Clase4 Ethernet

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Clase 4 Ethernet Tema 2.- Nivel de enlace en LANs Dr. Daniel Morató Redes de Ordenadores Ingeniero Técnico de Telecomunicación Especialidad en Sonido e Imagen, 3º curso

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Clase 4Ethernet

Tema 2.- Nivel de enlace en LANs

Dr. Daniel MoratóRedes de Ordenadores

Ingeniero Técnico de Telecomunicación Especialidad enSonido e Imagen, 3º curso

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Temario1.- Introducción2.- Nivel de enlace en LANs3.- Interconexión de redes IP4.- Enrutamiento con IP5.- Nivel de transporte en Internet6.- Nivel de aplicación en Internet7.- Ampliación de temas

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Temario1.- Introducción2.- Nivel de enlace en LANs• LANs Ethernet• Diseño de redes Ethernet. WLANs3.- Interconexión de redes IP4.- Enrutamiento con IP5.- Nivel de transporte en Internet6.- Nivel de aplicación en Internet7.- Ampliación de temas

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Objetivo• Funcionamiento básico de las LANs

basadas en tecnología Ethernet

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Contenido• Introducción• Ethernet “original”• Formato de la trama (DIX)• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)• Tecnologías Ethernet

10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.• Repetidores

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Niveles de protocolos• La familia de protocolos TCP/IP solo incluye a los niveles de

Red, Transporte y Aplicación• Tecnologías de red (LAN, WAN, etc) estudiadas en la materia

de “Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios”

Aplicación

Transporte

Red

Enlace

Físico

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Físico

OS

I Aplicación

Transporte

InterRed

Host a red

TCP/IP

LANs,WANs, etc

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Local Area Networks (LANs)• Son redes privadas• Las velocidades hoy en día están entre los 10Mbps

y 1Gbps• Se limitan a un edificio o una zona local (1 ó 2Km)• Conectan estaciones de trabajo, periféricos,

terminales, etc.• Suelen ser tecnologías basadas en medios de

broadcast• Se producen pocos errores• Ethernet, Token Ring, Wireless LAN (Wi-Fi), ATM

LAN, etc.

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Ethernet hoy en día• Tecnología de LAN ampliamente extendida• Simple de instalar• Barata• Multiples medios físicos (coaxial, par

trenzado, fibra)• Ha ido aumentado su velocidad (10Mbps-

10Gbps)

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Ethernet “original”• ¿Quién? ¿Cuándo? ¿Dónde? .... Bob Metcalfe. Años 70-80. Xerox

Palo Alto Research Center, California• Posteriormente fundador de 3Com• 10Mbps• Thick Ethernet o 10Base5• Topología en bus• Estándar DIX (Digital, Intel, Xerox)

TransceiverCable AUI

Interfaz Ethernet

DTE

Coaxial gruesoTerminador

Tap

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Contenido• Introducción• Ethernet “original”• Formato de la trama (DIX)• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)• Tecnologías Ethernet

10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.• Repetidores

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Nivel MAC• PDU del nivel de enlace = Trama• Formato de la trama (estándar DIX)

Direcciones MAC Ethertype Datos CRC

Cola (trailer)

CRC

4

DestAddr

SrcAddr

6 6 2

Sentido de transmisión

Ethe

rTyp

e

Datos

Cabecera (header)

Bytes:

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• Única por tarjeta (“a fuego”)• Espacio plano de direcciones• 6 bytes (ej: 00:00:0C:95:7A:EA)• Tipos de direcciones

Individual/Grupo: octavo bitestá a 0/1

Broadcast: todos los bits estána 1

Universal/Local: séptimo bitestá a 0/1

Trama DIX: Direcciones MAC

CRC

4

DestAddr

SrcAddr

6 6 2

Sentido de transmisión

Ethe

rTyp

e

Datos

Cabecera (header)

Bytes:

• Gestionadas por el IEEE Los primeros 24 bits

identifican al fabricante00:00:0C (y otros) = Cisco

Systems00:00:63 = HP00:20:AF (y otros) = 3Com

Cola (trailer)

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Trama DIX: Encapsulación• Ethertype (ej: 0x0800 = 2048 => IP)• Datos:

MTU (Maximum Transmission Unit) de 1500 Bytes Tamaño mínimo de 46 Bytes ¿Si no alcanza el mínimo? Relleno (padding) con 0s hasta

el mínimo• IP sobre EthernetII en RFC 894

Tamaño: Mínimo=64Bytes, Máximo=1518Bytes

46-1500BytesMTU (Maximum Transmission Unit) = 1500 Bytes

CRC

4

DestAddr

SrcAddr

6 6 2

Sentido de transmisión

Ethe

rTyp

e

DatosBytes:

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Contenido• Introducción• Ethernet “original”• Formato de la trama (DIX)• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)• Tecnologías Ethernet

10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.• Repetidores

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Subnivel MAC• Servicio no fiable• CSMA/CD• CSMA:

Canal inactivo: transmitir latrama

Canal ocupado: retrasar latransmisión

Debido al retardo puede queun nodo no note que otroestá transmitiendo

• CD: Si detecta colisión mientras

transmite reintentar tras untiempo aleatorio

A B C D

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Subnivel MAC• Tamaño mínimo de trama:

Hacer CD hasta que el primer bit lleguea la estación más lejana (…)

Peor caso: trama mínima y colisión a lamáxima distancia

Colisión además debe llegar hasta elemisor (… … …)

• Estándar: Mínimo 64 Bytes de trama Máximo 2500 m Dominio de Colisión: una red CSMA/CD en

la cual habrá una colisión si dos máquinasconectadas al sistema transmiten “al mismotiempo”

A B C Dt=t0

t=t0+τt=t0+τ-ε

t=t0+2τ

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Contenido• Introducción• Ethernet “original”• Formato de la trama (DIX e IEEE)• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)• Tecnologías Ethernet

10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.• Repetidores

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Tecnologías Ethernet10Base5:

“Thick Ethernet” Coaxial grueso (amarillo) 5 → 500m (entre repetidores)

10Base2: “Thinnet” o “Cheapernet” Coaxial fino y flexible (negro) 2 → 185m (entre repetidores) Transceiver opcional (más barato)

Coaxial fino

Conector AUI

Transceiver

Una “T”

Conector BNC

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10Base-T: Cables de par trenzado Topología física en estrella

Elemento central = “Hub”

Topología lógica en bus Transceiver opcional Conector RJ-45

Tecnologías Ethernet

Hub

Conector AUIConector RJ-45

Cable de par trenzado

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Tecnologías Ethernet• 10Base-FL

Fibra óptica• Fast-Ethernet (IEEE 802.3u):

100Base-TX 2 pares trenzados de categoría 5 Topología en estrella (100m)

100Base-FX Fibra óptica multimodo (2Km)

• Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z): 1000Base-T

4 pares trenzados de categoría 5 1000Base-SX, 1000Base-LX

Fibra óptica• Otras (menos utilizados o sin equipamiento a la

venta)

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Contenido• Introducción• Ethernet “original”• Formato de la trama (DIX e IEEE)• Control de Acceso al medio (CSMA/CD)• Tecnologías Ethernet

10Base2, 10Base-T, 100Base-TX, etc.• Repetidores

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Repetidores• “Repetidor” ≅ “Hub” = “Hub repetidor” =

“Concentrador” = “Concentrador de cableado”• Nivel 1 OSI (nivel físico)• Prácticamente solo hace regeneración de la señal

eléctrica• Permite unir varios “segmentos” Ethernet formando

un solo “dominio de colisión”• Permiten exceder los límites de distancia y de

número de hosts conectados

Repetidor

Máximo 500m Máximo 500m

Red

Enlace

Físico

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Interconexión de repetidores• No son estaciones ⇒ no tienen direcciones MAC• Pueden tener interfaces de diferentes tecnologías de nivel físico

(coaxial, par trenzado)• Tanto para 10Mbps como 100Mbps pero no se pueden mezclar• Límites en el número de ellos que puede haber entre dos hosts (más

estrictos para fast-ethernet)• Aproximación: Regla “5-4-3-2-1”

“En un camino entre dos estaciones el máximo son 5 segmentos enserie, con hasta 4 repetidores y no más de 3 segmentos compartidos,entonces habrá 2 enlaces dedicados y 1 solo dominio de colisión”

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Resumen• Diferentes niveles físicos para Ethernet• El más común es par trenzado con

topología en estrella• Idem para FastEthernet• No fiable• Con limitaciones físicas, algunas

extendibles con repetidores

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Temario1.- Introducción2.- Nivel de enlace en LANs• LANs Ethernet• Diseño de redes Ethernet. WLANs3.- Interconexión de redes IP4.- Enrutamiento con IP5.- Nivel de transporte en Internet6.- Nivel de aplicación en Internet7.- Ampliación de temas

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Próxima clase

Diseño de redes Ethernet. WLANs