PDF de programación - Ethernet

Ethernet

Dr. Daniel Morató

Area de Ingeniería Telemática

Departamento de Automática y Computación

Universidad Pública de Navarra

[email protected]

http://www.tlm.unavarra.es/asignaturas/lpr

Objetivo

• Funcionamiento y

Ethernet

tecnologías de LAN

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Segundo nivel
Tercer nivel
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1

Contenido

• Nivel MAC en Ethernet

– CSMA/CD
– Formato de la trama
• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

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Contenido

• Nivel MAC en Ethernet

– CSMA/CD
– Formato de la trama
• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

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Ethernet hoy en día

• Tecnología de LAN ampliamente extendida
• Simple de instalar
• Barata
• Multiples medios

(coaxial, par

trenzado, fibra)

físicos

• Ha ido aumentado su velocidad (10Mbps-

10Gbps)

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Ethernet “original”

•

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

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

DTE

Interfaz Ethernet

Cable AUI

Transceiver

Coaxial grueso

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Terminador

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Nivel MAC

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

Cabecera (header)

Dest
Addr

6

Src
Addr

6

e
p
y
T
r
e
h
t
E

2

Datos

Tamaño: 64Bytes 1518Bytes

Mínimo= , Máximo=

Sentido de transmisión

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Cola (trailer)

C
R
C

4

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Trama DIX

• Dirección MAC única por tarjeta (“a fuego” en la tarjeta)
• 6 bytes (ej: 00:00:0C:95:7A:EA)
• Espacio plano de direcciones
• Gestionadas por el IEEE

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

– Los primeros 24 bits identifican al fabricante
– Los 24 restantes los asigna este último
– Si el octavo bit está a 1 es una dirección de multicast
– Si todos los bits están a 1 es la dirección de broadcast

Cabecera (header)

Dest
Addr

6

Src
Addr

6

e
p
y
T
r
e
h
t
E

2

Datos

Tamaño: 64Bytes 1518Bytes

Mínimo= , Máximo=

Sentido de transmisión

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Cola (trailer)

C
R
C

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

– MTU (Maximum Transmission Unit) de 1500Bytes
– ¿Si no alcanza el mínimo? Relleno con 0s hasta el

mínimo

• IP sobre EthernetII en RFC 894

MTU (Maximum Transmission Unit) = 1500 Bytes

46-1500Bytes

Datos

Dest
Addr

6

Src
Addr

6

e
p
y
T
r
e
h
t
E

2

Tamaño: 64Bytes 1518Bytes

Mínimo= , Máximo=

Sentido de transmisión

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C
R
C

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Nivel MAC

• Servicio no fiable
• CSMA/CD

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A

B

C

D

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Contenido

• Nivel MAC en Ethernet

– CSMA/CD
– Formato de la trama

• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

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Tecnologías Ethernet

• 10Base5
• 10Base2:

– Coaxial fino (185m)

• 10Base-T

– 2 pares trenzados de categoría 3 (100m)
– Topología en estrella (hubs)

• 10Base-FL

– Fibra óptica

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Teconologías Ethernet

• Fast-Ethernet:
– 100Base-TX

• 2 pares trenzados de categoría 5
• Topología en estrella

– 100Base-FX

• Fibra óptica multimodo

• Gigabit Ethernet

– 1000Base-T

• 4 pares trenzados de categoría 5
– 1000Base-SX, 1000Base-LX

• Fibra óptica

• Otras (menos utilizados o sin equipamiento a la

venta)

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10BASE2

• También llamado Thin Ethernet, Thinnet o “Cheapernet”
• Emplea un cable coaxial más fino y flexible

Conector AUI

• Más barato porque el transceiver pasa a ser opcional

10BASE2

Una “T”

Transceiver

Coaxial fino

Conector BNC

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7

10BASE-T

• Emplea cables de par trenzado. Un par para transmisión y otro para recepción.
De categoría 3 o superior
• Emplea una topología en estrella. Debe
haber un elemento central (hub). Pero
actúa
lógico. El
funcionamiento es el mismo que si
estuvieran conectados en un bus.

Hub

bus

como

un

• Puede emplear un transceiver con
conector AUI en un lado y RJ-45 en el
otro

Conector AUI

Conector RJ-45

Cable de par trenzado

• O puede estar integrado en la tarjeta.
Incluso integrado con otros tipos de
interfaz

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Cable de par trenzado

• Los cables UTP contienen pares de cables trenzados sin apantallar.
Normalmente 4 pares en cada cable

• Según lo trenzados que estén los cables soportan distintas velocidades:

- Categoría 1: Solo voz
- Categoría 2: Datos a 4Mbps (LocalTalk)
- Categoría 3: Datos a 10Mbps (Ethernet)
- Categoría 4: Datos a 20Mbps (Token Ring de 16Mbps)
- Categoría 5: Datos a 100Mbps (Fast Ethernet y Gigabit Ethernet)

• El conector típico es el Registered Jack 45 ó RJ-45

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Cable de par trenzado

• Ethernet y Fast Ethernet emplea un par de cables para transmitir y otro para
recibir. Gigabit Ethernet emplea los 4 pares.
• Los puertos de los hubs están
“cruzados”, eso quiere decir que por
los conectores por los que un DTE
(PC) tendría el sentido de transmisión
ellos tienen la recepción

• Si queremos conectar dos PCs
directamente necesitamos un cable
“cruzado”

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100BASE-TX

• 100Mbps sobre cables de par trenzado. Un par para transmisión y otro para recepción. De
categoría 5 o superior
• Topología en estrella
• Puede emplear un transceiver con un conector MII (Medium-Independent Interface) y RJ-45 en el
otro pero lo normal es que esté integrado en la tarjeta.

Conector MII=Medium-
Independent Interface

Conector RJ-45

Cable de par trenzado

• Existen tarjetas que soportan modo “Full-duplex”. En este modo se puede emplear al mismo
tiempo el par de transmisión y el de recepción. No hay colisiones. Se deja de emplear
CSMA/CD (También hay tarjetas 10BASE-T full duplex)

• Existen tarjetas que soportan ambos estándares. Tarjetas 10/100BASE-T. En ese caso existen
procedimientos automáticos de negociación para que los dos extremos del par trenzado sepan
cuál es la máxima velocidad soportada (esto es opcional)

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Contenido

• Nivel MAC en Ethernet

– CSMA/CD
– Formato de la trama (DIX e IEEE)

• Tecnologías Ethernet
• Repetidores

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Repetidores

•

“Repetidor” = “Hub” = “Hub repetidor” = “Concentrador” = “Concentrador de
cableado”
Funciona a nivel 1 OSI. Nivel físico
Prácticamente solo hace regeneración de la señal eléctrica

•
•
• Un repetidor permite unir varios “segmentos” Ethernet formando un solo

“dominio de colisión”

• Un “dominio de colisión” es una red CSMA/CD en la cual habrá una colisión

si dos máquinas conectadas al sistema transmiten “al mismo tiempo”
Permiten exceder los límites de distancia y de número de hosts conectados

•

Repetidor

Máximo 500m

Máximo 500m

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Conexión de repetidores

• Como los puertos de un Hub están “cruzados”, si queremos conectar un
puerto de un hub con un puerto de otro hub debemos emplear un cable
“cruzado”

Hub

Cable cruzado

Hub

Puerto cruzado

Puerto cruzado

• Muchos hubs poseen un puerto “no cruzado” también llamado de “u