Redes Ethernet

Redes LAN: características

LAN: características

Distancia de operación mucho

menor a WANs

Sistemas baseband

Data rate optimizado por el uso de

más de dos líneas para transmisión

de datos

Topologías ´80:

10Mbps Ethernet bus (IEEE 802.3), Token Ring (IEEE 802.5), FDDI

´90: aparece LAN switching, pero se siguió utilizando tecnología anterior... hasta mitad de la década

Topologías: broadcast

Broadcast: utilizado en Ethernet, Token Ring, FDDI Todas las estaciones de la red reciben

todos los paquetes transmitidos Luego cada estación debe analizar si

el paquete debe ser aceptado, rechazado o reenviado

Topologías: broadcast

Redes Ethernet

Topologías: Ethernet

Ethernet: implementaciónHalf duplex

Half duplex: no permite que se transmitan y reciban datos a la vez

CSMA-CD: controla el acceso al medio en half duplex

Colisión: si dos estaciones transmiten simultáneamente

CSMA-CD

A: detecta si el medio está disponible (Carrier Sense), si no espera

Medio compartido (Multiple Access), otros pueden transmitir a la vez...

CSMA-CD B: intenta transmitir al mismo tiempo que

A Poco después, se dan cuenta de que otro

dispositivo está enviando una trama (Collision Detect)

Cada estación espera un tiempo aleatorio para retransmitir

El tiempo después de la colisión se divide en slots, cada estación elige un slot al azar

Colisiones Forma de distribuir la carga de

tráfico Son parte de la operación NORMAL

de Ethernet Máximo número de time slots: 1024 Máximo número de retransmisiones

de la misma trama: 16

Slot time

Formato de trama – 802.3

Formato de trama – Ethernet

Length

802.3 – Ethernet

Formato de trama Preámbulo

Utilizado para sincronización 56 bits, unos y ceros alternados

Delimitador de trama Marca el comienzo del frame Ethernet 8 bits: 10101011

Formato de trama MACs:

2 campos con MAC address: fuente y destino

48 bits (6 bytes) de longitud Type (length)

2 bytes de longitud Número de bytes de datos LLC

(excluyendo padding)

Formato de trama Datos

De 46 a 1500 bytes de datos Si hay menos de 46 bytes de datos,

se agrega padding FCS

4 bytes, CRC Incluye MACs, type y datos

Topologías redes Ethernet

Estrella, con hubs (multiport repeaters)

Estrella, con switches Full duplex

Alta velocidad, conexión punto a punto Tx y Rx a la vez: duplica el BW Switches full duplex + nodos full duplex

10/100/1000 Mbit/s Ethernet Ethernet

10 Mbit/s: 802.3 Fast Ethernet

100 Mbit/s: 802.3u Gigabit Ethernet

1000 Mbit/s: 802.3z

LAN switching Diferencias con WAN Switching:

Menores distancias Mayores velocidades

LAN switching

Segmentos de LAN: conectados por switch Impide que los datos con destino en el

segmento origen pasen a otros segmentos

Permite múltiples conexiones entre segmentos

Aumenta el ancho de banda disponible

LAN switching

Half vs. Full duplex Por definición, Ethernet, Token Ring

y FDDI son half duplex: Una estación sólo puede transmitir o

recibir No puede realizar las dos operaciones

a la vez Switches full duplex:

Permite transmitir y recibir a la vez, Duplican la velocidad Implica conexión a través de

dispositivos activos

Ethernet: consideraciones físicas

Tipos de interfaces: MDI: MAC address (estación) MDI-X: switch/hub

Cableado:

Cable UTP

Diseño de redes 10Base-T Distancia máxima: 90 + 10 m

Parámetro Límite

Máxima longitud del segmentoAtenuación máximaMáximo delay de tx por segmentoNEXT (4 MHz – 15 MHz)

100 m <11.5 dB 1000 ns >30.5 dB

Ethernet: Standards 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision

Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications

802.3c Repeater Unit for 10 Mb/s Baseband Networks 802.3x&y Specification for 802.3 Full-Duplex Operation

and Physical Layer Specification for 100 Mb/s Operation on Two Pairs of Category 3 or Better Balanced Twisted Pair Cable (100BASE-T2)

802.3z Physical Layers, Repeater, and Management Parameters for 1000 Mb/s Operation

802.3.ab Physical Layer Parameters and Specifications for 1000 Mb/s Operation Over 4-Pair Category 5 Balanced Copper Cabling, Type 1000BASE-T

http://grouper.ieee.org/groups/802/3/index.html

Redes LAN switcheadas

Bridges y switches Conectan los segmentos a nivel 2 OSI (capa

MAC) Guardan, filtran y retransmiten tramas

Ethernet Funciones principales:

Evitar que el tráfico de un segmento a los otros segmentos

Descarte de paquetes defectuosos Mejorar limitaciones de topología:

Máximo número de nodos Límites de distancia Delay

Forwarding table Filtrado: en función de tabla de

direcciones MAC (forwarding table) Tabla:

Generada por el bridge en modo learning: Transparent bridging (802.1) Actua como repetidor, pero la dirección fuente

de cada paquete se guarda en una tabla Cargada manualmente por administrador

Broadcasts en LAN switcheada

Spanning tree Si dos subredes pueden ser

alcanzadas por más de un camino, es preciso un mecanismo para seleccionar la ruta óptima

Debe evitarse la generación de loops: si una trama circula contínuamente en la red y se reproduce a sí misma, generando tráfico innecesario

Spanning tree protocol Provee redundancia Evita loops

Sólo debe existir un camino activo entre dos nodos

Si no, se pueden duplicar los mensajes STP: define un árbol con todos los

switches de la red La información se intercambia por medio

de paquetes denominados BPDU

LANs switcheadas Switches de LAN:

Conectan segmentos o nodos para transmisión directa

Reenvían cada trama al puerto donde está el dispositivo destino

Permite flujos en paralelo

LAN switching

Métodos de switcheo: Cut-through Decide adonde reenviar la trama después

de recibir los 6 primeros bytes de la trama (MAC destino)

Ventajas: Permite reenviar tramas a altas velocidades Baja latencia: alrededor de 40 μs

Desventajas: El switch comienza a reenviar la trama sin

chequear si tiene errores Puede propagar tramas defectuosas

Métodos de switcheo:Store-and-forward Switch: no toma decisiones hasta no

recibir la trama completa Ventaja:

No propaga tramas defectuosas Desventajas:

Alta latencia, dependiente del tamaño de trama

Si la trama atraviesa varios switches que operan con este método, los retardos son importantes

Soluciones a métodos de switcheo Fragment free cut-through

Se toma decisión después de recibir los primeros 64 bytes

Elimina la mayoría de las tramas defectuosas (runts)

Menor latencia que store-and-forward Adaptative forwarding

Permite que un puerto del switch alterne entre cut-through y store-and-forward en función del número de tramas erradas.