Tema 1
Fundamentos de LAN Ethernet
El término Ethernet se refiere a la familia de estandares que en conjunto definen las capas física y de enlace de datos de la tecnología más popular de cableado LAN. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE por sus siglas en inglés) define el cableado, los tipos de conectores a los extremos de los cables, los protocolos y todo lo que se requiere para crear una red Ethernet LAN.
SOHO LANs
La red LAN más pequeña que se puede configurar es conocida como Small Office Home Office (SOHO), la cual requiere únicamente de un switch Ethernet LAN al que se le pueden conectar otros dispositivos a través de cables Ethernet como se muestra en la figura de abajo.
Es importante conocer que una red Ethernet LAN únicamente se conforma por dispositivos conectados por cables, ya que aunque una red LAN puede incluir dispositivos conectados vía wireless, esta tecnología no forma parte de Ethernet y es definida por estándares 802.11 también por la IEEE.
Las redes LAN wireless sustituyen el switch por otro el Access Point (AP), el cual conecta sus dispositivos a través de ondas que viajan por el aire.
Una dirección MAC representa un dispositivo único dentro de la red, por lo que también se les conoce como direcciones Ethernet unicast. Sin embargo, existen también direcciones MAC que identifican a grupos de dispositivos dentro de la red, estas son las direcciones multicast y broadcast.
Direcciones unicast: Cualquier frame enviado a estas direcciones llegará a un solo dispositivo dentro de la red. Un dispositivo envía, uno solo recibe.
Direcciones multicast: Cualquier frame enviado a estas direcciones llegará a un grupo de dispositivos dentro de la red, los cuales fueron inscritos en dicho grupo desde su configuración. Un dispositivo envía, varios reciben.
Direcciones broadcast: Los trajes que son enviados a estas direcciones son recibidos por TODOS los dispositivos dentro de la red Ethernet. Un dispositivo envía, todos reciben.
Full duplex vs Half duplex
Hasta ahora hablamos sobre cómo se construye un frame ethernet y las direcciones MAC que utilizan los dispositivos para enviar y recibir datos. Ahora describiremos las características que nuestros dispositivos de red pueden tener para tener éxito en el envío y recepción de datos.
Half duplex: el dispositivo tiene que esperar para enviar si es que está recibiendo un dato; en otras palabras, no puede enviar y recibir al mismo tiempo sobre la misma interfaz.
Full duplex: el dispositivo no necesita esperar para enviar; puede enviar y recibir frames a través de la misma interfaz.
Hace algunos años, los dispositivos que trabajaban en half duplex eran los hubs, con la introducción de los switches entro en juego full duplex. Actualmente se pueden encontrar hubs que trabajan con full duplex.
Los dispositivos que utilizan half duplex usan un algoritmo llamado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Este algoritmo funciona como se menciona a continuación:
Paso 1: Un dispositivo quiere enviar un frame a través de una de sus interfaces, por lo tanto, escucha el canal hasta que no esté ocupado.
Paso 2: En cuanto descubre que no está ocupado, envía el frame.
Paso 3: El emisor escucha mientras envía para verificar si una colisión ocurre. Las colisiones pueden ser causadas por diferentes razones. Si una colisión ocurre, todos los nodos que están enviando datos realizan el siguiente proceso:
Envían una señal de interferencia que avisa a todos los nodos que ha ocurrido una colisión.
De manera independiente eligen un tiempo de espera aleatorio antes de intentar enviar de nuevo. El siguiente intento comienza con el Paso 1.
En la figura de abajo se muestra como conviven dispositivos half y full duplex en una misma red ethernet.