Ethernet

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.


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).


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


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


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.


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.


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.


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


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).


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.


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


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


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


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


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.


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).


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


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


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


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


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


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.


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).


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


Ethernet

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