REDES DE COMUNICACIÓN ETHERNET

Grupo 6:• Erik Liger• Alejandro Arenas

Materia: Automática 1

Universidad Católica de Santiago de Guayaquil

La Red Ethernet fue creada por Robert Metcalfe y Xerox, con el objetivo de interconectar computadoras o estaciones a una misma red.

La IEEE define una red ligeramente diferente denominada norma 802.3 la cual se basa en un fondo alternativo de trama.

El diseño original funcionaba a 1 Mbps con conexiones vampiro (10Base5).

Luego la norma de 10 Mbps se añadieron las conexiones en coaxial fino (10Base2), conectados entre sí mediante conectores BNC.

En los últimos años, los estándares han ido mejorando, abandonaron los coaxiales dejando únicamente los de tipo de par trenzado y la Fibra óptica.

Orígenes de la Red Ethernet

Ethernet es la red más popular.

Utiliza una topología Bus: Bus lineal o Bus estrella.

Transmite a 10 Mbps o 100 Mbs y utiliza (CSMA/CD) para regular el segmento de cable principal.

Ethernet no requiere una fuente de alimentación propia. (PASIVO).

Ethernet jamás falla, a menos que el cable sea físicamente dañado o este mal conectado.

Utiliza varios tipos de cable: Grueso, fino, UTP y STP.

Puede conectar entornos informáticos heterogéneos, incluyendo Netware, UNIX, Windows y Macintosh.

Características:

La evolución de la Red Ethernet:La Red Ethernet durante todos estos años ah ido mejorando poco a poco, para satisfacer las cambiantes necesidades y capacidades de los medios. Cada una de las etapas han mostrado excelentes resultados.

Ethernet de (10Mbps) Ethernet de (100Mbps) Ethernet Gigabit (1Gbit) Ethernet Gigabit

(10Gbit) Ethernet con Fibra

Óptica

10Base510Base210BaseT

100BaseTX100BaseFXCO

NFIGURA

CIONES Thick Ethernet

Thin EthernetConf. (Estándar Original)Conf. (Fast Ethernet)Fibra Óptica

Thick Ethernet

Cubierta aislante exterior

Protección metálica trenzada

Relleno Polietileno

Cable conductor central

CableCable coaxial de 0,5 pulgada de diámetro.Extensión máxima del cable: 500 [m].

Entre la tarjeta de red Ethernet y el cable coaxial se necesita un circuito llamado “transceiver”.

Transceiver

Tarjeta de Red

Protección metálica trenzada

Cable central

La conexión entre el transceiver y el cable

(“tap”)se realiza a través de un pequeño agujero en las capas externas

del cable o usando una “T”.

Entre la tarjeta de red Ethernet y el cable coaxial se necesita un circuito llamado “transceiver”.

Transceiver

Tarjeta de Red

El transceiver cumple las siguientes funcio-nes:• sensar las señales del

ether• traducir las señales

del ether (análogas) a señales digitales y viceversa

Entre la tarjeta de red Ethernet y el cable coaxial se necesita un circuito llamado “transceiver”.

Transceiver

Tarjeta de Red

El cable que conecta el transceiver con la tarjeta de red se llama Attachment Unit

Interface (AUI)

Entre la tarjeta de red Ethernet y el cable coaxial se necesita un circuito llamado “transceiver”.

Transceiver

Tarjeta de Red

Las funciones del AUI son:• suministrar la

energía necesaria para que el trans-ceiver pueda ope-rar

• enviar las seña-les que controlan la operación del transceiver

• enviar la infor-mación enviada o recibida

Cable y conector AUI

Tarjeta de Red

Bus del computador

AUI

transceiver

ether (cable coaxial)

Transceiver

Computador A Computador B

AUIAUI

Ethernet Cable

Thin-Wire Ethernet

• Pensada para ambientes con poca interferencia eléctrica (como las oficinas), Thin-Wire Ethernet utiliza un cable más delgado (⇒ más barato, más flexible).

• El transceiver se incorpora a la tarjeta de red (se elimina el AUI).

• Los conectores a la red se incorporan en la tarjeta de red.

Thin-Wire Ethernet

• Debido a su menor blindaje, Thin-Wire Ethernet no puede instalarse cerca de motores o equipos eléctricos de potencia.

• Cubre distancias menores que Thick-Wire Ethernet y soporta menos computadores conectados a la red.

Cable coaxial delgado (thin Ethernet cable) con conector

BNC

Terminador para Thin Ethernet

T para Thin Ethernet

Conector para Thin Ethernet: el conector T se conecta directamente a la tarjeta de red.

Computador A Computador B

Thin Ethernet Cable

En una Thin Ethernet, la red se forma conectando los computadores directamente de uno a otro.

Tres computadores conectados en una thin Ethernet

• Para agregar un nuevo computador a la red, basta unirlo a la cadena.

• Es importante que en ambos extremos de la cadena existan terminadores.

• Si un computador se desconecta, la red falla si no se coloca un terminador.

Thin-Wire Ethernet

Twisted Pair Ethernet (Ethernet de par trenzado)

El computador se conecta a Ethernet usando un par de cables de cobre convencional, sin aislación.

El par trenzado es más barato que el cable coaxial y además se elimina el problema de la caída de la red por la desconexión de un usuario.

Twisted Pair Ethernet (Ethernet de par trenzado)

• El esquema de par trenzado se conoce como 10Base-T.

Indica velocidad (10Mbps)

Indica el medioT: Twisted pairF: Glass Fiber

• En este esquema, para conectarse a la red, cada computador se conecta a un hub (esta conexión no debe exceder los 100 metros).

• Los conectores son del tipo RJ45.

Conector 10Base-T, que se enchufa en la hembra RJ-45.

HUB

Computador A Computador B

Conexión al Hub

Hub 10Base-T, con cables 10Base-T que conectan a los computadores al hub.

Patch panel para interconectar cables 10Base-T.

El hub entrega la misma comunicación que los cables de Thick o Thin Ethernet.

Simplemente se trata de una alternativa del cableado.

• En la actualidad, existen los tres tipos de redes en distintas instituciones (aunque la más común es la de par trenzado).

• Por este motivo, la mayoría de las tarjetas de red vienen con los tres tipos de conectores:

Thick Ethernet AUI

Thin Ethernet BNC

Twisted Pair Ethernet RJ45

Conector RJ45para 10Base-T

Conector BNC para Thinnet

Conector AUIpara Thicknet

Algunas imágenes de Adaptadores

Adaptador AUI-a-10Base-T, usado para conectar una tarjeta de red con

un conector AUI a una red con un esquema 10BAse-T.

AUI

Adaptador AUI-a-10Base-T. Este adaptador está conectado directamente en la puerta AUI del computador, con lo que se elimina el cable AUI.

Adaptador AUI-a-thinnet adapter, para conectar una tarjeta de red con AUI a una Thin Ethernet.

Propiedades de una Ethernet

• Topología de Bus: todas las estaciones comparten un único canal de comunicación.

• La información se difunde por el bus a 10Mbps

Todas las estaciones reciben todas las

transmisiones que se realicen

Propiedades de una Ethernet

• Mecanismo de entrega de la información del “mejor esfuerzo”.

El HW no entrega información al emisor

acerca de la recepción de la información por el

receptor(en una capa superior,

TCP se encarga de esto)

Propiedades de una Ethernet

• El control de acceso al bus es distribuido

No existe una entidad central que asigne

permisos de acceso al bus

Propiedades de una Ethernet

• El control de acceso al bus es distribuido

El esquema de acceso al bus se conoce como Carrier Sense Multiple Access with Collision

Detect (CSMA/CD).

Topología Ethernet

• La topología lógica (que depende de la forma en que fluyen las señales en el medio) puede ser diferente de la topología física.

• La topología lógica de Ethernet es un sólo canal (bus) que lleva las señales a todas las estaciones.

Topología Lógica

• Varios segmentos Ethernet pueden ser conectados para formar una LAN Ethernet más grande utilizando dispositivos de amplificación y de ajuste de tiempos llamados repetidores (un concentrador 10BaseT actua como un repetidor multipuerto).

• Utilizando repetidores, un sistema Ethernet de múltiples segmentos puede crecer en forma de un “árbol sin raíz” (en cualquier dirección, pero sin formar “loops”)

• Cada segmento es una rama del sistema y aunque físicamente estén conectados como una estrella, lógicamente el sistema de señales Ethernet sigue siendo un bus

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Topología física

1 2R R

R

63

4

5

7

8

9

• La señal enviada desde cualquier estación viaja sobre el segmento de la estación y es repetida a los demás segmentos.• La topología física puede incluir conexión de cables en forma de bus o de estrella

Pasos a seguir para iniciar una transmisión

• Sensar el canal para ver si está desocupado.

• Si no se detecta una transmisión, el computador comienza a transmitir.

• La transmisión está limitada en el tiempo de duración (existe un tamaño máximo del paquete de información a transmitir).

• Entre paquete y paquete, el transmisor espera un tiempo para permitir que otra estación realice su transmisión.

Detección y Recuperación de Colisiones

En el canal pueden ocurrir colisiones cuando dos estaciones comienzan a transmitir al mismo tiempo.

La detección de una colisión se lleva a cabo mediante el monitoreo continuo del cable por parte del transceiver (CD: Collision Detect)

Detección y Recuperación de Colisiones

La recuperación de una colisión se lleva a cabo a través de las siguientes etapas:

• Se aborta la transmisión• Cada estación espera un tiempo aleatorio

después de la primera colisión e intenta transmitir.

• Si ocurre una segunda colisión (por tiempos demasiado cercanos), las estaciones esperan el doble del tiempo e intentan transmitir.

• Si ocurre una n-ésima colisión, las estaciones esperan 2n veces el tiempo inicial.

Direcciones Ethernet de Hardware

• Las direcciones Ethernet se componen de 48 bits.

• Cada tarjeta de red conectada a una Ethernet tiene asignada una dirección Ethernet única.

• Para evitar duplicaciones de direcciones, los fabricantes de tarjetas compran bloques de direcciones (IEEE administra el espacio de direcciones Ethernet).

Direcciones Ethernet de Hardware

• Existen tres tipos de direcciones Ethernet:

• Unicast• Multicast • Broadcast

8 oct 6 oct 6 oct 2 oct 64 a 1500 octetos 4 oct

CRCDatosTipo de frameDirección fuenteDirección destinoPreambulo (sinc.)

Formato de un frame en Ethernet

Los frames son de largo variable: entre 64 y 1518 octetos.

Extendiendo Ethernet

• El cable del bus de una Ethernet tiene un límite en longitud.

• Se necesita un método para cubrir distancias mayores.

Extendiendo Ethernet

Para extender la longitud del cable, existen los repetidores.

Un repetidor traspasa señales de un cable a otro (regeneración).

No pueden ponerse más de dos repetidores entre dos máquinas.

Ej:repetidores usados para extender Etherneten un edificio.

R

R

R

Piso 1

Piso 2

Piso 3

• Un bridge es un repetidor con inteligencia: no replica el ruido, los errores o los frames malformados.

• Más detalles en las páginas 30 y 31 de la bibliografía.

Canal Ethernet

Ethernet puede transportar datos de diferentes protocolos de alto nivel

• Una LAN Ethernet puede transportar datos entre los computadores utilizando TCP/IP, pero la misma Ethernet puede llevar datos utilizando Novell (IPX/SPX), AppleTalk, etc.

• Ethernet es similar a un sistema de transporte de carga en camiones, pero que lleva paquetes de datos entre computadoras. A Ethernet no le afecta que llevan por dentro los frames

TCP/IP IPX/SPXTCP/IP IPX/SPX AppleTalk

FRAMES

Bibliografia

• Lantronix (2014) Guia Didactica de Ethernet,Web oficial de Consulintel.Fecha de Consulta: 25 de Noviembre de 2014. Url:http://www.consulintel.es/html/Tutoriales/Lantronix/guia_et_p1.html