PDF de programación - Ethernet

ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Ethernet

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

3º Ingeniería de Telecomunicación


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Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes
4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local
7. Servicios de Internet

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I



Temario

Introducción

1.
2. Arquitecturas, protocolos y estándares
3. Conmutación de paquetes

•
•
•

Arquitectura de protocolos para LANs
Ethernet
Protocolos de Internet

4. Conmutación de circuitos
5. Tecnologías
6. Control de acceso al medio en redes de área local

• CSMA/CD

7. Servicios de Internet

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ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Ethernet


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I



Ethernet

• Tecnología de LAN ampliamente extendida
• Simple de instalar
• Barata
• Múltiples medios físicos (coaxial, par trenzado, fibra)
• Ha ido aumentado su velocidad (10Mbps → 10Gbps)

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Ethernet “original”

• ¿Quién?
• Bob Metcalfe. Años 70-80. Xerox Palo Alto Research Center,

¿Dónde? ....

¿Cuándo?

California

10Mbps

• Posteriormente fundador de 3Com
•
• Thick Ethernet o 10Base5
• Topología en bus
• Estándar DIX (Digital, Intel, Xerox)

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Ethernet “original”

“Thick Ethernet”

10Base5
•
• Coaxial grueso (amarillo)
• 5 → 500m (entre repetidores)

DTE

Interfaz Ethernet

Cable AUI

Transceiver (MAU)

Coaxial grueso (Physical Medium)

Tap (MDI)

MAU = Medium Attachment Unit
MDI = Medium Dependent Interface
AUI = Attachment Unit Interface
DTE = Data Terminal Equipment

Terminador

50Ω

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I

Topología en bus

Ventajas:
• Barata y fácil de implementar
• Requiere menos cableado que otras
• Se pueden añadir nuevos nodos sin disturbiar el

tráfico

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Topología en bus

Desventajas:
• Es difícil encontrar fallos en el cableado
• Un corte en el bus puede aislar segmentos o ser fatal

para la LAN

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ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

CSMA/CD


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Subnivel MAC

CSMA/CD
• Carrier Sense Multiple Access /

Colision Detection

• Canal inactivo: transmitir la trama
• C. ocupado: retrasar la transmisión
• Debido al retardo puede que un
nodo no note que otro está
transmitiendo

• Detecta si se produce una colisión

mientras transmite
Si hay colisión reintenta tras un
tiempo aleatorio (backoff)
Ejemplo (. . .)

•

•

A

B

C

D

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Subnivel MAC

CSMA/CD
• Carrier Sense Multiple Access /

Colision Detection

• Canal inactivo: transmitir la trama
• C. ocupado: retrasar la transmisión
• Debido al retardo puede que un
nodo no note que otro está
transmitiendo

• Detecta si se produce una colisión

mientras transmite
Si hay colisión reintenta tras un
tiempo aleatorio (backoff)
Ejemplo (. . .)

•

•

A

B

C

D

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Subnivel MAC

Tamaño mínimo de trama
• Emisor hace CD solo mientras transmite
• ¿Hacer CD hasta que el primer bit llegue a la estación más lejana y ya

se haya producido colisión o no vaya a haber ya? (…)

• Peor caso: trama mínima y colisión a la máxima distancia
• Colisión además debe llegar hasta el emisor (… … …)
• Collision window (slot time)
•
•

2 τ = trama_mínima / velocidad_tx = trama_mínima / 10Mbps
diámetro_máximo = τ ⋅ veloc_propag

A

t=t0

B

C

t≈t0+2τ

t=t0+τ

D

t=t0+τ-ε

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Subnivel MAC

• Máximo 2500 m
• Mínimo 64 Bytes de trama
• Dominio de Colisión: una

red
la cual habrá una
CSMA/CD en
colisión si dos máquinas conectadas
al sistema
“al mismo
tiempo”

transmiten

• Con alta carga se disparan

colisiones

las

Tamaño de

trama
(bytes)

Tiempo de
Tx (µseg)

64
512
1000
1518

51.2
409.6
800
1214.4

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ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Formatos


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Trama IEEE

IEEE 802.3 (MAC)

•
• Formato de la trama
– Direcciones MAC
– Longitud
– Datos
– CRC

• Campo Longitud (de lo que le sigue, sin el CRC)

LLC
MAC

Físico

Medio

Dest
Addr

Src
Addr

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L

Bytes:

6

6

2
Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

Sentido de transmisión

C
R
C

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Direcciones MAC

• Única por tarjeta (“a fuego”)
• 6 bytes (ej: 00:00:0C:95:7A:EA)
• Espacio plano de direcciones
• Gestionadas por el IEEE
• Los primeros 24 bits identifican al fabricante

00:00:0C (y otros) = Cisco Systems; 00:00:63 = HP
00:20:AF (y otros) = 3Com

Dest
Addr

Src
Addr

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L

Bytes:

6

6

2
Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

C
R
C

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Direcciones MAC

• Tipos de direcciones

– Individual/Grupo: octavo bit está a 0/1
– Broadcast: todos los bits están a 1
– Universal/Local: séptimo bit está a 0/1


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Dest
Addr

Src
Addr

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L

Bytes:

6

6

2
Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

C
R
C

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Trama IEEE

IEEE 802.3 + 802.2 (LLC)

•
• Unacknowledged connectionless

LLC
MAC

Físico

Medio


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802.2 LLC

Dest
Addr

Src
Addr

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L


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P
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L
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N
C

Bytes:

6

6

1 1 1

2
Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

C
R
C

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Trama IEEE

IEEE 802.3 + 802.2 (LLC/SNAP)

•
• MTU 1.492 bytes

Dest
Addr

Src
Addr

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L

802.2 SNAP

802.2 LLC
)
A
A
(

P
A
S
S

)
A
A
(

P
A
S
D

)
3
(

L
T
N
C

Org
Code

LLC/SNAP

MAC

Físico

Medio

38-1492Bytes

Datos

Bytes:

6

6

1 1 1 3

2
Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

2

C
R
C

4

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Trama IEEE

IEEE 802.3 + 802.2 (LLC/SNAP)

•
• Ethertype 2048 (0x0800) = IP
•

IP sobre 802 en RFC 1042

Dest
Addr

Src
Addr

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L

802.2 LLC
)
A
A
(

P
A
S
S

)
A
A
(

P
A
S
D

)
3
(

L
T
N
C

Org
Code
(000)

802.2 SNAP

e
p
y
t
r
e
h
t
E

LLC/SNAP

MAC

Físico

Medio

38-1492Bytes

Datos

Bytes:

6

6

1 1 1 3

2
Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

2

C
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C

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Estándar DIX (Ethernet II)

• No emplea subnivel LLC
• Todos los Ethertype > 1.500
• Hoy en día integrado en el estándar 802.3
• Formato más frecuente
• MTU 1500 bytes
•

IP sobre EthernetII en RFC 894

Enlace
(MAC)

Físico

Medio

Dest
Addr

Src
Addr

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L

802.2 LLC
)
A
A
(

P
A
S
S

)
A
A
(

P
A
S
D

)
3
(

L
T
N
C

Org
Code
(000)

Bytes:

6

6

2

1 1 1 3

Dest
Addr

Src
Addr

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E

802.2 SNAP

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y
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E

2

38-1492Bytes

Datos

46-1500Bytes

Datos

C
R
C

4

C
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C

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ARQUITECTURA DE REDES, SISTEMAS Y SERVICIOS
Área de Ingeniería Telemática

Tecnologías


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Ethernet “original”

“Thick Ethernet”

10Base5
•
• Coaxial grueso (amarillo)
• 5 → 500m (entre repetidores)

DTE

Interfaz Ethernet

Cable AUI

Transceiver (MAU)

Coaxial grueso (Physical Medium)

Tap (MDI)

MAU = Medium Attachment Unit
MDI = Medium Dependent Interface
AUI = Attachment Unit Interface
DTE = Data Terminal Equipment

Terminador

50Ω

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