¿Qué es Ethernet? ¿Por qué se llama Ethernet?

Ethernet se refiere a la especificación LAN de banda base creada por Xerox Corporation y desarrollada conjuntamente por Xerox, Intel y DEC Corporation. Es el estándar de protocolo de comunicación más común utilizado en las redes de área local existentes en la actualidad. Ethernet utiliza la tecnología CSMA/CD (detección de colisiones y acceso múltiple con detección de portadora) para funcionar a 10 m/s a través de varios tipos de cables. Ethernet es similar a la serie de estándares IEEE802.3. Incluyendo Ethernet estándar (10Mbit/s), Fast Ethernet (10mb it/s) y Ethernet 10G. Todos cumplen con IEEE802.3.

Estándares:

IEEE802.3 estipula cableado de capa física, señales eléctricas y protocolos de capa de acceso a medios. Ethernet es actualmente la tecnología LAN más utilizada y ha reemplazado en gran medida a otros estándares LAN. Como Token Ring, FDDI y ARCNET. Tras el rápido desarrollo de 100M Ethernet a finales del siglo pasado, impulsado por organizaciones internacionales y empresas líderes, el alcance de la aplicación de Gigabit Ethernet e incluso 10G Ethernet también se expande constantemente.

Las aplicaciones 802.3 comunes incluyen:

10M: 10base-T (modo UTP de cobre),

100M: 100base-TX (modo UTP de cobre),

100base-FX (línea de fibra),

1000 metros: 1000base-T (modo UTP de cobre)

Las características generales de Ethernet se resumen a continuación:

* * *Disfrute de los medios: todos los dispositivos de red se turnan para utilizar los mismos medios de comunicación. ?

Dominio de difusión: La trama a transmitir se envía a todos los nodos, pero sólo el nodo direccionado recibe la trama. ?

CSMA/CD: Detección de colisiones/acceso múltiple Carrier Sense en Ethernet para evitar que dos o más nodos transmitan simultáneamente. ?

Dirección MAC: Todas las tarjetas de red Ethernet (NIC) de la capa de control de acceso a medios utilizan direcciones de red de 48 bits. Esta dirección es única en el mundo. ?

Composición básica de la red Ethernet:

* * * Medios y cables compartidos: 10base (par trenzado), 10Base-2 (cable coaxial delgado), 10Base-5 (cable coaxial grueso ). ?

Repetidor o Hub: Un hub o repetidor es un dispositivo que se utiliza para recibir una gran cantidad de conexiones Ethernet en un dispositivo de red. Los datos obtenidos por el lado receptor de la conexión se reutilizan y se envían a todos los dispositivos conectados en el lado emisor para obtener el dispositivo de tipo transmisor. ?

Puente de red: El puente de red es un dispositivo de segunda capa que se encarga de dividir la red en dominios de conflicto independientes y obtener segmentos de red, de manera de mantener la transmisión y * * * disfrute dentro del mismo dominio/ segmento de red. Un puente incluye una tabla que cubre todos los segmentos de la red y reenvía tramas para garantizar un comportamiento de comunicación normal dentro y alrededor de los segmentos de la red. ?

Switch: Al igual que un puente, un switch es un dispositivo de capa 2 y un dispositivo multipuerto. Un conmutador admite una funcionalidad similar a la de un puente, pero tiene la ventaja sobre un puente de que puede conectar temporalmente dos puertos cualesquiera. El conmutador incluye una matriz de conmutación a través de la cual los puertos se pueden conectar o desconectar rápidamente. A diferencia de un concentrador, un conmutador solo reenvía tramas desde un puerto a otros nodos de destino conectados y no incluye puertos de transmisión. ?

Protocolo Ethernet: La estructura de la trama Ethernet se proporciona en el estándar IEEE 802.3. Actualmente, Ethernet admite cuatro velocidades de transmisión soportadas por fibra óptica y medios de par trenzado:

10 Mbps_? ¿10Base-T? ¿Ethernet (802.3)?

¿100 Mbps_Fast Ethernet (802.3u)?

1000 Mbps _Gigabit Ethernet (802.3z))?

10 Gigabit Ethernet_IEEE? 802.3ae

Historia

El desarrollo inicial de la tecnología Ethernet provino de uno de los muchos proyectos tecnológicos pioneros en el Centro de Investigación Xerox Palo Alto. Generalmente se cree que Ethernet se inventó en 1973, cuando Robert Metcalf escribió un memorando a su jefe de PARC sobre el potencial de Ethernet. Pero el propio Metcalf creía que Ethernet no aparecería hasta varios años después. En 1976, Metcalfe y su asistente David Boggs publicaron un artículo titulado "Ethernet: tecnología de conmutación de paquetes distribuidos en redes informáticas locales". A finales de 1977, Metcalf y sus colaboradores obtuvieron una patente para el "Sistema de comunicaciones de datos multipunto con detección de colisiones". El sistema de transmisión multicast se denomina CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection), que marca el nacimiento de Ethernet.

En 65438-0979, Metcalfe dejó Xerox y fundó 3Com para desarrollar ordenadores personales y redes de área local. 3com presionó a Digido, Intel y Xerox, con la esperanza de trabajar con ellos para estandarizar y estandarizar Ethernet. Este estándar universal de Ethernet fue lanzado el 30 de septiembre de 1980. Había dos estándares de redes privadas populares en ese momento, Token Ring Network y ARCNET, que rápidamente se redujeron y fueron reemplazados bajo el impacto de la tendencia Ethernet. En el proceso, 3Com también se convirtió en una empresa internacional.

Enchufe Ethernet:

Metcalf bromeó una vez diciendo que Jerry Saltz contribuyó al éxito de 3Com. En un influyente artículo del que fue coautor, Saltzer argumentó que Token Ring era teóricamente superior a Ethernet. Afectados por esta conclusión, muchos fabricantes de ordenadores dudaron o decidieron no hacer de la interfaz Ethernet una configuración estándar de sus máquinas, para que 3com tuviera la oportunidad de hacer una fortuna vendiendo tarjetas Ethernet. Esta situación también ha llevado a otra afirmación de que "Ethernet no es adecuado para investigaciones teóricas y sólo es adecuado para aplicaciones prácticas". Quizás esto sea solo una broma, pero ilustra un punto técnico: en circunstancias normales, las características reales del flujo de datos en la red son diferentes de lo que la gente estimaba antes de la popularidad de LAN, y es precisamente debido a la estructura simple de Ethernet que LAN se está popularizando. Metcalfe y Saltzer trabajaron una vez en el mismo piso del proyecto MAC en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) mientras él trabajaba en su tesis de posgrado en la Universidad de Harvard, donde sentó las bases teóricas de la tecnología Ethernet.

Este estándar define los tipos de cables y métodos de procesamiento de señales utilizados en las redes de área local (LAN). Ethernet transmite paquetes de datos entre dispositivos interconectados a una velocidad de 10~100Mbps. Ethernet de par trenzado 10 Base T se ha convertido en la tecnología Ethernet más utilizada debido a su bajo costo, alta confiabilidad y 10 Mbps. La Ethernet inalámbrica de espectro extendido directo puede alcanzar los 11 Mbps. Los productos proporcionados por varios fabricantes pueden comunicarse entre sí mediante protocolos de software comunes y tienen la mejor apertura.

Ethernet estándar:

Al principio, el rendimiento de Ethernet era de solo 10 Mbps, utilizando acceso CSMA/CD (Acceso múltiple con detección de portador/detección de colisiones) con método de control de detección de colisiones. Esta primera Ethernet de 10 Mbps se llama Ethernet estándar y se puede conectar a través de varios medios de transmisión, como cable coaxial grueso, cable coaxial delgado, par trenzado sin blindaje, par trenzado blindado, fibra óptica, etc. ¿Y en IEEE? En el estándar 802.3, se formulan diferentes estándares de capa física para diferentes medios de transmisión. En estos estándares, el primer número representa la velocidad de transmisión en Mbps, el último número representa la longitud de un solo segmento de cable de red (la unidad de referencia es 100 m), Base representa banda base y Broad representa banda ancha.

10BASE-5 utiliza un cable coaxial grueso con un diámetro de 0,4 pulgadas y una impedancia de 50 Ω, también conocido como cable grueso Ethernet, con una longitud máxima de segmento de 500 m. Modo de transmisión en banda base, la topología es tipo bus. El principal equipo de hardware de la red 10BASE-5 es: cable coaxial grueso, tarjeta Ethernet con conector AUI, repetidor, transceptor, cable transceptor, terminador, etc.

10BASE-2 utiliza un cable coaxial delgado con un diámetro de 0,2 pulgadas y una impedancia de 50ω, también conocido como cable delgado Ethernet, con una longitud máxima de segmento de 185 m, método de transmisión de banda base, topología de bus 10BASE; -2 El principal equipo de hardware para networking incluye: cable coaxial fino, tarjeta Ethernet con conector BNC, repetidor, conector en forma de T, terminador, etc.

10BASE-T utiliza pares trenzados y la longitud máxima del segmento es de 100 mm. La topología es en estrella; el principal equipo de hardware de la red 10BASE-T incluye: pares trenzados sin blindaje de categoría 3 o 5, tarjetas Ethernet con. Tomas RJ-45, concentradores, interruptores, enchufes RJ-45, etc.

1base-5 utiliza cable de par trenzado, la longitud máxima del segmento de red es de 500 m y la velocidad de transmisión es de 1 Mbps;

10 Broad-36 utiliza cable coaxial (RG-59/ U CATV), la red tiene una extensión máxima de 3600 my una longitud máxima de segmento de 1800 m, que es un modo de transmisión de banda ancha; 10BASE-F utiliza medios de transmisión de fibra óptica con una velocidad de transmisión de 10 Mbps;

1. Cómo funcionan Ethernet e IEEE802.3

En una Ethernet basada en transmisión, todas las estaciones de trabajo pueden recibir tramas de información enviadas a la red. Cada estación de trabajo debe confirmar si el marco de información se envía a sí misma. Una vez confirmado, se enviará a la capa de protocolo superior.

En Ethernet accedido a través de medios de transmisión CSMA/CD, cualquier estación de trabajo LAN CSMA/CD puede acceder a la red en cualquier momento. Antes de enviar datos, la estación de trabajo necesita monitorear si la red está bloqueada. Solo cuando detecta que la red está inactiva puede enviar datos.

En Ethernet basado en contención, cualquier estación de trabajo puede enviar datos siempre que la red esté inactiva. Se produce un conflicto cuando dos estaciones de trabajo encuentran la red inactiva y envían datos al mismo tiempo. En este momento, ambas operaciones de transmisión se destruyen y la estación de trabajo debe retransmitir después de un cierto tiempo. El algoritmo de retardo determina cuándo retransmitir.

2. Diferencias entre los servicios Ethernet e IEEE802.3

Aunque existen muchas similitudes entre los estándares Ethernet e IEEE802.3, también existen algunas diferencias. Los servicios proporcionados por Ethernet corresponden a la primera y segunda capa del modelo de referencia OSI, mientras que los servicios proporcionados por IEEE802.3 corresponden a la parte de acceso al canal de la primera y segunda capa del modelo de referencia OSI (es decir, la segunda capa del modelo de referencia OSI). IEEE802.3 no define un protocolo de control de enlace lógico, pero define varias capas físicas diferentes, mientras que Ethernet solo define una.

Cada protocolo de capa física de IEEE802.3 se puede caracterizar desde tres aspectos, a saber, la velocidad de la LAN, el método de transmisión de la señal y el tipo de medio físico.

Ethernet es una tecnología LAN de banda base desarrollada en la década de 1970. Utiliza cable coaxial como medio de red, adopta un mecanismo de disco óptico/CSMA y la velocidad de transmisión de datos alcanza los 10 MBPS. Pero ahora Ethernet se usa más comúnmente para referirse a varias redes de área local que utilizan tecnología CSMA/CD. El formato de trama de Ethernet es coherente con IP y es especialmente adecuado para transmitir datos IP. Ethernet tiene las ventajas de simplicidad, conveniencia, bajo costo y alta velocidad.

El nombre Ethernet proviene de una hipótesis científica: el sonido viaja por el aire, pero ¿y la luz? Puede viajar en el espacio exterior sin aire. Entonces, algunos dicen que la luz viaja a través de una sustancia llamada éter. Más tarde, Einstein demostró que el éter no existía en absoluto.

La diferencia entre Ethernet e Internet;

Diferencia principal: Ethernet es una red de área local y solo puede conectar dispositivos cercanos. Internet es una red de área amplia a través de la cual podemos conectarnos a Estados Unidos para recibir noticias.

Ambas son redes utilizadas para conectar ordenadores, pero su alcance es diferente. Ethernet está limitada a una determinada distancia y podemos tener cientos de Ethernet, pero Internet es la WAN más grande; Sólo tenemos una Internet, por lo que se puede decir que Internet es una red dentro de una red.

Internet es un sistema internacional muy grande que puede conectar redes en todo el mundo. Las redes privadas, públicas, académicas o empresariales, o las redes gubernamentales, pueden conectarse entre sí y compartir recursos. En sentido figurado, Internet es la red que utilizamos para abrir páginas web, enviar correos electrónicos, escuchar música y ver películas en línea. Contiene una amplia gama de información a la que ahora estamos acostumbrados.

Ethernet, por otro lado, básicamente sólo permite que una pequeña cantidad de computadoras locales se conecten entre sí. Existe un conjunto de soporte técnico para el envío de mensajes entre computadoras. En general, los ordenadores conectados a Ethernet se encuentran en el mismo edificio o cerca. Pero con el desarrollo de los cables Ethernet, el alcance de Ethernet se puede ampliar a diez kilómetros. Pero como todos están interconectados a través de cables de red, no resulta práctico conectarse a lugares lejanos.

Para decirlo de manera más práctica, Ethernet consiste en conectar su computadora y computadora portátil al gato, y luego conectarse a Internet a través del gato, para que pueda Skype con amigos en el extranjero. Entonces, su computadora, computadora portátil y gato forman una Ethernet. Como puedes imaginar, hay miles de Ethernet en el mundo. La empresa utiliza Ethernet para conectar todas las computadoras al servidor principal.

Una red Ethernet puede tener uno o varios administradores. Partes de Internet pueden ser propiedad de administradores, pero ningún administrador controla toda Internet.

Otra diferencia es la seguridad. Ethernet es relativamente segura porque es una red interna cerrada y los externos no tienen autoridad. Pero Internet está abierto y cualquiera puede navegar por él.

A continuación se presentan principalmente cuatro formatos de trama Ethernet diferentes.

Cada trama Ethernet tiene un carácter inicial de 64 bits (8 bytes) al principio, como se muestra en la Figura 1. Entre ellos, los primeros 7 bytes se denominan Preámbulo y contienen 16 números hexadecimales 0xAA, y el último byte es el identificador de inicio de trama 0xAB, que marca el inicio de una trama Ethernet. El carácter de preámbulo se utiliza para sincronizar el nodo receptor y prepararlo para recibir tramas de datos.

Figura 1 Caracteres del preámbulo de la trama Ethernet

Además, las definiciones de campos en las tramas Ethernet de diferentes formatos son diferentes e incompatibles entre sí. A continuación se muestran los respectivos formatos de marco.

Ethernet II

Es decir, DIX 2.0: el formato de trama estándar de Ethernet establecido por Xerox, DEC e Intel en 1982, como se muestra en la Figura 2.

Figura 2 Formato de trama original de Ethernet 802.3

La longitud mínima de la trama Ethernet tipo II es de 64 bytes (6+6+2+46+4), y la longitud máxima es 1518 bytes (6+6+2+1504). Entre ellos, los primeros 12 bytes identifican respectivamente la dirección MAC del nodo de origen que envía la trama de datos y la dirección MAC del nodo de destino que recibe la trama de datos. (Nota: después de la encapsulación ISL, puede alcanzar 1548 bytes y después de la encapsulación 802.1Q, puede alcanzar 1522 bytes).

Los siguientes dos bytes identifican el tipo de datos de la capa superior transportado por la trama Ethernet. Por ejemplo, 16 el número hexadecimal 0x0800 representa datos del protocolo IP, 16 el número hexadecimal 0x809B representa datos del protocolo AppleTalk, 16 el número hexadecimal 0x8138. representa datos de protocolo de tipo Novell.

El campo de datos de longitud variable va seguido de una secuencia de verificación de trama (FCS) de 4 bytes. Los datos desde el campo "dirección MAC de destino" hasta el campo "datos" se verifican mediante un CRC de 32 bits. prueba de redundancia cíclica.

Ethernet 802.3 sin formato

El formato de trama estándar Ethernet dedicado lanzado por Novell en 1983 se muestra en la Figura 3.

Figura 3 Formato de trama original de Ethernet 802.3

En la trama Ethernet original de Ethernet 802.3, el campo de tipo en la trama Ethernet II original se reemplaza con el campo "longitud total", lo que indica la longitud del campo de datos posterior, el rango de valores es: 46 ~ 1500.

Los siguientes dos bytes son el número hexadecimal fijo 0xFFFF de 16, que identifica la trama como una trama de datos Novell Ethernet.

Ethernet 802.3 SAP

El formato de trama Ethernet de la versión Ethernet 802.3 lanzada por IEEE en 1985 se muestra en la Figura 4.

Figura 4 Formato de trama SAP Ethernet 802.3

Como se puede ver en la Figura 4, en la trama SAP Ethernet 802.3, los 2 caracteres en la trama sin formato Ethernet 802.3 original son la sección 0xFFFF. se cambia a DSAP y SSAP de 1 byte cada uno, y se agrega un campo de "control" de 1 byte para formar el encabezado de control de enlace lógico (LLC) 802.2. LLC proporciona servicios de red sin conexión (LLC tipo 1) y orientados a conexión (LLC tipo 2). LLC1 se utiliza para Ethernet y LLC2 se utiliza para el entorno de red IBM SNA.

El nuevo encabezado 802.2 LLC incluye dos puntos de acceso al servicio: el punto de acceso al servicio de origen (SSAP) y el punto de acceso al servicio de destino (DSAP). Se utilizan para identificar el tipo de datos de la capa superior transportado por la trama Ethernet. Por ejemplo, 16 dígitos hexadecimales 0x06 representan datos del protocolo IP, 16 dígitos hexadecimales 0xE0 representan datos del protocolo tipo Novell y 16 dígitos hexadecimales 0xF0 representan el tipo de protocolo IBM NetBIOS. datos.

En cuanto al campo de "control" de 1 byte, básicamente no se utiliza (generalmente establecido en 0x03, lo que indica el uso del formato de datos sin numerar 802.2 para servicios sin conexión).

Instantánea de Ethernet 802.3

El formato de trama Ethernet de la versión SNAP de Ethernet 802.3 lanzada por IEEE en 1985 se muestra en la Figura 5.

Figura 5 Ethernet 802. 3 Formato de trama de captura

La principal diferencia entre el formato de trama Ethernet de Ethernet 802. 3 Formato de trama Ethernet para SNAP y Ethernet 802. 3 SAP es el siguiente:

El contenido de 2 bytes de los campos DSAP y SSAP es fijo y sus valores son 16 dígitos hexadecimales 0xAA.

El contenido de 1 byte en el campo "Control" es fijo y su valor es 16 número hexadecimal 0x03.

Se agregó un campo de instantánea, que consta de los dos elementos siguientes:

Se agregó un campo de identificador único organizacional (OUI ID) de 3 bytes cuyo valor generalmente es igual a la dirección MAC. Los primeros 3 bytes son el código del fabricante del adaptador de red.

El campo "tipo" de 2 bytes se utiliza para identificar el tipo de datos de la capa superior transportado por la trama Ethernet.

Ethernet puede utilizar una variedad de medios de conexión, incluido cable coaxial, par trenzado y fibra óptica. Entre ellos, los pares trenzados se utilizan principalmente para conectar hosts a concentradores o conmutadores, y las fibras ópticas se utilizan principalmente para cascadas entre conmutadores y enlaces punto a punto entre conmutadores y enrutadores. El cable coaxial, como principal medio de conexión en los primeros tiempos, se ha ido eliminando paulatinamente.

Presta atención a distinguir entre líneas rectas y líneas cruzadas en pares trenzados.

Se deben utilizar cables directos para las siguientes conexiones:

Conmutación al puerto Ethernet del enrutador

Computadora a conmutar

Computadora a concentrador

Los cables cruzados se utilizan para conectar directamente los siguientes dispositivos en una LAN:

Cambiar a conmutador

Cambiar a concentrador

Hub a hub

Conexión de puerto Ethernet de enrutador a enrutador

Computadora a computadora

Puerto Ethernet de computadora a enrutador

CSMA/CD *** ¿Disfruta de Media Ethernet

Acceso múltiple con detección de operador (CSMA/CD) con detección de colisiones? [2]? La tecnología proporciona una manera para que varias computadoras compartan un canal. La tecnología apareció por primera vez en ALOHAnet, desarrollada en la Universidad de Hawaii en la década de 1960, que utiliza ondas de radio como portadoras. Este método es más simple que Token Ring Network o Master Control Network. Cuando un ordenador quiere enviar información debe seguir estas reglas:

Inicio:? Si la línea está libre iniciar la transmisión, en caso contrario pasar al paso 4.

Enviar:? Si se detecta un conflicto, continúe enviando datos hasta alcanzar el tiempo mínimo de mensaje (asegurándose de que todos los demás repetidores y terminales detecten un conflicto), luego vaya al paso 4.

Transmisión exitosa:? Informe la transmisión exitosa al protocolo de red de nivel superior y salga del modo de transmisión.

Ocupado: ¿Esperar hasta que la línea esté libre? La línea queda inactiva: espera un período de tiempo aleatorio y luego continúa con el paso 1, a menos que se exceda el número máximo de intentos.

Se superó el número máximo de intentos de transferencia:? Informe la falla de transmisión a los protocolos de red de nivel superior y salga del modo de transmisión.

Al igual que en un foro sin moderador, todos los participantes pasan por una reunión.