Ethernet
Propone
funcionalidad de la capa física y de enlace del modelo OSI. La
evolución de hardware ha obligado a desarrollar nuevas
especificaciones en la parte de su gestión.
Elementos.
La mayoría
de las redes LAN usan conexiones de pares.
Topología
en estrella o en árbol.
Latiguillo de
conexiones.
Rosetas para
conexiones.
Tarjeta de
red.
Toma de red.
Conmutadores
de red.
Router.
Cableado.
Normalmente,
encontramos dispositivos de usuario conectados a una toma de servicio
de red con un latiguillo, desde ese punto existe un cableado que
lleva a un armario de datos, finalizando en un panel de parcheo,
desde donde se conectará a a la electrónica de red, suele ser un
swtich o conmutador.
En viviendas
y empresas pequeñas suele existir pequeñas redes locales, que dan
servidio a pocos clientes con una organización más simple.
Conexión de
dispositivos.
Los
dispositivos se conectan a la red mediante un hardware conocido como
toma de red o tarjeta de red. Circuitería electrónica, se pueden
añadir slots de expansión. NIC, network interface card. Conexiones
mediante RJ 45, pares trenzados o fibra óptica.
Tarjetas de
red. NIC
tareas
relacionadas con las capas 1 y 2 del modelo OSI.
La capa
física corresponde a la electrónica de red, aunque realiza
funciones de la capa 2.
requiere de
la instalación de un software conocido como driver, controlador.
Los sistemas
operativos incluyen controladores.
Los sistemas
operativos permiten que se puedan configurar algunos parámetros de
la tarjeta. Usualmente, se usa la configuración por defecto. Si se
dan problemas de negociación de la velocidad entre dispositivos es
forzar el modo de trabajo de una tarjeta de red.
Características
capa 2 en Ethernet
la capa 2
(OSI), ha mantenido algunas características de Ethernet, el
direccionamiento físico, el formato de la trama y el control de
errores.
El control
de enlace no de usa en la mayoría de los casos, respetándose las
especificaciones para mantener la compatibilidad.
Principales
funcione de la capa 2.
-
Direccionamiento.
-
Formato de trama.
-
Control de acceso al medio: CSMA/CD.
-
Control de errores en Ethernet.
1.
Direccionamiento.
La conexión
de red ha de tener algún identificador único en la red, que sirva
para establecer un direccionamiento. A quién le envío los datos,
quién me manda los datos. Dicha dirección debe ser única en la
red. Esto se consigue asignando una dirección física única en la
fabricación de la misma.
La dirección
física en las redes Ethernet es un número de 48 bits, agrupados en
6 bytes, expresados en hexadecimal, almacenados en la circuiteria de
red, se le conoce como dirección MAC.
La IEEE
asigna a los distintos fabricantes los tres primeros Bytes, se
denomina OUI, organizationally unique identifier.
Los tres
siguientes Bytes son asignados por el fabricante.
La dirección
física, MAC, se puede ver mediante comandos sencillos: IPCONFIG/ALL,
windows; ifconfig, linux.
Se puede
enmascarar la dirección real y establecer una diferente, a través
de configuración o mediante programación especial.
Formato de
la trama.
Se obtiene
con la división de la información a transmitir en unidades,
paquetes, con un formato preestablecido, a los que se le añaden los
datos de control, que son la cabecera y el sistema de control de
errores.
Formato de
la trama 802,3
-
Preámbulo.
-
Delimitador del comienzo de trama, SFD, start frame delimiter.
-
Dirección de destino.
-
Dirección de origen.
-
Longitud.
-
Datos.
-
Secuencia de verificación de trama, FCS, frame check sequence.
1. Preámbulo
7 bytes, se
usa para establecer la sincronización entre el emisor y el receptor.
2.
Delimitador del comienzo de la trama.
1 byte,
indica el inicio de la trama.
3. Dirección
de destino.
6 bytes, con
la dirección MAC del dispositivo al que se dirige la información,
trama.
4. Dirección
de origen.
6 bytes, con
la dirección MAC del dispositivo que envía la trama.
5.
longitud.
2 bytes, con
la longitud en bytes de la información.
6. Datos.
De longitud
variable entre 46 y 1500 bytes, incluye la información de la capa o
nivel superior. Si la información es inferior a 46 bytes se rellena
hasta conseguir el tamaño mínimo. Se debe a que cualquier trama ha
de medir al menos 64 bytes para especificaciones relacionadas con la
temporización de uso del medio de transmisión.
7. Secuencia
de verificación de trama.
4 bytes, de
CRC, código de redundancia cíclica, usado para la detección de
errores, se considera parte de la cabecera, aunque forma parte de la
información de control. Obtenido a través de operaciones lógico –
matemáticas sencillas del resto de la trama.
Al
transmitir los bits menos significativos primero, en la emisión real
se invierte el orden de los bits, dependiendo de la herramienta de
captura se pueden obtener diferentes resultados en la representación.
Formato de
la trama Ethernet II
Desaparece
el segmento SFD de IEEE 802.3 que se incluye en el preámbulo
Ethernet II, el contenido es el mismo.
El segmento
longitud de IEEE 802.3 pasa a denominarse Tipo en Ethernet II,
indica el protocolo de nivel superior que ha generado la
información.
Es sencillo
identificar si un paquete viene en un formato u otro, si viene con un
valor mayor que 1500 se trata de Ethernet II.
Mientras que
en la trama 802.3, el segmento de datos contiene la información de
la capa superior, LLC, en Ethernet II, los datos son todos de la capa
red.
Detalle
datos 802.3 con cabecera LLC.
Son tres
bytes incluidos en la zona de datos, que reducen de cero a 1497 los
datos que se pueden incorporar de la capa superior.
Estos datos
pertenecen a la SNAP, subnetwork access protocol. Son necesarios para
indicar el tipo de protocolo, que no está presente en este formato,
sí en Ethernet II.
DSAP,
destination service access points.
SSAP, source
service access points.
Los valores
de estos campos no puede ser superior a 255, si se quieren
especificar protocolos con identificador tipo Ethernet II no se puede
hacer, por lo que se recurre a poner el valor 0xAA en estos dos
segmentos, lo que indica que es del tipo Ethernet y se encuentra en
los 5 primeros bytes de datos.
Los campos
preámbulo y SFD se utilizan para sincronización, no forman,
realmente, parte de la trama. Las últimas versiones no lo necesitan,
manteniéndose por motivos de compatibilidad.
Ethernet II.
Control de acceso al medio CSMA/CD.
En la s
primeras redes Ethernet, se usaban un bus común, lo que hacía
necesario establecer un orden de acceso al medio, se recurrió a
mecanismos de arbitraje o contienda.
Cuando dos
dispositivos transmiten a la vez lo llamamos colisión, no hay una
información válida en el medio de transmisión.
En Ethernet,
se usa CSMA/CD (Carrier Sense Múltiple Access with Collision
Detecion), acceso múltiple por detección de portadora y con
detección de colisiones.
Mecanismos
CSMA/CD
cuando un
equipo quiere transmitir comprueba que el medio de transmisión está
libre.
Si está
libre, comienza a transmitir su trama.
Si está
ocupado, espera a que esté libre.
Mientras se
transmite el equipo comprueba continuamente si se produce alguna
colisión.
Si detecta
colisión se deja de transmitir inmediatamente, espera un tiempo
aleatorio y se intenta la transmisión de nuevo.
Ya que se
comprueba si existe colisión durante la transmisión de la trama, se
necesita un número de bytes mínimo, 64 bytes, para que se garantice
la detección correcta de las colisiones.
Ethernet
capa 2. Control de errores
control de
errores en la trama.
FCS, par
detectar errores.
El
transmisor calcula el valor del FCS, lo añade a la transmisión.
El receptor,
recibe la trama completa y el FCS repite la misma fórmula de
cálculo, si coinciden ambos FCS la recepción es la correcta, si son
diferentes podemos afirmar que hay un error y se descarta la trama,
actuando en consecuencia.
Esta técnica
de denomina CRC (Cyclic Redundancy Code, código de redundancia
cíclica).
Los cálculos
implican todos los segmentos salvo el preámbulo y el FCS.
