PDF de programación - Clase 4 Ethernet

Clase 4

Ethernet

Tema 2.- Nivel de enlace en LANs

Ingeniero Técnico de Telecomunicación Especialidad en

Dr. Daniel Morató

Redes de Ordenadores
Sonido e Imagen, 3º curso

Temario

1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
3.- Interconexión de redes IP
4.- Enrutamiento con IP
5.- Nivel de transporte en Internet
6.- Nivel de aplicación en Internet
7.- Ampliación de temas

Ethernet

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Temario

LANs Ethernet
Diseño de redes Ethernet. WLANs

1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
•
•
3.- Interconexión de redes IP
4.- Enrutamiento con IP
5.- Nivel de transporte en Internet
6.- Nivel de aplicación en Internet
7.- Ampliación de temas

Ethernet

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Objetivo

• Funcionamiento básico de las LANs
basadas en tecnología Ethernet

Ethernet

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Contenido

• Introducción
• Ethernet “original”
• Formato de la trama (DIX)
• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)
• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

 10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.

Ethernet

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Niveles de protocolos

• La familia de protocolos TCP/IP solo incluye a los niveles de
• Tecnologías de red (LAN, WAN, etc) estudiadas en la materia

Red, Transporte y Aplicación
de “Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios”

Aplicación
Presentación

Sesión

Transporte

I

S
O

Red

Enlace
Físico

TCP/IP

Aplicación
Transporte

InterRed

Host a red

Aplicación
Transporte

Red

Enlace
Físico

LANs,
WANs, etc

Ethernet

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Local Area Networks (LANs)
• Son redes privadas
• Las velocidades hoy en día están entre los 10Mbps
• Se limitan a un edificio o una zona local (1 ó 2Km)
trabajo, periféricos,
• Conectan estaciones de
• Suelen ser tecnologías basadas en medios de
• Se producen pocos errores
• Ethernet, Token Ring, Wireless LAN (Wi-Fi), ATM

terminales, etc.
broadcast

y 1Gbps

LAN, etc.

Ethernet

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Ethernet hoy en día

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

físicos

Ethernet

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Ethernet “original”

•

¿Quién? ¿Cuándo? ¿Dónde? .... Bob Metcalfe. Años 70-80. Xerox
Palo Alto Research Center, California
Posteriormente fundador de 3Com

•
• 10Mbps
• Thick Ethernet o 10Base5
• Topología en bus
•

Estándar DIX (Digital, Intel, Xerox)

DTE

Interfaz Ethernet

Cable AUI
Transceiver

Tap

Coaxial grueso

Ethernet

Terminador

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Contenido

• Introducción
• Ethernet “original”
• Formato de la trama (DIX)
• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)
• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

 10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.

Ethernet

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Nivel MAC

• PDU del nivel de enlace = Trama
• Formato de la trama (estándar DIX)

 Direcciones MAC
 Ethertype
 Datos
 CRC

Cabecera (header)

Dest
Addr

Src
Addr

Bytes:

6

6

e
p
y
T
r
e
h
t
E

2

Datos

Sentido de transmisión

Ethernet

Cola (trailer)

C
R
C

4

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Trama DIX: Direcciones MAC

• Única por tarjeta (“a fuego”)
Espacio plano de direcciones
•
• 6 bytes (ej: 00:00:0C:95:7A:EA)
• Tipos de direcciones
 Individual/Grupo: octavo bit
 Broadcast: todos los bits están
 Universal/Local: séptimo bit

está a 0/1
a 1
está a 0/1

• 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

Cabecera (header)

Dest
Addr

Src
Addr

Bytes:

6

6

e
p
y
T
r
e
h
t
E

2

Datos

Sentido de transmisión

Ethernet

Cola (trailer)

C
R
C

4

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Trama DIX: Encapsulación
• Ethertype (ej: 0x0800 = 2048 => IP)
• Datos:

 MTU (Maximum Transmission Unit) de 1500 Bytes
 Tamaño mínimo de 46 Bytes
 ¿Si no alcanza el mínimo? Relleno (padding) con 0s hasta
IP sobre EthernetII en RFC 894

el mínimo

•

MTU (Maximum Transmission Unit) = 1500 Bytes

46-1500Bytes

Datos

Dest
Addr

Src
Addr

Bytes:

6

6

e
p
y
T
r
e
h
t
E

2

Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

Sentido de transmisión

Ethernet

C
R
C

4

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Contenido

• Introducción
• Ethernet “original”
• Formato de la trama (DIX)
• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)
• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

 10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.

Ethernet

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Subnivel MAC

Servicio no fiable

•
• CSMA/CD
• CSMA:

• CD:

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

 Si detecta colisión mientras
transmite reintentar tras un
tiempo aleatorio
A

B

C

D

Ethernet

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Subnivel MAC

• Tamaño mínimo de trama:
a la estación más lejana (…)
máxima distancia
emisor (… … …)

 Hacer CD hasta que el primer bit llegue
 Peor caso: trama mínima y colisión a la
 Colisión además debe llegar hasta el
Estándar:
 Mínimo 64 Bytes de trama
 Máximo 2500 m
 Dominio de Colisión: una red CSMA/CD en
la cual habrá una colisión si dos máquinas
conectadas al sistema transmiten “al mismo
tiempo”

•

A

t=t0

B

C

t=t0+2τ

Ethernet

t=t0+τ

D

t=t0+τ-ε

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Contenido

• Introducción
• Ethernet “original”
• Formato de la trama (DIX e IEEE)
• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)
• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

 10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.

Ethernet

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Tecnologías Ethernet

10Base5:

 “Thick Ethernet”
 Coaxial grueso (amarillo)
 5 → 500m (entre repetidores)

10Base2:

 “Thinnet” o “Cheapernet”
 Coaxial fino y flexible (negro)
 2 → 185m (entre repetidores)
 Transceiver opcional (más barato)

Conector AUI
Una “T”

Transceiver

Coaxial fino

Conector BNC

Ethernet

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Tecnologías Ethernet

10Base-T:

 Cables de par trenzado
 Topología física en estrella
 Elemento central = “Hub”
 Topología lógica en bus
 Transceiver opcional
 Conector RJ-45

Conector AUI

Conector RJ-45

Cable de par trenzado

Hub

Ethernet

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Tecnologías Ethernet

• 10Base-FL
 Fibra óptica
• Fast-Ethernet (IEEE 802.3u):
 100Base-TX
 2 pares trenzados de categoría 5
 Topología en estrella (100m)
 Fibra óptica multimodo (2Km)

 100Base-FX

• Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z):
 4 pares trenzados de categoría 5
 Fibra óptica

 1000Base-T
 1000Base-SX, 1000Base-LX

• Otras (menos utilizados o sin equipamiento a la

venta)

Ethernet

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Contenido

• Introducción
• Ethernet “original”
• Formato de la trama (DIX e IEEE)
• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)
• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

 10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.

Ethernet

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Repetidores

≅

“Hub” =

“Hub

repetidor” =

•
• Nivel 1 OSI (nivel físico)
•
•
•

“Repetidor”
“Concentrador” = “Concentrador de cableado”
Prácticamente solo hace regeneración de la señal
eléctrica
Permite unir varios “segmentos” Ethernet formando
un solo “dominio de colisión”
Permiten exceder los límites de distancia y de
número de hosts conectados

Red

Enlace
Físico

Repetidor

Máximo 500m

Máximo 500m

Ethernet

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Interconexión de repetidores

• No son estaciones ⇒ no tienen direcciones MAC
•

Pueden tener interfaces de diferentes tecnologías de nivel físico
(coaxial, par trenzado)

• Tanto para 10Mbps como 100Mbps pero no se pueden mezclar
•

Límites en el número de ellos que puede haber entre dos hosts (más
estrictos para fast-ethernet)

• Aproximación: Regla “5-4-3-2-1”

 “En un camino entre dos estaciones el máximo son 5 segmentos en
serie, con hasta 4 repetidores y no más de 3 segmentos compartidos,
entonces habrá 2 enlaces dedicados y 1 solo dominio de colisión”

Ethernet

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Resumen

• Diferentes niveles físicos para Ethernet
• El más común es par trenzado con
topología en estrella
• Idem para FastEthernet
• No fiable
• Con
extendibles con repetidores

físicas, algunas

limitaciones

Ethernet

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Temario

LANs Ethernet
Diseño de redes Ethernet. WLANs

1.- Introducción
2.- Nivel de enlace en LANs
•
•
3.- Interconexión de redes IP
4.- Enrutamiento con IP
5.- Nivel de transporte en Internet
6.- Nivel de aplicación en Internet
7.- Ampliación de temas

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Próxima clase

Diseño de redes Ethernet. WLANs

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