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    Ethernet Ethernet Document Transcript

    • ETHERNET Ethernet es una familia de marco- basado establecimiento de una red de la computadora tecnologías para redes de área local (LANs). El nombre viene del concepto físico del éter. Define un número de cableado y los estándares el señalar para capa física, con medios del acceso de red en Media Access Control (Del MAC)/Capa de trasmisión de datos, y un formato de dirección común. Ethernet es una red de área local, ampliamente extendida, con topología en bus que se ajusta al estándar IEEE 802.3; el protocolo de acceso al medio es el CDMA/CD y posee una velocidad de 10 Mbits/s, aunque, con el estándar Fast Ethernet se alcanzan los 100 Mbits/s y con el nuevo Gigabit Ethernet 1Gbits/s. Se estandariza Ethernet como IEEE 802.3. La combinación de las versiones del twisted pair de Ethernet para los sistemas de extremo que conectan a la red, junto con las versiones ópticas de la fibra para las espinas dorsales del sitio, está la tecnología atada con alambre más extensa del LAN. Ha sido funcionando a partir del alrededor an o 80[1] al presente, substituyendo en gran parte estándares competentes del LAN por ejemplo token ring, FDDI, y ARCNET. Estos últimos años, Wi-Fi, el LAN sin hilos estandarizado cerca IEEE 802.11, es frecuente en las redes caseras y pequeñas de la oficina y Ethernet el aumentar en instalaciones más grandes. EtherNet/IP, abreviatura de “Ethernet™ Industrial Protocol” (Protocolo Industrial Ethernet), es una solución abierta estándar para la interconexión de redes industriales que aprovecha los medios físicos y los chips de comunicaciones Ethernet comerciales. Si tenemos en cuenta que la tecnología Ethernet se utiliza desde mediados de los años setenta y su gran aceptación en todo el mundo, no es de extrañar que Ethernet brinde la Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • mayor comunidad de proveedores del mundo. Al utilizar la tecnología Ethernet, no sólo sigue una tendencia tecnológica común actualmente, sino que, además, disfruta de la posibilidad de obtener acceso a datos en el nivel de los dispositivos mediante la Internet. Ethernet/IP ha sido diseñada para satisfacer la gran demanda de aplicaciones de control compatibles con EtherNet. Esta solución estándar para la interconexión de redes admite la transmisión de mensajes implícita (transmisión de mensajes de E/S en tiempo real) y la transmisión de mensajes explícita (intercambio de mensajes). EtherNet/IP es una red abierta que utiliza tecnología comercial ya existente, como: El estándar de vínculo físico y de datos IEEE 802.3 El conjunto de protocolos Ethernet TCP/IP (Protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet), estándar del sector para Ethernet Protocolo de control e información (CIP), el protocolo que permite la transmisión de mensajes de E/S en tiempo real e información/transmisión de mensajes entre dispositivos similares. Ethernet es la tecnología LAN dominante en el mundo. Ethernet no es una tecnología sino una familia de tecnologías LAN que se pueden entender mejor utilizando el modelo de referencia OSI. Todas las LAN deben afrontar el tema básico de cómo denominar a las estaciones individuales (nodos) y Ethernet no es la excepción. Las especificaciones de Ethernet admiten diferentes medios, anchos de banda y demás variaciones de la Capa 1 y 2. Sin embargo, el formato de trama básico y el esquema de direccionamiento son igual para todas las variedades de Ethernet. Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • La mayor parte del tráfico en Internet se origina y termina en conexiones de Ethernet. Desde su comienzo en la década de 1970, Ethernet ha evolucionado para satisfacer la creciente demanda de LAN de alta velocidad. En el momento en que aparece un nuevo medio, como la fibra óptica, Ethernet se adapta para sacar ventaja de un ancho de banda superior y de un menor índice de errores que la fibra ofrece. Ahora, el mismo protocolo que transportaba datos a 3 Mbps en 1973 transporta datos a 10 Gbps. El éxito de Ethernet se debe a los siguientes factores: Sencillez y facilidad de mantenimiento. Capacidad para incorporar nuevas tecnologías. Confiabilidad. Bajo costo de instalación y de actualización. Con la llegada de Gigabit Ethernet, lo que comenzó como una tecnología LAN ahora se extiende a distancias que hacen de Ethernet un estándar de red de área metropolitana (MAN) y red de área amplia (WAN). Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • HISTORIA ETHERNET La historia de Ethernet comienza en 1970, en base a los experimentos de Robert Metcalfe con la recién estrenada red ARPANET y la introducción de mejoras en el protocolo ALOHA que se utilizaba para transmisión por radio entre diversas islas de Hawai para aumentar su rendimiento. Durante un período de 10 años, trabajando para la compañia Xerox y con la ayuda de algunos colaboradores, sentó las bases de lo que son las comunicaciones en una LAN. Los desarrollos de la alianza DIX, formada por DEC, Intel y Xereox, dieron en 1980 como resultado la Versión 1 (conocida como ESPEC 1), seguida por la versión 2(ESPEC 2) en 1982 y ya, en 1983, en la norma IEEE 802.3, que es la actualmente en vigor, siendo adoptada por ISO como ISO 8802.3. En el año 1982 Xerox liberó la marca registrada que ostentaba sobre el nombre de Ethernet. IBM no quiso entrar a formar parte de tal alianza, probablemente, porque estaba trabajando en el desarrollo de otro tipo de red local con topología en anillo: Token Ring. Versiones del estándar A lo largo de los años han ido apareciendo diversas especificaciones relativas a este estándar, que utilizan distinto tipo de cableado y ofrecen prestaciones diferenciadas. El número al inicio indica la velocidad en Mbits/s que se alcanza, la cifra después de Base, el número de metros x 100, y la letra (T o F) el tipo de cableado que se utiliza. Así, tenemos: Ethernet de 10-mbps y 100-mbps Ethernet de 10BASE5, 10BASE2 y 10BASE-T se consideran implementaciones antiguas de Ethernet. Las cuatro características comunes de Ethernet antigua son los parámetros Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • de temporización, el formato de trama, el proceso de transmisión y una regla básica de diseño. Ethernet de 10 Mbps y versiones mas lentas son asíncronas. Cada estación receptora usa ocho octetos de información de temporización para sincronizar sus circuitos receptores a la data que entra. Las 10BASE5, 10BASE2 y 10BASE-T todas comparten los mismos parámetros de temporización.Por ejemplo, 1 tiempo de bit a 10 Mbps = 100 nanosegundos = 0,1 µicrosegundos = 1 diez millonésima parte de un segundo.Esto significa que en una red Ethernet de 10 Mbps, 1 bit en la subcapa MAC requiere de 100 nseg para ser transmitido. Para todas las velocidades de transmisión Ethernet igual o por debajo de 1000 Mbps, la transmisión no debe ser menor al margen de tiempo “Slot time”. El margen de tiempo es apenas mayor al tiempo, que en teoría, le tomaría a una transmisión desde un extremo de la red llegar hasta el otro extremo ubicado a la máxima distancia legal posible de un dominio de colisión Ethernet, colisionar con otra transmisión en el último instante posible, y regrasar al origen como fragmentos de la colisión para su detección. El proceso de transmisión anterior de Ethernet es idéntico hasta la parte inferior de la capa física del modelo OSI. Los datos de la trama de Capa 2 se convierten de números hexadecimales a números binarios. A medida que la trama pasa de la subcapa MAC a la capa física, se llevan a cabo procesos adicionales antes de que los bits se trasladen desde la capa física al medio. Un proceso de importancia es la señal de error de calidad de señal (Signal Quality Error, SQE). La SQE es una transmisión del transceptor de respuesta al controlador para indicarle sobre la funcionabilidad de los circuitos de detección de colisiones. La SQE es conocida como “latido de corazón”. La señal SQE fue diseñada para corregir el problema en versiones anteriores de Ethernet, en las cuales el host desconocía si el transceptor estaba conectado. El SQE siempre se utiliza en half-duplex. Es posible Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • utilizar el SQE en una operación en full-duplex pero no es necesario. El SQE está activo en la siguientes instancias: Dentro de los 4 a los 8 microsegundos después de una transmisión normal para indicar que se transmitió con éxito la trama saliente. Siempre que haya colisión en el medio. Siempre que haya una señal inadecuada en el medio, o las reflexiones causadas por un corto en el cable. Siempre que se haya interrumpido una transmisión. Todas las formas de Ethernet de 10 Mbps toman octetos recibidos de la subcapa MAC y realizan un proceso denominado codificación de la línea. La codificación de la línea describe de qué manera los bits se transforman en señal en el cable. Las codificaciones más sencillas tienen una temporización y características eléctricas no recomendables. Por lo tanto, los códigos de línea se han diseñado para tener propiedades de transmisión recomendables. Esta forma de codificación utilizada en los sistemas de 10 Mbps se denomina codificación Manchester. La codificación Manchester se basa en la dirección de la transición de borde en la mitad de la ventana de temporización para determinar el valor binario para dicho período de bits. La forma de la onda superior tiene un borde que cae, así se interpreta como 0. La segunda forma de onda muestra un borde ascendente que se interpreta como 1. En la tercera forma de onda, se da una secuencia binaria alternada. Con los datos binarios alternados, no hay necesidad de volver al nivel de voltaje previo. Como se puede observar en la tercera y cuarta forma de onda del gráfico, los valores binarios de bits están indicados por la dirección del cambio durante un período de bits dado. Los niveles de voltaje de la forma de la onda al comienzo o fin de cualquier período de bits no son factores al determinar valores binarios. Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Las implementaciones mas antiguas de Ethernettiene tienen características de arquitectura comunes. En general, las redes contienen varios tipos de medios. El estándar asegura que se mantenga la interoperabilidad. El diseño arquitectónico general es de suma importancia a la hora de implementar una red de medios mixtos. Resulta más fácil violar los límites máximos de retardo a medida que la red crece. Los límites de temporización se basan en parámetros tales como: La longitud del cable y su retardo de propagación. El retardo de los repetidores. El retardo de los transceptores. El acortamiento del intervalo entre las tramas. Los retardos dentro de la estación. Ethernet de 10-Mbps opera dentro de los límites de temporización ofrecidos por una serie de no más de cinco segmentos, separados por no más de cuatro repetidores. Esto se conoce como la regla de 5-4-3. No se pueden conectar más de cuatro repetidores en serie entre dos estaciones lejanas. Además, no puede haber más de tres segmentos poblados entre dos estaciones lejanas. Ethernet 10base5 El producto original para Ethernet del año 1980, 10BASE5 transmitía 10 Mbps a través de un solo cable bus coaxial grueso. 10BASE5 es importante porque fue el primer medio que se utilizó para Ethernet. 10BASE5 formaba parte del estándar original 802.3. El principal beneficio de 10BASE5 era su longitud. En la actualidad, puede hallarse en las instalaciones antiguas, pero no se recomienda para las instalaciones nuevas. Los sistemas 10BASE5 son económicos y no requieren de configuración, pero componentes básicos tales como las NIC son muy difíciles de encontrar así como el hecho de que es sensible a las reflexiones de señal en el cable. Los sistemas 10BASE5 también representan un único punto de falla. Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • 10BASE5 hace uso de la codificación Manchester. Tiene un conductor central sólido. Cada uno de los cinco segmentos máximos de coaxial grueso puede medir hasta 500 m (1640,4 pies) de largo. El cable es grueso, pesado y difícil de instalar. Sin embargo, las limitaciones de distancia eran favorables y esto prolongó su uso en ciertas aplicaciones. Debido a que el medio es un solo cable coaxial, solamente una estación puede transmitir al mismo tiempo, de lo contrario, se produce una colisión. Por lo tanto, 10BASE5 sólo transmite en half-duplex produciendo un máximo de 10 Mbps de transferencia de datos. Ethernet 10base2 La tecnología 10BASE2 se introdujo en 1985. La instalación fue más sencilla debido a su menor tamaño y peso, y por su mayor flexibilidad. Todavía existen en redes de este tipo, como 10BASE5, la cual no es recomendable para la instalación de redes hoy en día. Tiene un costo bajo y carece de la necesidad de hubs. Además, las NIC son difíciles de conseguir para este medio. 10BASE2 usa la codificación Manchester también. Los computadores en la LAN se conectaban entre sí con una serie de tendidos de cable coaxial sin interrupciones. Se usaban conectores BNC para unir estos tendidos a un conector en forma de T en la NIC. Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • 10BASE2 tiene un conductor central trenzado. Cada uno de los cinco segmentos máximos de cable coaxial delgado puede tener hasta 185 metros de longitud y cada estación se conecta directamente al conector BNC con forma de "T" del cable coaxial. Sólo una estación puede transmitir a la vez, de lo contrario, se produce una colisión. 10BASE2 también usa half-duplex. La máxima velocidad de transmisión de 10BASE2 es de 10 Mbps. Puede haber hasta 30 estaciones en cada segmento individual de 10BASE2. De los cinco segmentos consecutivos en serie que se encuentran entre dos estaciones lejanas, sólo tres pueden tener estaciones conectadas. Ethernet 10base-t 10BASE-T fue introducido en 1990. 10BASE-T utilizaba cable de cobre (UTP) de par trenzado, no blindado de Categoría 3 que era más económico y más fácil de usar que el cable coaxial. Este cable se conectaba a un dispositivo de conexión central que contenía el bus compartido. Este dispositivo era un hub. Se encontraba en el centro de un conjunto de cables que partían hacia los PC, como los radios que parten desde el centro de una rueda. Esto se conoce como topología en estrella. Las distancias que los cables podían cubrir desde el hub y la ruta que se seguía al instalar los UTP comenzaron a utilizar, cada vez más, estrellas compuestas por estrellas: estructura que recibió el nombre de topología en estrella extendida. Al principio, 10BASE-T era un protocolo half-duplex pero más tarde se agregaron características de full-duplex. La explosión de popularidad de Ethernet desde mediados hasta fines de los 90 se produjo cuando Ethernet comenzó a dominar la tecnología de LAN. 10BASE-T usa la codificación Manchester también. Un cable UTP para 10BASE-T tiene un conductor sólido para cada hilo en un cable horizontal con una longitud máxima de 90 metros. El cable UTP utiliza conectores RJ-45 de ocho pins. Aunque el cable de Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Categoría 3 es apto para uso en redes de 10BASE-T, se recomienda que cualquier nueva instalación de cables se realice con cables de Categoría 5e o superior. Los cuatro pares de hilos deberían utilizarse ya sea con la disposición de salida de los pins del cable T568- A o bien la T568- B. Este tipo de instalación de cables admite el uso de protocolos múltiples sin necesidad de volver a cablear. Half duplex o full duplex es la elección de configuración. 10BASE- T transporta 10 Mbps de tráfico en modo half-duplex y 20 Mbps en modo full-duplex. Cableado y arquitectura de 10base-t Los enlaces de 10BASE-T generalmente consisten en una conexión entre la estación y un hub o switch. Los hubs son repetidores multipuertos y cuentan en el número límite de repetidores entre las estaciones lejanas. Los hubs no dividen los segmentos de la red en distintos dominios de colisión. Como los hubs o repetidores solamente extienden la longitud de una red dentro de un solo dominio de colisión, existe un límite respecto de cuántos hubs pueden ser utilizados en dicho segmento. Los puentes y los switches dividen un segmento en dominios de colisión individuales, dejando que las limitaciones de los medios determinen la distancia entre los switches. 10BASE-T limita la distancia entre los switches a 100 m (328 pies). Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Aunque los hubs pueden estar enlazados, es recomendable evitar esta disposición. Esto contribuye a evitar que se exceda el límite de retardo máximo entre las estaciones lejanas. Cuando se requiera del uso de múltiples hubs, es recomendable organizarlos de forma jerárquica, para así crear una estructura en forma de árbol. Mejorará el rendimiento si pocos repetidores separan las estaciones. Son aceptables todas las distancias entre las estaciones. Sin embargo, la distancia total desde un extremo de la red hasta el otro lleva la arquitectura al límite. El aspecto más importante a considerar es cómo mantener el retardo entre las estaciones lejanas al mínimo, independientemente de la arquitectura y los tipos de medios utilizados. Un retardo máximo más corto brinda un mejor rendimiento general. Los enlaces de 10BASE-T pueden tener distancias sin repetición de hasta 100 m. Aunque esta pueda parecer una distancia larga, por lo general se ve maximizada al cablear un edificio real. Los hubs pueden solucionar el problema de la distancia pero permiten que se propaguen las colisiones. La introducción difundida de los switches ha hecho que la limitación de la distancia resulte menos importante. Siempre que las estaciones de trabajo se encuentren dentro de unos 100 m de distancia del switch, esta distancia de 100m comienza nuevamente a partir del switch. Ethernet de 100-mbps Ethernet de 100-Mbps también se conoce como Fast Ethernet (Ethernet Rápida). Las dos tecnologías que han adquirido relevancia son 100BASE-TX, que es un medio UTP de cobre y 100BASE-FX, que es un medio multimodo de fibra óptica. 100BASE-TX y 100BASE-FX comparten 3 caracteristicas comunes que son los parámetros de temporización, el formato de trama y algunas partes del proceso de transmisión. Tanto 100BASE-TX como 100BASE-FX comparten los parámetros de temporización. Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Tenga en cuenta que un tiempo de bit a 100-Mbps = 10 nseg = 0,01 microsegundos = 1 100-millonésima parte de un segundo. El formato de trama de 100-Mbps es el mismo que el de la trama de 10-Mbps. Fast Ethernet representa un aumento de 10 veces en la velocidad respecto de 10BASE-T. Debido al aumento de velocidad, se debe tener mayor cuidado porque los bits enviados se acortan en duración y se producen con mayor frecuencia. Estas señales de frecuencia más alta son más susceptibles al ruido. Para responder a estos problemas, Ethernet de 100-Mbps utiliza dos distintos pasos de codificación. La primera parte de la codificación utiliza una técnica denominada 4B/5B, la segunda parte es la codificación real de la línea específica para el cobre o la fibra. Ethernet 100base-tx En 1995, 100BASE-TX con un cable UTP Cat 5 fue el estándar que se convirtió en un éxito comercial. Ethernet coaxial original utilizaba transmisión en half-duplex de modo que sólo un dispositivo podía transmitir a la vez. Sin embargo, en 1997, Ethernet se expandió para incluir capacidad de full duplex permitiendo que más de un PC transmitiera al mismo tiempo en una red. Cada vez más, los switches reemplazaban los hubs. Estos switches tenían la capacidad de transmitir en full duplex y de manejar rápidamente las tramas de Ethernet. 100BASE-TX usa codificación 4B/5B, que luego es mezclada y convertida a 3 niveles de transmisión multinivel o MLT-3. Es importante tener en cuenta que existen dos diferentes rutas de transmisión-recepción. Esto es igual que en la configuración de 10BASE-T. 100BASE-TX transporta 100 Mbps de tráfico en modo half- duplex. En modo full-duplex, 100BASE-TX puede intercambiar 200 Mbps de tráfico. El concepto de full duplex se hace cada vez Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • más importante a medida que aumentan las velocidades de Ethernet. Ethernet 100base-fx En el momento en que se introdujo Fast Ethernet con base de cobre, también se deseaba una versión en fibra. Una versión en fibra podría ser utilizada para aplicaciones con backbones, conexiones entre distintos pisos y edificios donde el cobre es menos aconsejable y también en entornos de gran ruido. Se introdujo 100BASE-FX para satisfacer esa necesidad. Sin embargo, nunca se adoptó con éxito la 100BASE-FX. Esto se debió a la oportuna introducción de los estándares de fibra y de cobre para Gigabit Ethernet. Los estándares para Gigabit Ethernet son, en estos momentos, la tecnología dominante en instalaciones de backbone, conexiones cruzadas de alta velocidad y necesidades generales de infraestructura. La temporización, el formato de trama y la transmisión son todos comunes a ambas versiones de Fast Ethernet de 100 Mbps . 100BASE-FX también utiliza la codificación 4B/5B. La transmisión a 200 Mbps es posible debido a las rutas individuales de Transmisión (Tx) y Recepción (Rx) de fibra óptica de 100BASE-FX. Elementos básicos de una LAN Ethernet Los elementos que conforman una LAN Ethernet -basada en servidor-, son los siguientes: Terminales de los usuarios conectados a la red: estos terminales (generalmente son PC) "clientes" son los puestos de trabajo de los usuarios. Dispositivos periféricos: impresoras, fax, módem, dispositivos de almacenamiento, etc. Adaptadores de LAN: se denominan también tarjetas de Interfaz de Red(NIC/Network Interface Card). Son tarjetas Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • que se deben instalar en todos los ordenadores y dispositivos que se quieran conectar en red. Por supuesto, existen tantas tarjetas como tipos de redes existen en el mercado (Ethernet,Token Ring...). Además, las tarjetas también son distintas según el tipo de cable que se utilice en la red (UTP,STP,fibra óptica...). Servidor de LAN: suele ser un ordenador dedicado a poner a disposición de los terminales sus recursos hardware y software. Un servidor puede realizar varias funciones aunque se puede instalar uno solo dedicado plenamente a un recurso con objeto de aumentar su rendimiento. Los más importantes son: Servidor de aplicaciones: existen dos formas de ejecutar aplicaciones informáticas por parte de los terminales de una red: ejecución centralizada en la que la ejecución del programa se desarrolla íntegramente en el servidor y, ejecución distribuida en la que las aplicaciones siguen el modelo cliente/servidor universal. Servidor de ficheros: su función consiste en poner los ficheros a disposición de los terminales que dispongan de memoria y de acceso a las aplicaciones informáticas residentes en el servidor, ejecutándose en el mismo a partir de las órdenes enviadas desde los terminales. Servidor de impresión: se encarga de gestionar las impresoras que son compartidas por los usuarios de la red. Así, según el tipo de trabajo y la resolución deseada, se utilizará una impresora matricial, láser, de chorro de tinta, en blanco y negro o en color. Servidor de comunicaciones: se encarga de gestionar todas las comunicaciones de la LAN con otras redes externas, tanto públicas como privadas, a través, en su caso, de los correspondientes dispositivos de Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • interconexión (bridges,routers,gateways,etc.) y enlaces de comunicación (líneas telefónicas con módems, punto a punto, X.25, Frame Relay, ATM, etc.). Sistema operativo de red: es un software que se instala en todos los terminales y servidores con el fin de que los usuarios puedan compartir los recursos que le ofrece la red. Sus funciones principales son ecaminar peticiones de utilización de recursos que realizan los terminales de los usuarios a los servidores de la red y proveer las herramientas para su gestión y administración. Hardware comúnmente usado en una red Ethernet Los elementos de una red Ethernet son: Tarjeta de Red, repetidores, concentradores, puentes, los conmutadores, los nodos de red y el medio de interconexión. Los nodos de red pueden clasificarse en dos grandes grupos: Equipo Terminal de Datos (DTE) y Equipo de Comunicación de Datos (DCE). Los DTE son dispositivos de red que generan o que son el destino de los datos: como los PCs, las estaciones de trabajo, los servidores de archivos, los servidores de impresión; todos son parte del grupo de las estaciones finales. Los DCE son los dispositivos de red intermediarios que reciben y retransmiten las tramas dentro de la red; pueden ser: ruteadores, conmutadores (switch), concentradores (hub), repetidores o interfaces de comunicación, ej.: un módem o una tarjeta de interface. Coaxial Grueso (10BASE5) y Coaxial Fino (10BASE2) El cable coaxial grueso o Ethernet 10Base-5, se empleaba, generalmente, para crear grandes troncales (“backbones”). Un troncal une muchos pequeños segmentos de red en una gran LAN. El cable coaxial grueso es un troncal excelente porque puede soportar muchos nodos en una topología de bus y el Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • segmento puede ser muy largo. Puede ir de un grupo de trabajo al siguiente, donde las redes departamentales pueden ser interconectadas al troncal. Un segmento de cable coaxial grueso puede tener hasta 500 metros de longitud y máximo de 100 nodos conectados. El cable coaxial grueso es pesado, rígido, caro y difícil de instalar. Sin embargo es inmune a niveles corrientes de ruido eléctrico, lo que ayuda a la conservación de la calidad de las señales de la red. El cable no ha de ser cortado para instalar nuevos nodos, sino “taladrado” con un dispositivo comúnmente denominado “vampiro”. Los nodos deben de ser espaciados exactamente en incrementos de 2.5 metros para prevenir la interferencia de las señales. Debido a esta combinación de ventajas e inconvenientes, el cable coaxial grueso es más apropiado, aunque no limitado a, aplicaciones de troncal. Cable Coaxial Grueso Por otra parte, el cable coaxial fino, o ethernet 10Base-2, ofrece muchas de las ventajas de la topología de bus del coaxial grueso, con un coste menor y una instalación más sencilla. El cable coaxial fino es considerablemente más delgado y más flexible, pero sólo puede soportar 30 nodos, cada uno separado por un mínimo de 0.5 metros, y cada segmento no puede superar los 185metros. Aún sujeto a estas restricciones, el cable coaxial fino puede ser usado para crear troncales, aunque con menos nodos. Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Un segmento de cable coaxial fino está compuesto por muchos cables de diferentes longitudes, cada uno con un conector de tipo BNC en cada uno de los extremos. Cada cable se conecta al siguiente con un conector de tipo “T”, donde se necesita instalar un nodo. Los nodos pueden ser conectados o desconectados de la “T”, según se requiera, sin afectar al resto de la red. El cable coaxial fino es una solución de bajo coste, reconfigurable, y la topología de bus lo hace atractivo para pequeñas redes, redes departamentales, pequeñas troncales, y para interconectar pocos nodos en una sola habitación como en un laboratorio. Cable Coaxial Fino Par Trenzado RJ-45 El cable de par trenzado no apantallado, o UTP, ofrece muchas ventajas respecto de los cables coaxiales, dado que los coaxiales son ligeramente caros y requieren algún cuidado durante la instalación. El cable UTP es similar, o incluso el mismo, al cable telefónico que puede estar instalado y disponible para la red en muchos edificios. Hoy los esquemas de instalación de cableado más populares son 10BASE-T y 100BASE-TX, tanto con cable de par trenzado de tipo apantallado como sin apantallar (STP y UTP, respectivamente). Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Como hemos dicho es un cable similar al telefónico y existe una gran variedad de calidades; a mejor calidad, más caro y ofrece soporte para la transmisión de hasta 100 Mbps. Los cables de Categoría 4 y Categoría 3 son menos caros, pero no pueden soportar las mismas velocidades para la transmisión de los datos, como 10 Mbps (10Base-T). La norma 100BASE-T4 permite soportar Ethernet a 100 Mbps, sobre cable de Categoría 3, pero éste es un esquema torpe y por consiguiente 100BASE-T4 ha visto muy limitada su popularidad. El Cable de Categoría 4 soporta velocidades de hasta 20 Mbps, y el de Categoría 3 de hasta 16 Mbps. Los cables de Categoría 1 y 2, los más asequibles, fueron diseñados principalmente para aplicaciones de voz y transmisiones de baja velocidad (menos de 5 Mbps.), y no deben de ser usados en redes 10Base-T. Los segmentos UTP están limitados a 100 metros. Par Trenzado RJ-45 Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Fibra Óptica Para las aplicaciones especializadas son muy populares los segmentos Ethernet de fibra óptica, o 10BASE-FL. El cable de fibra óptica es más caro, pero es inestimable para las situaciones donde las emisiones electrónicas y los riesgos medioambientales sean una preocupación. El cable de fibra óptica puede ser útil en áreas donde hay grandes cantidades de interferencias electromagnéticas, como en la planta de una fábrica. La norma Ethernet permite segmentos de cable de fibra óptica de dos kilómetros de longitud, haciendo Ethernet a fibra óptica perfecto para conectar nodos y edificios que de otro modo no podrían ser conectados con cableados de cobre. Una inversión en cableado de fibra óptica puede ser algo re valorizable, dado que según evolucionan las tecnologías de redes, y aumenta la demanda de velocidad, se puede seguir utilizando el mismo cableado, evitando nuevos gastos de instalación. Fibra Óptica Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Tarjetas de Interfaz de Red Para conectar un PC a una red, se emplean tarjetas de interfaz de red, normalmente llamadas NIC (Network Interface Card). El NIC proporciona una conexión física entre el cable de la red y el bus interno del ordenador. Diferentes ordenadores, tienen arquitecturas de bus diferentes. Los buses PCI master normalmente son más frecuentes en PC's 486/Pentium y las ranuras de expansión ISA se encuentran en 386 y ordenadores personales más viejos. Tarjetas de Interfaz de Red Repetidores Los repetidores se emplean para conectar dos o más segmentos Ethernet de cualquier tipo de medio físico. Según los segmentos exceden el máximo número de nodos o la longitud máxima, la calidad de las señales empieza a deteriorarse. Los repetidores proporcionan la amplificación y resincronización de las señales necesarias para conectar los segmentos. Al partir un segmento en dos o más subsegmentos, permitimos a la red continuar creciendo. Una conexión de repetidor cuenta en el límite del número total de nodos de cada segmento. Por ejemplo, un segmento de cable coaxial fino puede tener 185 metros de longitud y hasta 29 nodos o estaciones y un repetidor, ya que el número total de Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • nodos es de 30 por segmento. Un segmento de cable coaxial grueso puede tener 500 metros, 98 nodos y 2 repetidores (para un total de 100 nodos por segmento). Los repetidores Ethernet son necesarios en las topologías de estrella. Como hemos indicado, una red con sólo dos nodos está limitada. Un repetidor de par trenzado permite a diversos segmentos "punto a punto" unirse en una sola red. Un extremo del enlace punto a punto se conecta al repetidor y el otro al ordenador con un transceptor. Si el repetidor está conectado al troncal, entonces todos los ordenadores conectados en los extremos de los segmentos de par trenzado pueden comunicar con todos los servidores del troncal. Los repetidores también monitorizan todos los segmentos conectados para verificar que la red funciona correctamente. Cuando algo falla en un determinado segmento, por ejemplo se produce una rotura, todos los segmentos Ethernet puede quedar inoperantes. Los repetidores limitan el efecto de estos problemas, a la sección de cable rota, "segmentando" la red, desconectando el segmento problemático y permitiendo al resto seguir funcionando correctamente. La avería de un segmento en una red punto a punto, habitualmente, sólo desactivará un ordenador, lo que en una topología de bus ocasionaría la desactivación de todos los nodos del segmento. Al igual que los diferentes medios de Ethernet tienen diferentes limitaciones, los grandes segmentos creados con repetidores y múltiples segmentos, también tienen restricciones. Estas restricciones, generalmente tienen que ver con los requisitos de sincronización. A pesar de que las señales eléctricas que circulan por los medios Ethernet, viajan a cerca de la velocidad de la luz, aún requieren un tiempo finito para viajar de un extremo de una gran red a otro. Las normas Ethernet asumen que no va a llevar más de un determinado tiempo para que una señal sea propagada entre los extremos más alejados de la red. Si la red es Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • excesivamente grande, esta presunción no se cumple, y la red no funcionará correctamente. Los problemas de sincronización no pueden ser tomados a la ligera. Cuando las normas Ethernet son violadas, se pierden los paquetes, las prestaciones de la red se ven afectadas, y las aplicaciones se enlentecen y pueden fallar. Las especificaciones IEEE 802.3 describen las reglas para el número máximo de repetidores que pueden ser usados en una configuración. El número máximo de repetidores que pueden encontrarse en el camino de transmisión entre dos nodos es de cuatro; el máximo número de segmentos de red entre dos nodos es cinco, con la restricción adicional de que no más de tres de esos cinco segmentos pueden tener otras estaciones de red conectadas a ellos (los otros segmentos deben de ser enlaces entre repetidores, que simplemente conectan repetidores). Estas reglas son determinadas por cálculos de las máximas longitudes de cables y retardos de repetidores. Las redes que las incumplen puede que aún funcionen, pero están sujetas a fallos esporádicos o problemas frecuentes de naturaleza indeterminada. Además, usando repetidores, simplemente extendemos la red a un tamaño mayor. Cuando esto ocurre, el ancho de banda de la red puede resultar un problema; en este caso, los puentes, conmutadores y encaminadores pueden usarse para particionar una gran red en segmentos más pequeños que operan más eficazmente. Repetidor Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Concentradores (Hubs) Los concentradores son, en definitiva, repetidores para cableado de par trenzado. Un concentrador, al igual que un repetidor, toma cualquier señal entrante y la repite hacia todos los puertos. Si el concentrador se conecta al troncal, entonces todos los ordenadores situados al final de los segmentos del par trenzado pueden comunicarse con todos los servidores en el troncal. Lo más importante a resaltar sobre los concentradores es que sólo permiten a los usuarios compartir Ethernet. Una red de repetidores es denominada "Ethernet compartido", lo que implica que todos los miembros de la red están contendiendo por la transmisión de datos hacia una sola red (dominio de colisión). Esto significa que miembros individuales de una red compartida sólo consiguen un porcentaje del ancho de banda de red disponible. El número y tipo de concentradores en cualquier dominio de colisión para Ethernet 10 Mbps. está limitado por las reglas siguientes: Si el diseño de la red viola estas reglas por el número de repetidores, entonces paquetes perdidos o excesivos paquetes reenviados pueden retardar la actuación de la red y crear problemas para las aplicaciones. Como hemos dicho, Ethernet esta sujeto a la regla "5-4-3" para la instalación de repetidores: la red puede tener sólo cinco segmentos conectados; puede usar sólo cuatro repetidores; y de los cinco segmentos, sólo tres pueden tener usuarios conectados a ellos; los otros dos deben ser enlaces entre repetidores. Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Fast Ethernet ha modificado las reglas de repetidores, dado que el tamaño del paquete mínimo tarda menos tiempo para transmitirse que en Ethernet. En redes de Fast Ethernet, hay dos clases de repetidores, Clase I y Clase II. La tabla siguiente es la distancia (diámetro) característica para combinaciones de estos tipos de repetidores Ethernet: Concentrador Conmutadores (Switches) Es un dispositivo similar a un concentrador que dispone de las características antes mencionadas de canales de alta velocidad en su interior y capacidad de filtrado del tráfico. Cuando un paquete es recibido por el conmutador, este determina la dirección fuente y destinataria del mismo, si ambas pertenecen al mismo segmento, el paquete es descartado, si son direcciones de segmentos diferentes, el paquete es retransmitido sólo al segmento destino (a no ser que los filtros definidos lo impidan). Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”
    • Los conmutadores no necesitan tener el paquete completo antes de proceder a su envío, pueden iniciar su reenvío antes de tenerlo entero, lo que redunda en una mejora de prestaciones. Además, mientras los concentradores comparten el ancho de banda de la red entre todos los nodos que la componen, con el uso de conmutadores, cada uno de los segmentos conectados a uno de sus puertos tiene un ancho de banda completo, compartido por menos usuarios, lo que repercute en mejores prestaciones. La ventaja de esto es que usa los mismos cables y tarjetas de red que el 10Base-T, sustituyéndose sólo los concentradores por conmutadores. Conmutador Redes de Computadoras FCI-UTM 5TO “A”