Anar al contingut

Ethernet

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Ethernet
Targeta de ret ISA de 10 Mbit/s.
Conectors BNC (Coaxial) i RJ45 d'una targeta de ret.
Cable UTP per a conexions Ethernet.

Ethernet (/ˈiːθə˞nɛt/) és un estàndart de rets d'àrea local per a computadores, per les seues sigles en espanyol Accés Múltiple en Escolta de Portadora i Detecció de Colisions (CSMA/CD). El seu nom procedix del concepte físic d'éter (ether, en anglés). Ethernet definix les característiques de cablejat i senyalisació; de nivell físic i els formats de trames de senyes del nivell d'enllaç de senyes del model OSI. Ethernet es va prendre com a base per a la redacció de l'estàndart internacional IEEE 802.3, sent usualment presos com a sinònims. Es diferencien en un dels camps de la trama de senyes. No obstant, les trames Ethernet i IEEE 802.3 poden coexistir en la mateixa zona.

Història

En 1970, mentres Norman Abramson montava la gran ret ALOHA en Hawái, un estudiant recent graduat en el MIT cridat Robert Metcalfe es trobava realisant els seus estudis de doctorat en la Universitat d'Harvard treballant per a ARPANET, que era el tema d'investigació candente en aquells dies. En un viage a Washington, Metcalfe va estar en casa de Steve Crocker (l'inventor dels RFC d'Internet) a on este lo va deixar dormir en el sofà. Per a poder conciliar el somi Metcalfe va escomençar a llegir una revista científica a on va trobar un artícul de Norm Abramson sobre la ret Aloha. Metcalfe va pensar cóm es podia millorar el protocol utilisat per Abramson, i va escriure un artícul descrivint un protocol que millorava substancialment el rendiment d'Aloha. Eixe artícul es convertiria en la seua tesis doctoral, que va presentar en 1973. L'idea bàsica era molt simple: les estacions abans de transmetre deurien detectar si el canal ya estava en us (és dir si ya hi havia 'portadora'), en el cas de la qual esperarien a que l'estació activa terminara. Ademés, cada estació mentres transmetera estaria contínuament vigilant el mig físic per si es produïa alguna colisió, en el cas de la qual es pararia i retransmetria més vesprada. Este protocol MAC rebria més vesprada la denominació Accés Múltiple en Detecció de Portadora i Detecció de Colisions, o més breument CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). En 1972 Metcalfe es va mudar a Califòrnia per a treballar en el Centre d'Investigació de Xerox en Pal Alt cridat Xerox PARC (Pal Alt Research Center). Allí s'estava dissenyant lo que es considerava la 'oficina del futur' i Metcalfe va trobar un ambient perfecte per a desenrollar les seues inquietuts. S'estaven provant unes computadores denominades Alt, que ya disponien de capacitats gràfiques i rata i varen ser considerades els primers ordenadors personals. També s'estaven fabricant les primeres impressores làser. Es volia conectar les computadores entre sí per a compartir fichers i les impressores. La comunicació tenia que ser de molt alta velocitat, de l'orde de megabits per segon, ya que la cantitat d'informació a enviar a les impressores era enorme (tenien una resolució i velocitat comparables a una impressora làser actual). Estes idees que hui semblen òbvies eren completament revolucionàries en 1973. A Metcalfe, l'especialiste en comunicacions de l'equip en 27 anys d'edat, se li va encomanar la tasca de dissenyar i construir la ret que unira tot allò. Contava per a això en l'ajuda d'un estudiant de doctorat de Stanford cridat David Boggs. Les primeres experiències de la ret, que varen denominar 'Alt Aloha Network', les varen portar a terme en 1972. Varen ser millorant gradualment el prototip fins que el 22 de maig de 1973 Metcalfe va escriure un memoràndum intern en el que informava de la nova ret. Per a evitar que es poguera pensar que solament servia per a conectar computadores Alt va canviar el nom de la ret pel d'Ethernet, que feya referència a la teoria de la física hui ya abandonada segons la quals ones electromagnètiques viajaven per un decorregut denominat éter que se suponia omplia tot l'espai (per a Metcalfe el 'éter' era el cable coaxial pel que anava la senyal). Les dos computadores Alt utilisades per a les primeres proves d'Ethernet varen ser rebatejades en els noms Michelson i Morley, en alusió als dos físics que varen demostrar en 1887 l'inexistència de l'éter per mig del famós experiment de Michelson i Morley. La ret de 1973 ya tenia totes les característiques essencials de la Ethernet actual. Amprava CSMA/CD per a minimisar la provabilitat de colisió, i en cas que esta es produïra es posava en marcha un mecanisme denominat reculada exponencial binari per a reduir gradualment la ‘agressivitat’ de l'emissor, en lo que este s'adaptava a situacions de molt divers nivell de tràfic. Tenia topología de bus i funcionava a 2,94 Mb/s sobre un segment de cable coaxial d'1,6 km de llongitut. Les direccions eren de 8 bits i el CRC de les trames de 16 bits. El protocol utilisat al nivell de ret era el PUP (Parc Universal Packet) que despuix evolucionaria fins a convertir-se en el que despuix va ser XNS (Xerox Network System), antecessor a la seua volta d'IPX (Netware de Novell). En lloc d'utilisar el cable coaxial de 75 ohms de les rets de televisió per cable es va optar per amprar cable de 50 ohms que produïa menys reflexions de la senyal, a les quals Ethernet era molt sensible per transmetre la senyal en banda base (és dir sense modulació). Cada empalme del cable i cada 'punche' vampir (transceiver) instalat produïa la reflexió d'una part de la senyal transmesa. En la pràctica el número màxim de 'pinchos' vampir, i per tant el número màxim d'estacions en un segment de cable coaxial, venia llimitat per la màxima intensitat de senyal reflectida tolerable. En 1975 Metcalfe i Boggs varen descriure Ethernet en un artícul que varen enviar a Communications of the ACM (Association for Computing Machinery), publicat en 1976. En ell ya descrivien l'us de repetidors per a aumentar l'alcanç de la ret. En 1977 Metcalfe, Boggs i atres dos ingeniers de Xerox varen rebre una palesa per la tecnologia bàsica d'Ethernet, i en 1978 Metcalfe i Boggs varen rebre una atra pel repetidor. En esta época tot el sistema Ethernet era propietat de Xerox. Convé destacar que David Boggs va construir en l'any 1975 durant la seua estància en Xerox PARC el primer router i el primer servidor de noms d'Internet.

Versions de 802.3

Ethernet es va prendre com a base per a la redacció de l'estàndart internacional IEEE 802.3, sent usualment presos com a sinònims. Es diferencien en un dels camps de la trama de senyes. No obstant, les trames originals Ethernet i IEEE 802.3 poden coexistir en la mateixa ret. Els estàndarts d'este grup no reflectixen necessàriament lo que s'usa en la pràctica, encara que a diferència d'atres grups este sol estar prop de la realitat. La primera versió del IEEE 802.3 va ser un intent d'estandardisar Ethernet, encara que va haver un camp de la capçalera que es va definir de forma diferent. Posteriorment hi ha hagut ampliacions successives a l'estàndart que varen cobrir les ampliacions de velocitat (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet i el de 10 Gigabits), rets virtuals, hubs, commutadors i distints tipos de mijos, tant de fibra òptica com de cables de coure (tant parell trenat com a coaxial).

Estàndart Ethernet Data Descripció
Ethernet experimental 1972 (patentat en 1978) 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topología d'estrela.
Ethernet II (DIX v2.0) 1982 10 Mbit/s sobre coaxial fi (thinnet) - La trama té un camp de tipo de paquet. El protocol IP usa este format de trama sobre qualsevol mig.
IEEE 802.3 1983 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial gros (thicknet). Llongitut màxima del segment 500 metros - Igual que DIX llevat que el camp de Tipo es substituye per la llongitut.
1985 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial fi (thinnet o cheapernet). Llongitut màxima del segment 185 metros.
802.3b 1985 10BROAD36.
802.3c 1985 Especificació de repetidors de 10 Mbit/s.
802.3d 1987 FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enllaç de fibra òptica entre repetidors.
802.3i 1987 1BASE5 o StarLAN.
802.3i 1990 10BASE-T 10 Mbit/s sobre parell trenat no blindat (Unshielded Twisted Pair o UTP). Llongitut màxima del segment 150 metros.
802.3j 1993 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra òptica. Llongitut màxima del segment 1000 metros.
802.3o 1995 100BASE-CH, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet a 100 Mbit/s en auto-negociació de velocitat.
802.3x 1997 Full Duplex (Transmissió i recepció simultàneus) i control de fluix.
802.3i 1998 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre parell trenat no blindat (UTP). Llongitut màxima del segment 100 metros.
802.3z 1998 1000BASE-X Ethernet d'1 Gbit/s sobre fibra òptica.
802.3ab 1999 1000BASE-T Ethernet d'1 Gbit/s sobre parell trenat no blindat.
802.3ac 1999 Extensió de la trama màxima a 1522 bytes (per a permetre les "Q-tag") Les Q-tag inclouen informació per a 802.1Q VLAN i manegen prioritats segons l'estàndart 802.1p.
802.3ad 2000 Agregació d'enllaços parals.
802.3ae 2003 Ethernet a 10 Gbit/s; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR.
IEEE 802.3af 2003 Alimentació sobre Ethernet (PoE).
802.3ah 2004 Ethernet en l'última milla.
802.3ak 2004 10GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial.
802.3an 2006 10GBASE-T Ethernet a 10 Gbit/s sobre parell trenat no blindat (UTP).
802.3ap en procés (draft) Ethernet d'1 i 10 Gbit/s sobre circuit imprés.
802.3aq en procés (draft) 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra òptica multimodo.
802.3ar en procés (draft) Gestió de Congestió.
802.3as en procés (draft) Extensió de la trama.

Format de la trama Ethernet

La trama és lo que es coneix també pel nom de "frame".

Estructura de la Payload en Ethernet i protocols IP i TCP.
  • El primer camp és el preàmbul que indica l'inici de la trama i tenen l'objectiu de que el dispositiu que ho rep detecte una nova trama i se sincronise.
  • El delimitador d'inici de trama indica que el frame escomença a partir d'ell.
  • Els camps de MAC (o direcció) de destí i orige indiquen les direccions físiques del dispositiu al que van dirigits les senyes i del dispositiu orige de les senyes, respectivament.
  • L'etiqueta és un camp opcional que indica la pertinença a una VLAN o prioritat en IEEE P802.1p
  • Ethernetype indica en quin protocol estan encapsulados les senyes que conté la Payload, en cas que s'usara un protocol de capa superior.
  • La Payload és a on van totes les senyes i, en el seu cas, capçaleres d'atres protocols de capes superiors (Segons Model OSI, vore Protocols en informàtica) que pogueren formatear a les senyes que es tramiten (IP, TCP, etc.). Té un mínim de 46 Bytes (o 42 si és la versió 802.1Q) fins a un màxim de 1500 Bytes. Els mensages inferiors a 64 bytes es diuen trames nanes (runt frames) i indiquen mensages danyats i parcialment.
  • La seqüència de comprovació és un camp de 4 bytes que conté un valor de verificació CRC (control de redundància cíclica). L'emissor calcula el CRC de tota la trama, des del camp destine al camp CRC suponent que val 0. El receptor lo recalcula, si el valor calculat és 0 la trama és vàlida.
  • El gap de final de trama són 12 bytes buits en l'objectiu d'espayat entre trames.
Estructura de la trama de 802.3 Ethernet
Preàmbul Delimitador d'inici de trama MAC de destí MAC d'orige 802.1Q Etiqueta(opcional) Ethertype (Ethernet II) o llongitut (IEEE 802.3) Payload Seqüència de comprovació (32‑bit CRC) Gap entre frames
7 Bytes 1 Byte 6 Byte 6 Bytes (4 Bytes) 2 Bytes De 46 (o 42) fins a 1500 Bytes 4 Bytes 12 Bytes
64–1522 Bytes
72–1530 Bytes
84–1542 Bytes

Tecnologia i velocitat d'Ethernet

Fa ya molt temps que Ethernet va conseguir situar-se com el principal protocol del nivell d'enllaç. Ethernet 10Base2 va conseguir, ya en la década de 1990 una gran acceptació en el sector. Hui per hui, 10Base2 es considera com una "tecnologia de llegat" respecte a 100BaseT. Hui els fabricants ya han desenrollat adaptadors capaços de treballar tant en la tecnologia 10baseT com la 100BaseT i açò ajuda a una millor adaptació i transició. Les tecnologies Ethernet que existixen es diferencien en estos conceptes entre ells:

Velocitat de transmissió
Velocitat a la que transmet la tecnologia.
Tipo de cable
Tecnologia del nivell físic que usa la tecnologia.
Llongitut màxima
Distància màxima que pot haver entre dos nodos adjacents (sense estacions repetidores).
Topología
Determina la forma física de la ret Bus si s'usen conectors T (hui solament usats en les tecnologies més antigues) i estrela si s'usen hubs (estrela de difusió) o switches (estrela commutada). A continuació s'especifiquen els anteriors conceptes en les tecnologies més importants:
Tecnologies Ethernet
Tecnologia Velocitat de transmissió Tipo de cable Distància màxima Topología
10Base5 10 Mbit/s Coaxial gros 500 m Bus (Conector AUI)
10Base2 10 Mbit/s Coaxial prim 185 m Bus (Conector T)
10BaseT 10 Mbit/s Parell Trenat 100 m Estrela (Hub o Switch)
10BaseF 10 Mbit/s Fibra òptica 2000 m Estrela (Hub o Switch)
100BaseT4 100 Mbit/s Parell Trenat (categoria 3UTP) 100 m Estrela. Half Duplex (hub) i Full Duplex (switch)
100BaseCH 100 Mbit/s Parell Trenat (categoria 5UTP) 100 m Estrela. Half Duplex (hub) i Full Duplex (switch)
100BaseFX 100 Mbit/s Fibra òptica 2000 m No permet l'us d'hubs
1000BaseT 1000 Mbit/s Parell Trenat (categoria 5i o 6UTP) 100 m Estrela. Full Duplex (switch)
1000BaseCH 1000 Mbit/s Parell Trenat (categoria 6UTP ) 100 m Estrela. Full Duplex (switch)
1000BaseSX 1000 Mbit/s Fibra òptica (multimodo) 550 m Estrela. Full Duplex (switch)
1000BaseLX 1000 Mbit/s Fibra òptica (monomodo) 5000 m Estrela. Full Duplex (switch)
10GBaseT 10000 Mbit/s Parell Trenat (categoria 6a o 7UTP) 100 m
10GBaseLR 10000 Mbit/s Fibra òptica (monomodo) 10000 m
10GBaseSR 10000 Mbit/s Fibra òptica (multimodo) 300 m

Hardware comunament usat en una ret Ethernet

Els elements d'una ret Ethernet són: targeta de ret, repetidors, concentradors, ponts, els commutadors, els nodos de ret i el mig d'interconexió. Els nodos de ret poden classificar-se en dos grans grups: equip terminal de senyes (DTE) i equip de comunicació de senyes (DCE). Els DTE són dispositius de ret que generen el destí de les senyes: els PC, les estacions de treball, els servidors d'archius, els servidors d'impressió; tots són part del grup de les estacions finals. Els DCE són els dispositius de ret intermediaris que reben i retransmeten les trames dins de la ret; poden ser: commutadors (switch), routers, concentradors (hub), repetidors o interfaços de comunicació. Per eixemple: un mòdem o una targeta d'interfaç.

  • Targeta d'Interfaç de Ret o NIC, permet que una computadora accedixca a una ret local. Cada targeta té una única direcció MAC que l'identifica en la ret. Una computadora conectada a una ret es denomina nodo.
  • Repetidor o repeater, aumenta l'alcanç d'una conexió física, rebent les senyals i retransmetent-les, per a evitar la seua degradació, a través del mig de transmissió, conseguint-se un alcanç major. Usualment s'usa per a unir dos àrees locals 'd'igual' tecnologia i solament té 'dos' ports. Opera en la capa física del model OSI.
  • Concentrador o hub, funciona com un repetidor, pero permet l'interconexió de 'múltiples' nodos. El seu funcionament és relativament simple, puix rep una trama d'ethernet, per un dels seus ports, i la repetix per tots els seus ports restants sense eixecutar cap procés sobre les mateixes. Opera en la capa física del model OSI.
  • Pont de ret o bridge, interconecta segments de ret fent el canvi de frames (trames) entre les rets d'acort en una taula de direccions que li diu en quin segment està ubicada una direcció MAC donada. Es dissenyen per a us entre les LAN que usen protocols idèntics en la capa física i MAC (control d'accés al mig). Encara que existixen bridges més sofisticats que permeten la conversió de formats MAC diferents (Ethernet-Token Ring, per eixemple).
Conexions en un switch Ethernet.
  • Commutador o switch, funciona com el bridge, pero permet l'interconexió de múltiples segments de ret, funciona en velocitats més ràpides i és més sofisticat. Els switches poden tindre atres funcionalitats, com rets virtuals, i permeten la seua configuració per mig de la pròpia ret. Funciona bàsicament en la capa 2 del model OSI (enllaç de senyes). Per açò són capaços de processar informació de les trames; la seua funcionalitat més important és en les taules de direcció. Per eixemple, una computadora conectada al port 1 del commutador envia una trama a una atra computadora conectada al port 2; el switch rep la trama i la transmet a tots els seus ports, llevat aquell per a on la va rebre; la computadora 2 rebrà el mensage i finalment ho respondrà, generant tràfic en el sentit contrari; ara el switch coneixerà les direccions MAC de les computadores en el port 1 i 2; quan reba una atra trama en direcció de destí d'alguna d'elles, únicament transmetrà la trama a dit port disminuint aixina el tràfic de la ret i contribuint al bon funcionament de la mateixa.

Present i futur d'Ethernet

Ethernet es va plantejar en un principi com un protocol destinat a cobrir les necessitats de les rets d'àrea local (LAN). A partir de 2001, Ethernet va alcançar els 10 Gbit/s lo que va donar molta més popularitat a la tecnologia. Dins del sector es plantejava a ATM com la total encarregada dels nivells superiors de la ret, pero l'estàndart 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) s'ha situat en una bona posició per a estendre's al nivell WAN.

Vore també

Referències

(1991) Sistemes de telecomunicació, 2ª ed. edició, Madrit: Servici de publicacions I. T. S. I. Telecomunicació. ISBN 84-7402-212-4.

Enllaços externs


Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Ethernet&oldid=1601152»