad garantizada. Permite el uso de una lgica de acceso relativamente sencilla en cada estacin. Resuelve problemas de coordinacin distribuida entre entidades paritarias. Las principales desventajas de los esquemas centralizados son: Genera un punto de falla; es decir, existe un punto en la red tal que si se produce un fallo en l, fallar toda la red. Puede actuar como un cuello de botella, reduciendo las prestaciones. Los pros y contras de los esquemas distribuidos son los contrarios de los puntos anteriores.

El segundo parmetro, cmo, viene impuesto por la topologa y es un compromiso entre factores como el coste, las prestaciones y la complejidad. En general, podemos clasificar las tcnicas de control de acceso como sncronas o asncronas. Con las tcnicas sncronas se dedica una capacidad dada a una conexin. sta es la misma aproximacin usada en conmutacin de circuitos, multiplexacin por divisin en frecuencias (FDM) y multiplexacin por divisin en el tiempo sncrona(TDM). Estas tcnicas no son ptimas en redes LAN y MAN dado que las necesidades de las estaciones son impredecibles. Es preferible, por tanto, tener la posibilidad de reservar capacidad de forma asncrona (dinmica) ms o menos en respuesta a solicitudes inmediatas. La aproximacin asncrona se puede subdividir en tres categoras: rotacin circular, reserva y contencin.

Rotacin circularCon la tcnica de rotacin circular se le da a cada estacin la oportunidad de transmitir, ante lo que la estacin puede declinar la proposicin o puede transmitir sujeta a un lmite superior, especificado generalmente en trminos de cantidad de datos a transmitir o tiempo para ello. En cualquier caso, cuando la estacin termina debe ceder el turno de transmisin a la siguiente estacin en la secuencia lgica. El control de secuencia puede ser centralizado o distribuido, siendo el mtodo de sondeo un ejemplo de tcnica centralizada.Cuando varias estaciones disponen de datos a transmitir durante un largo periodo de tiempo, las tcnicas de rotacin circular pueden resultar muy eficientes. En cambio, si slo unas pocas estaciones disponen de datos a transmitir durante un extenso periodo de tiempo existir un coste considerable en el paso del turno entre estaciones, ya que la mayora de ellas no transmiten datos sino que solamente ceden el turno. En estas circunstancias pueden ser preferibles otras tcnicas dependientes de si el trfico de datos es a rfagas o contino. El trfico continuo se caracteriza por transmisiones largas y razonablemente continuas; algunos ejemplos son la comunicacin de voz, la telemetra y la transferencia de ficheros grandes. Por su parte, el trfico a rfagas se caracteriza por transmisiones cortas y espordicas, como en el caso de trfico interactivo terminal-estacin.

ReservaLas tcnicas de reserva son adecuadas para trfico continuo. Generalmente, en estas tcnicas se divide el tiempo en ranuras, como en el caso de la tcnica TDM sncrona. Una estacin que desea transmitir reserva futuras ranuras para un largo, incluso indefinido, periodo de tiempo. Una vez ms, las reservas se pueden llevar a cabo de forma centralizada o distribuida.

ContencinPor lo general, las tcnicas de contencin son apropiadas para trfico a rfagas. Con estas tcnicas no se realiza control para determinar de quin es el turno, sino que todas las estaciones compiten en una forma que puede ser, como veremos, bastante ruda y catica. Estas tcnicas son necesariamente de naturaleza distribuida, radicando su principal ventaja en el hecho de que son sencillas de implementar y eficientes en condiciones de carga baja o moderada. Sin embargo, para algunas de estas tcnicas las prestaciones tienden a deteriorarse bajo condiciones de alta carga. Aunque tanto las tcnicas de reserva centralizadas como las distribuidas se implementan en algunos productos LAN, las ms comunes son las tcnicas de rotacin circular y de contencin.

Formato de trama MACLa capa MAC recibe un bloque de datos de la capa LLC y debe realizar funciones relacionadas con el acceso al medio y la transmisin de datos. Como en otras capas de la arquitectura de protocolos, MAC implementa estas funciones haciendo uso de una unidad de datos de protocolo (PDU) a la que se denomina trama MAC. El formato exacto de la trama MAC difiere ligeramente para los distintos protocolos MAC en uso. En general, todas las tramas MAC tienen un formato similar al de la Figura 15.7. Los campos de esta trama son: Control MAC: este campo contiene informacin de control de protocolo necesaria para el funcionamiento del protocolo MAC. Por ejemplo, aqu se podra indicar un nivel de prioridad. Direccin MAC de destino: punto de conexin fsica MAC en la LAN del destino de la trama. Direccin MAC de origen: punto de conexin fsica MAC en la LAN del origen de la trama. LLC: datos LLC de la capa inmediatamente superior. CRC: campo de comprobacin de redundancia cclica, tambin conocido como campo de secuencia de comprobacin de trama (FCS, Frame Check Sequence). Como se vio en HDLC y en otros protocolos de control de enlace de datos (vase Captulo 7), este campo es un cdigo de deteccin de errores.

En la mayor parte de los protocolos de control del enlace de datos, la entidad del protocolo de nivel de enlace es responsable, no slo de la deteccin de errores haciendo uso del campo CRC, sino tambin de la recuperacin de stos mediante la retransmisin de las tramas errneas. En la arquitectura de protocolos LAN, estas dos funciones se dividen entre las capas MAC y LLC.La capa MAC es responsable de la deteccin de errores y del rechazo de tramas errneas. Opcionalmente, la capa LLC controla qu tramas han sido recibidas correctamente y retransmite las errneas.

Ethernet (CSMA / CD)

Estas redes utilizan banda base sensible a la portadora y deteccin de colisiones. El estndar ms utilizado es el IEEE 802.3.

Control de acceso al medio en IEEE 802.3

En estas redes no hay un tiempo preestablecido de acceso al medio sino que cualquier estacin puede acceder a l de forma aleatoria. Los accesos son de tipo competitivo. A la tcnica ms sofisticada se le llama CSMA/CD.

Es decir, con CSMA/CD la estacin que desee transmitir escucha el medio para ver si hay ya una trama en l, y si no la hay emite su trama y espera confirmacin para cerciorarse de que ha llegado a su destino correctamente. Las colisiones slo se producirn si dos estaciones emiten tramas casi en el mismo instante.

Para evitar esta ltima ineficiencia, CSMA/CD hace que:

1. El emisor transmita si la lnea est libre y, si no, aplica 2.2. En caso de que el medio est ocupado, se espera hasta que est libre.3. Si se detecta una colisin, el emisor que la ha detectado enva una seal de interferencia para que todas las estaciones sepan de la colisin y dejen de transmitir (para dejar de colisionar).4. Despus de emitir la interferencia, se espera un poco y se vuelve a emitir la trama.De esta forma, CSMA/CD slo desaprovecha el tiempo en que se tarda en detectar una colisin. Dependiendo de la tcnica de transmisin, la deteccin de colisin cambia.

Tipos de CSMA/CD

El protocolo CSMA/CD puede estar basado en cualquiera de los siguientes procedimientos:

CSMA 1-persistente: cuando una estacin quiere transmitir, primero escucha el canal. Si ste est libre entonces transmite inmediatamente. En el caso contrario permanece a la escucha hasta que est libre. En el momento en el que la estacin considere que el canal est disponible, se transmite inmediatamente. El problema radica en que varias estaciones pueden estar esperando a que el canal est libre para transmitir, dando lugar a una colisin de sus tramas. CSMA no persistente: funciona de forma anloga al anterior excepto en el hecho de que cuando detecta que el canal est ocupado, en vez de permanecer a la espera escuchndolo, espera un tiempo aleatorio y vuelve a escuchar el canal. Con este mtodo se reducen las colisiones si el trfico es elevado, mejorndose la utilizacin del canal. Sin embargo aumentan los retardos para cargas de trfico bajas. CSMA p-persistente: al igual que en los casos anteriores se escucha el canal, sin embargo si ste est libre, en vez de transmitir inmediatamente, se transmite con una probabilidad p, o bien se retrasa la emisin una ranura temporal con una probabilidad q=1-p . Esta ranura temporal suele ser igual al mximo retardo de propagacin de la seal.Habitualmente suele ser utilizado el protocolo 1-persistente, pues es empleado en el estndarIEEE_802.3.

Funcionamiento general

En CSMA/CD, cada estacin que desea transmitir debe realizar una escucha del medio deteccin de portadora- para comprobar si ste se encuentra libre, es decir, para comprobar que ninguna otra estacin est en ese instante transmitiendo un mensaje. Si el medio se encuentra libre entonces tiene lugar dicha transmisin. Aun as, puede ocurrir que varias estaciones tengan mensajes para enviar y que comiencen a transmitir una trama en el mismo instante. Cuando esto se sucede, se dice que ha ocurrido unacolisinen la red. La estacin que ha detectado la colisin proceder a enviar un mensaje dejamde 32 bits al resto de estaciones para notificar dicho evento. Una vez que todas las estaciones han sido notificadas, automticamente se paran todas las transmisiones y se ejecuta un algoritmode backoff(o de postergacin) que consiste en esperar un tiempo aleatorio (backoff) antes de volver a intentar la transmisin. Durante los 10 primeros intentos el valor medio del tiempo de espera se duplica mientras que durante los 6 siguientes intentos adicionales, se mantiene. Tras 16 intentos fallidos, el algoritmo notificar un error a las capas superiores.

Ventajas La deteccin de colisiones en redes LAN cableadas es fcil. El tiempo medio necesario para detectar una colisin es relativamente bajo. Puede ser empleado en sistemas de control de procesos continuos si la carga de trfico de la red es baja (inferior al 20%) Ofrece un rendimiento mayor en especial cuando existen pocas colisiones.

Desventajas Una de las desventajas ms importantes radica en que no es posible garantizar un tiempo mximo finito para el acceso de las tramas al canal de comunicacin, por lo cual no resulta adecuado para aplicaciones de tiempo real. Normalmente las redes CSMA/CD son de tipohalf-duplex, lo cual significa que mientras una estacin enva informacin es incapaz de escuchar el trfico existente. Problemtica en redes inalmbricas; Problemtica en redes inalmbricas.

En las redes inalmbricas proceder a la escucha del medio y por lo tanto detectar las colisiones producidas, puede resultar complicado. Esto se manifiesta en dos problemticas:

Problema del nodo oculto: una estacin puede creer que el canal (medio) est libre cuando en realidad est ocupado por otra estacin a la que no oye. En la siguiente imagen se muestra como A y C transmiten hacia B ya que ambos detectaron que el canal estaba libre. Sin embargo B escucha a ambos nodos, dando lugar a una colisin. Problema del nodo expuesto: una estacin puede creer que el canal est ocupado cuando en realidad lo est ocupando otra estacin que no interferira en su transmisin a otro destino. En la figura se muestra como C est comunicndose con B. Como D detecta que el canal est ocupado, no puede transmitir hacia E, cuando lo idneo sera que s pudiese.

Estos problemas fueron resueltos con la implementacin del protocoloCSMA/CA(MultiAccess Collision Avoidance).

Eficiencia y caractersticas

CSMA/CD puede encontrarse en alguno de los siguientes estados: Perodo de contienda o contencin: es el intervalo de tiempo durante el cual una trama es vulnerable a colisiones Perodo de transmisin: intervalo de tiempo durante el cual una estacin transmite obteniendo el control del canal Perodo vaco: intervalo de tiempo durante el cual el canal est vaco

Elperodo de contiendase encuentra formado por ranuras de longitud 2 y ser el tiempo que una estacin tardar en darse cuenta de que su trama colision: si una estacin A comienza a transmitir en el instante t0, la seal tardar un tiempo (tiempo de transmisin de la trama) en llegar a la estacin ms alejada de ella (llammosla B). Ahora bien, B podr comenzar a transmitir hasta un instante antes de que la seal de A llegue; si lo hace inmediatamente luego se dar cuenta de que hubo una colisin y abortar su transmisin. Sin embargo, el "ruido" causado por la colisin no llegar hasta la estacin A hasta un tiempo igual al doble de propagacin de la seal entre A y B, es decir, 2. Esto implica que una estacin no pueda estar segura de que obtuvo el canal sino hasta haber transmitido durante 2 sin tener una colisin.

BIBLIOGRAFA

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