Ethernet
De Wiki do Pazo da Mercé
Historia de Ethernet
A versión orixinal de Ethernet aparecida no ano 1975 na no Centro de Investigación de Xerox estaba deseñada como un sistema de 2.94 Mbps para conectar uns 100 equipos sobre un cable de 1 quilómetro. A Ethernet de Xerox tivo tanto éxito que Xerox, Intel Corporation e Digital Equipment Corporation deseñaron un estándar para Ethernet a 10 Mbps. Dentro do modelo OSI, a especificación Ethernet cubre funcións dos niveis físico e de enlace de datos. Dentro do proxecto 802, Ethernet é a especificación 802.3 de IEEE.
Co paso do tempo, Ethernet converteuse no medio de acceso máis utilizado para redes de área local. Ethernet é un estándar que non pertence a ningunha industria, e que tivo unha gran aceptación polos fabricantes de hardware de rede.
Ethernet baséase nunha comunicación banda base cunha topoloxía lóxica en bus, con velocidades actualmente de 10, 100 Mbps, 1 Gbps (dende o ano 1998) e ata 10 Gbps (dende o ano 2003) e utiliza CSMA/CD para regular o segmento de cable principal.
Aspectos básicos
Características básicas de Ethernet
- Topoloxías: Lóxica en bus e física en bus ou en estrela.
- Tipo de arquitectura de comunicación: Banda base (normalmente).
- Método de acceso: CSMA/CD.
- Especificación: IEEE 802.3.
- Velocidade de transferencia: 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps ou 10 Gbps.
- Tipo de cable: Par trenzado UTP e STP, coaxial e fibra óptica
Ethernet divide os datos en tramas, que poden ter entre 64 e 1.518 bytes, pero a propia trama Ethernet necesita utilizar ao menos 18 bytes; así pois, o tamaño dos datos dunha trama Ethernet está entre 46 e 1.500 bytes. Cada trama contén información de control e ten a mesma estrutura básica.
Por exemplo, a trama Ethernet II utilizada por TCP/IP que se transmite a través da rede, consta das seccións que aparecen na seguinte figura:
- Preámbulo: Indica o comezo da trama.
- Destino e orixe: As direccións de orixe e destino, de 6 bytes cada unha.
- Tipo: Úsase para identificar o protocolo do nivel de rede utilizado, normalmente, IP.
- Comprobación de redundancia cíclica (CRC): Campo de comprobación de erros para determinar se a trama chegou libre de erros.
Os estándares IEEE
As redes Ethernet incluen unha variedade de alternativas de cableado e técnicas de transmisión, definidas cunha nomenclatura establecida, que ten o seguinte significado:
<Capacidade en Mbps><sinalización><lonxitude máxima do segmento en hectómetros ou tipo de cable se non é coaxial>
| Cableado | Velocidade de transmisión | |||
| 10 Mbps (Ethernet) | 100 Mbps (Fast Ethernet) | 1 Gbps (Gigabit Ethernet) | 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) | |
| Coaxial groso | 10BASE-5 | - | - | - |
| Coaxial fino | 10BASE-2 | - | - | - |
| Par trenzado | 10BASE-T | 100BASE-T4 | 1000BASE-T | 10GBASE-T |
| 100BASE-TX | ||||
| Fibra óptica | 10BASE-F | 100BASE-F | 1000BASE-F | 10GBASE-SR |
| 10GBASE-LR | ||||
| 10GBASE-ER | ||||
| 10GBASE-SW | ||||
| 10GBASE-LW | ||||
| 10GBASE-EW | ||||
Hai que ter presente sempre que o formato de trama, o mecanismo de funcionamento e as direccións son iguais para os distintos estándares, o cal permite facilmente compatibilizar uns cos outros. Desta forma, a meirande parte dos produtos (hubs, tarxetas de rede, switches, etc.) existentes hoxe en día no mercado permiten distintas velocidades; son os produtos denominados duais.
Podemos atopar, por exemplo, unha tarxeta de rede 10/100/1000 Mbps, que soporta as tres velocidades de transmisión. Este tipo de dispositivos poderán operar a unha velocidade ou outra en función do tipo de dispositivo que detecten no outro extremo. O que si deberemos ter en conta é que a velocidade da transmisión será a máxima soportada polos dous extremos; é dicir, se no outro extremo teño un hub a 10/100 Mbps, a transmisión entre a tarxeta de rede e este hub se fará a 100 Mbps, xa que é a velocidade máis alta aceptada polos dous dispositivos.
Estándar 10BASE-5
Esta especificación é de 10 Mbps e segmentos de 500 metros. Normalmente, utiliza unha topoloxía en bus e pode soportar ata 100 nodos (estacións, repetidores e demais) por segmento. O backbone, ou segmento principal, é o cable principal dende o que se conectan os cables dos transceivers ás estacións e repetidores.
Entre os compoñentes dun cableado con cable groso se inclúen:
- Transceptores ou transceivers: Dispositivos que poden enviar e recibir, proporcionar comunicación entre o equipo e o cable principal da LAN, e están situados nas conexións dos vampiros sobre o cable.
- Cables de transceiver: O cable que conecta o transceiver á NIC.
- Conectores DIX (o AUI): Son os conectores do cable do transceiver.
AUI son as siglas que significan Interfaz de Conexión de Unidade e é un conector de 15 pins (DB-15) que se soe utilizar para conectar nesta tecnoloxía unha tarxeta de rede a un cable Ethernet.
Estándar 10BASE-2 (802.3a)
Transmite a 10 Mbps nun cable coaxial en banda base e pode levar un sinal ata 185 metros. Utiliza unha topoloxía física en bus. Unha rede de cable fino pode soportar ata 30 nodos por segmento de cable.
Estándar 10BASE-T (802.3i)
10BaseT é unha rede Ethernet que soe utilizar cable de par trenzado sen apantallar (UTP) para a conexión de equipos, aínda que tamén pode usar STP. Utiliza sinalización en banda base, e proporciona unha capacidade de transmisión de 10 Mbps. Presenta unha topoloxía física en estrela.
Estándar 10BASE-F (802.3j)
Proporciona 10 Mbps, utilizando banda base sobre cable de fibra óptica. A principal razón para utilizar 10BaseF é para traballar con cables longos entre repetidores, como pode ser entre edificios, xa que permite segmentos de ata 2000 metros de lonxitude debido a baixa atenuación que presenta.
Estándar 10BROAD-36 (802.3b)
10Broad36 soporta unha capacidade de transmisión de 10 Mb/s e utiliza un cable de banda ancha. 36 fai referencia á distancia máxima en metros (3600) soportada entre dúas estacións. O cable de banda ancha usado con 10Broad36 é o mesmo cable coaxial de 75 Ohmios usado polo sistema de televisión por cable.
O sistema de banda ancha soporta a transmisión de múltiples servizos sobre un só cable dividindo cada banda por frecuencias separadas, asignando cada frecuencia a un servizo (multiplexación en frecuencia). Esta é a técnica utilizada no sistema de transmisión de TV por cable onde cada canal usa unha frecuencia distinta. 10Broad36 conecta as estacións de traballo ao cable central a través de conectores AUI.
Características dos estándares a 10 Mbps
| 10BASE2 | 10BASE5 | 10BASE T | 10ANCHA36 | 10BASEF | |
|---|---|---|---|---|---|
| Medios de transmisión | Coax fino (50 Ohm.) | Coax groso (50 Ohm.) | UTP /STP/FTP | Coax (75 Ohm.) | Par de fibra óptica |
| Técnica de sinalización | Banda Base (Manchester) | Banda Base (Manchester) | Banda Base (Manchester) | Banda Ancha(PSK) | Banda Base (Manchester) |
| Lonxitude máxima de segmento (m) | 185 | 500 | 100 | 3600 | 2000 |
| Nodos / segmento | 30 | 100 | - | - | 33 |
Estándar 100BASE-T4 (802.3u)
Utiliza cable UTP categoría 3, 4 ou 5 usando 4 pares de fíos.
Estándar 100BASE-TX (802.3u)
Utiliza cable UTP categoría 5 (ou superior) de 2 pares ou STP.
Estándar 100BASE-F (802.3u)
Usa cable de fibra óptica de 2 fíos.
Características dos estándares a 100 Mbps
| 100BASET4 | 100BASETX | 100BASEF | |
|---|---|---|---|
| Medio de transmisión | 4 pares UTP de Cat 3,4,5 | 2 pares STP ou 2 pares UTP Cat 5 | 2 fibras ópticas |
| Técnica de sinalización | 8B6T-NRZ | 4B 5B-NRZI | 4B 5B-NRZI |
| Lonxitude máxima de segmento | 100 m | 100 m | 2000 m |
Estándar 1000BASE-T (802.3ab)
Estes dous estándares son coñecidos como Gigabit Ethernet, e supoñen un novo paso adiante na capacidade de transmisión das redes de área local. Hoxe en día non é frecuente aínda atopar LANs que utilicen na súa totalidade estes estándares, pero si se usa xa moito en enlaces entre servidores ou elementos de interconexión.
O estándar 1000BaseT utiliza cable par trenzado UTP categoría 5e ou 6, facendo uso dos catro pares de fíos do cable.
Estándar 1000BASE-F (802.3z)
Utiliza como medio de transmisión a fibra óptica, coa vantaxe de que así permite distancias maiores que o anterior.
Características dos estándares a 1 Gbps
| 1000BASET | 1000BASEF | |
|---|---|---|
| Medio de transmisión | UTP Cat 5e, 6 | Fibra multimodo |
| Técnica de sinalización | 8B / 10B | 8B / 10B |
| Lonxitude máxima de segmento | 25m Cat5e e 100m 6 | 3000 m |
Estándares 10GBASE-SR, 10GBASE-SW, 10GBASE-LR, 10GBASE-LW, 10GBASE-ER, 10GBASE-EW (802.3ae)
Todos estes estándares aprobados no ano 2003 conseguen unha velocidade de 10 Gbps utilizando a fibra óptica (as dúas primeiras variantes con fibra multimodo e as demais con fibra monomodo) e a súa principal diferencia radica na lonxitude máxima permitida par o cable, que vai dende os 26 metros (con fibra multimodo) ata 80 km (con fibra monomodo). As variantes acabadas en W están deseñadas para o uso en redes WAN.
Estándar 10GBASE-T (802.3an)
Esta variante foi aprobada en xuño do 2006, e especifica unha velocidade de 10 Gbps utilizando cable UTP ou STP de categorías 6 ou 7, dependendo da calidade do cable a lonxitude máxima permitida para cada segmento do mesmo. O feito de que tamén utilice conectores RJ-45 pode facer que esta variante sexa a máis utilizada no futura nas LANs de grandes prestacións.
