Ethernet

El model TCP/IP

Capa	Protocols
Aplicació	HTTP, FTP, TFTP, SMTP, POP3, IMAP, DNS, IRC, SSH, Telnet, TLS i SSL, NFS, NNTP, NTP, SMB/CIFS, SNMP, Gopher, RTP, RTCP, SOAP, SIP
Transport	TCP, UDP, SCTP, SPX, NetBIOS
Xarxa	IP (IPv4, IPv5, IPv6), ICMP, IGMP, AppleTalk, IPX, NetBEUI, X.25
Enllaç de dades	ARP, RARP, ATM, DSL, Ethernet, Frame Relay, HDLC, NDP, PPP, Token Ring, Wi-Fi
Física	Cable coaxial, Cable de fibra òptica, Cable de parells trenats, Microones, Ràdio, RS-232

Ethernet és un estàndard de xarxa de computadores d'àrea local amb accés al medi per contenda CSMA/CD ("Accés Múltiple per Detecció de Portadora amb Detecció de Col·lisions"), és una tècnica usada en xarxes Ethernet per millorar les seves prestacions. El nom ve del concepte físic de l'èter. Ethernet defineix les característiques de cablejat i senyalització de nivell físic i els formats de trames de dades del nivell d'enllaç de dades del model OSI.

L'Ethernet es pren com a base per la redacció del estàndard internacional IEEE 802.3. Usualment es pren Ethernet i IEEE 802.3 com a sinònims. Es diferencien en un dels camps de la trama de dades. Les trames Ethernet e IEEE 802.3 poden coexistir a la mateixa xarxa.

Ethernet és una família de tecnologies basades en el marc de les xarxes d'ordinadors per a xarxes d'àrea local (LAN). El nom ve del concepte físic de l'èter. Es defineix una sèrie d'estàndards de cablejat i senyalització de la capa física del model OSI de xarxa, a través dels mitjans d'accés de xarxa al Media Acces Control (MAC)/ Capa d'enllaç de dades i un format d'adreces comú. Ethernet va ser estandarditzada com IEEE 802.3 que determina com les màquines de la xarxa envien i reben dades sobre un medi físic compartit que es comporta com un bus lògic, independentment de la seva configuració física. Ethernet va ser desenvolupada als anys 70 al Xerox PARC, per Robert Metcalfe. Actualment Ethernet és l'estàndard més utilitzat en xarxes locals. Des de els anys 1990, s'utilitza freqüentment Ethernet per a les connexions entre clients. Aquesta configuració ha desplaçat altres estàndards com Token Ring, FDDI i ARCANET.

Història

El 1970, mentre Abramson muntava la xarxa ALOHA a Hawaii, un estudiant recentment graduat al MIT anomenat Robert Metcalfe es trobava realitzant els seus estudis de doctorat a la Universitat de Harvard treballant per ARPANET, que era el tema d'investigació candent en aquells dies. En un viatge a Washington, Metcalfe va estar a casa de Steve Crocker (l'inventor dels RFCs d'Internet) on aquest el va deixar dormir al sofà. Per poder agafar el son Metcalfe va començar a llegir una revista científica on va trobar un article de Norm Abramson sobre la xarxa Aloha. Metcalfe va pensar com es podia millorar el protocol utilitzat per Abramson, i va escriure un article descrivint un protocol que millorava substancialment el rendiment de Aloha. Aquest article es convertiria en la seva tesi doctoral, que va presentar el 1973. La idea bàsica era molt simple: les estacions abans de transmetre haurien de detectar si el canal ja estava en ús (és a dir si ja havia 'portadora'), en aquest cas esperarien a que l'estació activa acabés. A més, cada estació mentre transmetés estaria contínuament vigilant el medi físic per si es produïa alguna col·lisió, en aquest cas es pararia i retransmetria més tard. Aquest protocol MAC rebria més tard la denominació Accés múltiple amb detecció de portadora i Detecció de Col·lisions, o més breument CSMA / CD (Carrier Sense Múltiple Access / Collision Detection).

El 1972 Metcalfe es va mudar a Califòrnia per treballar al Centre de Recerca de Xerox a Palo Alto anomenat Xerox PARC (Palo Alto Research Center). Allà s'estava dissenyant el que es considerava la 'oficina del futur' i Metcalfe va trobar un ambient perfecte per desenvolupar les seves inquietuds. Es estaven provant unes ordinadors anomenades Alt, que ja disposaven de capacitats gràfiques i ratolí i van ser considerades els primers ordinadors personals. També s'estaven fabricant les primeres impressores làser. Es volia connectar els ordinadors entre si per compartir fitxers i les impressores. La comunicació havia de ser de molt alta velocitat, de l'ordre de megabits per segon, ja que la quantitat d'informació a enviar a les impressores era enorme (tenien una resolució i velocitat comparables a una impressora làser actual). Aquestes idees que avui semblen òbvies eren completament revolucionàries el 1973.

A Metcalfe, l'especialista en comunicacions de l'equip amb 27 anys d'edat, se li va encomanar la tasca de dissenyar i construir la xarxa que unís tot allò. Comptava per a això amb l'ajuda d'un estudiant de doctorat de Stanford anomenat David Boggs. Les primeres experiències de la xarxa, que van denominar 'Alt Aloha Network', les van dur a terme el 1972. Van ser millorant gradualment el prototip fins que el 22 maig 1973 Metcalfe va escriure un memoràndum intern en què informava de la nova xarxa. Per evitar que es pogués pensar que només servia per connectar ordinadors Alt va canviar el nom de la xarxa pel de Ethernet, que feia referència a la teoria de la física avui ja abandonada segons la qual les ones electromagnètiques viatjaven per un fluid anomenat èter que es suposava omplia tot l'espai (per Metcalfe el 'èter' era el cable coaxial pel qual anava el senyal). Les dues computadores Alt utilitzades per a les primeres proves de Ethernet van ser rebatejats amb els noms Michelson-Morley, en al·lusió als dos físics que van demostrar el 1887 la inexistència de l'èter mitjançant el famós experiment que porta el seu nom.

La xarxa de 1973 ja tenia tots els característiques essencials de la Ethernet actual. Emprava CSMA / CD per minimitzar la probabilitat de col·lisió, i en cas que aquesta es produís es posava en marxa un mecanisme denominat retrocés exponencial binari per reduir gradualment la 'agressivitat' de l'emissor, de manera que aquest s'adaptava a situacions de molt divers nivell de trànsit. Tenia topologia de bus i funcionava a 2,94 MB / s sobre un segment de cable coaxial de 1,6 km de longitud. Les adreces eren de 8 bits i el CRC de les trames de 16 bits. El protocol utilitzat al nivell de xarxa era el PUP (Parc Universal Packet) que després evolucionaria fins esdevenir el que després va ser XNS (Xerox Network System), antecessor al seu torn de IPX (Netware de Novell).

En lloc d'utilitzar el cable coaxial de 75 ohms de les xarxes de televisió per cable es va optar per emprar cable de 50 ohms que produïa menys reflexions del senyal, a les quals Ethernet era molt sensible per transmetre el senyal en banda base (és a dir sense modulació). Cada entroncament del cable i cada 'punxo' vampir (transceiver) instal produïa la reflexió d'una part del senyal transmès. A la pràctica el nombre màxim de pinxos 'vampir, i per tant el nombre màxim d'estacions en un segment de cable coaxial, venia limitat per la màxima intensitat de senyal reflectit tolerable.

El 1975 Metcalfe i Boggs descriure Ethernet en un article que van enviar a Communications of the ACM (Association for Computing Machinery), publicat el 1976. En ell ja descrivien l'ús de repetidors per augmentar l'abast de la xarxa. El 1977 Metcalfe, Boggs i dos enginyers de Xerox van rebre una patent per la tecnologia bàsica de Ethernet, i el 1978 Metcalfe i Boggs van rebre una altra per al repetidor. En aquesta època tot el sistema Ethernet era propietat de Xerox.

Convé destacar que David Boggs va construir l'any 1975 durant la seva estada a Xerox PARC el primer router i el primer servidor de noms de la Internet. La primera versió va ser un intent d'estandarditzar ethernet encara que hi va haver un camp de la capçalera que es va definir de forma diferent, posteriorment ha hagut ampliacions successives a l'estàndard que van cobrir les ampliacions de velocitat (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet i el de 10 Gigabits), xarxes virtuals, hubs, commutadors i diferents tipus de mitjans, tant de fibra òptica com de cables de coure (tant parell trenat com coaxial).

Els estàndards d'aquest grup no reflecteixen necessàriament el que s'usa en la pràctica, encara que a diferència d'altres grups aquest sol estar prop de la realitat.

Versions de 802.3

Estàndard Ethernet Data Descripció

Ethernet experimental 1972 (patentat en 1978) 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topologia de bus.

Ethernet II (DIX v2.0) 1982 10 Mbit/s sobre coaxial fi (thinnet) - La trama té un camp de tipus paquet. El protocol IP utilitza aquest format de trama sobre qualsevol medi.

IEEE 802.3 1983 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial gros (thicknet). Longitud màxima del segment 500 metres - Igual que DIX excepte que el camp de Tipus es substitueix per la longitud.

802.3a 1985 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial fi (thinnet o cheapernet). Longitud màxima del segment 185 m

802.3b 1985 10BROAD36

802.3c 1985 Especificació de repetidors de 10 Mbit/s

802.3d 1987 FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enllaç de fibra òptica entre repetidors.

802.3e 1987 1BASE5 o StarLAN

802.3i 1990 10BASE-T 10 Mbit/s sobre parell trenat no apantallat (UTP). Longitud màxima del segment 100 m.

802.3j 1993 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra òptica. Longitud màxima del segment 1000 m.

802.3u 1995 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet a 100 Mbit/s amb auto-negociació de velocitat.

802.3x 1997 Full Duplex (Transmisió i recepció simultanis) i control de flux.

802.3y 1998 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre parell trenat no apantallat(UTP). Longitud màxima del segment 100 m.

802.3z 1998 1000BASE-X Ethernet de 1 Gbit/s sobre fibra òptica.

802.3ab 1999 1000BASE-T Ethernet de 1 Gbit/s sobre parell trenat no apantallat

802.3ac 1998 Extensió de la trama màxima a 1522 bytes (per permetre les "Q-tag") Les Q-tag inclouen informació per a *802.1Q VLAN i porten prioritats segons l'estàndard 802.1p.

802.3ad 2000 Agregació d'enllaços paral·lels (Trunking).

802.3ae 2003 Ethernet a 10 Gbit/s ; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR

IEEE 802.3af 2003 Alimentació sobre Ethernet (PoE).

802.3ah 2004 Ethernet en l'última milla.

802.3ak 2004 10GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial.

802.3an 2006 10GBASE-T Ethernet a 10 Gbit/s sobre parell trenat no apantallat (UTP)

802.3ap en procés (draf) Ethernet de 1 y 10 Gbit/s sobre circuit imprès.

802.3aq en procés (draf) 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra òptica multimode.

802.3ar en procés (draf) Gestió de Congestió

802.3as en procés (draf) Extensió de la trama

Estandardització

Malgrat els seus mèrits tècnics, la normalització oportuna va ser fonamental per a l'èxit d'Ethernet. Es requereix bona coordinació de les activitats competitives i en part en la normalització de diversos organismes com ara el IEEE, ECMA, IEC, ISO i, per últim.

El febrer de 1980 va iniciar un projecte IEEE, IEEE 802 per a la normalització de xarxes d'àrea local (LAN).

El "DIX-grup" amb Gary Robinson (DEC), Phil Arst (Intel) i Bob Printis (Xerox), van presentar l'anomenat "Llibre Blau" CSMA / CD especificació com a candidat per a l'especificació de LAN. Des de la adhesió IEEE està oberta a tots els professionals, inclosos els estudiants, el grup va rebre innombrables comentaris en aquesta tecnologia nova.

A més de CSMA / CD, Token Ring (recolzat per IBM) i Token Bus (selecció i d'aquí endavant amb el suport de General Motors) també van ser considerats com a candidats per a un estàndard de LAN. A causa de la meta de la IEEE 802 per reenviar només una norma i causa de la forta suport de l'empresa per als tres dissenys, l'acord necessari en un estàndard de LAN es va retardar considerablement.

En el camp d'Ethernet, va posar en risc la introducció al mercat de l'estació de treball Xerox Star i els productes de 3Com Ethernet LAN. Amb aquestes implicacions empresarials en ment, [David Liddle] (director general de Xerox Office Systems) i Metcalfe (3Com) donen suport a una proposta de [Fritz Röscheisen] (Siemens Xarxes Privades) per a una aliança en el mercat d'oficines de comunicació emergents, inclòs el suport de Siemens per a la normalització internacional de Ethernet (10 d'abril, 1981).Ingrid Fromm, representant de Siemens per IEEE 802 ràpidament va assolir un suport més ampli per Ethernet IEEE per l'establiment d'un Grup de Tasques Especials competint "Xarxes Locals" dins de la ECMA TC24 organismes europeus de normalització. Ja en març 1982 ECMA TC24 amb els seus membres corporatius avent arribat a un acord sobre una norma per CSMA / CD basat en l'estàndard IEEE 802 projectes. La rapidesa de les accions adoptades per ECMA ha contribuït de manera decisiva a la conciliació d'opinions dins de IEEE i l'aprovació de IEEE 802.3 CSMA / CD a finals de 1982.

Objectius

Ethernet es va plantejar en un principi com un protocol destinat a cobrir les necessitats de les xarxes LAN. A partir de l'any 2001, va assolir els 10 Gbps, fet que li va donar molta més popularitat a la tecnologia. Dins del sector es plantejava a ATM com la total encarregada dels nivells superiors de la xarxa, però l'estàndar 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) s'ha situat en una bona posició per extendre's al nivell WAN. Actualment s'ha convertit en una via de comunicació sobre fils molt utilitzada, i ofereix unes garanties de fiabilitat i seguretat dignes a l'hora de transmetre dades. La distància de comunicació entre dos punts no suposa cap mena de problema per a garantir-ne el seu correcte funcionament. Per exemple, en els llargs ponts construïts sobre el mar, s'utilitzen els cables Ethernet per a la transmissió de les dades dels valors de la deformació que sofreix l'estructura del pont, fins a les 'caixes negres' que recopilen tota la informació necessària per a garantir la seguretat del pont.

Els objectius principals de Ethernet són consistents amb els que s'han convertit en els requeriments bàsics per al desenvolupament i ús de xarxes LAN.

Alguns dels objectius originals de Ethernet són:

• Simplicitat: Les característiques que puguin complicar el disseny de la xarxa sense fer una contribució substancial per arribar a altre objectius s'han exclòs.
• Baix cost: Les millores tecnològiques continuaran reduint el cost global dels dispositius de connexió.
• Compatibilitat: Totes les implementacions de Ethernet hauran de ser capaços de intercanviar dades a nivell de capa d'enllaç de dades. Per eliminar la possibilitat de variacions incompatibles de Ethernet, l'especificació evita característiques opcionals.

Alguns altres objectius són: adreçament flexible, equitat, progres, baix retard, estabilitat, manteniment i arquitectura de capes.

Funcionament

Ethernet es basava originalment en la idea d'ordinadors que es comunicaven sobre un cable coaxial compartit que servia com a medi de transmissió d'emissió. Els mètodes utilitzats eren similars a aquells utilitzat en les sistemes de ràdio, amb el cable comú a condició que el canal de comunicació comparès amb l'èter, i fos des d'aquesta referència que el nom "Ethernet" sigui obtingut.

Originalment va ser dissenyada per enviar dades a 10 Mbps, tot i que, posteriorment, s'ha perfeccionat per treballar a 100 Mbps, 1 Gbps o 10 Gbps i es parla de versions futures de 40 Gbps i 100 Gbps. Utilitza el protocol de comunicacions CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect - Accés múltiple amb detecció de portadora i detecció de col·lisions). Tot i que les xarxes d'Ethernet en general són molt fiables i estables, són susceptibles de patir problemes. En instal·lacions professionals, la gran majoria de fallades solen trobar-se entre el connector del terra/paret i l’equip.

Bridging and switching

Mentre que els repetidors poden aïllar alguns aspectes dels segments Ethernet, com ara trencaments de cable, encara tot el tràfic enviat a tots els dispositius Ethernet. Això va crear límits pràctics sobre com moltes màquines podien comunicar-se en una xarxa Ethernet.

Tota la xarxa era un domini de col·lisió, i totes les màquines havien de ser capaços de detectar les col·lisions en qualsevol part de la xarxa. Això va limitar el nombre de repetidors entre els nodes més llunyans. Segments units pels repetidors va haver operar tots a la mateixa velocitat, el que fa per etapes-en millores impossible.

Per alleujar aquests problemes, tendint un pont s'ha creat per comunicar-se en la capa d'enllaç de dades, mentre que l'aïllament de la capa física. Amb el pont, els paquets Ethernet només ben format s'envien d'un segment d'Ethernet a un altre, les col·lisions i els errors de paquets es troben aïllades.

Amb anterioritat al descobriment dels dispositius de xarxa en els diferents segments, ponts Ethernet (i interruptors) treballen una mica com concentradors Ethernet, que passa tot el trànsit entre segments. No obstant això, com el pont descobreix les adreces associades a cada port, reenvia el tràfic de xarxa només als segments sigui necessari, millorar el rendiment general.

El trànsit de difusió continua sent enviat a tots els segments de la xarxa. Ponts també va superar els límits dels segments total entre dos hosts i va permetre que la barreja de velocitat, tant dels quals va arribar a ser molt important amb la introducció de Fast Ethernet.

Els primers ponts estudiat cadascun un paquet per un ús de programari en una CPU, i alguns d'ells van ser significativament més lent que els hubs (repetidors multi-port) al reenviament de trànsit, especialment en fer servir molts ports al mateix temps. Això va ser en part pel fet que el paquet Ethernet complet es pot llegir en un memòria intermèdia, l'adreça de destinació, en comparació amb una taula interna d'adreces MAC conegudes i una decisió respecte de si tirar el paquet o enviar-lo a un altre, o tots els segments.

El 1989, la companyia de xarxes Kalpana presentar la seva EtherSwitch, l'interruptor d'Ethernet de primera. Això va funcionar alguna cosa diferent d'un pont Ethernet, ja que seria només la capçalera del paquet entrant examinat abans que es va eliminar un o desviades a un altre segment. Això redueix considerablement la latència de transmissió i la càrrega de processament del dispositiu de xarxa. Un desavantatge d'aquest tall-a través del mètode de commutació és que els paquets que havia estat danyat en un punt més enllà de la capçalera podria propagar-se a través de la xarxa, de manera que una estació de xerrameca podria seguir per interrompre tota la xarxa. El remei per això era, en essència, una volta al plantejament original del pont, on seria el paquet de lectura en un memòria intermèdia en l'interruptor en la seva totalitat, verificat en contra de la seva comprovació i, a continuació remès, però amb l'avantatge dels més poderosos processadors específics de l'aplicació que s'utilitza. Per tant, el pont es pot realitzar en maquinari, permetent que els paquets que es remetrà a velocitat de cable.

Quan un segment de parell trenat o enllaç de fibra s'utilitza i cap dels extrems està connectat a un concentrador Ethernet full-duplex si és possible en aquest segment. En el mode full-duplex, dos dispositius poden transmetre i rebre des de i cap als altres, al mateix temps, i no hi ha domini de col·lisió. Això duplica l'ample de banda total de l'enllaç i de vegades s'anuncia com el doble de la velocitat d'enllaç (per exemple, Mbit 200 / s). L'eliminació del domini de col·lisió d'aquestes connexions també significa que l'ample de banda totes, la relació pot ser utilitzada per els dos dispositius en aquest segment i la longitud del segment que no està limitat per la necessitat d'una detecció correcta de col·lisions.

Ja que els paquets es lliuren típicament només en el port es destinen a, el trànsit en una xarxa Ethernet commutada és menys públic que en Ethernet per compartir i mig termini. Malgrat això, Ethernet commutada s'han de considerar com una tecnologia de xarxa insegura, perquè és fàcil de subvertir els sistemes de commutació d'Ethernet, per exemple mitjançant ARP Spoofing i les inundacions MAC. Els avantatges d'ample de banda, l'aïllament una mica millor dels dispositius de l'altra, la capacitat per barrejar fàcilment velocitats diferents de dispositius i l'eliminació dels límits inherents a la cadena de commutació Ethernet no han canviat la tecnologia de xarxa Ethernet dominant

Creació de xarxes avançades

Simples xarxes de commutació d'Ethernet, mentre que una gran millora sobre Ethernet basada en hub, pateixen de punts únics de fallada, els atacs que els interruptors de truc o amfitrions en l'enviament de dades a una màquina, encara que no és la intenció que, escalabilitat i seguretat pel que fa a radiació de broadcast i el tràfic de multidifusió, ample de banda i els punts d'estrangulament en una gran quantitat de trànsit es veu obligat per un sol enllaç.

Les característiques avançades de xarxes de switches i routers combatre aquests problemes a través d'una sèrie de mitjans, incloent el protocol spanning-tree per mantenir els enllaços actius de la xarxa com un arbre al mateix temps als llaços físics per a la redundància, seguretat portuària i característiques de protecció, com ara MAC bloqueig cap avall i de difusió la radiació de filtrat, xarxes LAN virtuals per mantenir les diferents classes d'usuaris per separat mentre s'utilitza la mateixa infraestructura física, la commutació de múltiples capes de ruta entre les diferents classes i agregació d'enllaços per afegir ample de banda als enllaços de sobrecàrrega i de proporcionar un cert grau de redundància.

Varietats d'Ethernet

La capa física d'Ethernet ha evolucionat durant bastant temps i ha abastat distintes interfícies físiques així com diverses magnituds de velocitats. Les formes usades més comuns són 10BASE-T, 100BASE-TX, i 1000BASE-T. Les tres utilitzen parells de cables trenats i connectors 8P8C. Treballen a 10 Mbit/s, 100Mbit/s, i 1 Gbit/s respectivament. Les variants Ethernet de fibra òptica ofereixen un rendiment més alt, aïllament elèctric i distàncies de fins a desenes de kilòmetres en algunes versions. En general el la capa de programari del protocol funciona de manera similar en totes les versions.

Evolució

Ethernet és una tecnologia que evoluciona. Les evolucions han inclòs ample de banda més alta, mètodes de control d'accés de mitjans de comunicació millorats, i canvis al medi físic. Ethernet es convertia en la tecnologia de connexió de xarxes complexa que avui underlies més LANs. El cable coaxial es canviava per enllaços|lligams punt a punt connectats per centres|cubs d'Ethernet o es canvia per reduir costos d'instal·lació, fiabilitat d'augment, i permetre direcció|gestió punt a punt i depuració. Hi ha moltes variants d'Ethernet en comú ús. Les estacions d'Ethernet es comuniquen enviant-se paquets de dades, blocs de dades que s'envien individualment i es reparteixen, l'una a l'altra. Com amb uns altres IEEE 802 LANs, cada estació d'Ethernet es dóna una adreça de MAC de 48 mica. Les adreces de MAC s'utilitzen per especificar tant la destinació com la font de cada paquet de dades. La interfície de xarxa carda (NICs) o els trossos|xips normalment no accepten paquets adreçats a unes altres estacions d'Ethernet. Adaptadors vinguts programat amb una adreça globalment única. [bitllet|nota 2] Malgrat funcionant els canvis significatius a Ethernet des d'un autobús de cables coaxial gruixut a 10 Mbit/s a enllaços|lligams punt a punt que funcionen a 1 Gbit/s i més enllà de, totes les generacions d'Ethernet (excepte primeres versions experimentals) utilitzar els mateixos formats d'estructura|marc (i per això la mateixa interfície per a capes més altes), i pot immediatament ser interconnectat a través de salvar. A causa de la ubicació d'Ethernet, el cost que disminueix sempre del maquinari necessitat per donar-hi suport, i l'espai de tauler reduït necessitat pel parell torçat Ethernet, la majoria dels fabricants ara construeixen la funcionalitat d'una targeta d'Ethernet directament a PC motherboards, eliminant la necessitat d'instal·lació d'un cotxe de xarxa separat

CSMA / CD

Quan un equip vol enviar alguna informació, utilitza el següent algorisme:

El procediment principal:

1. Marc llest per a la transmissió.

2. És mig buit? Si no, ha d'esperar fins que es prepara i esperi el període d'interval entre trames (9,6 μs a 10 Mbit/s Ethernet).

3. Inicieu la transmissió.

4. Es produeix una col·lisió? Si és així, aneu al procediment de col·lisió detectada.

5. Restablir els comptadors de la retransmissió i la transmissió, final del marc.

Procediment de col·lisió detectada:

1. Continueu fins que el temps mínim per paquet sigui assolit, per garantir que tots els receptors detecten la col·lisió.

2. Increment contador retransmissió.

3. Nombre màxim d'intents de transmissió assolit? Si és així, avortar la transmissió.

4. Calcular i esperar el període de retrocés a l'atzar basat en el nombre de col·lisions.

5. Torneu a introduir el procediment principal en l'etapa 1.

Tipus d'Ethernet

Tots els equips en una xarxa d'Ethernet estan connectats a la mateixa línia de comunicació composta per cables cilíndrics:

Primeres Varietats:

• 10BASE5: OBSOLET estàndard original que utilitza un cable coaxial en el que connecta per mitjà de perforacions el cable per connectar-lo a la base i a la pantalla.
• 10BOARD36: OBSOLET. Estàndard de suport a Ethernet en distàncies és llargues. Es va utilitzar en tècniques de modulació de banda ampla.
• 1BASE5: primer intent d'estandardització a baix cost de la LAN.

10 Mbit's Ethernet

• 10BASE2: un cable de 50Ω connecta a màquines juntes, mitjançant un T-Adaptador per connectar-lo a la seva NIC-
• 10BASE-T: funciona sobre 4 fils (2 parells trenats) en una categoria 3 o cable de categoria 5.
• FOIRL: de fibra òptica d'enllaç entre repetidors.
• 10BASE-F: Terme genèric per a la nova família de 20Mbits
• 10BASE-FL: Versió actualitzada de FOIRL
• 10BASE-FB: Destinat a xarxes troncals de connexió d'un nombre de hubs. OBSOLET.
• 10BASE-FP: Una xarxa en estrella que no requereix de repetició. Mai es va aplicar.

Fast Ethernet

• 100BASE-TX: 100Mbit/s Ethernet sobre cable de categoria 5. Utilitza 4 parells de cables.
• 100BASE-T4 100Mbit/s Ethernet sobre cables de categoria 3. utilitza 4 parells de cables.
• 100BASE-T2: 100Mbit/s Ethernet sobre cables de categoria 3. utilitza només 2 parells de cables.
• 100BASE-FX: Ethernet sobre fibra.

Gibabit Ehternet

• 1000BASE-T: 1Gbit/s sobre parell trenat sense blindatge de cablejat de coure.
• 1000BASE-SX: 1Gbit/s sobre diversos cables de fibra de curt abast.
• 1000BASE-LX: 1Gbit/s sobre fibra monomode.
• 1000BASE-CX: 1Gbit/s sobre cable de coure (distàncies inferiors a 25m) OBSOLET.

10-Gigabit Ethernet

• 10GBASE-SR: Dissenyat per donar suport a les distàncies curtes de fibra.
• 10GBASE-LX4: utilitza la divisió de la longitud d'ona de multiplexació per donar suport a intervals d'entre 240m i 300m sobre el cablejat.
• 10GBASE-LR i 10GBASE-ER: normes de suport a 10Km i 40Km.
• 10GBASE-SO, -LW, -EW
• 10GBASE-T: va ser especificat per la IEEE Std 802.3an-2006 i s'ha incorporat a la IEEE Std 802.3-2008.

Format de la trama Ethernet

Comparació entre DIX Ethernet i IEEE 802.3

Trama DIX Ethernet	Preàmbul		Destí	Origen	Tipus	Dades	Farciment	FCS
	8 bytes		6 bytes	6 bytes	2 bytes	0 a 1500 bytes	0 a 46 bytes	2 ó 4 bytes
Trama IEEE 802.3	Preàmbul	SOF	Destí	Origen	Longitud	Dades	Farciment	FCS
	7 bytes	1 byte	6 bytes	6 bytes	2 bytes	0 a 1500 bytes	0 a 46 bytes	4 bytes

Preàmbul

Un camp de 7 bytes (56 bits) amb una seqüència de bits usada per a sincronitzar i estabilitzar el mitjà físic abans d'iniciar la transmissió de dades. El patró del preàmbul és:

10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010

Aquests bits es transmeten en ordre, d'esquerra a dreta i en la codificació Manchester representen una forma d'ona periòdica.

SOF (Start Of Frame)

Inici de Trama Camp de 1 byte (8 bits) amb un patró de 1s i 0s alternats i que acaba amb dues 1s consecutius. El patró del SOF és: 10101011. Indica que el següent bit serà el bit més significatiu del camp d'adreça MAC de destinació. Encara que es detecti una col·lisió durant l'emissió del preàmbul o del SOF, l'emissor ha de continuar enviant tots els bits d'ambdós fins a la fi del SOF.

Adreça de destinació

Camp de 6 bytes (48 bits) que especifica l'adreça MAC de tipus EUI-48 cap a la qual s'envia la trama. Aquesta adreça de destinació pot ser d'una estació, d'un grup multicast o l'adreça de broadcast de la xarxa. Cada estació examina aquest camp per a determinar si ha d'acceptar la trama (si és l'estació destinatària).

Adreça d'origen

Camp de 6 bytes (48 bits) que especifica l'adreça MAC de tipus EUI-48 des de la qual s'envia la trama. L'estació que hagi d'acceptar la trama coneix per aquest camp l'adreça de l'estació origen amb la qual intercanviarà dades.

Tipus

Camp de 2 bytes (16 bits) que identifica el protocol de xarxa d'alt nivell associat amb la trama o, en defecte d'això, la longitud del camp de dades. La capa d'enllaç de dades interpreta aquest camp. (En la IEEE 802.3 és el camp longitud i ha de ser menor o igual a 1526 bytes.)

Dades

Camp de 0 a 1500 Bytes de longitud. Cada Byte conté una seqüència arbitrària de valors. El camp de dades és la informació rebuda del nivell de xarxa (la càrrega útil). Aquest camp, també inclou els H3 i H4 (capçaleres dels nivells 3 i 4), provinents de nivells superiors.

Farcit

Camp de 0 a 46 bytes que s'utilitza quan la trama Ethernet no arriba a els 64 bytes mínims perquè no es presentin problemes de detecció de col·lisions quan la trama és molt curta.

FCS (Frame Check Sequence - Seqüencia de Verificació de Trama)

Camp de 32 bits (4 bytes) que conté un valor de verificació CRC (Control de redundància cíclica). L'emissor calcula el CRC de tota la trama, des del camp destinació al camp CRC suposant que val 0. El receptor el recalcula, si el valor calculat és 0 la trama és valida.

Tecnologia i velocitat d'Ethernet

Fa ja molt temps que Ethernet va aconseguir situar-se com el principal protocol del nivell d'enllaç. Ethernet 10Base2 va aconseguir, ja en la dècada dels 90s, una gran acceptació en el sector. Ara per ara, 10Base2 es considera com una "tecnologia de llegat" respecte a 100BaseT. Avui els fabricants ja van desenvolupar adaptadors capaços de treballar tant amb la tecnologia 10baseT com la 100BaseT i això ajuda a una millor adaptació i transició.

Les tecnologies Ethernet que existeixen es diferencien en aquests conceptes:

Velocitat de transmissió

- Velocitat a la qual transmet la tecnologia.

Tipus de cable

- Tecnologia del nivell físic que usa la tecnologia.

Longitud màxima

- Distància màxima que pot haver entre dos nodes adjacents (sense estacions repetidores).

Topologia

- Determina la forma física de la xarxa. Bus si s'usen connectors T (avui només usats amb les tecnologies més antigues) i estrella si s'usen hubs (estrella de difusió) o switches (estrella commutada).

A continuació s'especifiquen els anteriors conceptes en les tecnologies més importants:

Tecnologies Ethernet

Tecnologia	Velocitat de transmissió	Tipus de cable	Distància màxima	Topologia
10Base2	10 Mbps	Coaxial	185 m	Bus (Connector T)
10BaseT	10 Mbps	Parell Trenat	100 m	Arbre (Hub o Switch)
10BaseF	10 Mbps	Fibra òptica	2000 m	Arbre(Hub o Switch)
100BaseT4	100Mbps	Parell Trenat (categoria 3UTP)	100 m	Arbre. Half Duplex (hub) i Full Duplex (switch)
100BaseTX	100Mbps	Parell Trenat (categoria 5UTP)	100 m	Arbre. Half Duplex (hub) i Full Duplex (switch)
100BaseFX	100Mbps	Fibra òptica	2000 m	No permet l'ús de hubs
1000BaseT	1000Mbps	4 parells trenats (categoria 5e ó 6UTP )	100 m	Arbre. Full Duplex (switch)
1000BaseSX	1000Mbps	Fibra òptica (multimode)	550 m	Arbre. Full Duplex (switch)
1000BaseLX	1000Mbps	Fibra òptica (monomode)	5000 m	Estrella. Full Duplex (switch)

Hardware comunament usat en una xarxa Ethernet

Els elements d'una xarxa Ethernet són: targeta de xarxa, repetidors, concentradors, ponts, els commutadors, els nodes de xarxa i el suport d'interconnexió. Els nodes de xarxa poden classificar en dos grans grups: equip terminal de dades (DTE) i equip de comunicació de dades (DCE).

Els DTE són dispositius de xarxa que generen el destí de les dades: els PC, les estacions de treball, els servidors d'arxius, els servidors d'impressió, tots són part del grup de les estacions finals. Els DCE són els dispositius de xarxa intermediaris que reben i retransmeten les trames dins de la xarxa; poden ser: enrutadors, commutadors (switch), concentradors (hub), repetidors o interfícies de comunicació. Per exemple: un mòdem o una targeta d'interfície.

NIC, o Targeta d'Interfície de Xarxa - permet que un ordinador accedeixi a una xarxa local. Cada targeta té una única adreça MAC que la identifica a la xarxa. Un ordinador connectada a una xarxa s'anomena node. Repetidor o repeater - augmenta l'abast d'una connexió física, rebent els senyals i retransmesos, per evitar la seva degradació, a través del mitjà de transmissió, aconseguint un abast més gran. Normalment es fa servir per unir dues àrees locals de la mateixa tecnologia i només té dos ports. Opera a la capa física del model OSI. Concentrador o hub - funciona com un repetidor però permet la interconnexió de múltiples nodes. El seu funcionament és relativament simple ja que rep una trama de ethernet, per un dels seus ports, i la repeteix per tots els seus ports restants sense executar cap procés sobre les mateixes. Opera a la capa física del model OSI. Pont o bridge - interconnecta segments de xarxa fent el canvi de frames (trames) entre les xarxes d'acord amb una taula d'adreces que li diu en quin segment està ubicada una adreça MAC donada.

Conexions en un switch Ethernet.

Connexions en un switch Ethernet.Conmutador o Switch - funciona com el bridge, però permet la interconnexió de múltiples segments de xarxa, funciona a velocitats més ràpides i és més sofisticat. Els switches poden tenir altres funcionalitats, com Xarxes virtuals, i permeten la seva configuració a través de la pròpia xarxa. Funciona bàsicament a la capa 2 del model OSI (enllaç de dades). Per això són capaços de processar informació de les trames, la seva funcionalitat més important és a les taules de direcció. Per exemple, un ordinador connectat al port 1 del commutador envia una trama a un altre ordinador connectat al port 2; el switch rep la trama i la transmet a tots els seus ports, excepte aquell per on la va rebre, l'ordinador 2 rebrà el missatge i eventualment ho respondrà, generant tràfic en el sentit contrari, ara el switch coneixerà les adreces MAC de les computadores al port 1 i 2; quan rebi una altra trama amb direcció de destinació d'alguna d'elles, només transmetrà la trama a aquest port disminuint així el trànsit de la xarxa i contribuint al bon funcionament de la mateixa.

Present i futur del Ethernet

Ethernet es va plantejar en un principi com un protocol destinat a cobrir les necessitats de les xarxes LAN. A partir de 2001 Ethernet va aconseguir els 10 Gbps cosa que va donar molta més popularitat a la tecnologia. Dins del sector es plantejava a ATM com la total encarregada dels nivells superiors de la xarxa, però l'estàndard 802.3ae (Ethernet Gigabit 10) s'ha situat en una bona posició per a estendre's al nivell WAN.

El present de l'Ethernet es difícilment millorable. Tot i l'expansió del WiFi, els proveïdors d'Internet han d'utilitzar aquest sistema per tal d'aconseguir una millor qualitat en el seu ample de banda. Pel que fa a l'usuari, el públic popular ja sap que utilitzant Ethernet s’aconsegueixen velocitats majors que amb WiFi. I parlant de l'àmbit industrial, és un hardware que s’instal•la a tots els ordinadors actuals, disponible també en dispositius multimèdia i de seguretat, baratant així els costos de la seva fabricació, i expandint el seu mercat.

I el seu futur no és ni de bon tros diferent. El cada vegada més utilitzat Carrier Ethernet es comença a posar de moda, sobretot a l'àmbit empresarial. De cara a l'usuari, podria cobrir les necessitats dels sistemes 3G/UMTS. I pel que fa als proveïdors, la seva gran escalabilitat i el seu baix grau de latència, fan que sigui molt atractiva per una gran quantitat de necessitats (a casa, de forma mòbil, a l'empresa, etc). Diversos enginyers ja tracten aquesta tecnologia com una de les possibles successores del gran mercat de l'Ethernet, fins a arribar a parlar de 'canvi de generació'.

Ethernet és una tecnologia en evolució. Evolucions han inclòs major ample de banda, millorar els mètodes d'accés als mitjans de control, i els canvis en el medi físic. Ethernet es va convertir en la tecnologia de xarxes complexes que avui en dia la base de la majoria de les LAN. El cable coaxial va ser substituït per enllaços punt a punt connectats per concentradors o commutadors d'Ethernet per reduir els costos d'instal·lació, augmentar la fiabilitat, i permetre la gestió de punt a punt i solució de problemes. Hi ha moltes variants d'Ethernet d'ús comú.

Vegeu també

• Ethernet Powerlink
• Protocol d'Internet
• Power over Ethernet
• RJ-45
• IEEE

Enllaços Externs

El futur de l'Ethernet

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Ethernet