5.1 Ethernet 2016

Introducción a redes
Capítulo 5: Ethernet
Luis David Narváez

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5.0 Introducción
5.1 Protocolo Ethernet
5.2 Switches LAN
5.3 Protocolo de resolución de
direcciones
5.4 Resumen

Al finalizar esta sección, podrá hacer lo siguiente:
• Explicar la forma en que las subcapas de Ethernet se relacionan con
los campos de trama.
• Describir la dirección MAC de Ethernet.

Ethernet
• Es la tecnología LAN más utilizada.
• Funciona en la capa de enlace de datos y en la capa física.
• Es una familia de tecnologías de red que se definen en los estándares
IEEE 802.2 y 802.3.
• Admite anchos de banda de 10, 100, 1000, 10 000, 40 000 y
100 000 Mbps (100 Gbps).
Estándares de Ethernet
• Definen los protocolos de capa 2 y las tecnologías de capa 1.
• Depende de dos subcapas individuales de la capa de enlace de datos
para funcionar: la subcapa de control de enlace lógico (LLC) y la
subcapa MAC.

Encapsulación de datos
• Armado de la trama antes de la transmisión y desarmado de la trama en
el momento en que se la recibe.
• La capa MAC agrega un encabezado y un tráiler a la PDU de la capa de
red.
Proporciona tres funciones principales:
• Delimitación de tramas: identifica un grupo de bits que componen una
trama; sincronización entre los nodos emisor y receptor.
• Direccionamiento: cada encabezado Ethernet que se agrega a la trama
contiene la dirección física (dirección MAC) que permite que la trama se
entregue a un nodo de destino.
• Detección de errores: cada trama de Ethernet contiene un tráiler con una
comprobación de redundancia cíclica (CRC) del contenido de la trama.

Control de acceso al medio
• Responsable de la ubicación y la remoción de tramas
en los medios.
• Se comunica directamente con la capa física.
• Si hay varios dispositivos en un único medio que intentan
reenviar datos simultáneamente, los datos colisionan,
lo que provoca que estos se dañen y no se puedan
utilizar.
• Ethernet proporciona un método para controlar la forma
en que los nodos comparten el acceso mediante el uso
de una tecnología de acceso múltiple por detección de
portadora (CSMA).

Proceso de acceso múltiple por detección de
portadora (CSMA)
• En primera instancia, se utiliza para detectar si
los medios transportan una señal.
• Si no se detecta una señal portadora, el
dispositivo transmite sus datos.
• Si dos dispositivos transmiten al mismo tiempo,
se produce una colisión de datos.

Estructura de trama y tamaño de campo de Ethernet II

• El tamaño mínimo de trama de Ethernet es 64 bytes (trama corta o de
colisión).
• El tamaño máximo de trama de Ethernet es 1518 bytes (jumbos o
gigantes).

Práctica de laboratorio 5.1: Uso de Wireshark
para examinar las tramas de Ethernet - Casa

• Una dirección MAC de Ethernet de capa 2 es
un valor binario de 48 bits expresado como
12 dígitos hexadecimales.
• El IEEE obliga a los proveedores a respetar
dos normas simples:
Deben utilizar el OUI que se asignó a dicho
proveedor como los tres primeros bytes.
Todas las direcciones MAC con el mismo OUI deben
tener asignado un valor único en los tres últimos
bytes.

• La NIC visualiza información para comprobar si la
dirección MAC de destino en la trama coincide
con la dirección MAC física del dispositivo
almacenada en la RAM.
• Si no hay coincidencia, el dispositivo descarta la
trama.
• Si hay coincidencia, la NIC envía la trama a las
capas OSI, donde ocurre el proceso de
desencapsulamiento.

Práctica de laboratorio 5.2: Visualización de
direcciones MAC de dispositivos de red

• Explicar la forma en que funciona un switch.
• Explicar la forma en que un switch arma su tabla de direcciones
MAC y reenvía las tramas.
• Describir los métodos de reenvío del switch.
• Describir los tipos de configuración de puertos disponibles para los
switches de capa 2.

• Un switch Ethernet es un dispositivo de capa 2.
• Utiliza direcciones MAC para tomar decisiones
de reenvío.
• En ocasiones, la tabla de direcciones MAC se
denomina "tabla de memoria de contenido
direccionable" (CAM).

La PC-D envía una trama de regreso a la PC-A, y el switch obtiene la dirección
MAC de la PC-D.

Como la tabla de direcciones MAC del switch contiene la dirección MAC de la
PC-A, envía la trama solamente por el puerto 1.

La PC-A envía otra trama a la PC-D. La tabla del switch ahora contiene la
dirección MAC de la PC-D, por lo que envía la trama solamente por el
puerto 4.

• Un switch puede tener muchas direcciones MAC asociadas
a un solo puerto.
• Esto ocurre cuando el switch está conectado a otro switch.

Práctica de laboratorio 5.3: Visualización de la
tabla de direcciones MAC del switch

Switching de envío rápido:
• El nivel de latencia más bajo reenvía el paquete de inmediato
después de leer la dirección de destino.
• El método de corte típico de switching.
Switching libre de fragmentos:
• El switch almacena los primeros 64 bytes
de la trama antes del reenvío.
• La mayoría de los errores y las
colisiones de la red se producen
en esos primeros 64 bytes.

• Dúplex completo: ambos extremos de la conexión pueden enviar y
recibir datos simultáneamente.
• Dúplex medio: solo uno de los extremos de la conexión puede enviar
datos por vez.

Una causa común de problemas de rendimiento en enlaces Ethernet de
10 o 100 Mb/s ocurre cuando un puerto del enlace funciona en dúplex
medio y el otro puerto funciona en dúplex completo.

Práctica 5.4: Packet Tracer, Identificación de
direcciones MAC y direcciones IP

• Comparar las funciones de la dirección MAC y de la dirección
IP.
• Describir el propósito de ARP.
• Explicar la forma en que las solicitudes de ARP afectan el
rendimiento de la red y del host.

Hay dos direcciones primarias asignadas a un
dispositivo en una LAN Ethernet:
• Dirección física (dirección MAC): se utiliza para
comunicaciones de NIC Ethernet a NIC
Ethernet en la misma red.
• Dirección lógica (dirección IP): se utiliza para
enviar el paquete del origen inicial al destino
final.

Tabla ARP
• Se usa para buscar la dirección MAC que está asignada a la
dirección IPv4.
• Si la dirección IPv4 de destino está en la misma red que la dirección
IPv4 de origen, el dispositivo busca la dirección IPv4 de destino en
la tabla ARP.
• Si la dirección IPv4 de destino está en una red diferente, el
dispositivo busca la dirección IPv4 del gateway predeterminado.
• Si el dispositivo localiza la dirección IPv4, se utiliza la dirección MAC
correspondiente como la dirección MAC de destino de la trama.
• Si no se encuentra ninguna entrada, se envía una solicitud de
ARP.

• Se envía cuando un dispositivo necesita asociar una dirección MAC a
una dirección IPv4 y no tiene una entrada en su tabla ARP.
• El mensaje de solicitud de ARP incluye lo siguiente:
Dirección IPv4 objetivo: esta es la dirección IPv4 que requiere una dirección MAC
correspondiente.
Dirección MAC objetivo: esta es la dirección MAC desconocida; en el mensaje de
solicitud de ARP, está vacía.
• La solicitud de ARP se encapsula en una trama de Ethernet con la
siguiente información de encabezado:
Dirección MAC de destino: esta es una dirección de difusión que requiere que todas las
NIC Ethernet de la LAN acepten y procesen la solicitud de ARP.
Dirección MAC de origen: esta es la dirección MAC del remitente.
Tipo: los mensajes de ARP tienen un campo de tipo de 0x806.

• El dispositivo que tiene la dirección IPv4 objetivo de la
solicitud de ARP envía una respuesta de ARP. El mensaje
de respuesta de ARP incluye lo siguiente:
Dirección IPv4 del remitente: esta es la dirección IPv4 del dispositivo cuya
dirección MAC se solicitó.
Dirección MAC del remitente: esta es la dirección MAC que el remitente solicita
por medio de la solicitud de ARP.
• La respuesta de ARP se encapsula en una trama de
Ethernet con la siguiente información de encabezado:
Dirección MAC de destino: es la dirección MAC del remitente.
Dirección MAC de origen: esta es la dirección MAC del remitente de la
respuesta de ARP.
Tipo: los mensajes de ARP tienen un campo de tipo de 0x806.

• Un temporizador de memoria caché ARP elimina las
entradas ARP que no se hayan utilizado durante un período
determinado.
• También se pueden utilizar comandos para eliminar de
manera manual todas las entradas de la tabla ARP o
algunas de ellas.

Práctica 5.5: Packet Tracer, Revisión
de la tabla ARP

Objetivos del capítulo:
• Explicar el funcionamiento de Ethernet.
• Explicar la forma en que funciona un switch.
• Explicar la forma en que el protocolo de resolución de
direcciones permite la comunicación en una red.

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