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Tema n° 09 lan ethernet

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  • 1. MÓDULO IILAN ETHERNETRevisiónEste Módulo describe los diferentes tipos de topologías LAN. Este módulo explica los retosde las LANs compartidas y cómo estos retos son resueltos con tecnología de LANswitcheada. Este módulo también describe las formas en que las LANs pueden seroptimizadas.Objetivos del MóduloAl completar este módulo, usted será capaz de expandir una red LAN por adición deswitch. Esta habilidad incluye el logro de los siguientes objetivos: Describe asuntos que están relacionados con tráfico creciente en una red de árealocal de Ethernet Identifica soluciones con tecnología de LAN switcheadas pata asuntos dedireccionamiento Ethernet en la red.. Describe el proceso de entrega de un paquete a través de un switch. Describe las características y funciones del software IOS CLI Cisco. Inicializa un switch decapa reacceso y usa la interfaz CLI para configurar ymonitorear el switch. Activa seguridad física, de acceso y control de puerto en un switch. Enumera las formas en que una LAN Ethernet puede ser optimizada. Describe los métodos de localización de fallas en los switch.
  • 2. Lección 01Entendiendo los retos de las LAN compartidas.RevisiónLos LANs son una manera relativamente barata de compartir recursos caros. Los LANs dejan ausuarios múltiples entrar en que un área medianamente geográfico pequeño intercambiar reporta ymensajes, así como compartir el acceso a recursos como servidores de archivos. Las LANs hanevolucionado rápidamente en sistemas de soporte que son aspectos críticos para lascomunicaciones en las organizaciones. Esta lección describe los retos que las LANs compartidasdeben afrontar ante la necesidad del incremento de ancho de banda y más velocidad; parasatisfacer las necesidades de los múltiples usuarios.ObjetivosAl completar esta lección, usted será capaz de identificar temas relacionados con elincremento de tráfico en las LANs Ethernet. Esta habilidad incluye el logro de lossiguientes objetivos: Define segmentos de LAN Ethernet y sus limitaciones de distancia. Enumera las características y funciones de un Hub en una LAN Ethernet. Define las colisiones en una LAN y enumera las condiciones que las producen. Define dominios de colisiones en una LAN Ethernet.
  • 3. Ethernet LAN SegmentsLa longitud de los segmentos es una consideración importante cuando usamostecnología Ethernet sobre una LAN. Este tópico describe los segmentos y suslimitaciones.Un segmento es una conexión de red de dos o más dispositivos que utilizan el mismomedio físico o cable. El cable Ethernet y los segmentos pueden extenderse a lo largo de unadistancia física limitada. Más allá de esta distancia, las transmisiones se volverándegradadas por el ruido de la línea, atenuación de la señal y fallas en el entendimiento delas especificaciones del Acceso Múltiple con Detección de Portadora con Detección deColisiones (CSMA/CD). El tipo de cable, la tasa de datos y las técnicas de modulaciónafectan la longitud máxima del segmento.Por ejemplo, cuando usamos cable UTP para Ethernet, se recomienda una distancia máximade 328 pies (100 metros), los cables de fibra óptica pueden proporcionar una gran distanciade cableado, aproximadamente arriba de 1800 pies (550 m) o también de varias millas,dependiendo de la tecnología.Cualquier dispositivo que opera en capa 1 del modelo OSI no terminará el segmentoEthernet de la LAN. Los dispositivos de capa 1 solamente repiten señales eléctricas.Ethernet es cubierto por el estándar IEEE 802.3. Cuatro tasas de datos son comúnmentedefinidas para operar sobre cables de fibra óptica y par trenzado: 10 Mb/s ----- 10BASE – T Ethernet 100 Mb/s----- Fast Ethernet 1000 Mb/s---- Gigabit Ethernet 10 Gb/s ------- 10 Gigabit Ethernet
  • 4. Las especificaciones de cada tipo de Ethernet tiene definida un conjunto de tipos de cables,tasa de datos y técnicas de modulación que en diferentes formas maximizan la longitud delsegmento, como se muestra en la tabla.Los diferentes estándares Ethernet son identificados por un nombre de producto que tienetres partes que están basados en los atributos de la capa física. La convención del nombre esuna cadena de tres términos indicando la velocidad de transmisión, el método detransmisión y el tipo de medio o señal codificada. Aquí hay algunas directrices paraidentificar los estándares Ethernet y sus características usando 10BASE-T como ejemplo: El “10” está referido a la velocidad que soporta, en este caso 10 Mb/s “BASE” quiere decir que es Ethernet de banda base. “T” quiere decir par trenzado, categoría 3 o mayor.Ethernet Segment Distance LimitationsEthernetSpecificationDescription Segment Length10 BASE-T 10 Mb/s Ethernet sobre par trenzado 328 ft (100m)10 BASE-FL 10 Mb/s Ethernet sobre cable de FibraÓptica6560 ft (2000m)100 BASE-TX 100 Mb/s Ethernet sobre par trenzado 328 ft (100m)100 BASE-FX FastEthernet sobre cable de Fibra Óptica 1300 ft (400m)1000 BASE-T Gigabit Ethernet sobre par trenzado 328 ft (100m)1000 BASE-LX Gigabit Ethernet sobre cable de FibraÓptica1800 ft (550m) 62.5 um6.2 miles (10Km) 10umMonomodo.1000 BASE-SX Gigabit Ethernet sobre cable de FibraÓptica820 ft (250m) 62.5 um1800 ft (550m) 50 umambos Multimodo1000 BASE-CX Gigabit Ethernet sobre cable de cobre 82 ft (25m)10GBASE-T 10 Gb/s Ethernet sobre par trenzado 328 ft (100m)10GBASE-LX4 10 Gb/s Ethernet sobre cable de FibraÓptica980 ft (300m) 62.5 um6.2 miles (10Km) 10umfibra Monomodo.
  • 5. Extendiendo un Segmento LANUsted puede agregar dispositivos a una LAN Ethernet para extender el segmento. Estetópico describe cómo agregando dispositivos de capa 1 se puede superar las limitaciones dela distancia en una LAN Ethernet.Un repetidor es un dispositivo de capa física que toma una señal desde un dispositivo en lared y actúa como un amplificador. Adicionando repetidores a la red extendemos elsegmento de la red de tal forma que los datos pueden ser enviados satisfactoriamente sobrelargas distancias. Hay, sin embargo, límites en el número de repetidores que pueden seragregados a la red.Un Hub, que también opera en la capa física, se ve como un repetidor. Cuando un Hubrecibe una transmisión de señal, la amplifica y retransmite. A diferencia de un repetidor, unHub puede tener múltiples puertos que conectan a un número de dispositivos de red. Por lotanto, un Hub retransmite la señal a todos los puertos que conectan estaciones de trabajo oservidores. Los Hubs no leen los datos que pasan a través de ellos así como también nosaben de la fuente o destino de la trama. Esencialmente, un HUB recibe los bits entrantes,amplifica las señales eléctricas y transmite estos bits a través de todos sus puertos a losdispositivos de la red conectados a él.Un HUB extiende pero no termina una LAN Ethernet. La limitación de ancho de banda deuna tecnología queda compartida. Aunque cada dispositivo tiene su propio cable conectadoal HUB, todos los usuarios de un segmento determinado, compiten por la misma cantidadde ancho de banda.Un significativo desarrollo en la perfomance de las LAN Ethernet ha introducido losSWITCH para reemplazar a los HUBs en las redes basadas en Ethernet. Este desarrollocorresponde con el desarrollo de 100BASE-TX Ethernet. Los SWITCH pueden controlar elflujo de los datos por cada puerto individual y envia las tramas solamente al destinoapropiado (si el destino es conocido). Esta funcionalidad es mucho mejor que enviar todaslas tramas a todos los dispositivos. Al igual que los HUB, los SWITCH también amplificanla señal y extienden las distancias de los cables. Ellos también extienden una LAN paracubrir mas distancias uniendo múltiples segmentos de LAN. En general, los SWITCH sonseleccionados para conectar dispositivos a la LAN. Sin embargo, un SWITCH es mas caroque un HUB, su trabajo mejorado y su confiabilidad lo hacen mas caro.
  • 6. CollisionsLas Colisiones son parte de la operación de Ethernet, ocurren cuando dos estacionesintentan una comunicación al mismo tiempo. Este tópico describe cómo ocurren lascolisiones en las LANs.Las colisiones son subproductos del método CSMA/CD que usa Ethernet. En una redEthernet muchísimos dispositivos comparten el mismo segmento. Todos los dispositivostienen garantizado el acceso al medio, pero no tienen reclamo priorizado en él. Ethernet usaCSMA/CD para detectar y gestionar colisiones y procesos de reanudación de lascomunicaciones. En el método de acceso CSMA/CD, todos los dispositivos de red quetienen mensajes por enviar deben escuchar antes de transmitir. Si un dispositivo detecta unaseñal desde otro dispositivo, éste esperará por un determinado tiempo antes de iniciar sutransmisión. Cuando no se detecte tráfico, un dispositivo transmitirá su mensaje. A pesar deescuchar para ver si el medio está libre, las estaciones pueden transmitir simultáneamente;si esto llegara a suceder, ocurre una colisión y las tramas son destruidas.Cuando las estaciones transmisoras reconocen el acontecimiento de colisión, ellostransmitirán una señal especial “jam” por un tiempo predeterminado. Los dispositivos en elsegmento reconocerán que la trama ha sido corrompida y ellos dejarán de transmitir. Lasestaciones transmisoras luego empezarán a un cronometrador aleatorio que debe sercompletado antes de tratar de retransmitir los datos.Como las redes se vuelven mayores y usan más ancho de banda, se vuelve mas probableque las estaciones traten de transmitir datos al mismo tiempo y ocurran las colisiones. Lamayor ocurrencia de colisiones, las más altas congestiones y la accesibilidad a la redpueden reducirse o simplemente no existir.Adicionando un HUB a una LAN Ethernet se puede superar el límite de la distancia queuna trama puede llegar en un segmento antes que la señal se degrade, pero los HUBs nopueden cambiar el tema de las colisiones.
  • 7. Collision DomainsEn la LAN Ethernet extendidas se encuentran usuarios que requieren un mayor ancho debanda, para ello se pueden crear segmentos de red física separados, llamados dominios decolisiones. Las colisiones están entonces limitadas para un dominio más pequeño que la redentera. Este tópico describe los dominios de colisiones.En segmentos Ethernet tradicionales, los dispositivos de red competían por el mismo anchode banda donde solamente un dispositivo podía transmitir en un determinado tiempo. Lossegmentos de red que comparten el mismo ancho de banda sn conocidos como dominios decolisiones. Cuando dos o mas dispositivos que están en el mismo segmento, transmiten almismo tiempo, ocurre una colisión. Todos los que comparten el entorno del medio comoaquellos creados usando HUB, son dominios de colisiones.Esto es posible, sin embargo, para utilizar otros dispositivos de red operando en capa 2 ysuperior del modelo OSI para dividir una red en segmentos y reducir el número dedispositivos que compiten epo el mismo ancho de banda. Cada segmento nuevo resulta serun nuevo dominio de colisión. Un mayor ancho de banda es disponible para los dispositivosen un segmento y las colisiones en un dominio de colisión, no interfiere con el trabajo delos otros segmentos.La figura muestra dominios de colisión únicos en un entorno switcheado. Por ejemplo, deun switch de 12 puertos tiene conectado un dispositivo en cada puerto, se crean 12dominios de colisiones. Cuando un HOST está conectado a un puerto de un SWITCH, elSWITCH crea una conexión dedicada. Esta conexión dedicada es considerada un dominiode colisión individual debido a que el tráfico es mantenido separado del resto del tráfico,por lo tanto se elimina la probabilidad de una colisión.El Dominio de Broadcast es otro nuevo concepto. El SWITCH filtra las tramas que estánbasadas en una dirección MAC dentro de la trama, pero este filtro no se puede aplicar atramas Broadcast. Por su misma naturaleza, las tramas Broadcast deben ser reenviadas, sinembargo, una colección de switches interconectados forman un simple dominio deBroadcast. Se puede utilizar un equipo de capa 3 como un Router para terminar con eldominio de Broadcast de capa 2.
  • 8. Role of CSMA/CD in EthernetLas señales Ethernet son transmitidas a todos los Hosts que están conectados a la LAN,usando un conjunto especial de reglas para determinar que estación puede “hablar” duranteun tiempo determinado. Este tópico describe este conjunto de reglas.La LAN Ethernet gestiona las señales sobre una red con el método de Acceso Múltiple pordetección de Portadora con Detección de Colisiones (CSMA/CD), que es un aspectoimportante de Ethernet. La figura ilustra este proceso.Antes de transmitir en una LAN Ethernet, un computador primero escuha el medio de lared. Si el medio etá libre, el computador envía sus datos. Después de que una transmisiónha sido enviada, el computador en la red compite por la próxima disponibilidad de la redpara enviar otra trama. Esta competición por el tiempo libre de la red es una muestra de queninguna estación tiene ventaja sobre las otras para transmitir.Las estaciones con CSMA/CD pueden accesar a la red durante algún tiempo. Antes deenviar los datos, las estaciones CSMA/CD escuchan a la red para determinar si esta en uso.Si esto es así, la estación CSMA/CD, espera. Si la red no está en uso, la estación transmite.Una colisión ocurre cuando dos estaciones escuchan el tráfico de la red, y al no haber nada,transmiten simultáneamente. En este caso, ambas transmisiones son estropeadas y lasestaciones deben retransmitir después de una cierta cantidad de tiempo.Las estaciones CSMA/CD deben sercapaz de detectar las colisiones parasaber si debenretransmitir o no.Cuando una estación transmite, la señal es referida como una “portadora”. La NIC sensa laportadora y consecuentemente se priva de difundir una señal. Si no hay portadora, una
  • 9. estación que está esperando sabe que esta libre para transmitir. Esta funcionalidad es la“carrier sense” parte del protocolo.La extensión del segmento de red sobre la que ocurren las colisiones está referida como undominio de colisiones. El tamaño del dominio de colisiones tiene un nimpacto en laeficiencia y rendimiento de los datos.En el proceso CSMA/CD, no se asignan prioridades a estaciones en particular, todas lasestaciones sobre la red tienen igual posibilidad de acceder. Esta funcionalidad es el“multiple access” parte del protocolo. Si dos estaciones o más inician una transmisión ensimultáneo, ocurre una colisión. Las estaciones son alertadas de la colisión y ellas ejecutanun algoritmo backoff aleatoriamente para la retransmisión de la trama. Este panoramaimpide las máquinas repetidamente estén tratando de transmitir. Las coliciones sonresueltas normalmente es microsegundos. Esta funcionalidad es la “collision detection”parte del protocolo.
  • 10. Resumen: Un segmento es una conexión de red que está hecho por un simple cable de red. Loscables Ethernet y los segmento pueden abarcar solamente una limitada distanciafísica antes que las señales se degraden. Un HUB o Repetidor extiende un segmento de red, recibiendo los bits que le llegan,amplifica las señales eléctricas y transmite los bits a través de todos sus puertos alos otros dispositivos de red. Si dos o mas estaciones en un segmento, transmiten al mismo tiempo, ocurre unacolisión. El segmento de red donde chocan las tramas se llama dominio de colisión. Esto semejora con el uso de dispositivos de capa 2 para dividir segmentos. LAN Ethernet gestiona las señales en una red con CSMA/CD que es un aspectoimportante de Ethernet.