Ethernet

Tarjeta de Red ISA de 10Mbps

Conectores BNC (Coaxial) y RJ45 de una tarjeta de Red

Tarjeta de Red PCI de 10Mbps

Norma o estándar (IEEE 802.3) que determina 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 perfeccionado para trabajar a 100 Mbps, 1 Gbps o 10 Gbps y se habla de versiones futuras de 40 Gbps y 100 Gbps. Utiliza el protocolo de comunicaciones 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

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Ethernet fue creado por Robert Metcalfe y otros en Xerox Parc para interconectar computadoras Alto. El diseño original funcionaba a 1 Mbp sobre cable coaxial grueso con conexiones vampiro (que "muerden" el cable). 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 si mediante conectores BNC; par trenzado categoría 3 (10BaseT) con conectores RJ45, mediante el empleo de hubs y con una configuracíon física en estrella; e incluso una conexión de fibra óptica (10BaseF).

Los estándares sucesivos (100 Mpbs o Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10 Gbps) 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.

Hardware comúnmente utilizado en una red Ethernet

• NIC, o adaptador de red Ethernet - permite el acceso de una computadora a una red. Cada adaptador posee una dirección MAC que la identifica en la red y es única. Una computadora conectada a una red se denomina nodo.
• Repetidor o repeater - aumenta el alcance de una conexión física, disminuyendo la degradación de la señal eléctrica en el medio físico
• Concentrador o hub - funciona como un repetidor, pero permite la interconección de múltiples nodos.
• Puente o bridge - interconectan segmentos de red, haciendo el cambio de frames entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que dice en que segmento está ubicada una dirección MAC.
• Switch - funciona como el bridge, pero permite la interconexión de múltiples segmentos de red, funciona en velocidades más rápidas y es más sofisticado. Los switches pueden tener otras funcionalidades, como redes virtuales y permiten su configuración a través de la propia red.
• Enrutador o router - funciona en una capa de red más alta que los anteriores -- el nivel de red, como en el protocolo IP, por ejemplo -- haciendo el enrutamiento de paquetes entre las redes interconectadas. A través de tablas y algoritmos de enrutamiento, un enrutador decide el mejor camino que debe tomar un paquete para llegar a una determinada dirección de destino.

Ethernet es el protocolo por el cual se comunican las computadores en un entorno LOCAL de red. El cable que se inserta atrás de la computadora y parece un "jack" de teléfono grande es utilizado para enviar información en este protocolo, la computadora utiliza una tarjeta NIC ("Network Interface Card") para realizar la comunicación. Cada tarjeta NIC contiene una dirección MAC (única) , esta dirección MAC corresponde a la dirección física o "Hardware" de la computadora, esto sería el equivalente al "Nivel 2" del modelo OSI.

Ahora bien, Ethernet como protocolo es considerado CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Acces Collision Detect"), lo cual significa que por su cable solo puede ser transmitida una sola señal a cierto punto en el tiempo, esto es, si a un cable se encuentran conectadas 10 o 20 PC's, sólo una puede transmitir información a la vez,las demás deben esperar a que finalice la transmisión.

Además de esta característica CSMA/CD, el protocolo "Ethernet" también utiliza lo que es denominado "Broadcast" o "Transmisión a todas las terminales" , considerando el ejemplo anterior, lo que ocurre cuando una PC envía información es que las otras 9 o 19 recibirán esta misma información, lo que sucede posteriormente es que solo la PC con la dirección MAC especificada acepta la información, las restantes la descartan.

Llega un punto en el uso de una red en que estos "Broadcasts" son excesivos, aunado a la característica "CSMA/CD" que sólo una PC puede transmitir a la vez; la transmisión de información ("throughput") en la red (LAN) empieza a decaer, y la forma mas común de evitar estos problemas es mediante un "Switch", aunque también pudiera ser utilizado un Router , pero esto dependerá de situaciones especificas.

Cual es la diferencia entre un "Switch" y un "Hub" ?

El "Hub" básicamente extiende la funcionalidad de la red (LAN) para que el cableado pueda ser extendido a mayor distancia, es por esto que un "Hub" puede ser considerado como una repetidora. El problema es que el "Hub" transmite estos "Broadcasts" a todos los puertos que contenga, esto es, si el "Hub" contiene 8 puertos ("ports"), todas las computadoras que estén conectadas al "Hub" recibirán la misma información, y como se mencionó anteriormente , en ocasiones resulta innecesario y excesivo

Un "Switch" es considerado un "Hub" inteligente, cuando es inicializado el "Switch", éste empieza a reconocer las direcciones "MAC" que generalmente son enviadas por cada puerto, en otras palabras, cuando llega información al "Switch" éste tiene mayor conocimiento sobre que puerto de salida es el más apropiado, y por lo tanto ahorra una carga ("bandwidth") a los demás puertos del "Switch", esta es una de la principales razones por la cuales en Redes por donde viaja Vídeo o CAD, se procura utilizar "Switches" para de esta forma garantizar que el cable no sea sobrecargado con información que eventualmente sería descartada por las computadoras finales,en el proceso, otorgando el mayor ancho de banda ("bandwidth") posible a los Vídeos o aplicaciones CAD.

Tipos de Ethernet

Cable Coaxial

Este tipo de medio fue el primero en utilizarse para Ethernet y puede ser de dos tipos:

• Thinnet : Grosor de 1/4" o menor, comúnmente utilizado en diseños 10Base2 para ambientes ARCnet. Distancia Máxima de 185 mt , el cableado utilizado para Thinnet es por lo general tipo RG-58.
• Thicknet : Comúnmente utilizado para "backbones" su tamaño es de 3/8 " (.375 pulgadas),utilizado en backbones de televisión y en diseños 10Base5, su distancia máxima entre centrales es de 500 mt.

A su vez el cableado coaxial puede ser de varios tipos ,algunos son:

• RG-58 /U : Centro Solido de Cobre "Solid Copper core"
• RG-58 A/U : Acordonado de Cobre "Stranded wire copper"
• RG-58 C/U : Especificación Militar "Military Specification of RG-58 A/U"
• RG-59 : Transmisión Altabanda (cable de televisión) "Broadband transmission"
• RG-62 : Tipo Red ARCnet "ARCnet Network Specific"

El cable coaxial a diferencia del cableado Ethernet que comúnmente es utilizado hoy en día, utiliza conectores llamados "BNC" (British Naval Conectors), que es una "T" con orificios muy similares a los que son utilizados por un TV con cable.

Cable Empalmado "Twisted Pair"

Este tipo de cableado es el que se encuentra en mayor uso y puede ser de 5 tipos:

• Categoría 1 : (UTP) Apto únicamente para voz , utilizado para transmisiones comunes de telefonía
• Categoría 2 : (UTP) No es muy utilizado, su velocidad máxima de transmisión es 4 Mbps.
• Categoría 3 : (UTP o STP) Óptimo para transmisiones 10BaseT ,velocidad máxima hasta 10 Mbps.
• Categoría 4 : (UTP o STP) Velocidad máxima 16 Mbps, comúnmente utilizado en un ambiente Token Ring de IBM.
• Categoría 5 : (UTP o STP) Alcanza velocidades de 100 Mbps, utilizado para FastEthernet.
• UTP : Significa que el cable no tiene capa protectora, UTP puede extenderse a una distancia máxima de 100 metros, es utilizado primordialmente para Ethernet
• STP : Utiliza un capa protectora para cada cable para limitar interferencia,permite una mayor distancia que UTP (aunque limitadas) , comúnmente utilizado en ARCnet o Redes IBM.

El cable empalmado consta de 4 pares de alambre "empalmado" y utiliza conectores tipo RJ-45 mostrado a continuación:

Este tipo de conector es muy similar al utilizado en teléfonos, pero si existe una diferencia; cabe mencionar que el conector de teléfonos es llamado RJ-11

Aunque todo "cable empalmado" utiliza conectores RJ-45, el uso de cada alambre dentro del "cable empalmado" depende del medio que se este utilizando, esto dependerá en gran parte de la Tarjeta NIC y Categoría de cable que se utilicen, los distintos medios son:

• 10BaseT : Conocido como IEEE802.3 permite una velocidad máxima de 10Mbps, su distancia máxima entre nodos es 100mt. El surgimiento de tarjetas NIC más eficientes han suplantado el uso de 10BaseT en favor de 100BaseTX-100BaseT4.
• 100BaseTX : También conocido como FastEthernet-especificación IEEE 802.3u. 100TX solo utiliza 2 de los 4 pares del cableado , su distancia máxima es 100 mt. El cableado de categoría 5 es el mínimo requerido para 100TX, su velocidad máxima es de 100Mbps (si se utiliza full-duplex esta puede ser 200Mbps).
• 100BaseT4 : Permite la tecnología de Fast Ethernet sobre cableado de categoría 3 y 4. Utiliza los 4 pares de alambre y altera el funcionamiento nativo de CSMA/CD en Ethernet; sin embargo el uso de los 4 pares de cable elimina la posibilidad de instalar transmisión full-duplex. Este método es utilizado exclusivamente cuando ya se tiene cableado categoría 3.
• 100FX : Es la especificación para correr Fast Ethernet sobre fibra óptica.
• 100BaseVG-AnyLAN : 100Base(Voice-Grade)-Any LAN es la especificación IEEE802.12 que permite la transmisión de 100 Mbps sobre cableado Tipo 3.Es capaz de ejecutar tecnologías Token Ring y Ethernet. Sin embargo como es una implementación que no es estándar ("proprietary") y no ofrece ningún beneficio sobre una instalación 100BaseTx,generalmente se opta por 100BaseTx en vez de 100BaseVG.

Cuestión de Seguridad

Debido a la naturaleza de Ethernet, siendo un protocolo de transmisión "Broadcast" el uso de "Hubs" en la red local ("LAN") puede dar cabida a piratear información, ya que un "Hub" conforme recibe información es enviada a TODOS los nodos que están conectados al "Hub", y aunque las tarjetas NIC están diseñadas para descartar información que no va dirigida hacia ellas, si se tiene el suficiente conocimiento se puede alterar una tarjeta NIC para que intercepte estos paquetes de información, contraste esta deficiencia en seguridad con el funcionamiento de un "Switch" que evita la propagación de paquetes de información a sólo ciertos puertos, de esta forma evitando que alguna computadora intrusa intercepte esta información.

Analizar la Red

El funcionamiento de un "Switch" y "Hub" es sencillo en teoría, pero específicamente:

Cuando se debe utilizar un "Switch" o "Hub" ?

Esto dependerá de la utilización de cada PC o Servidor en la Red, por lo tanto debe utilizar un analizador de redes . Los analizadores pueden variar desde "Hardware" especializado (oscilando $3000-$5000 Dlls U.S) hasta analizadores que consisten de "Software" Open-Source .

Inclusive aunque ya este diseñada su Red es conveniente realizar este tipo de análisis cada determinado tiempo; quizás cuando la Red fue diseñada inicialmente no se contemplaron las aplicaciones CAD o la utilización de una bases de datos que actualmente se utiliza.

Una vez analizada la Red estas son algunas acciones que puede tomar:

• Si se determina que una PC o Servidor esta sobrecargado es conveniente colocarlo sobre un puerto dedicado en un "Switch".
• Si diversos nodos (PC o Servidores) se encuentran con poco tráfico y cada uno bajo un puerto de un "Switch" , es conveniente migrarlos a un "Hub", evitando la capacidad de ocio en el "Switch" y utilizándola en otra sección de la Red con mayor tráfico.

Links:

• Ethereal : Analizador de trafico Open-Source (Disponible para Windows y Unix)

Redes LAN Ethernet

Ethernet es la tecnología de red LAN más usada, resultando idóneas para aquellos casos en los que se necesita una red local que deba transportar tráfico esporádico y ocasionalmente pesado a velocidades muy elevadas. Las redes Ethernet se implementan con una topología física de estrella y lógica de bus, y se caracterizan por su alto rendimiento a velocidades de 10-100 Mbps.

El origen de las redes Ethernet hay que buscarlo en la Universidad de Hawai, donde se desarrollo, en los años setenta, el Método de Acceso Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Colisiones, CSMA/CD (Carrier Sense and Multiple Access with Collition Detection), utilizado actualmente por Ethernet. Este método surgió ante la necesidad de implementar en las islas Hawai un sistema de comunicaciones basado en la transmisión de datos por radio, que se llamó Aloha, y permite que todos los dispositivos puedan acceder al mismo medio, aunque sólo puede existir un único emisor encada instante. Con ello todos los sistemas pueden actuar como receptores de forma simultánea, pero la información debe ser transmitida por turnos.

El centro de investigaciones PARC (Palo Alto Research Center) de la Xerox Corporation desarrolló el primer sistema Ethernet experimental en los años 70, que posteriormente sirvió como base de la especificación 802.3 publicada en 1980 por el Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE).

Las redes Ethernet son de carácter no determinista, en la que los hosts pueden transmitir datos en cualquier momento. Antes de enviarlos, escuchan el medio de transmisión para determinar si se encuentra en uso. Si lo está, entonces esperan. En caso contrario, los host comienzan a transmitir. En caso de que dos o más host empiecen a transmitir tramas a la vez se producirán encontronazos o choques entre tramas diferentes que quieren pasar por el mismo sitio a la vez. Este fenómeno se denomina colisión, y la porción de los medios de red donde se producen colisiones se denomina dominio de colisiones.

Una colisión se produce pues cuando dos máquinas escuchan para saber si hay tráfico de red, no lo detectan y, acto seguido transmiten de forma simultánea. En este caso, ambas transmisiones se dañan y las estaciones deben volver a transmitir más tarde.

Para intentar solventar esta pérdida de paquetes, las máquinas poseen mecanismos de detección de las colisiones y algoritmos de postergación que determinan el momento en que aquellas que han enviado tramas que han sido destruidas por colisiones pueden volver a transmitirlas.

Existen dos especificaciones diferentes para un mismo tipo de red, Ethernet y IEEE 802.3. Ambas son redes de broadcast, lo que significa que cada máquina puede ver todas las tramas, aunque no sea el destino final de las mismas. Cada máquina examina cada trama que circula por la red para determinar si está destinada a ella. De ser así, la trama pasa a las capas superiores para su adecuado procesamiento. En caso contrario, la trama es ignorada.

Ethernet proporciona servicios correspondientes a las capas física y de enlace de datos del modelo de referencia OSI, mientras que IEEE 802.3 especifica la capa física y la porción de acceso al canal de la capa de enlace de datos, pero no define ningún protocolo de Control de Enlace Lógico.

Ethernet es una tecnología de broadcast de medios compartidos. El método de acceso CSMA/CD que se usa en Ethernet ejecuta tres funciones:

1. Transmitir y recibir paquetes de datos.

2. Decodificar paquetes de datos y verificar que las direcciones sean válidas antes de transferirlos a las capas superiores del modelo OSI.>

3. Detectar errores dentro de los paquetes de datos o en la red.

Tanto Ethernet como IEEE 802.3 se implementan a través de la tarjeta de red o por medio de circuitos en una placa dentro del host.

Formato de trama Ethernet

Según hemos visto, los datos generados en la capa de aplicación pasan a la capa de transporte, que los divide en segmentos, porciones de datos aptas para su transporte por res, y luego van descendiendo pos las sucesivas capas hasta llegar a los medios físicos. Conforme los datos van bajando por la pila de capas, paso a paso cada protocolo les va añadiendo una serie de cabeceras y datos adicionales ;necesarios para poder ser enviados a su destino correctamente. El resultado final es una serie de unidades de información denominadas tramas, que son las que viajan de un host a otro.

La forma final de la trama obtenida, en redes Ethernet, es la siguiente:

Y los principales campos que la forman son:

• Preámbulo: Patrón de unos y ceros que indica a las estaciones receptoras que una trama es Ethernet o IEEE 802.3. La trama Ethernet incluye un byte adicional que es el equivalente al campo Inicio de Trama (SOF) de la trama IEEE 802.3.
• Inicio de trama (SOF): Byte delimitador de IEEE 802.3 que finaliza con dos bits 1 consecutivos, y que sirve para sincronizar las porciones de recepción de trama de todas las estaciones de la red. Este campo se especifica explícitamente en Ethernet.
• Direcciones destino y origen: Incluye las direcciones físicas (MAC) únicas de la máquina que envía la trama y de la máquina destino. La dirección origen siempre es una dirección única, mientras que la de destino puede ser de broadcast única (trama enviada a una sola máquina), de broadcast múltiple (trama enviada a un grupo) o de broadcast (trama enviada a todos los nodos).
• Tipo (Ethernet): Especifica el protocolo de capa superior que recibe los datos una vez que se ha completado el procesamiento Ethernet.
• Longitud (IEEE 802.3): Indica la cantidad de bytes de datos que sigue este campo.
• Datos: Incluye los datos enviados en la trama. En las especificación IEEE 802.3, si los datos no son suficientes para completar una trama mínima de 64 bytes, se insertan bytes de relleno hasta completar ese tamaño (tamaño mínimo de trama). Por su parte, las especificaciones Ethernet versión 2 no especifican ningún relleno, Ethernet espera por lo menos 46 bytes de datos.
• Secuencia de verificación de trama (FCS): Contiene un valor de verificación CRC (Control de Redundancia Cíclica) de 4 bytes, creado por el dispositivo emisor y recalculado por el dispositivo receptor para verificar la existencia de tramas dañadas.

Cuando un paquete es recibido por el destinatario adecuado, les retira la cabecera de Ethernet y el checksum de verificación de la trama, comprueba que los datos corresponden a un mensaje IP y entonces lo pasa a dicho protocolo para que lo procese. El tamaño máximo de los paquetes en las redes Ethernet es de 1500 bytes.

Tipos de redes Ethernet

Existen por lo menos 18 variedades de Ethernet, relacionadas con el tipo de cableado empleado y con la velocidad de transmisión.

Las tecnologías Ethernet más comunes y más importantes las son:

• Ethernet 10Base2. Usa un cable coaxial delgado, por lo que se puede doblar más fácilmente, y además es más barato y fácil de instalar, aunque los segmentos de cable no pueden exceder de 200 metros y 30 nodos. Las conexiones se hacen mediante conectores en T, más fáciles de instalar y más seguros.
• Ethernet 10Base5. También llamada Ethernet gruesa, usa un cable coaxial grueso, consiguiendo una velocidad de 10 Mbps. Puede tener hasta 100 nodos conectados, con una longitud de cable de hasta 500 metros. Las conexiones se hacen mediante la técnica denominada derivaciones de vampiro, en las cuales se inserta un polo hasta la mitad del cable, realizándose la derivación en el interior de un transceiver, que contiene los elementos necesarios para la detección de portadores y choques. El transceiver se une al computador mediante un cable de hasta 50 metros.
• Ethernet 10Base-T. Cada estación tiene una conexión con un hub central, y los cables usados son normalmente de par trenzado. Son las LAN más comunes hoy en día. Mediante este sistema se palian los conocidos defectos de las redes 10BAse2 y 10Base5, a saber, la mala detección de derivaciones no deseadas, de rupturas y de conectores flojos. Como desventaja, los cables tienen un límite de sólo 100 metros, y los hubs pueden resultar caros.
• Ethernet 10Base-FX. Basada en el uso de fibra óptica para conectar las máquinas, lo que la hace cara para un planteamiento general de toda la red, pero idónea para la conexión entre edificios, ya que los segmentos pueden tener una longitud de hasta 2000 metros, al ser la fibra óptica insensible a los ruidos e interferencias típicos de los cables de cobre. Además, su velocidad de transmisión es mucho mayor.
• Fast Ethernet. Las redes 100BaseFx (IEEE 802.3u) se crearon con la idea de paliar algunos de los fallos contemplados en las redes Ethernet 10Base-T y buscar una alternativa a las redes FDDI Son también conocidas como redes Fast Ethernet, y están basadas en una topología en estrella para fibra óptica. Con objeto de hacerla compatible con Ethernet 10Base-T, la tecnología Fast Ethernet preserva los formatos de los paquetes y las interfaces, pero aumenta la rapidez de transmisión hasta los 100 Mbps. En la redes Fast Ethernet se usan cables de cuatro pares trenzados de la clase 3, uno de los cuales va siempre al hub central, otro viene siempre desde el hub, mientras que los otros dos pares son conmutables. En cuanto a la codificación de las señales, se sustituye la codificación Manchester por señalización ternaria, mediante la cual se pueden transmitir 4 bits a la vez. También se puede implementar Fast Ethernet con cableado de la clase 5 en topología de estrella (100BaseTX), pudiendo entonces soportar hasta 100 Mbps con transmisión full dúplex.

Orígenes de Ethernet

A finales de los sesenta la Universidad de Hawai desarrolló una WAN denominada ALOHA. (Una WAN extiende la tecnología de una LAN sobre un área geográfica más grande. La universidad ocupaba un área extensa y buscaba cómo conectar los equipos que estaban dispersos en el campus. Una de las características fundamentales de la red de la universidad era que utilizaba CSMA/CD como método de acceso.

Esta red fue la base para la arquitectura de red Ethernet actual. En 1972, Robert Metcalfe y David Boggs inventaron un esquema de cableado y comunicación en el Centro de Investigación de Xerox en Palo Alto (PARC) y en 1975 introdujeron el primer producto Ethernet. La versión original de Ethernet estaba diseñada como un sistema de 2.94 megabits por segundo (Mbps) para conectar unos 100 equipos sobre un cable de 1 kilómetro (0.62 millas).

La Ethernet de Xerox tuvo tanto éxito que Xerox, Intel Corporation y Digital Equipment Corporation diseñaron un estándar para Ethernet a 10 Mbps.

Especificaciones de Ethernet

En 1978, la Organización internacional de normalización (ISO) creó un conjunto de especificaciones para la conexión de dispositivos diferentes. Este conjunto de estándares se conoce como modelo de referencia OSI (OSI quiere decir Interconexión de Sistemas Abiertos). La especificación Ethernet realiza las mismas funciones que los niveles físico y de enlace de datos de este modelo. Estas especificaciones afectan a cómo se conecta el hardware y a cómo se intercambia la información. En la década de los ochenta el IEEE publicó el Proyecto 802. Este proyecto generó estándares para el diseño y compatibilidad de componentes hardware que operaban en los niveles físico y de enlace de datos. El estándar que pertenecía a Ethernet es la especificación 802.3 de IEEE.

Características de Ethernet

Actualmente, Ethernet es la arquitectura de red más popular. Esta arquitectura de banda base utiliza una topología en bus, normalmente transmite a 10 Mbps y utiliza CSMA/CD para regular el segmento de cable principal.

El medio Ethernet es pasivo, lo que significa que no requiere una fuente de alimentación, por lo que no fallará a no ser que el medio esté cortado físicamente o no esté terminado correctamente.

Aspectos básicos de Ethernet

Características básicas de Ethernet

Topologías: Bus lineal o bus en estrella

Tipo de arquitectura: Banda base.

Método de acceso: CSMA/CD.

Especificación: IEEE 802.3.

Velocidad de transferencia: 10 Mbps ó 100 Mbs.

Tipo de cable: Grueso, fino, UTP y STP

 El formato de trama de Ethernet

Ethernet divide los datos en paquetes en un formato que es diferente al de los paquetes de otras redes: Ethernet divide los datos en tramas. Se pueden utilizar los términos de «paquete» y «trama» de forma indistinta; en el contexto de Ethernet se utiliza el término de «trama». Una trama es un paquete de información transmitido como una unidad. Una trama Ethernet puede tener entre 64 y 1.518 bytes, pero la propia trama Ethernet necesita utilizar al menos 18 bytes; así pues, el tamaño de los datos de una trama Ethernet está entre 46 y 1.500 bytes. Cada trama contiene información de control y tiene la misma estructura básica.

Por ejemplo, la trama Ethernet II, utilizada por el Protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP), que se transmite a través de la red, consta de las secciones que aparecen en la siguiente tabla (TCP/IP se ha convertido en el estándar de hecho para la transmisión de datos en redes, incluyendo a Internet):

Componentes de una trama Ethernet II

Preámbulo: Indica el principio de la trama.

Destino y origen: Las direcciones de origen y destino.

Tipo: Se utiliza para identificar el protocolo del nivel de red, normalmente, IP o IPX (Intercambio de paquetes entre redes de Novell).

Comprobación de redundancia cíclica (CRC): Campo de comprobación de errores para determinar si la trama ha llegado sin errores.

Los estándares IEEE a 10 Mbps

Las redes Ethernet incluyen una variedad de alternativas de cableado y topologías. Existen cuatro topologías Ethernet de 10 Mbps:

10BaseT.

10Base2.

10Base5.

10BaseFL.

10Broad36

Estándar 10BaseT

En 1990, el comité IEEE publicó la especificación 802.3 para Ethernet en par trenzado. El resultado, 10BaseT (10 Mbps, Banda base sobre par trenzado), es una red Ethernet que suele utilizar cable de par trenzado sin apantallar (UTP) para la conexión de equipos. Normalmente 10BaseT suele utilizar UTP, pero también se puede utilizar cable de par trenzado apantallado (STP) sin cambiar ninguno de los parámetros de 10BaseT.

La mayoría de las redes de este tipo están configuradas en forma de estrella, pero internamente utilizan un sistema de comunicación en bus como el de otras configuraciones Ethernet. Normalmente, el hub de una red 10BaseT sirve como un repetidor multipuerto y se suele situar en los armarios de conexiones del edificio. Cada equipo está colocado en el extremo de un cable que está conectado al hub. Cada equipo tiene dos pares de hilos; un par se utiliza para recibir datos y otro par se utiliza para transmitir datos.

La longitud máxima de un segmento 10BaseT es 100 metros (328 pies). Se pueden utilizar repetidores para aumentar esta limitación. La longitud mínima del cable entre equipos es de 2,5 metros (unos 8 pies). Una LAN 10BaseT puede gestionar 1.024 equipos.

El cable UTP permite la transmisión de datos a 10 Mbps. Es fácil realizar cambios cambiando un cable en el panel de conexiones. Un cambio en el panel de conexiones no afectará a otros dispositivos de la red; esto difiere de una red con bus Ethernet tradicional.

Los hubs más recientes permiten la conexión a tipos de cable Ethernet fino y grueso. De esta forma, también es fácil convertir el cable Ethernet grueso a cable 10BaseT conectando un transceiver mini 10BaseT al puerto AUI de la tarjeta de red.

Resumen de las especificaciones de 10BaseT:

Cable: UTP Categoría 3, 4 ó 5.

Conectores: RJ-45 al final del cable.

Transceiver: Cada equipo necesita uno; algunas tarjetas lo tienen incorporado.

Distancia del transceiver al hub: Máximo de 100 metros (328 pies).

Backbones para los hubs: Cable coaxial o de fibra óptica para unir grandes redes locales o para cargar con el tráfico entre redes más pequeñas.

Número total de equipos por LAN sin componentes de conectividad: 1024 por especificación.

Estándar 10Base2

Otra topología es 10Base2, y se da este nombre a la especificación 802.3 de IEEE porque transmite a 10 Mbps en un hilo de banda base y puede llevar una señal hasta casi el doble de 100 metros (la distancia actual es de 185 metros).

Este tipo de red utiliza cable coaxial fino, que tiene un segmento de red máximo de 185 metros (607 pies) y una longitud mínima de 0,5 metros entre estaciones. También existe la limitación de hasta 30 equipos por segmento de 185 metros.

Entre los componentes del cableado con cable fino están:

Conectores BNC de barril.

Conectores BNC T.

Terminadores BNC.

El cableado con cable fino normalmente utiliza una topología de bus local. Los estándares de IEEE para cable fino no permiten la utilización de un cable transceiver del conector T del bus al equipo. En su lugar, se conecta directamente el conector T a la NIC.

Se puede utilizar un conector BNC de barril para conectar los segmentos de cable fino y poder extender la longitud del cable. Por ejemplo, si necesita una longitud de cable para nueve metros de largo, pero sólo tiene uno de 7,5 metros y otro de 1,5 metros de cable fino, puede unir los dos segmentos de cable con un conector BNC de barril. Sin embargo, la utilización de conectores de barril debe evitarse en la medida de lo posible ya que cada conexión reduce la calidad de la señal y añade el riesgo de la separación y desconexión.

Una red de cable fino es una forma económica de dar soporte a un departamento pequeño o a un grupo de trabajo. El cable que se utiliza para este tipo de redes es:

Relativamente barato.

Fácil de instalar.

Fácil de configurar.

Una red de cable fino puede soportar hasta 30 nodos (equipos y repetidores) por segmento de cable, como por la especificación 802.3.

La regla 5-4-3

Una red de cable fino puede combinar hasta cinco segmentos de cable conectados por cuatro repetidores; pero sólo puede hacer tres segmentos con estaciones conectadas. A los dos segmentos que no se pueden utilizar se les conoce como «enlaces entre repetidores». Esto se conoce como la regla 5-4-3.

Debido a que los límites de Ethernet son demasiado estrictos para proyectos de cierta envergadura, se pueden utilizar repetidores para unir segmentos Ethernet y ampliar la longitud total de la red a 925 metros.

Resumen de las especificaciones 10Base2

Longitud máxima del segmento: 185 metros.

Conexión a la tarjeta de red: Conector BNC T.

Segmentos y repetidores: Se pueden unir cinco segmentos utilizando cuatro repetidores.

Equipos por segmento: 30 equipos por segmento por especificación.

Segmentos que pueden tener equipos: Se pueden utilizar equipos en tres de los cinco segmentos.

Longitud máxima total de la red: 925 metros.

Estándar 10Base5

La especificación de IEEE para esta topología es de 10 Mbps y segmentos de 500 metros (cinco veces 100 metros). También se denomina Ethernet estándar.

Esta topología hace uso del cable coaxial grueso. Normalmente, el cable grueso utiliza una topología en bus y puede soportar hasta 100 nodos (estaciones, repetidores y demás) por segmento backbone. El backbone, o segmento principal, es el cable principal desde el que se conectan los cables de los transceivers a las estaciones y repetidores. Las distancias y tolerancias para cable grueso son mayores que las de cable fino: un segmento de cable grueso puede tener hasta 500 metros y una longitud máxima de la red de 2.500 metros.

Entre los componentes de un cableado con cable grueso se incluyen:

Transceivers. Se trata de dispositivos que pueden enviar y recibir, proporcionar comunicación entre el equipo y el cable principal de la LAN, y están situados en las conexiones de los vampiros sobre el cable.

Cables de transceiver. El cable que conecta el transceiver a la NIC.

Conectores DIX (o AUI). Estos son los conectores del cable del transceiver.

Conectores serie, incluyendo N conectores de barril y N terminales serie. Los componentes del cable grueso funcionan de la misma forma que los componentes del cable fino.

AUI son unas siglas que significan Interfaz de conexión de unidad y es un conector de 15 pines (DB-15) que se suele utilizar para conectar una tarjeta de red a un cable Ethernet.

La regla 5-4-3 para cable grueso

En una red Ethernet con cable grueso puede tener un máximo de cinco segmentos backbone conectados utilizando repetidores (basados en la especificación IEEE 802.3), de los cuales sólo tres pueden tener equipos conectados. La longitud de los cables de los transceivers no se utiliza para medir la distancia permitida por el cable grueso; sólo se utiliza la propia longitud del cable grueso desde un extremo hasta el otro.

Entre dos conexiones, la longitud mínima del segmento de cable es de 2,5 metros. El cable grueso se diseñó para soportar un backbone para un departamento grande en un edificio. 

Resumen de las especificaciones 10base5

Longitud máxima del segmento: 500 metros.

Transceivers: Conectados al segmento (en la conexión).

Distancia máxima entre el equipo y el transceiver: 50 metros.

Distancia mínima entre transceivers: 2,5 metros.

Segmentos y repetidores: Se pueden unir cinco segmentos utilizando cuatro repetidores.

Segmentos que pueden tener equipos: Se pueden conectar equipos en tres de los cinco segmentos.

Longitud total máxima de los segmentos unidos: 2.500 metros.

Número máximo de equipos por segmento: 100 por especificación.

Combinación de cable grueso y cable fino

En redes de tamaño considerable es frecuente combinar cables Ethernet grueso y fino. El cable grueso es bueno para backbones, mientras que el cable fino se suele utilizar para segmentos secundarios o ramas. Esto significa que el cable grueso es el cable que se suele utilizar para distancias largas. El cable grueso tiene un núcleo de cobre más grueso y puede, por tanto, llevar señales a una distancia mayor que el cable fino. El transceiver se conecta al cable grueso y el conector AUI del cable del transceiver se conecta a un repetidor. Las ramas de cable fino se conectan al repetidor y conectan los equipos a la red.

Estándar 10BaseFL

El comité de IEEE publicó una especificación para Ethernet en cable de fibra óptica El resultado, 10 BaseFL (10 Mbps, banda base sobre cable de fibra óptica) es una red Ethernet que suele utilizar cable de fibra óptica para conectar los equipos y los repetidores.

La principal razón para utilizar 10BaseFL es para trabajar con cables largos entre repetidores, como puede ser entre edificios.

Longitud máxima del segmento: 2.000 metros.

Número máximo de nodos por segmento: 2

Atenuación máxima: 3,75 dB/km para las transmisiones con una longitud de onda de 850 nm; 1,5 dB/km para transmisiones en 1300 nm

Número máximo de segmentos: 1.024

Número máximo de segmentos con nodos: 1.024

Número máximo de concentradores (hub) encadenados: 4

Estándar 10Broad36

10Broad36 soporta un ratio de transmisión de 10 Mb/s y utiliza un cable de banda ancha. 36 hace referencia a la distancia máxima en metros (3600) soportada entre dos estaciones. El cable de banda ancha usado con 10Broad36 es el mismo cable coaxial usado por el sistema de televisión por cable (CATV).

El sistema de cable de banda ancha soporta la transmisión de múltiples servicios sobre un sólo cable dividiendo cada banda por frecuencias separadas, asignando cada frecuencia a un servicio. Esta es la técnica es la utilizada en el sistema de transmisión de TV por cable donde cada canal usa una frecuencia distinta. Esta capacidad es la que permite a 10Broad36 compartir el cable con otro tipo de servicio como el vídeo.

Otra de las ventajas de 10Broad36 es que soporta distancias de transmisión de la  señal mayores que otro tipo de señales de banda base sobre cable coaxial como 10Base5 y 10Base2. Un sólo segmento de 10Broad36 puede tener 1800 m. de longitud. Todas las redes basadas en 10Broad36 tienen que tener un terminador (head end). El terminador puede estar al final de de un único segmento o al principio de múltiples segmentos. Si unimos varios segmentos podemos alcanzar una distancia total de 3600 m.

10Broad36 conecta las estaciones de trabajo al cable central a través de conectores AUI y la distancia máxima al Back-Bone es de 50 m. por lo que técnicamente es posible obtener una distancia máxima de 3700 m..

El sistema de transmisión en banda ancha se diferencia del sistema de transmisión en banda base en el flujo de transmisión de la señal. La señal en banda ancha viaja en un sólo sentido, el flujo es unidireccional, al contrario que en banda base que es bidireccional. Para que las señales alcancen todos los dispositivos en la red, debe haber dos caminos para el flujo de los datos. Esto puede lograrse a través de un solo "cable" o de una configuración de "cable dual".

En la configuración de un sólo cable, la transmisión se produce sobre dos canales, cada uno con un rango de frecuencia distinto. Un canal se utiliza para transmitir la señal y otro para recibirla. Cuando la señal se transmite viaja hasta el terminador. El terminador incluye un conversor de frecuencia que cambia la frecuencia de la señal y la re-transmite en la dirección opuesta a lo largo del mismo cable. La señal se recibe entonces por todos los dispositivos en el cable.

En una configuración de cable dual, cada estación se conecta a dos cables, uno de ellos se utiliza para transmitir y la señal llega hasta el terminador por donde continua hasta el otro cable sin cambiar la frecuencia,. La señal puede recibirse por todos los dispositivos a través de este segundo cable.

Cuando se introdujo 10Broad36 ofrecía la ventaja de soportar una mayor longitud de segmentos que 10Base5 y 10Base2. Pero esta ventaja disminuyó con la introducción de la fibra FOIRL y del estándar 10Base-F, ya que 10Broad36 no soporta el sistema de trabajo Full-duplex.

Características de 10Broad36:

Ratio de transmisión: 10 Mb/s (no soporta full-duplex)

Tipo de cable: coaxial 75 Ohmios (Cable banda ancha CATV)

Longitud máxima del segmento: 1.800 metros.

Longitud máxima de múltiples segmentos: 3.600 m.

Sistema de señal: Frecuencia modulada (RF)

Los estándares IEEE a 100 Mbps

En la actualidad los estándares IEEE a 10 Mbps se están viendo rápidamente reemplazados por los estándares IEEE a 100 Mbps, que incluyen la posibilidad de atender a aplicaciones que requieren un ancho de banda elevado como:

Diseño asistido por equipo (CAD).

Fabricación asistida por equipo (CAM). 

Vídeo.

Almacenamiento de imágenes y documentos.

Dos estándares Ethernet que se ajustan a estas nuevas demandas son: 

Ethernet 100BaseVG-AnyLAN.

Ethernet 100BaseX (Fast Ethernet).

Tanto Ethernet 100BaseVG-AnyLAN como Fast Ethernet son entre 5 y 10 veces más rápidos que las Ethernet estándar. Además, son bastante compatibles con el cableado de 10Base T. Esto significa permitir actualizaciones plug and play a instalaciones 10BaseT existentes.

Estándar 100VG-AnyLAN

El 100VG (calidad de voz) AnyLAN es una tecnología de red emergente que combina elementos de las arquitecturas Ethernet y Token Ring. Originalmente fue desarrollada por Hewlett-Packard, y ahora está siendo refinada y comprobada por el comité 802.12 de la IEEE. La especificación 802.12 es un estándar para la transmisión de tramas Ethernet 802.3 y paquetes Token Ring 802.5.

A esta tecnología se la conoce con cualquiera de los nombres siguientes y todos se refieren al mismo tipo de red:

100VG-AnyLAN.

100Base VG.

VG.

AnyLAN.

Especificaciones

Algunas de las especificaciones actuales de la 100VG-AnyLAN incluyen:

Una tasa mínima de 100 Mbps.

La posibilidad de soportar topologías en estrella en cascada con cables de par trenzado de Categoría 3, 4 y 5 y con fibra óptica.

El método de acceso de prioridad de demandas que permita dos niveles de prioridad (alta y baja).

La posibilidad de permitir una opción de filtrado de tramas en hub para aumentar la privacidad.

Soporte para tramas Ethernet y paquetes Token Ring.

Topología

Una red 100VG-AnyLAN está construida en una topología en estrella en la que todos los equipos están conectados a un hub y estos a un hub padre o central. Si añadimos hubs hijo al hub central podemos ampliar la red. Los hubs hijo actúan como equipos para los hubs padre. Los hubs padre controlan la transmisión de los equipos conectados a sus hijos.

Consideraciones

Esta topología requiere sus propios hubs y sus propias tarjetas. Además, las longitudes de los cables 100BaseVG están limitadas respecto a 10BaseVG y otras implementaciones de Ethernet. La longitud máxima de cable desde el hub 100BaseVG a un equipo no puede superar los 250 metros (unos 820 pies). Si queremos aumentar este límite necesitamos un equipamiento especial que se utiliza para aumentar el tamaño de una LAN. Estos límites de longitud de cable se traducen en que 100BaseVG necesita más armarios de conexiones que 10BaseVG.

Estándar Ethernet 100BaseX

Este estándar, a veces denominado Fast Ethernet, es una extensión del estándar Ethernet existente. Utiliza cable UTP de Categoría 5 y utiliza CSMA/CD en una topología de bus en estrella, similar a 10BaseT, donde todos los cables están conectados a un hub.

Especificaciones del medio

100BaseX incorpora tres especificaciones para el medio:

100BaseT4 (UTP de Categoría 3, 4, o 5 de 4 pares).

100BaseTX (UTP de Categoría 5 de 2 pares o STP).

100BaseFX (cable de fibra óptica de dos hilos). 

Especificaciones del medio 100BaseX
Valor	Representa	Significado actual
100	Velocidad de transmisión	100 Mbps.
Base	Tipo de señal	Banda base.
T4	Tipo de cable	Indica que se trata de cable de par trenzado utilizando cuatro pares de los utilizados en transmisión telefónica.
TX	Tipo de cable	Indica que se trata de cable de par trenzado utilizando dos pares de los utilizados en transmisión de datos.
FX	Tipo de cable	Indica que se trata de un enlace de fibra óptica que utiliza un cable de fibra óptica de dos hilos de fibra.

Consideraciones de rendimiento

La arquitectura Ethernet puede utilizar varios protocolos de comunicación y puede conectar entornos de computación diversos como NetWare, UNIX, Windows y Macintosh.

Segmentación

Se puede aumentar el rendimiento de Ethernet dividiendo un segmento con muchas conexiones en dos segmentos con menos conexiones y uniéndolos con un bridge o con un router. Esto reduce el tráfico en cada segmento. Debido a que en cada segmento hay menos equipos intentando transmitir, aumenta el rendimiento.

Considere la división en segmentos si aumenta el número de equipos conectados a la red o si hay nuevas aplicaciones que demandan un ancho de banda elevado, como son los programas de bases de datos o de vídeo.

Sistemas operativos de red en Ethernet

Ethernet trabaja con los sistemas operativos de red más populares:

Microsoft Windows 95, Windows 98 y Windows ME.

Microsoft Windows NT Workstation y Windows NT Server.

Microsoft Windows 2000 Professional y Windows 2000 Server.

Microsoft LAN Manager.

Microsoft Windows para trabajo en grupo.

Novell NetWare.

IBM LAN Server. 

AppleShare.

UNIX.

Especificaciones Ethernet (IEEE 802.3)

	10Base2	10Base5	10BaseT
Topología	Bus	Bus	Bus en estrella.
Tipo de cable	RG-58 (Cable coaxial fino)	Cable grueso; cable del transceiver apantallado de un centímetro (3/8 pulgada)	Cable de par trenzado sin apantallar de Categoría 3, 4 o 5.
Conexión a la NIC	Conector BNC T	Conector DIX o AUI	RJ-45.
Resistencia del terminador, Ώ (ohmios)	50	50	No se aplica
Impedancia, Ώ	50± 2	50± 2	85-115 en par trenzado sin apantallar; 135-165 en par trenzado apantallado.
Distancia	0.5 metros entre equipos (23 pulgadas)	2,5 metros (8 pies) entre conexiones y un máximo de 50 metros (164 pies) entre la conexión y el equipo	100 metros (328 pies) entre el transceiver (el equipo) y el hub.
Longitud máxima de un segmento de cable	185 metros (607 pies)	500 metros (1.640 pies)	100 metros (328 pies).
Número máximo de segmentos conectados	5 (utilizando 4 repetidores); sólo puede haber 3 segmentos con equipos conectados	5 (utilizando 4 repetidores) ; sólo puede haber 3 segmentos con equipos conectados	No se aplica.
Longitud total máxima de la red	925 metros (3.035 pies)	2.460 metros (8.000 pies)	No se aplica.
Número máximo de equipos por segmento	30 (En la red puede llegar a haber un máximo de 1.024 equipos)	100	1 (Cada estación tiene su propio cable al hub. Puede haber hasta 12 equipos por hub y un máximo de 1.024 transceivers por LAN sin ningún tipo de conectividad).

Red ethernet de dos ordenadores

Por: Galache

Sección: redes

Fecha: 07/11/2002

Leido: 99948 veces

Fuente: Hispazone.com :::

Instalación de una red sencilla entre dos ordenadores con Windows 9x y tarjetas de red.

Una vez instaladas las tarjetas, vete a “Inicio/ Configuración/ Panel de Control/ Red”. Dependiendo del sistema operativo verás diferentes protocolos: IPX/SPX, NetBEUI, TCP/IP, etc. Recuerda que cuando hablamos de protocolos nos referimos al conjunto de normas que rigen el intercambio de datos entre dos ordenadores en la red.

Verás que ha aparecido “Compartir impresoras y archivos para redes Microsoft”.
Es necesario ir a la pestaña Identificación y asignar un nombre a nuestro ordenador y un grupo de trabajo. El grupo de trabajo debe ser el mismo en ambos ordenadores, y el nombre distinto como es lógico.
En todo este proceso te pedirá el CD de Windows y cuando acabe la instalación reinicia el equipo.

Ve a “Inicio/ Configuración/ Panel de Control/ Red”, pestaña de “Control de Acceso”, y activa “Control de acceso a los recursos” o “Control del acceso de los usuarios” según tus intereses. En la misma ventana verás una breve explicación de cada opción.

Ya estamos preparados para pasar archivos de un ordenador a otro. Para ello, haz click con el botón derecho en el disco duro, por ejemplo, y haz click en compartir. Podrás escoger entre no compartirlo, copartirlo de manera total (se podrán hacer cambios en los archivos), o sólo lectura (no se podrán hacer cambios).

Verás como al compartir una carpeta o unidad, aparecerá otro icono representándolo con una mano debajo del icono.

Si todo ha salido correctamente, deberías ver los elementos compartidos en el icono de entorno de red.

Si no te ha salido a la primera no te desesperes y vuelve a intentarlo. Si algo hay que tener en el mundo de la informática, es paciencia.

Vamos a explicar la forma de conectar dos ordenadores en red mediante dos tarjetas de red de una manera fácil. ¿Qué ventajas obtenemos al realizar la conexión entre dos ordenadores? Pues que los recursos de uno, podrán ser utilizados por el otro. Así, por ejemplo, uno de los ordenadores podría usar el lector de CD-ROM del otro en caso de que no disponga, o bien la impresora, etc. Así que si dispones de un ordenador antiguo y le quieres dar algún uso práctico, ya sabes qué hacer. En nuestro caso, el objetivo es el de compartir archivos de un ordenador a otro.

No vamos a entrar en detalles con el material utilizado. Nuestro consejo es que vayas a una tienda especializada y pidas dos tarjetas de red ethernet 10Base-T para realizar una red sencilla en tu casa, y especifiques la distancia entre ordenadores para que te den la longitud del cable (más vale fallar en exceso). Que te pongan los conectores RJ-45 en los cables como es debido si no lo tienen ya hecho y listo.

EL primer paso es instalar la tarjeta de red. Con el ordenador apagado, y desconectado de la red, debes abrir la carcasa del ordenador. Un buen consejo de cara a la manipulación de hardware: antes de nada, toca una superficie metálica, como la propia carcasa de la CPU por ejemplo. Puedes llevarte una desagradable sorpresa de no hacerlo, como una descarga inesperada aun teniendo el ordenador apagado.
Una vez abierta la carcasa, mira la ranura de expansión correspondiente a la tarjeta de red que hayas adquirido. Son esas ranuras en las que van metidas otras tarjetas. No tendrás dificultad en distinguirlas ya que los fabricantes se han preocupado mucho de que sólo entre en un tipo de ranura. Lo más probable es que tengas que usar una de tipo PCI. En la sección hardware podrás encontrar algún tutorial sobre este tema.

Una vez “enganchado” todo como es debido enciende el ordenador. Si tu equipo es Plug&Play, el propio ordenador debería detectar la tarjeta automáticamente. De no ser así, deberás hacerlo tu mismo en:
“Inicio/ Configuración/ Panel de Control/ Agregar nuevo hardware”. Sigue el asistente para agregar nuevo hardware y no deberías tener ningún problema. Es más que probable que junto con las tarjetas te viniera un disquete o un CD-ROM. Ahí vendrán los controladores o drivers necesarios para el correcto funcionamiento de las tarjetas. Cuando el asistente te pida los controladores, introduce el CD o disquete y búscalos por ahí.

Asegúrate de que la tarjeta se ha instalado como es debido en “Inicio/ Configuración/ Panel de Control/ Sistema/ Adaptadores de Red”

El que a nosotros nos ineteresa es el NetBEUI, protocolo de transporte creado por Microsoft. Es aconsejable que elimines los protocolos que no vayas a usar dejando sólo el NetBEUI.
NOTA: No borres “TCP/IP-Adaptador de acceso telefónico a redes”, es el utilizado para Internet.
Selecciona NetBEUI, haz click en Propiedades, vete a la pestaña “Avanzado”.
Hay que hacer click en “Establecer este protocolo como predeterminado” para que ambos ordenadores utilicen el NetBEUI por defecto.


Pincha en “Compartir archivos e impresoras” y verás los recuadros: “Permitir a otros que tengan acceso a mis archivos” y “Permitir que otros usuarios impriman con mis impresoras”. Puedes seleccionar los dos, pero el que a nosotros nos interesa es el primero.