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Redes Ethernet
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Redes LAN: características
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LAN: características
Distancia de operación mucho
menor a WANs
Sistemas baseband
Data rate optimizado por el uso de
más de dos líneas para transmisión
de datos
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Topologías ´80:
10Mbps Ethernet bus (IEEE 802.3), Token Ring (IEEE 802.5), FDDI
´90: aparece LAN switching, pero se siguió utilizando tecnología anterior... hasta mitad de la década
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Topologías: broadcast
Broadcast: utilizado en Ethernet, Token Ring, FDDI Todas las estaciones de la red reciben
todos los paquetes transmitidos Luego cada estación debe analizar si
el paquete debe ser aceptado, rechazado o reenviado
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Topologías: broadcast
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Redes Ethernet
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Topologías: Ethernet
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Ethernet: implementaciónHalf duplex
Half duplex: no permite que se transmitan y reciban datos a la vez
CSMA-CD: controla el acceso al medio en half duplex
Colisión: si dos estaciones transmiten simultáneamente
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CSMA-CD
A: detecta si el medio está disponible (Carrier Sense), si no espera
Medio compartido (Multiple Access), otros pueden transmitir a la vez...
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CSMA-CD B: intenta transmitir al mismo tiempo que
A Poco después, se dan cuenta de que otro
dispositivo está enviando una trama (Collision Detect)
Cada estación espera un tiempo aleatorio para retransmitir
El tiempo después de la colisión se divide en slots, cada estación elige un slot al azar
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Colisiones Forma de distribuir la carga de
tráfico Son parte de la operación NORMAL
de Ethernet Máximo número de time slots: 1024 Máximo número de retransmisiones
de la misma trama: 16
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Slot time
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Formato de trama – 802.3
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Formato de trama – Ethernet
Length
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802.3 – Ethernet
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Formato de trama Preámbulo
Utilizado para sincronización 56 bits, unos y ceros alternados
Delimitador de trama Marca el comienzo del frame Ethernet 8 bits: 10101011
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Formato de trama MACs:
2 campos con MAC address: fuente y destino
48 bits (6 bytes) de longitud Type (length)
2 bytes de longitud Número de bytes de datos LLC
(excluyendo padding)
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Formato de trama Datos
De 46 a 1500 bytes de datos Si hay menos de 46 bytes de datos,
se agrega padding FCS
4 bytes, CRC Incluye MACs, type y datos
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Topologías redes Ethernet
Estrella, con hubs (multiport repeaters)
Estrella, con switches Full duplex
Alta velocidad, conexión punto a punto Tx y Rx a la vez: duplica el BW Switches full duplex + nodos full duplex
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10/100/1000 Mbit/s Ethernet Ethernet
10 Mbit/s: 802.3 Fast Ethernet
100 Mbit/s: 802.3u Gigabit Ethernet
1000 Mbit/s: 802.3z
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LAN switching Diferencias con WAN Switching:
Menores distancias Mayores velocidades
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LAN switching
Segmentos de LAN: conectados por switch Impide que los datos con destino en el
segmento origen pasen a otros segmentos
Permite múltiples conexiones entre segmentos
Aumenta el ancho de banda disponible
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LAN switching
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Half vs. Full duplex Por definición, Ethernet, Token Ring
y FDDI son half duplex: Una estación sólo puede transmitir o
recibir No puede realizar las dos operaciones
a la vez Switches full duplex:
Permite transmitir y recibir a la vez, Duplican la velocidad Implica conexión a través de
dispositivos activos
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Ethernet: consideraciones físicas
Tipos de interfaces: MDI: MAC address (estación) MDI-X: switch/hub
Cableado:
Cable UTP
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Diseño de redes 10Base-T Distancia máxima: 90 + 10 m
Parámetro Límite
Máxima longitud del segmentoAtenuación máximaMáximo delay de tx por segmentoNEXT (4 MHz – 15 MHz)
100 m <11.5 dB 1000 ns >30.5 dB
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Ethernet: Standards 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications
802.3c Repeater Unit for 10 Mb/s Baseband Networks 802.3x&y Specification for 802.3 Full-Duplex Operation
and Physical Layer Specification for 100 Mb/s Operation on Two Pairs of Category 3 or Better Balanced Twisted Pair Cable (100BASE-T2)
802.3z Physical Layers, Repeater, and Management Parameters for 1000 Mb/s Operation
802.3.ab Physical Layer Parameters and Specifications for 1000 Mb/s Operation Over 4-Pair Category 5 Balanced Copper Cabling, Type 1000BASE-T
http://grouper.ieee.org/groups/802/3/index.html
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Redes LAN switcheadas
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Bridges y switches Conectan los segmentos a nivel 2 OSI (capa
MAC) Guardan, filtran y retransmiten tramas
Ethernet Funciones principales:
Evitar que el tráfico de un segmento a los otros segmentos
Descarte de paquetes defectuosos Mejorar limitaciones de topología:
Máximo número de nodos Límites de distancia Delay
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Forwarding table Filtrado: en función de tabla de
direcciones MAC (forwarding table) Tabla:
Generada por el bridge en modo learning: Transparent bridging (802.1) Actua como repetidor, pero la dirección fuente
de cada paquete se guarda en una tabla Cargada manualmente por administrador
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Broadcasts en LAN switcheada
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Spanning tree Si dos subredes pueden ser
alcanzadas por más de un camino, es preciso un mecanismo para seleccionar la ruta óptima
Debe evitarse la generación de loops: si una trama circula contínuamente en la red y se reproduce a sí misma, generando tráfico innecesario
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Spanning tree protocol Provee redundancia Evita loops
Sólo debe existir un camino activo entre dos nodos
Si no, se pueden duplicar los mensajes STP: define un árbol con todos los
switches de la red La información se intercambia por medio
de paquetes denominados BPDU
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LANs switcheadas Switches de LAN:
Conectan segmentos o nodos para transmisión directa
Reenvían cada trama al puerto donde está el dispositivo destino
Permite flujos en paralelo
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LAN switching
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Métodos de switcheo: Cut-through Decide adonde reenviar la trama después
de recibir los 6 primeros bytes de la trama (MAC destino)
Ventajas: Permite reenviar tramas a altas velocidades Baja latencia: alrededor de 40 μs
Desventajas: El switch comienza a reenviar la trama sin
chequear si tiene errores Puede propagar tramas defectuosas
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Métodos de switcheo:Store-and-forward Switch: no toma decisiones hasta no
recibir la trama completa Ventaja:
No propaga tramas defectuosas Desventajas:
Alta latencia, dependiente del tamaño de trama
Si la trama atraviesa varios switches que operan con este método, los retardos son importantes
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Soluciones a métodos de switcheo Fragment free cut-through
Se toma decisión después de recibir los primeros 64 bytes
Elimina la mayoría de las tramas defectuosas (runts)
Menor latencia que store-and-forward Adaptative forwarding
Permite que un puerto del switch alterne entre cut-through y store-and-forward en función del número de tramas erradas.