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Apuntes de clase sobre modelos actuales de Ethernet.

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  • 1. ETHERNET 100 Fast Ethernet La Ethernet de 100 Mb/s Redes de Área Local C.F.G.S. “Administrador de Sistemas Informáticos” David H. Martín Alonso - Marzo 2005 -
  • 2. 2 ETHERNET 100 Tabla de Contenidos Historia Identidad Tecnológica Señalización MAC Diseño de la Red Señalización 100BASEX 100BASET4 100BASET2 Modelos de Transición Autonegociación Bibliografía eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 3. 3 ETHERNET 100 Historia [TFest] Modelo Ethernet dominante en instalaciones actuales En distribución horizontal: Puestos de usuario Complementado con versiones a 1 Gb/s en troncales (dist. vertical) 1995: Competición por estándares de alta velocidad Popularidad de 10BASE2/10BASET vs. Token Ring Importancia de la marca quot;Fast Ethernetquot; Alternativas: a) Ethernet con CSMA/CD acelerado: 3COM b) Token Ring acelerado: IBM c) Sistema de reserva: HP (802.12 - 100VGAnyLAN) Éxito rápido e inesperado Sencillez, facilidad de transición, agilidad comercial... Avala inmediatamente desarrollos posteriores a 1 Gb/s eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 4. 4 ETHERNET 100 Identidad (I - Tecnología) Referente tecnológico: FDDI Señalización: 4B5B/MLT-3 frente a Manchester Medio Físico: cableado estructurado Mayoritariamente UTP5 y FO en situaciones puntuales Compatibilidad con instalaciones UTP3 existentes Método Aleatorio de Acceso al Medio: CSMA/CD Seña de identidad Ethernet. Importancia de la marca Semidúplex (Shared Ethernet – Compartida) Método de Acceso al Medio: Full Duplex Conmutado Full Duplex (Switched Ethernet – Conmutada) Sustitución hub × switch condicionada por precios Aumento de velocidad × 10 Hay que replantear el triángulo velocidad-dimensiones-trama eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 5. 5 ETHERNET 100 Identidad (II - Denominación) Diversas denominaciones: Fast Ethernet – Denominación genérica comercial, ambicionada por la competencia 802.3u: 100BASEX (100BASEFX y 100BASETX) – Versiones iniciales para fibra óptica y par trenzado UTP Cat. 5 – 100BASET4: 100 Mb/s sobre 4 pares en UTP categoría 3 802.3y: 100BASET2 – Versiones avanzada para UTP categoría 3 (2 pares) Incorporados a IEEE 802.3 (ISO/IEC 8802-3) eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 6. 6 ETHERNET 100 MAC Control de Acceso al medio: CSMA/CD Referente para conseguir la denominación quot;Fast Ethernetquot; Replanteo de dimensiones de la red Aumento de velocidad × 10 Mantenimiento de las características de la trama – Compatibilidad directa con segmentos 10BASE (puentes) – Ranura: 51.2 µs → 5120 ns (64 bytes) Necesidad de un cálculo más preciso de retardos La regla de 4 repetidores ó 5-4-3 ya no es válida   eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 7. 7 ETHERNET 100 Diseño de la Red (I) Ranura: 51.2 µs → 5120 ns (64 bytes y tiempo de bit 10ns) Retardos estándar: 2 tarjetas de red: ~ 1000ns 100m de cable: ~ 1000ns 1 repetidor (clase II): ~ 1000ns – Frente a los repetidores de clase I, los de clase II tienen todos sus interfaces compatibles entre sí, con lo que el retardo es menor El quot;Dominio Fast Ethernetquot;: 2 estaciones con su cableado (100m) 2 hub próximos (no queda margen de cableado) Latiguillos de conexión   H H eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 8. 8 ETHERNET 100 Diseño de la Red (II) Adaptación de las instalaciones clásicas 10BASET Necesidad de un conmutador en lugar del repetidor (hub) principal El conmutador (switch) une/separa dominios de colisiones H H H H H H H H H H H H H H S H H H eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 9. 9 ETHERNET 100 Señalización (I) [Rhys/encoding.htm] Necesitamos una señalización menos costosa que Manchester Hasta 2 cambios de nivel por bit: 100% de sobrecarga Evolución tecnológica: Mejores relojes Codificación 4B5B En 100BASEX (100BASEFX y 100BASETX) Los bits se transmiten en bloques de cuatro Emplean 5 bits (redundancia ante fallos) Modelo heredado de FDDI 32 combinaciones: 16 para datos (4 bits) 8 para señales de control Se desechan las que tienen muchos ceros eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 10. 10 ETHERNET 100 Señalización (II) [Rhys/encoding.htm] Señalización MLT-3 en 100BASETX – Multi Level Transition 3 / NRZi-3 Tres niveles: -V, 0, +V Cambio de nivel en los 1's tipo NRZi Reduce la frecuencia fundamental – UTP 5 da 100 MHz, con lo que cabe hasta el armónico de frecuencia 3ƒ. – Elude restricciones de potencia FCC sobre los 30 MHz 1 1 1 1 1 1 1 ×1 Manchester 10BASET 10Mb/s - 20Mbaudios - 10MHz ×2 NRZi 100Mb/s - 125Mbaudios - 62,5MHz ×4 MLT-3 / NRZi-3 100BASETX 100Mb/s – 125Mbaudios - 31,25MHz eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 11. 11 ETHERNET 100 100BASEX (802.3u) 100BASEFX sobre fibra óptica Herencia FDDI Fibra multimodo Segunda ventana (1300nm) Hasta 2km – Distancia incompatible CSMA/CD – Requiere concentradores 4B5B 100BASETX sobre UTP Cat. 5 4B5B + MLT-3 Interfaz genérica MII (Media Independent Interface) Analogía con AUI para conectar transceptores externos 40 pines No se comercializa usado como conector externo eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 12. 12 ETHERNET 100 100BASET4 (802.3u) Modelo compatible con cableado UTP Cat. 3 Transmisión a 100 Mb/s sobre tres pares Emplea los cuatro pares – 2 unidireccionales con detección de portadora y colisiones – 2 reversibles subordinados a los anteriores (Full Dúplex asimétrico) – Físicamente incompatible con 100BASETX Codificación: 8B6T Cada bloque de 8 bits se traduce en una secuencia ternaria de 6 3 quot;tribitsquot; = 27 combinaciones – suficientes y redundantes 4 bits de datos (16 combinaciones) – 3 pares = 4bits × 25 Mbaudios = 100 Mb/s – Nyquist: 25 Mbaudios ~ 12 Mhz Electrónica: Transmisión simultánea a 3 pares Diferentes retardos según longitud (por el trenzado o curvado) El preámbulo se repite en los tres pares eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 13. 13 ETHERNET 100 100BASET2 (802.3y) Modelo posterior, experimental sobre UTP Cat. 3 Desarrollo separado para no entorpecer al grupo principal Tecnología base que se reutiliza en Gigabit Ethernet Transmisión a 100 Mb/s sobre sólo dos pares UTP Cat. 3 Transmisión bidireccional en cada par Full Dúplex simétrico del todo Codificación: PAM5×5 Señales quinarias 2 quot;quibitsquot; = 25 combinaciones – suficientes y redundantes 4 bits de datos (16 combinaciones) – 2 pares = 4bits × 25 Mbaudios = 100 Mb/s – Nyquist: 25 Mbaudios ~ 12 Mhz Electrónica: Importante mejora tecnológica para transmisión bidireccional eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 14. 14 ETHERNET 100 Diseño: Modelos de Transición Soluciones mixtas para facilitar la transición Bajo coste Dispositivos de baja velocidad con algún puerto de alta velocidad Las necesidades de alta velocidad están localizadas Usos habituales Conexiones troncales Nodos de acceso compartido (Servidores de red, etc.) H H H     eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 15. 15 ETHERNET 100 Autonegociación [Cisco] Dispositivos con soporte para varios tipos de Ethernet Compatibilidad hacia abajo de dispositivos nuevos Protocolo para decidir velocidad y modo óptimo Completamente a nivel físico; no hay tramas de control – NLP (Normal Link Pulses) en 10BASET cada 16ms – Ráfagas de FLP (Fast Link Pulses) en 100BASETX – Los FLP llevan los bits de identificación intercalados En cada puerto Al encender o reiniciar estaciones y/o dispositivos de retransmisión Opcional en Fast Ethernet, pero obligatorio en Gigabit Ethernet Se puede deshabilitar, pero no está recomendado (1) 1000BASE-T full-duplex (6) 100BASE-T4 half-duplex (2) 1000BASE-T half-duplex (7) 100BASE-TX half-duplex (3) 100BASE-T2 full-duplex (8) 10BASE-T full-duplex (4) 100BASE-TX full-duplex (9) 10BASE-T half-duplex (5) 100BASE-T2 half-duplex eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 16. 16 ETHERNET 100 Bibliografía (I)  [Tan4] Computer Networks (4ª Ed.) Andrew S.Tanenbaum Ed. Prentice Hall PTR (Pearson Educación) 2003 Libro de referencia, autoridad máxima en el tema. Nivel técnico medio.  [Leon] Redes de Comunicación Alberto León-García, Indra Widjaja Ed. McGraw-Hill 2000 Libro de referencia general de nivel técnico medio-alto ajustado a las clases.  [Mont] Página Personal de Rogelio Montañana Rogelio Montañana http://www.uv.es/~montanan/ Apuntes y materiales de las asignaturas de redes. Completisimo, claro y bien organizado.  [Rhys] Data Networks Resource: Ethernet, Data Cabling, etc. Rhys Haden http://www.rhyshaden.com/ Materiales variados sobre redes. Completo, detallado y claro. eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 17. 17 ETHERNET 100 Bibliografía (II)  [EthF] comp.dcom.lans.ethernet FAQ http://www.faqs.org/faqs/LANs/ethernet-faq/ FAQ sobre Ethernet. Básico. Descripción, historia, tipos...  [TFest] TechFest http://www.techfest.com/ Material de referencia sobre redes. Avanzado.  [Cisco] Cisco – Ethernet Technologies http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ethernet.htm Material de referencia sobre Ethernet. Completo y avanzado.  [CSpur] Charles Spurgeon's Ethernet Web Site http://www.ethermanage.com/ethernet/ethernet.html Recopilación de materiales sobre Ethernet. eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004
  • 18. 18 ETHERNET 100 Normativa  [802] Get IEEE 802™ http://standards.ieee.org/getieee802/portfolio.html Sitio de distribución gratuita de los estándares 802  [RFC] IETF Request for Comments http://www.rfc-editor.org/ http://sunsite.cnlab-switch.ch/ftp/doc/standard/rfc/mini-index.html Documentación del IETF relacionada con Internet eth100.sxi David H. Martín Alonso 25/01/2004

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