stringtranslate.com

Ethernet

Un puerto Ethernet en una computadora portátil conectado a un cable de par trenzado con un conector modular 8P8C
Símbolo utilizado por Apple en algunos dispositivos para indicar una conexión Ethernet

Ethernet ( / ˈ θ ər n ɛ t / EE -thər-net ) es una familia de tecnologías de redes informáticas cableadas comúnmente utilizadas en redes de área local (LAN), redes de área metropolitana (MAN) y redes de área amplia (WAN). [1] Se introdujo comercialmente en 1980 y se estandarizó por primera vez en 1983 como IEEE 802.3 . Desde entonces, Ethernet se ha perfeccionado para admitir velocidades de bits más altas , un mayor número de nodos y distancias de enlace más largas, pero conserva mucha compatibilidad con versiones anteriores . Con el tiempo, Ethernet ha reemplazado en gran medida a las tecnologías LAN cableadas de la competencia, como Token Ring , FDDI y ARCNET .

El Ethernet 10BASE5 original utiliza un cable coaxial grueso como medio compartido . Este fue reemplazado en gran medida por 10BASE2 , que utilizaba un cable más delgado y flexible que era más barato y más fácil de usar. Las variantes de Ethernet más modernas utilizan enlaces de par trenzado y fibra óptica junto con conmutadores . A lo largo de su historia, las velocidades de transferencia de datos de Ethernet se han incrementado con respecto al original.2,94  Mbit/s [2] como máximo400 Gbit/s , con velocidades de hasta1,6  Tbit/s en desarrollo. Los estándares Ethernet incluyen varias variantes de cableado y señalización de la capa física OSI .

Los sistemas que se comunican a través de Ethernet dividen un flujo de datos en partes más cortas llamadas tramas . Cada trama contiene direcciones de origen y destino, y datos de verificación de errores para que las tramas dañadas puedan detectarse y descartarse; En la mayoría de los casos, los protocolos de capa superior activan la retransmisión de tramas perdidas. Según el modelo OSI , Ethernet proporciona servicios hasta la capa de enlace de datos inclusive . [3] La dirección MAC de 48 bits fue adoptada por otros estándares de red IEEE 802 , incluido IEEE 802.11 ( Wi-Fi ), así como por FDDI . Los valores EtherType también se utilizan en los encabezados del Protocolo de acceso a subred (SNAP).

Ethernet se utiliza ampliamente en los hogares y la industria y funciona bien con las tecnologías inalámbricas Wi-Fi . El Protocolo de Internet se transmite comúnmente a través de Ethernet, por lo que se considera una de las tecnologías clave que componen Internet .

Historia

Adaptador Ethernet de puerto paralelo Accton Etherpocket-SP ( c.  1990 ). Admite cables coaxiales ( 10BASE2 ) y de par trenzado ( 10BASE-T ). La energía se obtiene de un cable de paso del puerto PS/2 .

Ethernet se desarrolló en Xerox PARC entre 1973 y 1974 [4] [5] como un medio para permitir que las computadoras Alto se comunicaran entre sí. [6] Se inspiró en ALOHAnet , que Robert Metcalfe había estudiado como parte de su tesis doctoral [7] [8] y originalmente se llamaba Alto Aloha Network. [6] La idea se documentó por primera vez en un memorando que Metcalfe escribió el 22 de mayo de 1973, donde le puso el nombre del éter luminífero que una vez se postuló como un "medio omnipresente y completamente pasivo para la propagación de ondas electromagnéticas". [4] [9] [10] En 1975, Xerox presentó una solicitud de patente que incluía a Metcalfe, David Boggs , Chuck Thacker y Butler Lampson como inventores. [11] En 1976, después de que el sistema se implementara en PARC, Metcalfe y Boggs publicaron un artículo fundamental. [12] [a] Yogen Dalal , [14] Ron Crane , Bob Garner y Roy Ogus facilitaron la actualización del protocolo original de 2,94 Mbit/s al protocolo de 10 Mbit/s, que se lanzó al mercado en 1980. [ 15]

Metcalfe dejó Xerox en junio de 1979 para formar 3Com . [4] [16] Convenció a Digital Equipment Corporation (DEC), Intel y Xerox para que trabajaran juntos para promover Ethernet como estándar. Como parte de ese proceso, Xerox acordó renunciar a su marca "Ethernet". [17] El primer estándar se publicó el 30 de septiembre de 1980, como "Ethernet, una red de área local. Especificaciones de la capa de enlace de datos y de la capa física". Este estándar llamado DIX (Digital Intel Xerox) [18] especificaba Ethernet de 10 Mbit/s, con direcciones de origen y destino de 48 bits y un campo global de tipo Ethertype de 16 bits . [19] La versión 2 se publicó en noviembre de 1982 [20] y define lo que se conoce como Ethernet II . Los esfuerzos formales de estandarización continuaron al mismo tiempo y dieron como resultado la publicación de IEEE 802.3 el 23 de junio de 1983. [21]

Inicialmente, Ethernet compitió con Token Ring y otros protocolos propietarios . Ethernet pudo adaptarse a las necesidades del mercado y, con 10BASE2, pasó a un cable coaxial delgado y económico y, desde 1990, al ahora omnipresente par trenzado con 10BASE-T. A finales de la década de 1980, Ethernet era claramente la tecnología de red dominante. [4] En el proceso, 3Com se convirtió en una empresa importante. 3Com envió su primera NIC Ethernet 3C100 de 10 Mbit/s en marzo de 1981, y ese año comenzó a vender adaptadores para PDP-11 y VAX , así como para computadoras Intel y Sun Microsystems basadas en Multibus . [22] : 9  A esto le siguió rápidamente el adaptador Unibus a Ethernet de DEC, que DEC vendió y utilizó internamente para construir su propia red corporativa, que alcanzó más de 10.000 nodos en 1986, convirtiéndola en una de las redes informáticas más grandes del mundo en ese momento. tiempo. [23] En 1982 se lanzó una tarjeta adaptadora Ethernet para IBM PC y, en 1985, 3Com había vendido 100.000. [16] En la década de 1980, el producto PC Network de IBM competía con Ethernet para la PC y, durante la década de 1980, el hardware LAN, en general, no era común en las PC. Sin embargo, entre mediados y finales de la década de 1980, las redes de PC se hicieron populares en oficinas y escuelas para compartir impresoras y servidores de archivos, y entre las diversas tecnologías LAN competidoras de esa década, Ethernet fue una de las más populares. Durante un tiempo se produjeron adaptadores Ethernet basados ​​en puertos paralelos , con controladores para DOS y Windows. A principios de la década de 1990, Ethernet se volvió tan frecuente que los puertos Ethernet comenzaron a aparecer en algunas PC y en la mayoría de las estaciones de trabajo . Este proceso se aceleró enormemente con la introducción de 10BASE-T y su conector modular relativamente pequeño , momento en el que aparecieron puertos Ethernet incluso en placas base de gama baja. [ cita necesaria ]

Desde entonces, la tecnología Ethernet ha evolucionado para satisfacer los nuevos requisitos del mercado y el ancho de banda. [24] Además de las computadoras, Ethernet ahora se usa para interconectar electrodomésticos y otros dispositivos personales . [4] Como Ethernet industrial, se utiliza en aplicaciones industriales y está reemplazando rápidamente los sistemas de transmisión de datos heredados en las redes de telecomunicaciones del mundo. [25] En 2010, el mercado de equipos Ethernet ascendía a más de 16 mil millones de dólares al año. [26]

Estandarización

Una NIC Intel 82574L Gigabit Ethernet, tarjeta PCI Express ×1

En febrero de 1980, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) inició el proyecto 802 para estandarizar las redes de área local (LAN). [16] [27] El "grupo DIX" con Gary Robinson (DEC), Phil Arst (Intel) y Bob Printis (Xerox) presentó la especificación CSMA/CD denominada "Libro Azul" como candidata para la LAN. especificación. [19] Además de CSMA/CD, Token Ring (respaldado por IBM) y Token Bus (seleccionado y en adelante respaldado por General Motors ) también se consideraron candidatos para un estándar LAN. Las propuestas en competencia y el amplio interés en la iniciativa llevaron a un fuerte desacuerdo sobre qué tecnología estandarizar. En diciembre de 1980, el grupo se dividió en tres subgrupos y la estandarización se llevó a cabo por separado para cada propuesta. [dieciséis]

Los retrasos en el proceso de normalización ponen en riesgo la introducción en el mercado de la estación de trabajo Xerox Star y de los productos LAN Ethernet de 3Com. Teniendo en cuenta estas implicaciones comerciales, David Liddle (director general de Xerox Office Systems) y Metcalfe (3Com) apoyaron firmemente una propuesta de Fritz Röscheisen ( Siemens Private Networks) para una alianza en el mercado emergente de comunicaciones de oficina, incluido el apoyo de Siemens a la Estandarización internacional de Ethernet (10 de abril de 1981). Ingrid Fromm, representante de Siemens ante IEEE 802, rápidamente logró un soporte más amplio para Ethernet más allá de IEEE mediante el establecimiento de un grupo de trabajo competitivo "Redes locales" dentro del organismo de estándares europeo ECMA TC24. En marzo de 1982, ECMA TC24 con sus miembros corporativos llegó a un acuerdo sobre un estándar para CSMA/CD basado en el borrador IEEE 802. [22] : 8  Debido a que la propuesta DIX era técnicamente más completa y debido a la rápida acción tomada por ECMA que contribuyó decisivamente a la conciliación de opiniones dentro del IEEE, el estándar IEEE 802.3 CSMA/CD fue aprobado en diciembre de 1982. [16] IEEE publicó el estándar 802.3 como borrador en 1983 y como estándar en 1985. [28]

La aprobación de Ethernet a nivel internacional se logró mediante una acción similar e interpartidista con Fromm como oficial de enlace trabajando para integrarse con el Comité Técnico 83 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y el Subcomité 6 del Comité Técnico 97 de la Organización Internacional de Normalización (ISO). La norma ISO 8802-3 se publicó en 1989. [29]

Evolución

Ethernet ha evolucionado para incluir un mayor ancho de banda, métodos mejorados de control de acceso al medio y diferentes medios físicos. El cable coaxial multipunto fue reemplazado por enlaces físicos punto a punto conectados por repetidores o conmutadores Ethernet . [30]

Las estaciones Ethernet se comunican enviándose paquetes de datos entre sí : bloques de datos enviados y entregados individualmente. Al igual que con otras LAN IEEE 802, los adaptadores vienen programados con una dirección MAC de 48 bits única a nivel mundial para que cada estación Ethernet tenga una dirección única. [b] Las direcciones MAC se utilizan para especificar tanto el destino como el origen de cada paquete de datos. Ethernet establece conexiones a nivel de enlace, que se pueden definir utilizando tanto la dirección de destino como la de origen. Al recibir una transmisión, el receptor utiliza la dirección de destino para determinar si la transmisión es relevante para la estación o debe ignorarse. Una interfaz de red normalmente no acepta paquetes dirigidos a otras estaciones Ethernet. [cd ]

El sistema operativo de la estación receptora utiliza un campo EtherType en cada trama para seleccionar el módulo de protocolo apropiado (por ejemplo, una versión de protocolo de Internet como IPv4 ). Se dice que las tramas Ethernet se identifican a sí mismas debido al campo EtherType. Las tramas de autoidentificación permiten mezclar múltiples protocolos en la misma red física y permiten que una sola computadora use múltiples protocolos juntos. [31] A pesar de la evolución de la tecnología Ethernet, todas las generaciones de Ethernet (excluyendo las primeras versiones experimentales) utilizan los mismos formatos de trama. [32] Se pueden construir redes de velocidad mixta utilizando conmutadores y repetidores Ethernet que admitan las variantes de Ethernet deseadas. [33]

Debido a la ubicuidad de Ethernet y al costo cada vez menor del hardware necesario para soportarlo, en 2004 la mayoría de los fabricantes incorporaron interfaces Ethernet directamente en las placas base de las PC , eliminando la necesidad de una tarjeta de red separada. [34]

Medio compartido

Equipos Ethernet más antiguos. En el sentido de las agujas del reloj desde arriba a la izquierda: un transceptor Ethernet con un adaptador 10BASE2 en línea , un modelo de transceptor similar con un adaptador 10BASE5 , un cable AUI , un estilo diferente de transceptor con conector T BNC 10BASE2 , dos terminales 10BASE5 ( conectores N ) , una herramienta de instalación de grifo vampiro naranja (que incluye una broca especializada en un extremo y una llave de tubo en el otro) y un transceptor 10BASE5 de primer modelo (h4000) fabricado por DEC. El tramo corto de cable amarillo 10BASE5 tiene un extremo equipado con un conector N y el otro extremo preparado para tener instalada una carcasa de conector N; El objeto rectangular mitad negro y mitad gris a través del cual pasa el cable es un grifo vampiro instalado.

Ethernet se basó originalmente en la idea de que las computadoras se comunicaran a través de un cable coaxial compartido que actuaba como medio de transmisión. El método utilizado era similar a los utilizados en los sistemas de radio, [e] con el cable común proporcionando el canal de comunicación comparado con el éter luminífero en la física del siglo XIX, y fue de esta referencia que se derivó el nombre "Ethernet". [35]

El cable coaxial compartido de Ethernet original (el medio compartido) atravesaba un edificio o campus hasta cada máquina conectada. Un esquema conocido como acceso múltiple por detección de operador con detección de colisiones (CSMA/CD) regía la forma en que las computadoras compartían el canal. Este esquema era más simple que las tecnologías competidoras Token Ring o Token Bus . [f] Las computadoras están conectadas a un transceptor de interfaz de unidad adjunta (AUI) , que a su vez está conectado al cable (con Ethernet delgado el transceptor generalmente está integrado en el adaptador de red). Si bien un cable pasivo simple es altamente confiable para redes pequeñas, no lo es para redes grandes y extendidas, donde un daño al cable en un solo lugar, o un solo conector defectuoso, puede inutilizar todo el segmento Ethernet. [gramo]

Durante la primera mitad de la década de 1980, la implementación 10BASE5 de Ethernet utilizó un cable coaxial de 0,375 pulgadas (9,5 mm) de diámetro, más tarde llamado Ethernet grueso o red gruesa . Su sucesor, 10BASE2 , llamado Thin Ethernet o Thinnet , utilizaba el cable coaxial RG-58 . Se hizo hincapié en hacer que la instalación del cable sea más fácil y menos costosa. [36] : 57 

Dado que toda la comunicación ocurre a través del mismo cable, cualquier información enviada por una computadora es recibida por todos, incluso si esa información está destinada a un solo destino. [h] La tarjeta de interfaz de red interrumpe la CPU solo cuando se reciben los paquetes aplicables: la tarjeta ignora la información que no está dirigida a ella. [c] El uso de un solo cable también significa que el ancho de banda de datos se comparte, de modo que, por ejemplo, el ancho de banda de datos disponible para cada dispositivo se reduce a la mitad cuando dos estaciones están activas simultáneamente. [37]

Una colisión ocurre cuando dos estaciones intentan transmitir al mismo tiempo. Corrompen los datos transmitidos y requieren que las estaciones vuelvan a transmitir. La pérdida de datos y la retransmisión reducen el rendimiento. En el peor de los casos, cuando varios hosts activos conectados con la longitud de cable máxima permitida intentan transmitir muchas tramas cortas, las colisiones excesivas pueden reducir drásticamente el rendimiento. Sin embargo, un informe de Xerox de 1980 estudió el rendimiento de una instalación Ethernet existente bajo cargas pesadas tanto normales como generadas artificialmente. El informe afirmó que se observó un rendimiento del 98% en la LAN. [38] Esto contrasta con las LAN que pasan tokens (Token Ring, Token Bus), todas las cuales sufren una degradación del rendimiento a medida que cada nuevo nodo ingresa a la LAN, debido a las esperas de tokens. Este informe fue controvertido, ya que los modelos mostraron que las redes basadas en colisiones teóricamente se volvían inestables bajo cargas tan bajas como el 37% de la capacidad nominal. Muchos de los primeros investigadores no lograron comprender estos resultados. El rendimiento en redes reales es significativamente mejor. [39]

En una Ethernet moderna, no todas las estaciones comparten un canal a través de un cable compartido o un simple concentrador repetidor ; en cambio, cada estación se comunica con un conmutador, que a su vez reenvía ese tráfico a la estación de destino. En esta topología, las colisiones sólo son posibles si la estación y el conmutador intentan comunicarse entre sí al mismo tiempo, y las colisiones se limitan a este enlace. Además, el estándar 10BASE-T introdujo un modo de funcionamiento full duplex que se volvió común con Fast Ethernet y el estándar de facto con Gigabit Ethernet . En modo dúplex completo, el conmutador y la estación pueden enviar y recibir simultáneamente, por lo que las Ethernet modernas están completamente libres de colisiones.

Repetidores y concentradores

Una tarjeta de interfaz de red ISA de la década de 1990 que admite 10BASE2 basado en cable coaxial ( conector BNC , izquierda) y 10BASE-T basado en par trenzado ( conector 8P8C , derecha)

Por motivos de degradación de la señal y sincronización, los segmentos Ethernet coaxiales tienen un tamaño restringido. [40] Se pueden construir redes algo más grandes utilizando un repetidor Ethernet . Los primeros repetidores tenían sólo dos puertos, lo que permitía, como máximo, duplicar el tamaño de la red. Una vez que estuvieron disponibles repetidores con más de dos puertos, fue posible cablear la red en topología en estrella . Los primeros experimentos con topologías en estrella (llamadas Fibernet ) utilizando fibra óptica se publicaron en 1978. [41]

El cable Ethernet compartido siempre es difícil de instalar en oficinas porque su topología de bus entra en conflicto con los planes de cable de topología en estrella diseñados en edificios para telefonía. La modificación de Ethernet para adaptarla al cableado telefónico de par trenzado ya instalado en edificios comerciales brindó otra oportunidad para reducir costos, ampliar la base instalada y aprovechar el diseño de los edificios y, por lo tanto, Ethernet de par trenzado fue el siguiente desarrollo lógico a mediados de los años 1980.

Ethernet sobre cables de par trenzado sin blindaje (UTP) comenzó con StarLAN a 1 Mbit/s a mediados de los años 1980. En 1987, SynOptics introdujo el primer Ethernet de par trenzado a 10 Mbit/s en una topología de cableado en estrella con un concentrador central, más tarde llamado LattisNet . [16] [35] : 29  [42] Estos evolucionaron a 10BASE-T, que fue diseñado solo para enlaces punto a punto, y todas las terminaciones estaban integradas en el dispositivo. Esto cambió los repetidores de un dispositivo especializado utilizado en el centro de grandes redes a un dispositivo que toda red basada en par trenzado con más de dos máquinas tenía que usar. La estructura de árbol que resultó de esto hizo que las redes Ethernet fueran más fáciles de mantener al evitar que la mayoría de las fallas con un par o su cable asociado afectaran a otros dispositivos en la red. [ cita necesaria ]

A pesar de la topología física en estrella y la presencia de canales de transmisión y recepción separados en los medios de par trenzado y fibra, las redes Ethernet basadas en repetidores todavía utilizan semidúplex y CSMA/CD, con una actividad mínima por parte del repetidor, principalmente la generación del atasco. señal para hacer frente a colisiones de paquetes. Cada paquete se envía a todos los demás puertos del repetidor, por lo que no se abordan los problemas de seguridad y ancho de banda. El rendimiento total del repetidor está limitado al de un único enlace y todos los enlaces deben funcionar a la misma velocidad. [35] : 278 

Puente y conmutación

Cables de conexión con campos de conexión de dos conmutadores Ethernet

Si bien los repetidores pueden aislar algunos aspectos de los segmentos Ethernet , como roturas de cables, aún reenvían todo el tráfico a todos los dispositivos Ethernet. Toda la red es un dominio de colisión y todos los hosts deben poder detectar colisiones en cualquier lugar de la red. Esto limita la cantidad de repetidores entre los nodos más lejanos y crea límites prácticos sobre cuántas máquinas pueden comunicarse en una red Ethernet. Los segmentos unidos por repetidores deben operar todos a la misma velocidad, lo que imposibilita las actualizaciones graduales. [ cita necesaria ]

Para aliviar estos problemas, se creó un puente para comunicarse en la capa de enlace de datos mientras se aislaba la capa física. Con el puente, sólo los paquetes Ethernet bien formados se reenvían de un segmento Ethernet a otro; Se aíslan las colisiones y los errores de paquetes. En el inicio inicial, los puentes Ethernet funcionan de manera similar a los repetidores Ethernet, pasando todo el tráfico entre segmentos. Al observar las direcciones de origen de las tramas entrantes, el puente crea una tabla de direcciones que asocia direcciones a segmentos. Una vez que se aprende una dirección, el puente reenvía el tráfico de red destinado a esa dirección sólo al segmento asociado, mejorando el rendimiento general. El tráfico de difusión todavía se reenvía a todos los segmentos de la red. Los puentes también superan los límites de segmentos totales entre dos hosts y permiten la combinación de velocidades, las cuales son críticas para la implementación incremental de variantes de Ethernet más rápidas. [ cita necesaria ]

En 1989, Motorola Codex presentó su 6310 EtherSpan y Kalpana presentó su EtherSwitch; estos fueron ejemplos de los primeros conmutadores Ethernet comerciales. [i] Los primeros conmutadores como este utilizaban conmutación de corte en la que solo se examinaba el encabezado del paquete entrante antes de descartarlo o reenviarlo a otro segmento. [43] Esto reduce la latencia de reenvío. Un inconveniente de este método es que no permite fácilmente una combinación de diferentes velocidades de enlace. Otra es que los paquetes que han sido dañados todavía se propagan a través de la red. La solución final para esto fue regresar al enfoque original de almacenamiento y reenvío de puente, donde el paquete se lee en un búfer en el conmutador en su totalidad, se verifica su secuencia de verificación de tramas y solo entonces se reenvía el paquete. [43] En los equipos de red modernos, este proceso generalmente se realiza utilizando circuitos integrados de aplicaciones específicas que permiten que los paquetes se reenvíen a la velocidad del cable . [ cita necesaria ]

Cuando se utiliza un segmento de enlace de fibra o par trenzado y ninguno de los extremos está conectado a un repetidor, se hace posible Ethernet full-duplex a través de ese segmento. En modo full-duplex, ambos dispositivos pueden transmitir y recibir entre sí al mismo tiempo, y no hay dominio de colisión. [44] Esto duplica el ancho de banda agregado del enlace y, a veces, se anuncia como el doble de la velocidad del enlace (por ejemplo, 200 Mbit/s para Fast Ethernet). [j] La eliminación del dominio de colisión para estas conexiones también significa que todo el ancho de banda del enlace puede ser utilizado por los dos dispositivos en ese segmento y que la longitud del segmento no está limitada por las limitaciones de la detección de colisiones.

Dado que los paquetes normalmente se entregan sólo al puerto al que están destinados, el tráfico en una Ethernet conmutada es menos público que en una Ethernet de medio compartido. A pesar de esto, la Ethernet conmutada aún debe considerarse como una tecnología de red insegura, porque es fácil subvertir los sistemas Ethernet conmutados mediante medios como la suplantación de ARP y la inundación de MAC . [ cita necesaria ] [45]

Las ventajas del ancho de banda, el aislamiento mejorado de los dispositivos entre sí, la capacidad de mezclar fácilmente diferentes velocidades de dispositivos y la eliminación de los límites de encadenamiento inherentes a Ethernet no conmutada han hecho de Ethernet conmutada la tecnología de red dominante. [46]

Redes avanzadas

Un conmutador Ethernet central

Las redes Ethernet conmutadas simples, si bien suponen una gran mejora con respecto a las Ethernet basadas en repetidores, sufren de puntos únicos de fallo, ataques que engañan a los conmutadores o hosts para que envíen datos a una máquina incluso si no están destinados a ella, y problemas de escalabilidad y seguridad con respecto a bucles de conmutación , radiación de difusión y tráfico de multidifusión . [ cita necesaria ]

Las funciones de red avanzadas de los conmutadores utilizan Shortest Path Bridging (SPB) o Spanning Tree Protocol (STP) para mantener una red en malla sin bucles, lo que permite bucles físicos para redundancia (STP) o equilibrio de carga (SPB). El puente de ruta más corto incluye el uso del protocolo de enrutamiento de estado de enlace IS-IS para permitir redes más grandes con rutas de ruta más cortas entre dispositivos.

Las funciones de red avanzadas también garantizan la seguridad del puerto, brindan funciones de protección como bloqueo de MAC [47] y filtrado de radiación de transmisión, usan VLAN para mantener separadas diferentes clases de usuarios mientras usan la misma infraestructura física, emplean conmutación multicapa para enrutar entre diferentes clases y usan agregación de enlaces para agregar ancho de banda a enlaces sobrecargados y proporcionar cierta redundancia. [ cita necesaria ]

En 2016, Ethernet reemplazó a InfiniBand como el sistema de interconexión más popular de las supercomputadoras TOP500 . [48]

Variedades

La capa física de Ethernet evolucionó durante un período de tiempo considerable y abarca interfaces de medios físicos coaxiales, de par trenzado y de fibra óptica, con velocidades de 1 Mbit/s a 400 Gbit/s . [49] La primera introducción de CSMA/CD de par trenzado fue StarLAN , estandarizado como 802.3 1BASE5. [50] Si bien 1BASE5 tuvo poca penetración en el mercado, definió el aparato físico (cable, enchufe/conector, distribución de pines y plan de cableado) que se trasladaría a 10BASE-T a través de 10GBASE-T.

Los formularios más comunes utilizados son 10BASE-T, 100BASE-TX y 1000BASE-T . Los tres utilizan cables de par trenzado y conectores modulares 8P8C . Funcionan a 10 Mbit/s , 100 Mbit/s y 1 Gbit/s , respectivamente. [51] [52] [53]

Las variantes de fibra óptica de Ethernet (que comúnmente usan módulos SFP ) también son muy populares en redes más grandes, ya que ofrecen alto rendimiento, mejor aislamiento eléctrico y mayor distancia (decenas de kilómetros con algunas versiones). En general, el software de pila de protocolos de red funcionará de manera similar en todas las variedades. [54]

Estructura del marco

Un primer plano del chip SMSC LAN91C110 (SMSC 91x), un chip Ethernet integrado

En IEEE 802.3, un datagrama se denomina paquete o trama . Paquete se utiliza para describir la unidad de transmisión general e incluye el preámbulo , el delimitador de trama inicial (SFD) y la extensión de la portadora (si está presente). [k] La trama comienza después del delimitador de trama inicial con un encabezado de trama que presenta las direcciones MAC de origen y destino y el campo EtherType que proporciona el tipo de protocolo para el protocolo de carga útil o la longitud de la carga útil. La sección central de la trama consta de datos de carga útil, incluidos los encabezados de otros protocolos (por ejemplo, el Protocolo de Internet) transportados en la trama. La trama finaliza con una verificación de redundancia cíclica de 32 bits , que se utiliza para detectar corrupción de datos en tránsito . [55] : secciones 3.1.1 y 3.2  En particular, los paquetes Ethernet no tienen un campo de tiempo de vida , lo que genera posibles problemas en presencia de un bucle de conmutación.

Autonegociación

La negociación automática es el procedimiento mediante el cual dos dispositivos conectados eligen parámetros de transmisión comunes, por ejemplo, velocidad y modo dúplex. La negociación automática fue inicialmente una característica opcional, introducida por primera vez con 100BASE-TX (estándar Fast Ethernet IEEE 802.3u de 1995) y es compatible con versiones anteriores de 10BASE-T. La especificación se mejoró en la versión de 1998 de IEEE 802.3. La negociación automática es obligatoria para 1000BASE-T y más rápido.

Condiciones de error

Bucle de conmutación

Un bucle de conmutación o bucle de puente ocurre en redes de computadoras cuando hay más de una ruta de Capa 2 ( modelo OSI ) entre dos puntos finales (por ejemplo, múltiples conexiones entre dos conmutadores de red o dos puertos en el mismo conmutador conectados entre sí). El bucle crea tormentas de transmisión a medida que los conmutadores reenvían transmisiones y multidifusiones desde cada puerto ; el conmutador o conmutadores retransmitirán repetidamente los mensajes de difusión que inundan la red. Dado que el encabezado de Capa 2 no admite un valor de tiempo de vida (TTL), si una trama se envía a una topología en bucle, puede repetirse para siempre. [56]

Una topología física que contiene bucles de conmutación o puente es atractiva por razones de redundancia, pero una red conmutada no debe tener bucles. La solución es permitir bucles físicos, pero crear una topología lógica sin bucles utilizando el protocolo SPB o el STP más antiguo en los conmutadores de red. [ cita necesaria ]

Farfullar

Un nodo que envía más tiempo que la ventana de transmisión máxima para un paquete Ethernet se considera parloteo . Dependiendo de la topología física, la detección y la solución del parloteo difieren algo.

Marcos enanos

Ver también

Notas

  1. ^ La Ethernet experimental descrita en el artículo de 1976 funcionó a 2,94 Mbit/s y tiene campos de dirección de origen y destino de ocho bits, por lo que las direcciones Ethernet originales no son las direcciones MAC que son hoy. [13] Por convención de software, los 16 bits después de los campos de dirección de origen y destino especifican un "tipo de paquete", pero, como dice el documento, "diferentes protocolos utilizan conjuntos separados de tipos de paquetes". Por tanto, los tipos de paquetes originales podrían variar dentro de cada protocolo diferente. Esto contrasta con el EtherType del estándar IEEE Ethernet, que especifica el protocolo que se utiliza.
  2. ^ En algunos casos, la dirección asignada de fábrica se puede anular, ya sea para evitar un cambio de dirección cuando se reemplaza un adaptador o para usar direcciones administradas localmente .
  3. ^ ab A menos que se ponga en modo promiscuo .
  4. ^ Por supuesto, los puentes y conmutadores aceptarán otras direcciones para reenviar el paquete.
  5. ^ Existen diferencias fundamentales entre la comunicación de medio compartido inalámbrica y por cable, como el hecho de que es mucho más fácil detectar colisiones en un sistema cableado que en un sistema inalámbrico.
  6. ^ En un sistema CSMA/CD, los paquetes deben ser lo suficientemente grandes como para garantizar que el borde anterior de la onda de propagación de un mensaje llegue a todas las partes del medio y regrese antes de que el transmisor deje de transmitir, garantizando que las colisiones (dos o más paquetes iniciados dentro de un lapso de tiempo que los obligó a superponerse). Como resultado, el tamaño mínimo del paquete y la longitud total del medio físico están estrechamente relacionados.
  7. ^ Los sistemas multipunto también son propensos a modos de falla extraños cuando una discontinuidad eléctrica refleja la señal de tal manera que algunos nodos funcionarían correctamente, mientras que otros funcionan lentamente debido a reintentos excesivos o no funcionan en absoluto. Consulte onda estacionaria para obtener una explicación. Estos podrían ser mucho más difíciles de diagnosticar que un fallo total del segmento.
  8. ^ Este habla, toda la propiedad de escucha es una debilidad de seguridad del medio compartido Ethernet, ya que un nodo en una red Ethernet puede escuchar todo el tráfico en el cable si así lo desea.
  9. ^ El término conmutador fue inventado por los fabricantes de dispositivos y no aparece en el estándar IEEE 802.3.
  10. ^ Esto es engañoso, ya que el rendimiento se duplicará sólo si los patrones de tráfico son simétricos.
  11. ^ La extensión del operador está definida para ayudar a la detección de colisiones en Gigabit Ethernet de medios compartidos.

Referencias

  1. ^ Ralph Santitoro (2003). "Servicios Metro Ethernet: descripción técnica" (PDF) . mef.net . Archivado desde el original (PDF) el 22 de diciembre de 2018 . Consultado el 9 de enero de 2016 .
  2. ^ Xerox (agosto de 1976). "Alto: manual de hardware del sistema de computadora personal" (PDF) . Fotocopia. pag. 37. Archivado (PDF) desde el original el 4 de septiembre de 2017 . Consultado el 25 de agosto de 2015 .
  3. ^ Charles M. Kozierok (20 de septiembre de 2005). "Capa de enlace de datos (Capa 2)". tcpipguide.com . Archivado desde el original el 20 de mayo de 2019 . Consultado el 9 de enero de 2016 .
  4. ^ abcde La historia de Ethernet. NetEvents.tv. 2006. Archivado desde el original el 11 de diciembre de 2021 . Consultado el 10 de septiembre de 2011 .
  5. ^ "Placa de circuito prototipo de Ethernet". Museo Nacional Smithsonian de Historia Estadounidense. 1973. Archivado desde el original el 28 de octubre de 2014 . Consultado el 2 de septiembre de 2007 .
  6. ^ ab Joanna Goodrich (16 de noviembre de 2023). "Ethernet sigue siendo fuerte después de 50 años". Espectro IEEE .
  7. ^ Gerald W. Brock (25 de septiembre de 2003). La Segunda Revolución de la Información . Prensa de la Universidad de Harvard. pag. 151.ISBN _ 0-674-01178-3.
  8. ^ Metz, Cade (22 de marzo de 2023). "Premio Turing ganado por el co-inventor de la tecnología Ethernet". Los New York Times . Archivado desde el original el 23 de marzo de 2023 . Consultado el 23 de marzo de 2023 .
  9. ^ Cade Metz (13 de marzo de 2009). "Ethernet: un nombre de protocolo de red para todos los tiempos: Michelson, Morley y Metcalfe". El registro . pag. 2. Archivado desde el original el 8 de noviembre de 2012 . Consultado el 4 de marzo de 2013 .
  10. ^ María Bellis. "Inventores de la computadora moderna". Acerca de.com. Archivado desde el original el 11 de julio de 2012 . Consultado el 10 de septiembre de 2011 .
  11. ^ Patente estadounidense 4.063.220 "Sistema de comunicación de datos multipunto (con detección de colisiones)"
  12. ^ Robert Metcalfe ; David Boggs (julio de 1976). "Ethernet: conmutación distribuida de paquetes para redes informáticas locales" (PDF) . Comunicaciones de la ACM . 19 (7): 395–405. doi :10.1145/360248.360253. S2CID  429216. Archivado (PDF) desde el original el 15 de marzo de 2016 . Consultado el 25 de agosto de 2015 .
  13. ^ John F. Shoch ; Yogen K. Dalal; David D. Redell; Ronald C. Crane (agosto de 1982). "Evolución de la red informática local Ethernet" (PDF) . Computadora IEEE . 15 (8): 14-26. doi :10.1109/MC.1982.1654107. S2CID  14546631. Archivado (PDF) desde el original el 15 de agosto de 2011 . Consultado el 7 de abril de 2011 .
  14. ^ Pelkey, James L. (2007). "Yogen Dalal". Capitalismo empresarial e innovación: una historia de las comunicaciones informáticas, 1968-1988. Archivado desde el original el 5 de septiembre de 2019 . Consultado el 5 de septiembre de 2019 .
  15. ^ "Introducción a las tecnologías Ethernet". www.wband.com . Productos de banda ancha. Archivado desde el original el 10 de abril de 2018 . Consultado el 9 de abril de 2018 .
  16. ^ abcdef von Burg, Urs; Kenney, Martín (diciembre de 2003). "Patrocinadores, comunidades y estándares: Ethernet versus Token Ring en el negocio de redes de área local" (PDF) . Industria e Innovación . 10 (4): 351–375. doi :10.1080/1366271032000163621. S2CID  153804163. Archivado desde el original (PDF) el 6 de diciembre de 2011 . Consultado el 17 de febrero de 2014 .
  17. ^ Charles E. Spurgeon (2000). "Capítulo 1. La evolución de Ethernet". Ethernet: la guía definitiva. ISBN 1565926609. Archivado desde el original el 5 de diciembre de 2018 . Consultado el 4 de diciembre de 2018 .
  18. ^ "Ethernet: cerrar la brecha en las comunicaciones". Copia impresa . Marzo de 1981. pág. 12.
  19. ^ ab Corporación de equipos digitales; Corporación Intel; Xerox Corporation (30 de septiembre de 1980). "Ethernet, una red de área local. Especificaciones de la capa de enlace de datos y de la capa física, versión 1.0" (PDF) . Corporación Xerox. Archivado (PDF) desde el original el 25 de agosto de 2019 . Consultado el 10 de diciembre de 2011 . {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  20. ^ Corporación de Equipos Digitales; Corporación Intel; Corporación Xerox (noviembre de 1982). "Ethernet, una red de área local. Especificaciones de la capa de enlace de datos y de la capa física, versión 2.0" (PDF) . Corporación Xerox. Archivado (PDF) desde el original el 15 de diciembre de 2011 . Consultado el 10 de diciembre de 2011 . {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  21. ^ "IEEE 802.3 'Estándar para Ethernet' marca 30 años de innovación y crecimiento del mercado global" (Presione soltar). IEEE. 24 de junio de 2013. Archivado desde el original el 12 de enero de 2014 . Consultado el 11 de enero de 2014 .
  22. ^ ab Robert Breyer; Sean Riley (1999). Ethernet conmutada, rápida y Gigabit . Macmillan. ISBN 1-57870-073-6.
  23. ^ Jamie Parker Pearson (1992). Digital en el trabajo . Prensa digital. pag. 163.ISBN _ 1-55558-092-0.
  24. ^ Rick Merritt (20 de diciembre de 2010). "Cambios, crecimiento futuro para Ethernet 10G". E veces. Archivado desde el original el 18 de enero de 2012 . Consultado el 10 de septiembre de 2011 . {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  25. ^ "Dios mío, el crecimiento de Ethernet continúa aumentando; supera el legado". Noticias de telecomunicaciones ahora. 29 de julio de 2011. Archivado desde el original el 18 de noviembre de 2011 . Consultado el 10 de septiembre de 2011 .
  26. ^ Jim Duffy (22 de febrero de 2010). "Cisco, Juniper y HP impulsan el mercado de conmutadores Ethernet en el cuarto trimestre". Mundo de la Red . Grupo de datos internacionales . Archivado desde el original el 11 de agosto de 2019 . Consultado el 11 de agosto de 2019 .
  27. ^ Vic Hayes (27 de agosto de 2001). "Carta a la FCC" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de julio de 2011 . Consultado el 22 de octubre de 2010 . IEEE 802 tiene los estatutos básicos para desarrollar y mantener estándares de redes... IEEE 802 se formó en febrero de 1980...
  28. ^ IEEE 802.3-2008, pág.iv
  29. ^ "ISO 8802-3: 1989". YO ASI . Archivado desde el original el 9 de julio de 2015 . Consultado el 8 de julio de 2015 .
  30. ^ Jim Duffy (20 de abril de 2009). "Evolución de Ethernet". Mundo de la Red . Archivado desde el original el 11 de junio de 2017 . Consultado el 1 de enero de 2016 .
  31. ^ Douglas E. Comer (2000). Interconexión con TCP/IP: principios, protocolos y arquitectura (4ª ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-018380-6.2.4.9 – Direcciones de hardware Ethernet, pág. 29, explica la filtración.
  32. ^ Iljitsch van Beijnum (15 de julio de 2011). "La velocidad importa: cómo Ethernet pasó de 3 Mbps a 100 Gbps... y más". Ars Técnica . Archivado desde el original el 9 de julio de 2012 . Consultado el 15 de julio de 2011 . Se cambiaron todos los aspectos de Ethernet: su procedimiento MAC, la codificación de bits, el cableado... sólo el formato de los paquetes sigue siendo el mismo.
  33. ^ Tutorial sobre Fast Ethernet, Lantronix, 9 de diciembre de 2014, archivado desde el original el 28 de noviembre de 2015 , recuperado 1 de enero 2016
  34. ^ Geetaj Channana (1 de noviembre de 2004). "Resumen de conjuntos de chips de placa base". PCQuest. Archivado desde el original el 8 de julio de 2011 . Consultado el 22 de octubre de 2010 . Al comparar las placas base en el último número, descubrimos que todas las placas base admiten conexión Ethernet integrada.
  35. ^ a b C Charles E. Spurgeon (2000). Ethernet: la guía definitiva . O'Reilly. ISBN 978-1-56592-660-8.
  36. ^ Heinz-Gerd Hegering; Alfred Lapple (1993). Ethernet: construcción de una infraestructura de comunicaciones . Addison-Wesley. ISBN 0-201-62405-2.
  37. ^ Tutorial de Ethernet - Parte I: Conceptos básicos de redes, Lantronix, 9 de diciembre de 2014, archivado desde el original el 13 de febrero de 2016 , consultado el 1 de enero de 2016
  38. ^ Shoch, John F.; Hupp, Jon A. (diciembre de 1980). "Rendimiento medido de una red local Ethernet". Comunicaciones de la ACM . Prensa ACM. 23 (12): 711–721. doi : 10.1145/359038.359044 . ISSN  0001-0782. S2CID  1002624.
  39. ^ Boggs, DR; Mogul, JC y Kent, CA (septiembre de 1988). «Capacidad medida de una Ethernet: mitos y realidad» (PDF) . DIC WRL. Archivado (PDF) desde el original el 2 de marzo de 2012 . Consultado el 20 de diciembre de 2012 . {{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )
  40. ^ "Distancias y estándares de medios Ethernet". kb.wisc.edu . Archivado desde el original el 19 de junio de 2010 . Consultado el 10 de octubre de 2017 .
  41. ^ Eric G. Rawson; Robert M. Metcalfe (julio de 1978). «Fibemet: Fibras ópticas multimodo para redes informáticas locales» (PDF) . Transacciones IEEE sobre Comunicaciones . 26 (7): 983–990. doi :10.1109/TCOM.1978.1094189. Archivado (PDF) desde el original el 15 de agosto de 2011 . Consultado el 11 de junio de 2011 .
  42. ^ Urs von Burg (2001). El triunfo de Ethernet: comunidades tecnológicas y la batalla por el estándar LAN. Prensa de la Universidad de Stanford. pag. 175.ISBN _ 0-8047-4094-1. Archivado desde el original el 9 de enero de 2017 . Consultado el 23 de septiembre de 2016 .
  43. ^ ab Robert J. Kohlhepp (2 de octubre de 2000). "Los 10 productos más importantes de la década". Computación en red. Archivado desde el original el 5 de enero de 2010 . Consultado el 25 de febrero de 2008 .
  44. ^ Nick Pidgeon (abril de 2000). "Ethernet dúplex completo". Como funcionan las cosas . Archivado desde el original el 4 de junio de 2020 . Consultado el 3 de febrero de 2020 .
  45. ^ Wang, Shuangbao Paul; Ledley, Robert S. (25 de octubre de 2012). Arquitectura y seguridad informática: fundamentos del diseño de sistemas informáticos seguros. John Wiley e hijos. ISBN 978-1-118-16883-7. Archivado desde el original el 15 de marzo de 2021 . Consultado el 2 de octubre de 2020 .
  46. ^ "Migración de Token Ring a Ethernet". Cisco. Archivado desde el original el 8 de julio de 2011 . Consultado el 22 de octubre de 2010 . Primero se preguntó a los encuestados sobre sus estándares de conexión LAN de escritorio actuales y previstos. Los resultados fueron claros: Fast Ethernet conmutada es la opción dominante para la conectividad de escritorio a la red.
  47. ^ David Davis (11 de octubre de 2007). "Bloquear la seguridad del puerto del conmutador Cisco". Archivado desde el original el 31 de julio de 2020 . Consultado el 19 de abril de 2020 .
  48. ^ "DESTACADOS - JUNIO DE 2016". Junio ​​de 2016. Archivado desde el original el 30 de enero de 2021 . Consultado el 19 de febrero de 2021 . La tecnología InfiniBand ahora se encuentra en 205 sistemas, en comparación con 235 sistemas, y ahora es la segunda tecnología de interconexión de sistemas internos más utilizada. Gigabit Ethernet ha aumentado de 182 sistemas a 218, en gran parte gracias a que 176 sistemas ahora utilizan interfaces 10G.
  49. ^ "[STDS-802-3-400G] ¡Aprobado por IEEE P802.3bs!". Grupo de trabajo IEEE 802.3bs. Archivado desde el original el 12 de junio de 2018 . Consultado el 14 de diciembre de 2017 .
  50. ^ "Especificación media 1BASE5 (StarLAN)". cs.nthu.edu.tw. _ 28 de diciembre de 1996. Archivado desde el original el 10 de julio de 2015 . Consultado el 11 de noviembre de 2014 .
  51. ^ IEEE 802.3 14. Unidad de conexión de medio de par trenzado (MAU) y medio de banda base, tipo 10BASE-T, incluido el tipo 10BASE-Te
  52. ^ IEEE 802.3 25. Subcapa dependiente del medio físico (PMD) y medio de banda base, tipo 100BASE-TX
  53. ^ IEEE 802.3 40. Subcapa de codificación física (PCS), subcapa de conexión de medio físico (PMA) y medio de banda base, tipo 1000BASE-T
  54. ^ IEEE 802.3 4.3 Interfaces hacia/desde capas adyacentes
  55. ^ "802.3-2012: estándar IEEE para Ethernet" (PDF) . ieee.org . Asociación de Estándares IEEE. 28 de diciembre de 2012. Archivado desde el original el 23 de febrero de 2014 . Consultado el 8 de febrero de 2014 .
  56. ^ "Explicación de los bucles de conmutación de capa 2 en la red". Notas sobre redes informáticas . Archivado desde el original el 8 de enero de 2022 . Consultado el 8 de enero de 2022 .
  57. ^ Especificaciones funcionales IEEE 802.3 8.2 MAU
  58. ^ Requisitos de la función Jabber IEEE 802.3 8.2.1.5
  59. ^ IEEE 802.3 12.4.3.2.3 Función Jabber
  60. ^ Protección de bloqueo IEEE 802.3 9.6.5 MAU Jabber
  61. ^ IEEE 802.3 27.3.2.1.4 Temporizadores
  62. ^ Temporizadores IEEE 802.3 41.2.2.1.4
  63. ^ IEEE 802.3 27.3.1.7 Recibir requisitos funcionales de jabber
  64. ^ IEEE 802.1 Tabla C-1: valores base de trama más grandes
  65. ^ "Formato de paquete 3.1.1", 802.3-2012 - Estándar IEEE para Ethernet (PDF) , IEEE Standards Association , 28 de diciembre de 2012 , consultado el 5 de julio de 2015
  66. ^ "Solución de problemas de Ethernet". Cisco . Archivado desde el original el 3 de marzo de 2021 . Consultado el 18 de mayo de 2021 .

Otras lecturas

enlaces externos