PDF de programación - Ethernet

LABORATORIO DE PROGRAMACIÓN DE REDES

Área de Ingeniería Telemática

Ethernet

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Laboratorio de Programación de Redes

3º Ingeniería Técnica en Informática de Gestión

Objetivo

•  Ethernet como tecnología LAN



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Contenido

•  Introducción
•  Formato de trama
•  Protocolo MAC (CSMA/CD)
•  Tecnologías
•  Equipos activos:

– Repetidores
– Hubs





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Ethernet
•  Tecnología de LAN ampliamente extendida
•  Simple de instalar
•  Barata
•  Múltiples medios físicos (coaxial, par trenzado, fibra)
•  Ha ido aumentado su velocidad (10Mbps-100Gbps)
•  Se ha extendido fuera de la LAN



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Ethernet “original”

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

¿Dónde? ....

¿Cuándo?

California

•  Posteriormente fundador de 3Com
•  10Mbps
•  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)

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

Coaxial grueso (Physical Medium)

Terminador

50Ω

Tap (MDI)

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Área de Ingeniería Telemática

Formato de trama

Nivel MAC

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

•  Hoy en día recogido también en el IEEE 802.3



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–  Direcciones MAC
–  Ethertype
–  Datos
–  CRC

Cabecera (header)

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Addr

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Addr


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Bytes:

Datos

Sentido de transmisión

Cola (trailer)



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Trama DIX: Direcciones MAC
•  Gestionadas por el IEEE
24
identifican al fabricante

•  Única por tarjeta (“a fuego”)
•  Espacio plano de direcciones
•  6 bytes (ej: 00:00:0C:95:7A:EA)
•  Tipos de direcciones

primeros

–  Los

bits

Individual/Grupo: octavo bit está a 0/1

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

00:00:0C (y otros) = Cisco

Systems

00:00:63 = HP
00:20:AF (y otros) = 3Com

Cabecera (header)

Dest
Addr

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Addr


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Bytes:

Datos

Sentido de transmisión

Cola (trailer)



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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 el

mínimo

IP sobre EthernetII en RFC 894

• 
•  Existe otro formato de trama menos frecuente

Dest
Addr

Bytes:

MTU (Maximum Transmission Unit) = 1500 Bytes

46-1500Bytes

Src
Addr


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Datos



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Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

Sentido de transmisión

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Área de Ingeniería Telemática

CSMA/CD





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CSMA/CD

CSMA/CD
•  Carrier Sense Multiple Access / Colision

Detection

•  Canal inactivo: transmitir la trama
•  Canal 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 (. . .)

• 

• 

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Área de Ingeniería Telemática

Tecnologías





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Tecnologías Ethernet

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“Thinnet” o “Cheapernet”
IEEE 802.3a

10Base2
• 
• 
•  Coaxial fino y flexible (negro)
•  2 → 185m (entre repetidores)
•  Transceiver opcional (más barato)

Transceiver

Conector AUI

Una “T”

Conector BNC

Coaxial fino





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Tecnologías Ethernet

10Base-T
• 
IEEE 802.3i
•  Cables de par trenzado
•  Topología física en estrella
–  Elemento central = “Hub”

•  Topología lógica en bus
•  Transceiver opcional
•  Conector RJ-45

Conector AUI

DTE

Conector RJ-45

DTE = Data Terminal Equipment
DCE = Data Communications Equipment

Cable de par trenzado

DCE





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Tecnologías Ethernet

Cable de par trenzado
•  Ethernet 10Base-T emplea 2 pares de al menos categoría 3
•  Un par transmisión, otro recepción
•  En un hub las posiciones de los pares están intercambiadas

(DTE)



(DCE)





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Tecnologías Ethernet

Cable de par trenzado
•  Para
dos

conectar

PCs
directamente se necesita un cable
cruzado

•  Un puerto de un router es como el

(DTE)



(DTE)

de un PC





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Tecnologías Ethernet

10BaseFL
•  Fibra óptica multimodo (50 o 62.5 µm)
• 
• 
•  Hasta 2 Km
•  Usado en:

IEEE 802.3j
Inmune a interferencias electromagnéticas

–  El backbone de una LAN
–  Cableado vertical
–  Larga distancia a un host





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Repetidores

• 
• 
• 
• 
• 

“Repetidor”
“Hub”
“Hub repetidor”
“Concentrador”
“Concentrador de cableado”

Network Layer

Link Layer

Physical Layer

•  Regeneración de la señal

eléctrica

•  No tienen direcciones MAC
•  No modifican las tramas
•  En desuso, difíciles de

encontrar

•  Su función la hacen switches
•  Ofrecían medio compartido
interesante para captura de
tráfico

Repetidor

Máximo 500m

Máximo 500m

 Conexión de hubs 10Base-T



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•  Muchos hubs poseen un puerto de “uplink”
•  Este puerto tiene los pares como un PC
•  Se puede conectar mediante cable recto a un puerto normal de

otro hub

Cable recto

•  Podría conectarse un PC a uno de estos puertos mediante un

cable cruzado





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Límites en Ethernet de 10Mbps

10BASE5 10BASE2 10BASE-T

Máxima longitud de cable en un
segmento

Máximo número de conexiones
en un segmento

500m

185m

100m

100

30

1

Máxima longitud del dominio de
colisión (con repetidores)

2500m 1000m

2500m
(con backbone coaxial)

Máximo número de estaciones
en el dominio de colisión

1024

1024

1024





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Tecnologías Ethernet

IEEE 802.3u

100Base-TX (Fast Ethernet)
• 
•  MII = Medium Independent Interface
•  Cables de par trenzado Cat.5 (100m)
•  Usa 2 pares
•  Transceiver opcional
•  Conector RJ-45

Conector MII

Conector RJ-45

Cable de par trenzado





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Tecnologías Ethernet

100Base-FX
•  Fibra multimodo
•  2 Km (full-duplex)
•  412 m (half-duplex)
•  En monomodo 10Km

 Repetidores FastEthernet



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Clase I
•  Convierte a digital
•  Permiten diferentes medios

físicos

•  Mayor retardo
•  Solo puede haber 1

Clase II
•  Menos retardo
•  Todos

tecnología

•  Máximo de 2
•  Máximo 5m entre ellos

los puertos misma

100m

I

II

5m

II





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Gigabit Ethernet

IEEE 802.3ab

1000Base-T
• 
•  4 pares Cat.5 (100m)
•  El hub existe en el estándar pero no se utiliza

GMII = Gigabit Medium Independent I