Ethernet

Tipu	estándar de facto (es) , estándar téunicu y mediu de comunicación
Orixe del nome	Éter (física) (es) y rede d'ordenadores
Etiqueta de Stack Exchange	Stack Exchange

Ethernet (pronunciáu /ˈiːθərnɛt/ n'inglés) ye un estándar de redes d'área llocal para ordenadores con accesu al mediu por detección de la onda portadora y con detección de choques (CSMA/CD). El so nome vien del conceutu físicu de ether. Ethernet define les carauterístiques de cableaxe y señalización de nivel físicu y los formatos d'entames de datos del nivel d'enllaz de datos del modelu OSI.

Ethernet tomóse como base pa la redaición del estándar internacional IEEE 802.3, siendo usualmente tomaos como sinónimos. Estremar n'unu de los campos de la trama de datos. Sicasí, les trames Ethernet y IEEE 802.3 pueden coesistir na mesma rede.

Historia

En 1970, mientres Norman Abramson montaba la gran rede ALOHA en Ḥawai, un estudiante recién graduáu nel MIT llamáu Robert Metcalfe atopábase realizando los sos estudios de doctoráu na Universidá de Harvard trabayando para ARPANET, que yera la tema d'investigación ingriente naquellos díes. Nun viaxe a Washington, Metcalfe tuvo en casa de Steve Crocker (l'inventor de los RFC d'Internet) onde esti lo dexó dormir nel sofá. Pa poder conciliar el suañu Metcalfe empezó a lleer una revista científica onde atopó un artículu de Norm Abramson alrodiu de la rede Aloha. Metcalfe pensó cómo podía ameyorase el protocolu utilizáu por Abramson, y escribió un artículu describiendo un protocolu qu'ameyoraba sustancialmente el rendimientu de Aloha. Esi artículu convertir na so tesis doctoral, que presentó en 1973. La idea básica yera bien simple: aparcar antes de tresmitir tendríen de detectar si la canal yá taba n'usu (ye dicir si yá había 'portadora'), y nesi casu esperaríen a que la estación activa terminara. Amás, cada estación mientres tresmitiera taría de cutio xixilando'l mediu físicu por si producíase dalgún choque, y nesi casu pararíase y retresmitiría más tarde. Esti protocolu MAC recibiría más tarde la denominación Accesu Múltiple con Detección de Portadora y Detección de Choques, o más de volao CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection).

En 1972 Metcalfe camudar a California pa trabayar nel Centru d'Investigación de Xerox en Palo Alto llamáu Xerox PARC (Palo Alto Research Center). Ellí tábase diseñando lo que se consideraba la 'oficina del futuru' y Metcalfe atopó un ambiente perfecto pa desenvolver les sos moliciones. Taben probándose unos ordenadores denominaos Alto, que yá disponíen de capacidaes gráfiques y mure y fueron consideraes los primeros ordenadores personales. Tamién se taben fabricando les primeres imprentadores láser. Quería conectase los ordenadores ente sigo pa compartir ficheros y el imprentadores. La comunicación tenía que ser de bien alta velocidá, del orde de megabits per segundu, una y bones la cantidá d'información a unviar a los imprentadores yera enorme (teníen una resolución y velocidá comparables a una imprentadora láser actual). Estes idees que güei paecen obvies yeren dafechu revolucionaries en 1973.

A Metcalfe, l'especialista en comunicaciones del equipu con 27 años d'edá, encamentóse-y la xera de diseñar y construyir la rede que xuniera tou aquello. Cuntaba pa ello cola ayuda d'un estudiante de doctoráu de Stanford llamáu David Boggs. Les primeres esperiencies de la rede, que denominaron 'Alto Aloha Network', llevar a cabu en 1972. Fueron ameyorando gradualmente'l prototipu hasta que'l 22 de mayu de 1973 Metcalfe escribió un memorándum internu nel qu'informaba de la nueva rede. Pa evitar que pudiera pensase que solamente sirvía pa coneutar ordenadores Alto camudó'l nome de la rede pol de Ethernet, que faía referencia a la teoría de la física güei yá abandonada según la cual les ondes electromagnétiques viaxaben por un fluyíu denomináu éter que se suponía enllenaba tol espaciu (pa Metcalfe el 'éter' yera'l cable coaxial pol que diba la señal). Los dos ordenadores Alto utilizaes pa les primeres pruebes de Ethernet fueron rebautizadas colos nomes Michelson y Morley, n'alusión a los dos físicos que demostraron en 1887 la inesistencia del éter por aciu el famosu esperimentu de Michelson y Morley.

La rede de 1973 yá tenía toles carauterístiques esenciales de la Ethernet actual. Emplegaba CSMA/CD pa embrivir la probabilidá de choque, y en casu de qu'esta se produxera poner en marcha un mecanismu denomináu retrocesu esponencial binariu p'amenorgar gradualmente l'agresividá' del emisor, colo qu'esti afacer a situaciones de bien diversu nivel de tráficu. Tenía topoloxía de bus y funcionaba a 2,94 Mb/s sobre un segmentu de cable coaxial de 1,6 km de llargor. Les direiciones yeren de 8 bits y el CRC de les trames de 16 bits. El protocolu utilizáu al nivel de rede yera'l PUP (Parc Universal Packet) que depués evolucionaría hasta convertise nel que depués foi XNS (Xerox Network System), antecesor de la mesma de IPX (Netware de Novell).

En cuenta de utilizar el cable coaxial de 75 ohms de les redes de televisión per cable optar por emplegar cable de 50 ohms que producía menos reflexones de la señal, a les cualos Ethernet yera bien sensible por tresmitir la señal en banda base (ye dicir ensin modulación). Cada empalme del cable y cada 'pinchu' vampiru (transceiver) instaláu producía la reflexón d'una parte de la señal tresmitida. Na práutica'l númberu máximu de 'pinchos' vampiru, y por tanto'l númberu máximu d'estaciones nun segmentu de cable coaxial, venía llindáu pola máxima intensidá de señal reflexada tolerable.

En 1975 Metcalfe y Boggs describieron Ethernet nun artículu qu'unviaron a Communications of the ACM (Association for Computing Machinery), publicáu en 1976. Nél yá describíen l'usu de repetidores p'aumentar l'algame de la rede. En 1977 Metcalfe, Boggs y otros dos inxenieros de Xerox recibieron una patente pola teunoloxía básica de Ethernet, y en 1978 Metcalfe y Boggs recibieron otra pol repetidor. Nesta dómina toa'l sistema Ethernet yera propiedá de Xerox.

Convien destacar que David Boggs construyó nel añu 1975 mientres la so estancia en Xerox PARC el primer router y el primer servidor de nomes d'Internet.

Versiones de 802.3

Ethernet tomóse como base pa la redaición del estándar internacional IEEE 802.3, siendo usualmente tomaos como sinónimos. Estremar n'unu de los campos de la trama de datos. Sicasí, les trames orixinales Ethernet y IEEE 802.3 pueden coesistir na mesma rede.

Los estándares d'esti grupu nun reflexen necesariamente lo que s'usa na práutica, anque a diferencia d'otros grupos esti suel tar cerca de la realidá.

La primer versión del IEEE 802.3 foi un intentu de estandarizar ethernet anque hubo un campu de la cabecera que se definió de forma distinta, darréu hubo ampliaciones socesives al estándar que cubrieron les ampliaciones de velocidá (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y el de 10 Gigabits), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tantu de fibra óptica como de cables de cobre (tantu par trenzado como coaxial).

Formatu de la trama Ethernet

La trama ye lo que se conoz tamién pol nome de "frame".

Estructura de la Payload en Ethernet y protocolos IP y TCP.

• El primer campu ye'l preámbulu qu'indica l'entamu de la trama y tienen l'oxetu de que'l dispositivu que lu recibe detecte una nueva trama y sincronizar.
• L'allindiador d'entamu de trama indica que'l frame empieza a partir d'él.
• Los campos de MAC (o direición) de destín y orixe indiquen les direiciones físiques del dispositivu al que van dirixíos los datos y del dispositivu orixe de los datos, respeutivamente.
• La etiqueta ye un campu opcional qu'indica la pertenencia a una VLAN o prioridá n'IEEE P802.1p
• Ethernetype indica con que protocolu tán encapsulados los datos que contién la Payload, en casu de que s'usara un protocolu de capa cimera.
• La Payload ye onde van tolos datos y, nel casu correspondiente, cabeceres d'otros protocolos de capes cimeres (Según Modelu OSI, vease Protocolos n'informática) que pudieren formatear a los datos que se tramiten (IP, TCP, etc). Tien un mínimu de 64 Bytes (o 42 si ye la versión 802.1Q) hasta un máximu de 1518 Bytes. Los mensaxes inferiores a 64 bytes llámense trames nanes (runt frames) ya indiquen mensaxes estropiaos y parcialmente tresmitíos.^[1]
• La secuencia de comprobación ye un campu de 4 bytes que contién un valor de verificación CRC (control de redundancia cíclica). L'emisor calcula'l CRC de tola trama, dende'l campu destino al campu CRC suponiendo que vale 0. El receptor lo recalcula, si'l valor calculáu ye 0 la trama ye válida.

• El gap de final de trama son 12 bytes vacíos coles mires de espaciado ente trames.

Teunoloxía y velocidá de Ethernet

Fai yá enforma tiempu que Ethernet consiguió asitiase como'l principal protocolu del nivel d'enllaz. Ethernet 10Base2 consiguió, yá na década de los 90s, una gran aceptación nel sector. Lo que ye güei, 10Base2 considérase como una "teunoloxía de legáu" al respective de 100BaseT. Güei los fabricantes yá desenvolvieron adaptadores capaces de trabayar tantu cola teunoloxía 10baseT como la 100BaseT y esto ayuda a una meyor adautación y transición.

Les teunoloxíes Ethernet qu'esisten estremar nestos conceutos ente ellos:

Velocidá de tresmisión

Velocidá a la que tresmite la teunoloxía.

Tipu de cable

Teunoloxía del nivel físicu qu'usa la teunoloxía.

Llargor máximu

Distancia máxima que puede haber ente dos nodos axacentes (ensin estaciones repetidores).

Topoloxía

Determina la forma física de la rede. Bus si úsense conectores T (güei solamente usaos coles teunoloxíes más antigües) y estrella si úsense hubs (estrella d'espardimientu) o switchs (estrella conmutada).

De siguío especifíquense los anteriores conceutos nes teunoloxíes más importantes:

Hardware comúnmente usáu nuna rede Ethernet

Los elementos d'una rede Ethernet son: tarxeta de rede, repetidores, concentradores, pontes, los conmutadores, los nodos de rede y el mediu de interconexón. Los nodos de rede pueden clasificase en dos grandes grupos: equipu terminal de datos (DTE) y equipu de comunicación de datos (DCE).

Los DTE son dispositivos de rede que xeneren el destín de los datos: los PC, les estaciones de trabayu, los servidores d'archivos, los servidores d'impresión; toos son parte del grupu de les estaciones finales. Los DCE son los dispositivos de red intermediario que reciben y retresmiten les trames dientro de la rede; pueden ser: conmutadores (switch), routers, concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicación. Por casu: un módem o una tarxeta de interfaz.

• Tarxeta de Interfaz de Rede o NIC, dexa qu'una ordenador apuerte a una rede llocal. Cada tarxeta tien una única direición MAC que la identifica na rede. Un ordenador conectáu a una rede denominar nodo.
• Repetidor o repeater, aumenta l'algame d'una conexón física, recibiendo les señales y retresmitiéndoles, pa evitar la so degradación, al traviés del mediu de tresmisión, llográndose un algame mayor. Usualmente usar pa xunir dos árees locales 'd'igual' teunoloxía y solamente tien 'dos' puertos. Opera na capa física del modelu OSI.
• Concentrador o hub, funciona como un repetidor pero dexa la interconexón de 'múltiples' nodos. El so funcionamientu ye relativamente simple pos recibe una trama de ethernet, por unu de los sos puertos, y repitir por tolos sos puertos restantes ensin executar nengún procesu sobre les mesmes. Opera na capa física del modelu OSI.
• Ponte de rede o bridge, interconecta segmentos de rede faciendo'l cambéu de frames (trames) ente les redes acordies con una tabla de direiciones que-y diz en qué segmentu ta allugada una direición MAC dada. Diseñar pa usu ente les LAN qu'usen protocolos idénticos na capa física y MAC (control d'accesu al mediu). Anque esisten bridges más sofisticaos que dexen la conversión de formatos MAC distintos (Ethernet-Token Ring por casu).

Conexones nun switch Ethernet.

• Conmutador o switch, funciona como'l bridge, pero dexa la interconexón de múltiples segmentos de rede, funciona en velocidaes más rápides y ye más sofisticáu. Los switches pueden tener otres funcionalidades, como redes virtuales, y dexen la so configuración al traviés de la mesma rede. Funciona básicamente na capa 2 del modelu OSI (enllaz de datos). Por esto son capaces de procesar información de les trames; el so funcionalidad más importante ye nes tables de direición. Por casu, un ordenador conectáu al puertu 1 del conmutador unvia una trama a otru ordenador conectáu al puertu 2; el switch recibe la trama y tresmitir a tolos sos puertos, sacante aquel por onde la recibió; l'ordenador 2 va recibir el mensaxe y eventualmente va responder, xenerando tráficu nel sentíu contrariu; agora'l switch va conocer les direiciones MAC de los ordenadores nel puertu 1 y 2; cuando reciba otra trama con direición de destín de dalguna d'elles, namái va tresmitir la trama a dichu puertu menguando asina'l tráficu de la rede y contribuyendo al bon funcionamientu de la mesma.

Presente y futuru de Ethernet

Ethernet plantegóse nun principiu como un protocolu destináu a cubrir les necesidaes de les redes d'área llocal (LAN).

A partir de 2001, Ethernet algamó los 10 Gbit/s lo que dio muncha más popularidá a la teunoloxía. Dientro del sector plantegar a ATM como la total encargada de los niveles cimeros de la rede, pero l'estándar 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) asitióse nuna bona posición pa estendese al nivel WAN.

Ver tamién

• Nuevu Ethernet de Banda Ancha
• ifconfig

Referencies

Hernándo, J.M. (1991) Sistemes de telecomunicación, 2ª ed., Madrid: Serviciu de publicaciones E.T.S.I. Telecomunicación. ISBN 84-7402-212-4.

Enllaces esternos

• RFC0894: Un estándar pa la tresmisión de datagramas IP sobre redes Ethernet (n'español)
• RFC0826: Un Protocolu Pal Resolvimientu de Direición Ethernet (n'español)
• banda ancha-mayorista-neba/ Nuevu serviciu Ethernet de Banda Ancha (NEBA).