Ethernet

Contexto Historico

 
En 1972 comenzó el desarrollo de la tecnología Ethernet, el desarrollo de este sistema fue la primera red de área local (LAN) para computadoras personales (PCs). Esta red funcionó por primera vez en mayo de 1973 a una velocidad de 2.94Mb/s. Las especificaciones formales de Ethernet de 10 Mb/s fueron desarrolladas en conjunto por las corporaciones Xerox, Digital (DEC) e Intel, y se publicó en el año 1980. Estas especificaciones son conocidas como el estándar DEC-Intel-Xerox (DIX). Este documento hizo de Ethernet un estándar abierto.

La tecnología Ethernet fue adoptada para su estandarización por el comité de redes locales (LAN) de la IEEE como IEEE 802.3. El estándar IEEE 802.3 fue publicado por primera vez en 1985. Este estándar  provee un sistema tipo Ethernet basado, pero no idéntico, al estándar DIX original. El nombre correcto para esta tecnología es IEEE 802.3 CSMA/CD, pero casi siempre es referido como Ethernet.
 
Ethernet es una tecnología de redes ampliamente aceptada con conexiones disponibles para PCs, estaciones de trabajo científicas y de alto desempeño, mini computadoras y sistemas mainframe. La arquitectura Ethernet provee detección de errores pero no corrección de los mismos.

Tampoco posee una unidad de control central, todos los mensajes son transmitidos a través de la red a cada dispositivo conectado. Cada dispositivo es responsable de reconocer su propia dirección y aceptar los mensajes dirigidos a ella. El acceso al canal de comunicación es controlado individualmente por cada dispositivo utilizando un método de acceso probabilístico conocido como disputa (contention).


Diferencias entre Ethernet y IEEE 802.3

Si bien IEEE 802.3 y Ethernet son similares, no son idénticos. Las diferencias entre ellos son lo suficientemente significantes como para hacerlos incompatibles entres si.

Todas las versiones de Ethernet son similares en la arquitectura de acceso al medio con detección de errores (CSMA/CD). Sin embargo, el estándar IEEE 802.3 ha evolucionado en el tiempo de forma que ahora soporta múltiples medios en la capa física, incluyendo cable coaxial de 50 Ω y 75 Ω, cable par trenzado sin blindaje (UTP), cable par trenzado con blindaje (STP) y fibra óptica monomodo y multimodo. Otras diferencias entre los dos incluyen la velocidad de transmisión, el método de señalamiento y la longitud máxima del cableado.

Características de Ethernet

Las especificaciones Ethernet (IEEE 802.3) también han sido adoptadas por ISO y se encuentran en el estándar internacional 8802-3.

Ethernet esta basado en la lógica de la topología bus. Originalmente, el bus era una única longitud de cable a la cual los dispositivos de red estaban conectados. En las implementaciones actuales, el bus se ha miniaturizado y puesto en un hub (repetidor) al cuál las estaciones, servidores y otros dispositivos son conectados.

Ethernet usa un método de acceso al medio por disputa (contention). Las transmisiones son difundidas en el canal compartido para ser escuchadas por todos los dispositivos conectados, solo el dispositivo de destino previsto va a aceptar la transmisión. Este tipo de acceso es conocido como CSMA/CD. Ethernet fue diseñado para ser expandido fácilmente. El uso de dispositivos de interconexión tales como bridges (puente), routers (enrutador), y switches (conmutador) permiten que redes LAN individuales se conecten entre si. Cada LAN continúa operando en forma independiente pero es capaz de comunicarse fácilmente con las otras LAN conectadas.

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Historia contada por el el doctor Robert Metcalfe quien fue coinventor del estandar.

2. Ethernet 802.3.

En los siguientes cuatro videos se puede apreciar la evolucion del estandar Ethernet 802.3.

Video No.1

Video No.2




Video No.3




Video No.4

Tipos de Ethernet

Tipos de ethernet

 
Existen una gran variedad de implementaciones de IEEE 802.3. Para distinguir entre ellas, se ha desarrollado una notación. Esta notación especifica tres características de la implementación.
 

• La tasa de transferencia de datos en Mb/s

•  El método de señalamiento utilizado

• La máxima longitud de segmento de cable en cientos de metros del tipo de medio.

Algunos tipos de estas implementaciones de IEEE 802.3 y sus características se detallan a continuación:

Estandar Ethernet

Ethernet BASE-5: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1Mb/s sobre cable par trenzado a una distancia máxima de 250m.

Ethernet 10BASE-5: Es el estándar IEEE para Ethernet en banda base a 10Mb/s sobre cable coaxial de 50 Ω troncal y AUI (attachment unit interface) de cable par trenzado a una distancia máxima de 500m.

Ethernet 10BASE-2: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 10MB/s sobre cable coaxial delgado de 50 Ω con una distancia máxima de 185m.

Ethernet 10BROAD-36: El estándar IEEE para Ethernet en banda ancha a 10Mb/s sobre cable coaxial de banda ancha de 75 Ω con una distancia máxima de 3600m.

Ethernet 10BASE-T: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 10 Mb/s sobre cable par trenzado sin blindaje (Unshielded Twisted Pair o UTP) siguiendo una topología de cableado horizontal en forma de estrella, con una distancia máxima de 100m desde una estación a un hub.

Ethernet 10BASE-F: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 10Mb/s sobre fibra óptica con una distancia máxima de 2.000 metros (2Km).

Estandar Fast Ethernet

Fast Ethernet 100BASE-TX: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 100Mb/s sobre dos pares (cada uno de los pares de categoría 5 o superior) de cable UTP o dos pares de cable STP.

Fast Ethernet 100BASE-T4: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 100Mb/s sobre 4 pares de cable UTP de categoría 3 (o superior).

Fast Ethernet 100BASE-FX: Es el estándar IEEE para Ethernet en banda base a 100Mb/s sobre un sistema de cableado de dos fibras ópticas de 62.5/125 μm.

Fast Ethernet 100BASE-T2: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 100Mb/s sobre 2 pares de categoría 3 (o superior) de cable UTP.

Estandar Gigabit Ethernet

 
Gigabit Ethernet 1000BASE-SX: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s (1Gb/s) sobre 2 fibras multimodo (50/125 μm o 62.5/125 μm) de cableado de fibra óptica.

Gigabit Ethernet 1000BASE-LX: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s (1Gb/s) sobre 2 fibras monomodo o multimodo (50/125 μm or 62.5/125 μm) de cableado de fibra óptica.

Gigabit Ethernet 1000BASE-CX: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s (1Gb/s) sobre cableado de cobre blindado balanceado de 150 Ω. Este es un cable especial con una longitud máxima de 25m.

Gigabit Ethernet 1000BASE-T: El estándar IEEE para Ethernet en banda base a 1000Mb/s (1Gb/s) sobre 4 pares de categoría 5 o superior de cable UTP, con una distancia máxima de cableado de 100m.

Estandar Ethernet 10BASE-T 

La migración a UTP comenzó con la formalización de Ethernet 10BASE-T en 1990. Esta es la extensión IEEE 802.3i del estándar Ethernet que especifica el uso de UTP como medio.

 
Ethernet 10BASE-T es el primer estándar para redes locales (LAN) que considera las recomendaciones hechas en un sistema de cableado estándar. Las especificaciones de 10BASE-T para cableado son las mismas que las de cableado estructurado ANSI/TIA/EIA-568-A.

Estandar Ethernet 10BASE-F

Ethernet 10BASE-F utiliza fibra óptica como medio y pulsos de luz en vez de señales de corriente eléctrica. Un sistema Ethernet de fibra óptica es generalmente implementado como un segmento de enlace. Estos estándares permiten conexiones de fibra óptica entre dispositivos de red y repetidores. La especificación de 10BASE-F define tres tipos de segmento que se describen a continuación.

 

Estandar 10BASE-FL

También conocido como Fiber Link Ethernet o enlace de fibra óptica ethernet y fue introducido por primera vez en 1993. La especificación 10BASE-FL reemplaza a FOIRL y está diseñada para interoperar con el equipamiento FOIRL existente.

Un segmento 10BASE-FL puede ser utilizado entre dos dispositivos de red, dos repetidores, o entre un repetidor y un dispositivo de red. Si solo se utilizan componentes 10BASE-FL, un segmento puede tener una longitud de hasta 2000m.

Estandar 10BASE-FB

La especificación 10BASE-FB describe un segmento troncal o backbone de fibra óptica. 10BASE-FB incrementa el número total de repetidores que pueden ser utilizados en un solo dominio de colisiones de Ethernet a 10 Mb/s.

Los enlaces 10BASE-FB son típicamente utilizados para interconectar repetidores en un sistema backbone de cadena tipo margarita que puede extenderse por largas distancias. Los enlaces individuales en la cadena pueden ser de hasta 2000 m de longitud.

Estandar 10BASE-FP

También conocido como sistema de fibra pasivo, 10BASE-FP provee especificaciones para enlaces entre múltiples dispositivos sobre un canal de transmisión de fibra óptica sin la utilización de repetidores activos (con energía).
Un segmento de 10BASE-FP puede tener una longitud de hasta 500m y un solo conector estrella coupler puede enlazar hasta 33 dispositivos.
 

Cableado UTP

Un sistema de cableado estructurado consiste de una infraestructura flexible de cables que puede aceptar y soportar sistemas de computación y de teléfono múltiples. El cableado utilizado es el contemplado por el estandar IEEE 802.3 conocido comunmente como cable de par trenzado sin blindaje UTP y el cable de par trenzado con blindaje STP.

El cable de par trenzado se distingue en dos clasificaciones:

1. Las Clase: Cada clase especifica las distancias permitidas, el ancho de banda conseguido y las aplicaciones para las que es útil en función de estas características.

2. La Categoría: Cada categoría especifica unas características eléctricas para el cable: atenuación, capacidad de la línea e impedancia. En Noviembre de 1991, la EIA/TIA 568 define las siguientes categorías de cable: Categoría 3 hasta 16MHz, Categoría 4 hasta 20 MHz y la Categoría 5, hasta 100MHz.

Categoría 1: Esta categoría consiste en un cable básico de telecomunicaciones y energía de circuito limitado. Los cables de categoría 1 y 2 se utilizan para voz y transmisión de datos de baja capacidad (hasta 4Mbps). Este tipo de cable es el idóneo para las comunicaciones telefónicas, pero las velocidades requeridas hoy en día por las redes necesitan mejor calidad. Existen pero no son reconocidas en las 568A. Los productos de la categoría 2 deben de ser usados a una velocidad de transmisión menor a 4mbps para dato y voz, mientras que la categoría 1 debería ser usado para voz y velocidad muy pequeña para la transmisión como el RS-232.

Categoria 2: Esta categoría consiste de los cables normalizados a 1 MHz.

Categoría 3: Esta es la designación del cable de par trenzado y elementos de conexión los cuales en base al desempeño pueden soportar frecuencias de transmisión hasta 16 MHz y rangos de datos de 10 Mbps. Los cables de categoría 3 han sido diseñados para velocidades de transmisión de hasta 16 Mbps. Se suelen usar en redes IEEE 802.3 10BASE-T y 802.5 a 4 Mbps. El cable UTP categoría 3 y las conexiones del Hardware han sido probados y certificados, para cumplan ciertas especifaciones a una velocidad máxima de 16 mhz y una agradable velocidad de transmisión de datos de 10mbps.

Categoría 4: Esta es la designación del cable de par trenzado y conectores los cuales se desempeña hasta 20 MHz y rangos de datos de 16 Mbps. Los cables de categoría 4 pueden proporcionar velocidades de hasta 20 Mbps. Se usan en redes IEEE 802.5 Token Ring y Ethernet 10BASE-T para largas distancias. Los productos categoría 4 han sido probados y certificados a una velocidad máxima de 20 mhz y agradable velocidad de datos de 16mbps .

Categoría 5: Esta es la designación del cable de par trenzado y conectores los cuales se desempeñan hasta 100 MHz y rangos de datos de 100 Mbps. Los cables de categoría 5 son los UTP con más prestaciones de los que se dispone hoy en día. Soporta transmisiones de datos hasta 100 Mbps para aplicaciones como TPDDI (FDDI sobre par trenzado). Cada cable en niveles sucesivos maximiza el traspaso de datos y minimiza las cuatro limitaciones de las comunicaciones de datos: atenuación, crosstalk, capacidad y desajustes de impedancia. Los productos categoría 5 han sido probados y certificados a una velocidad máxima de 100 mhz y pueden soportar una velocidad de transmisión de datos de 100mps.

Categoría 6: Esta es la designación del cable de par trenzado y conectores los cuales especificada hasta 250 MHz

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Terminacion de cables UTP y STP

Los conectores y jacks de uso común para cable UTP y STP son los RJ45. El conector es una pieza de plástico transparente en donde se inserta el cable. El Jack es también de plástico, pero en este se inserta el conector. Las siglas RJ significan Registro de Jack y el 45 especifica el esquema de numeración de pins. El cable se inserta en el conector, este se conecta al Jack que puede estar en la pared, en la tarjeta de red la  computadora o en el concentrador.

En la figura se aprecia un conector RJ-45 macho con los contactos metálicos en la parte inferior y el gancho de ajuste en la parte superior, las ubicaciones de los pines se enumeran desde el 1 a la izquierda, hasta el 8 a la derecha.

En la segunda figura se aprecia un jack RJ-45 el cual es considerado el componente hembra y se ubica en los dispositivos de red, tomacorrientes o paneles de conexión. El conector RJ-45 del cable se conecta al jack.

Los pares de cables dentro del cable UTP tienen colores para poder identificar cada cable en ambas puntas, además, cada par de cables tiene un código de color, para que los pares puedan ser identificados en cada punta. Los códigos de los cuatro pares están constituidos por un color sólido y otro del mismo color pero con fondo blanco.

Los estándares T568-B y T568-A, especifican el tipo de cable, la longitud máxima y el modo de conectar los cables en los conectores RJ-45 y en los jacks. Según los dispositivos a conectar ha tres tipos de cables: directo, cruzado y consola.

Los tipos de cable mas utilizados son los de conexion directa (straight-through) y los de conexion cruzada (crossover). El cable de conexion directa se fabrica respectando el mismo estandar A o B en ambos extremos del cable. Estos cables se utilizan comunmente en:

• Conectar un dispositivo final con un dispositivo de red
• Conectar un dispositivo final a un terminal de red del cableado estructurado

Los cables de conexion cruzada se fabrican implementando el estardar A en un extremo del cable y el estandar B en el otro. Estos cables se utilizan comunmente en:

• Conectar dispositivos de red entre si
• Conectar dos dispositivos finales entre si

La siguiente figura muestra la ubicacion de los diferentes pares de cables en cada uno de sus pines.

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