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• Richar Quispe

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Los componentes de la trama CSMA/CD son responsables de las siguientes tareas: El preámbulo es responsable de proveer sincronización entre los dispositivos emisor y receptor. El delimitador de inicio de trama indica el comienzo de una trama de datos. El delimitador de inicio de trama está formado de la siguiente secuencia de 8 bits, 10101011. Cada campo de dirección, dirección de origen y dirección de destino, puede tener una longitud tanto de 2 bytes como de 6 bytes. Ambas direcciones, origen y destino, deben tener la misma longitud en todos los dispositivos de una red dada. El campo dirección de destino específica la estación o estaciones a las cuales están dirigidos los datos. Una dirección que referencia a un grupo de estaciones es conocida como dirección de grupo de multicast, o dirección de grupo de multidifusión. Una dirección que referencia a todas las estaciones de una red es conocida como dirección de difusión. El campo longitud indica la longitud del campo de datos que se encuentra a continuación. Es necesaria para determinar la longitud del campo de datos en los casos que se utiliza un campo pad (campo de relleno). El campo información contiene realmente los datos transmitidos. Es de longitud variable, por lo que puede tener cualquier longitud entre 0 y 1500 bytes. Un campo pad o campo de relleno es usado para asegurar que la trama alcance la longitud mínima requerida. Una trama debe contener mínimo un número de bytes para que las estaciones puedan detectar las colisiones con precisión. Una secuencia de chequeo de trama es utilizada como mecanismo de control de errores. Cuando el dispositivo emisor ensambla la trama, realiza un cálculo en los bits de la trama. El algoritmo usado para realizar este cálculo siempre genera como salida un valor de 4 bytes. El dispositivo emisor almacena este valor en el campo de chequeo de secuencia de la trama. Cuando el receptor recibe la trama, realiza el mismo cálculo y compara el resultado con el del campo de chequeo de secuencia de la trama. Si los dos valores coinciden, la transmisión se asume como correcta. Si los dos valores son diferentes, el dispositivo de destino solicita una retransmisión de la trama.

Protocolo de transmisión CSMA/CA Este protocolo es una mejora del CSMA, su nombre indica Carrier Sense Multiple Access/collision avoidance, lo cual quiere decir que es un protocolo orientado a evitar las colisiones de paquetes en la línea. CSMA/CA opera de la siguiente manera: 1.

La estación que desea transmitir “escucha” a la portadora para conocer su estado

2.

Si la portadora esta inactiva, entonces inicia la transmisión, si el canal esta ocupado

entonces debe esperar un tiempo aleatorio. 3.

Cuando se detecta que el canal está despejado la estación que va a transmitir envía

una señal a los demás equipos indicando que se va a transmitir un paquete, por lo tanto que los demás no transmitan. 4.

Luego envía el paquete y espera por una recepción del receptor, que indica si el

paquete fue recibido, para luego liberar el canal. Debido a sus características este protocolo es usado mayormente en redes inalámbricas que cumplen con el estándar 802.11 de la IEEE, debido a que evita en gran medida las colisiones.

Ethernet Es el nombre de una tecnología de redes de computadoras de área local (LANs) basada en tramas de datos. El nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de trama del nivel de enlace de datos del modelo OSI. Ethernet se refiere a las redes de área local y dispositivos bajo el estándar IEEE 802.3 que define el protocolo CSMA/CD, aunque actualmente se llama Ethernet a todas las redes cableadas que usen el formato de trama descrito más abajo, aunque no tenga CSMA/CD como método de acceso al medio. Aunque se trató originalmente de un diseño propietario de Digital Equipment Corporation (DEC), Intel y Xerox (DIX Ethernet), esta tecnología fue estandarizada por la especificación IEEE 802.3, que define la forma en que los puestos de la red envían y reciben datos sobre un medio físico compartido que se comporta como un bus lógico, independientemente de su configuración física. Originalmente fue diseñada para enviar datos a 10 Mbps, aunque posteriormente ha sido perfeccionada para trabajar a 100 Mbps, 1 Gbps o 10 Gbps y se habla de versiones futuras de 40 Gbps y 100 Gbps. En sus versiones de hasta 1 Gbps utiliza el protocolo de acceso al medio CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect - Acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones). Actualmente Ethernet es el estándar más utilizado en redes locales/LANs. Ethernet fue creado por Robert Metcalfe y otros en Xerox Parc, centro de investigación de Xerox para interconectar computadoras Alto. El diseño original funcionaba a 1 Mbps sobre cable coaxial grueso con conexiones vampiro (que "muerden" el cable) en 10Base5. Para la norma de 10 Mbps se añadieron las conexiones en coaxial fino (10Base2, también de 50 ohmios, pero más flexible), con tramos conectados entre sí mediante conectores BNC; par trenzado categoría 3 (10BaseT) con conectores RJ45, mediante el empleo de hubs y con una configuración física en estrella; e incluso una conexión de fibra óptica (10BaseF). Los estándares sucesivos (100 Mbps o Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, y 10 Gigabit Ethernet) abandonaron los coaxiales dejando únicamente los cables de par trenzado sin apantallar (UTP - Unshielded Twisted Pair), de categorías 5 y superiores y la fibra óptica. Ethernet es la capa física más popular de la tecnología LAN usada actualmente. Otros tipos de LAN incluyen Token Ring 802.5, Fast Ethernet, FDDI, ATM y LocalTalk. Ethernet es popular porque permite un buen equilibrio entre velocidad, costo y facilidad de instalación. Estos puntos

fuertes, combinados con la amplia aceptación en el mercado y la habilidad de soportar virtualmente todos los protocolos de red populares, hacen a Ethernet la tecnología ideal para la red de la mayoría de usuarios de la informática actual.

La trama Ethernet Una trama de Ethernet 802.3 se compone de los siguientes campos:

Fig. 11 Trama Básica de Ethernet 802.3

 Preámbulo. Este campo tiene una extensión de 7 bytes que siguen la secuencia .  Inicio. Es un campo de 1 byte con la secuencia , que indica que comienza la trama.  Dirección de destino. Es un campo de 2 o 6 bytes que contiene la dirección del destinatario. Aunque la norma permite las dos longitudes para este campo, la utilizada en la red de 10 Mbps es la de 6 bytes. El bit de mayor orden de este campo, que ocupa el lugar 47, codifica si la dirección de destino es un único destinatario (bit puesto a 0) o si representa una dirección de grupo (bit puesto a 1). Cuando todos los bits del campo dirección están a 1, se codifica una difusión, es decir, codifica una trama para todas las estaciones de la red.  Dirección de origen. Es semejante al campo de dirección de destino, pero codifica la dirección MAC de la estación que originó la trama, es decir, de la tarjeta de red de la estación emisora.  Longitud. Este campo de dos bytes codifica cuántos bytes contiene el campo de datos. Su valor oscila en un rango entre 0 y 1 500.  Datos. Es un campo que puede codificar entre 0 y 1500 bytes en donde se incluye la información de usuario procedente de la capa de red.  Relleno. La norma IEEE 802.3 específica que una trama no puede tener un tamaño inferior a 64 bytes, por tanto, cuando la longitud del campo de datos es muy pequeña se requiere rellenar este campo para completar una trama mínima de al menos 64 bytes.

Es un campo que puede, por tanto, tener una longitud comprendida entre 0 y 46 bytes, de modo que la suma total de la trama sea al menos de 64 bytes.  CRC. Es el campo de 4 bytes en donde se codifica el control de errores de la trama. En la siguiente figura se muestran los diferentes tipos de tramas Ethernet que puede haber:

Fig. 12 Diversos tipos de tramas de Ethernet

IEEE 802.3 + 802.2 SAP (Service Access Point): el cuarto campo contiene el largo de la parte de datos más el encabezado LLC (no debe ser mayor de 2048 para mantener la compatibilidad con ethernet II). El encabezado LLC especifica el DSAP y SSAP(Destination Service Access Point y Source Service Access Point) que son utilizados por algunos protocolos para implementar la funcionalidad de la capa de transporte, y por último un byte de control. IEEE 802.3 + 802.2 SNAP (Sub-Network Access Protocol): El cuarto campo es el mismo que en el caso anterior, pero el encabezado LLC cambia fijando los contenidos DSAP (170), SSAP (170) y Control y agregando 2 campos: OUI ID (Organization Unique Identifier ID fijado en 0 por defecto) y Tipo de protocolo (IP 0x800, ARP 0x806 ó RARP 0x835). En todos los casos se agrega un campo FCS al final (Frame Check Sequence) para verificación (CRC). Eficiencia de Ethernet Como se explico anteriormente la trama de ethernet puede ir de 64 bytes (longitud total de 84 bytes luego de los encabezados) a 1500 bytes (1538 bytes en total), como no todo lo que se transmite es datos sino que hay un componente adicional debido a los diversos encabezamientos que se van agregando es de esperar que la eficiencia nunca será del 100 %. Además de esto se puede demostrar que le eficiencia de una red ethernet dependerá en gran medida de la longitud de la trama, a mayor tamaño de trama mejor es la eficiencia, observando que para una trama de 1500 bytes la eficiencia es de casi 98% y de la cantidad de nodos conectados en la misma (mientras a medida que aumentan los nodos decae la eficiencia hasta llegar a un punto donde es casi constante). En la grafica 13 se puede observa las curvas de

eficiencia de una red @ 10Mbps, para diversos tamaños de trama y en función de la cantidad de estaciones conectadas a la red.

Fig. 13 Eficiencia de Ethernet @ 10 Mbps

Tipos de Ethernet Ethernet  1BASE-5: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1Mb/s sobre cable par trenzado a una distancia máxima de 250m.  10BASE-5: Es el estándar IEEE para Ethernet en banda base a 10Mb/s sobre cable coaxial de 50 Ω troncal y AUI (attachment unit interface) de cable par trenzado a una distancia máxima de 500m.  10BASE-2: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 10MB/s sobre cable coaxial delgado de 50 Ω con una distancia máxima de 185m.  10BROAD-36: El estándar IEEE para Ethernet en banda ancha a 10Mb/s sobre cable coaxial de banda ancha de 75 Ω con una distancia máxima de 3600m.  10BASE-T: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 10 Mb/s sobre cable par trenzado sin blindaje (Unshielded Twisted Pair o UTP) siguiendo una topología de cableado horizontal en forma de estrella, con una distancia máxima de 100m desde una estación a un hub.  10BASE-F: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 10Mb/s sobre fibra óptica con una distancia máxima de 2.000 metros (2Km).

Fast Ethernet  100BASE-TX: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 100Mb/s sobre dos pares (cada uno de los pares de categoría 5 o superior) de cable UTP o dos pares de cable STP.  100BASE-T4: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 100Mb/s sobre 4 pares de cable UTP de categoría 3 (o superior).  100BASE-FX: Es el estándar IEEE para Ethernet en banda base a 100Mb/s sobre un sistema de cableado de dos fibras ópticas de 62.5/125 μm.  100BASE-T2: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 100Mb/s sobre 2 pares de categoría 3 (o superior) de cable UTP.

Gigabit Ethernet  1000BASE-SX: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s (1Gb/s) sobre 2 fibras multimodo (50/125 μm o 62.5/125 μm) de cableado de fibra óptica.  1000BASE-LX: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s (1Gb/s) sobre 2 fibras monomodo o multimodo (50/125 μm or 62.5/125 μm) de cableado de fibra óptica.  1000BASE-CX: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s (1Gb/s) sobre cableado de cobre blindado balanceado de 150 Ω. Este es un cable especial con una longitud máxima de 25m.  1000BASE-T: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s (1Gb/s) sobre 4 pares de categoría 5 o superior de cable UTP, con una distancia máxima de cableado de 100m.

En la fig. 14 se muestra un resumen de las familias ethernet mas utilizadas:

Fig. 14 Familias Ethernet

http://profesores.elo.utfsm.cl/~tarredondo/info/networks/DataLink_2.pdf