Ethernet: qué es, quién lo inventó y cómo funciona. Primeras modificaciones de Ethernet

- tecnología de red de área local responsable de la transmisión de datos a través de un cable, disponible para dispositivos informáticos y de red industrial. Esta tecnología se ubica en el canal (subcapas LLC y MAC) y las capas físicas del modelo OSI.

Clasificación de Ethernet

En términos de velocidad de transferencia de datos, existen tales tecnologías:

1. Ethernet - 10 Mbps
2. Ethernet rápida - 100 Mbps
3. Ethernet Gigabit - 1 Gb/s
4. Ethernet 10G - 10 Gb/s

Los equipos modernos le permiten alcanzar velocidades de 40 Gb / sy 100 Gb / s: estas tecnologías se denominan 40 GbE y 100 GbE, respectivamente.

También cabe destacar el Ethernet clásico y conmutado. El primero utilizó inicialmente un medio compartido en forma de cable coaxial, que luego fue reemplazado por concentradores. Las principales desventajas son la baja seguridad y la escasa escalabilidad (corrupción de datos cuando se transmiten simultáneamente por 2 o más computadoras, también conocida como "colisión").

Switched Ethernet es una tecnología más nueva y mejorada que todavía se usa en la actualidad. Para eliminar las deficiencias de la versión anterior, se eliminó el entorno compartido y se utilizó una conexión punto a punto. Esto fue posible gracias a nuevos dispositivos llamados "interruptores" (interruptor).

La tecnología Ethernet clásica ha sido reemplazada con éxito durante mucho tiempo por nuevas tecnologías, pero se han conservado algunos de los matices del trabajo. Considere la versión clásica.

La capa física incluye 3 opciones para el funcionamiento de Ethernet, que dependen del medio de transmisión de datos. Eso:

• cable coaxial
• par trenzado
• fibra óptica

El canal, a su vez, incluía métodos de acceso, así como protocolos, que no son diferentes para varios medios de transmisión de datos. Las subcapas LLC y MAC están presentes juntas en la tecnología clásica.

Las direcciones MAC le permiten identificar dispositivos conectados a una red Ethernet, y no deben ser idénticos, de lo contrario, solo funcionará uno de varios dispositivos con las mismas direcciones.

Por tipo, las direcciones MAC se dividen en:

• Individual (para equipos individuales).
• Grupo (para varios ordenadores).
• Difusión (para todas las computadoras en la red).

Las direcciones pueden ser asignadas por el fabricante del equipo (centralmente) o por el administrador de la red (localmente).

Tecnología Ethernet y formato de trama:

Además, no te olvides de las colisiones. Si la señal que se recibe difiere de la que se transmite, significa que se ha producido una colisión.

La tecnología CSMA/CD está diseñada teniendo en cuenta las colisiones e implica su control. El modelo CSMA/CD se ve así:

La Ethernet clásica es mala porque se vuelve inoperable con una carga de más del 30 %.

Ethernet conmutada

Hasta la fecha, esta es la alternativa más óptima, que elimina por completo la posibilidad de colisiones y problemas relacionados.

La esencia de la Ethernet conmutada es que, en lugar de un concentrador, se utiliza un conmutador (conmutador), un dispositivo que funciona a nivel de enlace y tiene una topología totalmente conectada, lo que garantiza que todos los puertos estén conectados entre sí directamente mediante punto a punto. -Tecnología de puntos.

Las tablas de conmutación están en cada uno de estos dispositivos. Describen qué computadoras están conectadas a qué puerto de switch. Para aprender las direcciones MAC, se usa un algoritmo de back-learning y para la transferencia de datos, se usa un algoritmo de puente transparente.

La mesa de conmutación más simple:

El algoritmo de back-learning funciona así: el conmutador recibe marcos, analiza el encabezado y extrae la dirección del remitente. Por lo tanto, una computadora con una dirección MAC específica se conecta a un puerto específico.

El puente transparente no requiere configuración y se llama así porque no es visible para los dispositivos de red (no tiene su propia dirección MAC). El conmutador recibe la trama, analiza el encabezado, extrae la dirección de destino y la compara con la tabla de conmutación, determinando el puerto al que está conectado el dispositivo. Por lo tanto, la trama se transmite a un puerto de destino específico y no a todos los puertos, como es el caso de un concentrador. Si la dirección no se encuentra en la tabla, el interruptor funciona de la misma manera que el concentrador.

Resultados

La tecnología Ethernet ha sufrido muchos cambios desde su creación. Hoy en día, es capaz de proporcionar una conexión de alta velocidad libre de colisiones y no limitada por pequeñas cargas de red, como ocurría con la Ethernet clásica.

En las redes locales modernas, se utilizan conmutadores, que son mucho más eficientes que los concentradores en su funcionalidad. Ya no existe un entorno compartido y sus colisiones asociadas que dificultan el trabajo con la red. Los conmutadores analizan encabezados y transmiten tramas solo al destinatario final punto a punto. Capaz de “aprender” la red gracias a la tabla de conmutación y al algoritmo de back-learning.

Los beneficios de Ethernet conmutada son la escalabilidad, el alto rendimiento y la seguridad.

• tutorial

• ¿Qué es un dominio de colisión?
• ¿Cuántos pares se utilizan para Ethernet y por qué?
• ¿Qué pares están recibiendo y cuáles están transmitiendo?
• ¿Qué limita la longitud de un segmento de red?
• ¿Por qué un marco no puede ser más pequeño que un cierto valor?

Si no sabe las respuestas a estas preguntas, pero es demasiado perezoso para leer estándares y literatura seria sobre el tema, le pregunto debajo del gato.

Alguien pensará que son cosas obvias, otros dirán que es una teoría aburrida e innecesaria. Sin embargo, puede escuchar preguntas similares en entrevistas de vez en cuando. Mi opinión: todo aquel que tenga que hacerse con un “crimp” 8P8C (este conector suele llamarse erróneamente RJ-45) necesita saber de lo que hablaremos a continuación. No pretendo profundidad académica, me abstendré de fórmulas y tablas, y también dejaremos atrás la codificación lineal. Se tratará principalmente de cables de cobre, no de óptica, porque. son más comunes en la vida cotidiana.

La tecnología Ethernet describe dos capas inferiores del modelo OSI a la vez. Físico y canal. Además, hablaremos solo sobre lo físico, es decir. sobre cómo se transfieren los bits entre dos dispositivos vecinos.

La tecnología Ethernet es parte de la rica herencia de Xerox PARC. Las primeras versiones de Ethernet usaban cable coaxial como medio de transmisión, pero con el tiempo fue reemplazado por completo por fibra óptica y par trenzado. Sin embargo, es importante comprender que el uso de cable coaxial ha determinado en gran medida cómo funciona Ethernet. El hecho es que el cable coaxial es un medio de transmisión compartido. Una característica importante de un entorno compartido es que varias interfaces pueden usarlo al mismo tiempo, pero solo una debe transmitir a la vez. Usando un cable coaxial, puede conectar no solo 2 computadoras entre sí, sino también más de dos, sin el uso de equipos activos. Esta topología se llama neumático. Sin embargo, si al menos dos nodos en el mismo bus comienzan a transmitir información simultáneamente, sus señales se superpondrán y los receptores de otros nodos no entenderán nada. Tal situación se llama colisión, y la parte de la red en la que los nodos compiten por un medio de transmisión común - dominio de colisión. Para reconocer una colisión, el nodo transmisor monitorea constantemente las señales en el entorno, y si su propia señal transmitida difiere de la observada, se registra una colisión. En este caso, todos los nodos dejan de transmitir y reanudan la transmisión después de aleatorio intervalo de tiempo.

Diámetro del dominio de colisión y tamaño mínimo de trama

Ahora imaginemos qué sucede si, en la red que se muestra en la figura, los nodos A y C comienzan a transmitir simultáneamente, pero logran terminar antes de que reciban la señal del otro. Esto es posible con un mensaje transmitido suficientemente corto y un cable suficientemente largo porque, como sabemos por el currículo escolar, la velocidad de propagación de cualquier señal es C=3*10 8 m/s en el mejor de los casos. Porque cada uno de los nodos transmisores recibirá una señal entrante solo después de que ya haya terminado de transmitir su mensaje; ninguno de ellos establecerá el hecho de que se ha producido una colisión, lo que significa que no habrá retransmisión de tramas. Pero el nodo B en la entrada recibirá la suma de las señales y no podrá recibir correctamente ninguna de ellas. Para evitar tal situación, es necesario limitar el tamaño del dominio de colisión y mínimo tamaño del marco. No es difícil adivinar que estas cantidades son directamente proporcionales entre sí. Si la cantidad de información transmitida no alcanza el marco mínimo, se aumenta con un campo de relleno especial, cuyo nombre se puede traducir como un marcador de posición.

Por lo tanto, cuanto mayor sea el tamaño potencial del segmento de red, más gastos generales se gastarán en la transmisión de pequeños fragmentos de datos. Los desarrolladores de la tecnología Ethernet tuvieron que encontrar un término medio entre estos dos parámetros y el tamaño mínimo de la trama se fijó en 64 bytes.

Operación de par trenzado y dúplex

El par trenzado como medio de transmisión difiere del cable coaxial en que solo puede conectar dos nodos y utiliza medios separados para transmitir información en diferentes direcciones. Se utiliza un par para transmitir (1,2 pines, generalmente cables naranja y blanco-naranja) y un par para recibir (3,6 pines, generalmente cables verde y blanco-verde). En los equipos de red activos, ocurre lo contrario. No es difícil notar que falta el par central de contactos: 4, 5. Este par se dejó libre deliberadamente, si inserta RJ11 en el mismo enchufe, ocupará solo los contactos libres. Por lo tanto, se puede usar un cable y un enchufe para LAN y, por ejemplo, un teléfono. Los pares en el cable se eligen de tal manera que se minimice la influencia mutua de las señales entre sí y se mejore la calidad de la comunicación. Los cables de un par están trenzados juntos de modo que el efecto de la interferencia externa en ambos cables del par sea aproximadamente el mismo.
Para conectar dos dispositivos del mismo tipo, por ejemplo, dos computadoras, se utiliza el llamado cable cruzado (crossover), en el que un par conecta los contactos 1.2 de un lado y 3.6 del otro, y el segundo viceversa: 3.6 contactos de un lado y 1,2 del otro. Esto es necesario para conectar el receptor al transmisor, si usa un cable recto, obtiene un receptor-receptor, transmisor-transmisor. Aunque ahora solo importa si trabajas con algún tipo de equipo arcaico, porque. casi todos los equipos modernos admiten Auto-MDIX, una tecnología que permite que la interfaz determine automáticamente qué par está recibiendo y cuál está transmitiendo.

Surge la pregunta: ¿de dónde viene el límite de longitud de un segmento para Ethernet sobre par trenzado si no hay un medio compartido? La cuestión es que las primeras redes de par trenzado usaban concentradores. Un concentrador (en otras palabras, un repetidor de múltiples entradas) es un dispositivo que tiene varios puertos Ethernet y transmite el paquete recibido a todos los puertos excepto al de donde proviene este paquete. Por lo tanto, si el concentrador comenzó a recibir señales de dos puertos a la vez, entonces no sabía qué transmitir a los otros puertos, esto era una colisión. Lo mismo se aplicaba a las primeras redes Ethernet que usaban óptica (10Base-FL).

¿Por qué entonces usar un cable de 4 pares, si de 4 pares solo se usan dos? Una pregunta razonable, y aquí hay algunas razones para hacer esto:

• Un cable de 4 pares es mecánicamente más confiable que un cable de 2 pares.
• No es necesario cambiar el cable de 4 pares cuando se cambia a Gigabit Ethernet o 100BaseT4, que ya usan los 4 pares
• Si un par está roto, puede usar uno libre en su lugar y no cambiar el cable
• Posibilidad de utilizar la tecnología Power over ethernet

A pesar de esto, en la práctica, a menudo usan un cable de 2 pares, conectan 2 computadoras a la vez usando un cable de 4 pares o usan pares libres para conectar un teléfono.

Gigabit Ethernet

A diferencia de sus predecesores, Gigabit Ethernet siempre usa los 4 pares para la transmisión al mismo tiempo. Y en dos direcciones a la vez. Además, la información no se codifica en dos niveles como es habitual (0 y 1), sino en cuatro (00,01,10,11). Aquellos. el nivel de voltaje en cualquier momento dado codifica no uno, sino dos bits a la vez. Esto se hace para reducir la frecuencia de modulación de 250 MHz a 125 MHz. Además, se ha agregado un quinto nivel para crear redundancia de código. Permite la corrección de errores en la recepción. Este tipo de codificación se denomina codificación de amplitud de pulso de cinco niveles (PAM-5). Además, para utilizar todos los pares simultaneamente para recibir y transmitir, el adaptador de red resta su propia señal transmitida de la señal total para recibir la señal transmitida por el otro lado. Por lo tanto, el modo dúplex completo se realiza en un canal.

Es más

Ethernet de 10 Gigabits ya está en pleno uso de los proveedores, pero no se utiliza en el segmento SOHO, tk. Aparentemente hay suficiente Gigabit Ethernet. 10GBE utiliza fibra monomodo y multimodo, con o sin multiplexación por división de longitud de onda, cables de cobre con conectores InfiniBand y cables de par trenzado en el estándar 10GBASE-T o IEEE 802.3an-2006 como medio de propagación.

40 Gigabit Ethernet (o 40GbE) y 100 Gigabit Ethernet (o 100GbE). El desarrollo de estos estándares se completó en julio de 2010. En este momento, los principales fabricantes de equipos de red como Cisco, Juniper Networks y Huawei ya están desarrollando y lanzando los primeros enrutadores compatibles con estas tecnologías.

En conclusión, vale la pena mencionar una tecnología prometedora Terabit Ethernet. Bob Metcalfe, el creador, sugirió que la tecnología se desarrollaría en 2015 y dijo de manera similar:

Para implementar Ethernet de 1 TB, se deben superar muchas limitaciones, incluidos los láseres de 1550 nm y la modulación de 15 GHz. La red del futuro necesita nuevos esquemas de modulación, así como nueva fibra, nuevos láseres, en general, todo es nuevo.

UPD: Gracias al habrauser Nickel3000 por sugerir que el conector, al que llamé RJ45 toda mi vida, es en realidad 8P8C.
UPD2:: Gracias al usuario Wott por explicar por qué se usan los pines 1,2,3 y 6.

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Ethernet es el estándar internacional más extendido para redes de área local (varios millones de redes con esta tecnología en todo el mundo).

Los estándares LAN son desarrollados por grupos de trabajo del IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos), una asociación internacional sin fines de lucro de especialistas en el campo de la tecnología, líder mundial en el desarrollo de estándares para la electrónica y la electricidad. ingeniería. Esta asociación pública sin fines de lucro de profesionales se remonta a 1884, reúne a 380.000 miembros individuales de 150 países (25% de los miembros viven fuera de los EE. UU.).

Ethernet no es uno, sino toda una familia de estándares con diferentes características de usuario.

Si tomamos la tasa de transferencia de datos y la distancia máxima posible entre dos nodos (diámetro de la red) como base para comparar estos estándares, obtenemos la siguiente tabla de comparación:

Primero, considere el principio de construir redes locales basadas en la histórica primera versión de Ethernet (10 Mbps), que apareció a finales de los años 70 como un estándar de tres empresas Digital, Intel, Xerox.

Esta tecnología, al igual que las tecnologías Fast Ethernet y Gigabit Ethernet, se basa en el concepto entorno compartido: cada nodo recibe todo lo que se transmite por la red; solo un nodo realiza la transferencia, el resto espera una pausa para iniciar su propia transferencia.

La tecnología Ethernet 10G se basa en un principio diferente: la información no se "dispersa" por toda la red, sino que se "empuja" a propósito de un nodo a otro hacia el destino. Responsable de la promoción de datos en dicha red. enrutadores. Definen el nodo vecino al que se debe mover el paquete de información para acercarlo a su destino. Estas redes se denominan redes con conmutación de paquetes.

ethernet

La figura muestra un diagrama de una red Ethernet en un cable coaxial. El segmento de cable está equipado con terminadores(enchufes) para absorber la señal propagada (los terminadores se dibujan en cuadrados negros en la figura).

El cable utiliza un conector en forma de T para conectar los adaptadores de red de las computadoras.

Principio de funcionamiento

Cualquier participante puede enviar un mensaje a la red, pero solo cuando hay silencio no hay otra transmisión en ella.

Por ejemplo, el nodo 2 (consulte la figura anterior) está escuchando en la red y comienza una transmisión, comenzando con las direcciones del remitente y el destino (la computadora 2 transmite un mensaje para la computadora 4).

La transmisión se propaga a lo largo del cable en ambas direcciones (absorbida por terminadores en los extremos), y todos los participantes la escuchan (incluido el propio remitente).

Todos menos el ordenador 4 ignoran los datos transmitidos, detectando la dirección del destinatario de otra persona, y el ordenador 4 recibe los datos completos.

Está claro que con este método de transmisión, no se puede permitir una captura prolongada de la red por parte de un nodo. Si la computadora 2 decide enviar a la computadora 4 un archivo grande, todos los demás participantes de la red pronto no podrán iniciar la transferencia.

Por este motivo, los mensajes se transmiten divididos en paquetes(en la tecnología Ethernet se les llama personal). La longitud del paquete oscila entre 64 y 1518 bytes.

Habiendo transmitido un paquete, el nodo interrumpe su trabajo por un tiempo y, si la red está tranquila, envía el siguiente paquete. Pero otro nodo puede aprovechar la pausa e iniciar su propia sesión de transmisión. Por lo tanto, todos los nodos comparten un medio (cable), teniendo las mismas oportunidades para enviar paquetes de información a la red.

direcciones MAC

Los nodos en una red Ethernet se direccionan mediante un número binario de 6 bytes llamado dirección MAC (Control de acceso a medios).

Por lo general, una dirección MAC se escribe como seis pares de dígitos hexadecimales separados por guiones o dos puntos, como 10:A1:17:3D:56:AF.

El material teórico de los créditos número 2 de la segunda y tercera lecciones de este libro trata sobre aritmética computacional.

Una dirección MAC única está cableada en la NIC cuando se fabrica. No puede coincidir con ninguna otra dirección MAC en el mundo y no puede cambiar mientras el dispositivo está en uso.

La distribución de direcciones MAC entre fabricantes de equipos la lleva a cabo la organización internacional sin fines de lucro IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos).

La dirección MAC consta de 48 bits, por lo que el espacio de direcciones tiene 248 (o 281474976710656) direcciones. Según cálculos del IEEE, este suministro de direcciones durará al menos hasta el año 2100.

Colisiones

La computadora 1 escuchó la red (¡gratis!) y comenzó a transmitir el paquete:

La señal no tuvo tiempo de llegar a la computadora 5 cuando también comenzó a transmitir, decidiendo que la red estaba libre:

Está claro que después de algún tiempo la red superpondrá las señales. Tal situación se llama colisión.

Cuando la estación transmisora ​​detecta una discrepancia entre la señal transmitida a la red y la señal recibida de la red, corrige la colisión y finaliza la transmisión del paquete de acuerdo con el protocolo Ethernet.

Tanto la computadora 1 como la computadora 5 abortan la transmisión al detectar una colisión.

Una colisión de Ethernet no es un evento excepcional, es una situación normal de funcionamiento.

La pregunta es, ¿cuánto tiempo debe esperar un nodo para intentar retransmitir un paquete dañado por una colisión? Si espera una cantidad fija de tiempo, la colisión volverá a ocurrir con un 100 % de probabilidad (las computadoras 1 y 5 reanudarán simultáneamente la transmisión si la interrumpieron al mismo tiempo debido a una colisión).

En el protocolo Ethernet, la pausa después de la detección de colisión se selecciona del intervalo de 0 a 52,4 ms aleatorio manera.

Por extraño que parezca, es aleatorio una pausa después de una colisión mantiene viva la red Ethernet. ¡Este mecanismo de manejo de colisiones más simple se propuso en los lejanos años 70 y todavía funciona con éxito!

Diámetro de la red

¿Qué sucede si el cable es largo y el paquete es pequeño?

Puede ocurrir una colisión después de que el nodo haya completado la transmisión del paquete.

La figura muestra tal situación. Se produce una colisión cuando el nodo 1 ha terminado de transmitir un paquete:

Tal colisión se llama tarde. En una colisión tardía, el paquete se pierde para siempre (el nodo 1 considera que la transmisión del paquete fue exitosa y lo elimina de su memoria intermedia).

Para que la red funcione correctamente, es necesario que la estación transmisora ​​pueda detectar una colisión antes de que termine de enviar el paquete a la red. Tal colisión se llama temprano. En una colisión temprana, el nodo retransmite el paquete corrupto después de una pausa aleatoria.

Para evitar colisiones tardías, es necesario limitar la longitud del cable a un valor en el que el tiempo de transmisión del paquete más pequeño (64 bytes) sea más del doble del tiempo de propagación de la señal a lo largo de toda la longitud del cable.

¿Por qué se tiene en cuenta el doble de la longitud del cable?

Deje que el nodo 1, ubicado en un extremo del cable, comience a transmitir un paquete. La transmisión debe continuar todo el tiempo durante el cual la primera señal transmitida llega al nodo 5 en el extremo opuesto del cable y regresa distorsionada por una colisión (después de todo, puede suceder que el nodo 5 comience su transmisión un instante antes que la señal de llega el nodo 1). Es decir, hay que tener en cuenta el paso de la señal por la doble longitud del cable.

La limitación de 2.500 m de diámetro para la red Ethernet se basa precisamente en el cálculo de una longitud de cable en la que no se produzca una colisión tardía en la red, incluso cuando se transmite el paquete más corto entre las dos estaciones extremas. La norma pide un valor de 2.500 m con un buen margen (más del triple).

Cuando se transmite una señal a través de un cable, se produce su debilitamiento (atenuación). Tienes que dividir el cable en segmentos y conectarlos entre sí. repetidores.

Un repetidor es un dispositivo electrónico simple (sin ningún software) que amplifica la señal a medida que pasa de un segmento de cable a otro.

La figura muestra una red en la que el cable consta de tres segmentos conectados por dos repetidores:

Para diferentes tipos de cable, el estándar define diferentes valores para la longitud máxima del segmento:

Normas del entorno físico

Según el tipo de cable utilizado, la tecnología Ethernet ofrece varias opciones estándar basadas en las propiedades del medio de transmisión físico.

• Cable coaxial 10Base-5 de 0,5 pulgadas de diámetro, denominado grueso.
• Cable coaxial 10Base-2 de 0,25 pulgadas de diámetro, denominado delgado.
• Par trenzado sin blindaje 10Base-T.
• Cable de fibra óptica 10Base-F.

El número 10 en estas notaciones indica la tasa de bits en estos estándares de 10 Mbps.

10Base-5 estándar

El medio de transmisión es un cable coaxial con un diámetro de 0,5 pulgadas.

El cable es tan "grueso" que, a diferencia del estándar 10Base-2 (cable de 0,25 pulgadas de diámetro), es difícil conectarlo directamente al adaptador de red de la computadora. Por lo tanto, el coaxial "grueso" se conecta al adaptador usando transceptor y un cable de conexión adicional en pares trenzados (hasta 50 m de largo).

Un transceptor no es solo un conector mecánico (como un conector en T para coaxial delgado). De hecho, el transceptor es parte del adaptador de red colocado directamente en el cable. El transceptor generalmente se conecta al cable mediante un método de perforación.

Las redes según este estándar se construyen sobre una topología de bus común, que se ilustra en todas las figuras anteriores. El cable está dividido en segmentos, de no más de 500 metros de largo. Los segmentos están interconectados por repetidores.

No se pueden conectar más de 100 estaciones a un segmento, y la conexión se realiza en puntos especialmente marcados en el cable (los marcadores se ubican cada 2,5 m).

El estándar permite el uso de no más de 4 repetidores en la red y, en consecuencia, no más de 5 segmentos de cable (resulta que el diámetro máximo de una red 10Base-5 no supera los 2500 m).

Solo se pueden cargar 3 segmentos de 5 (con estaciones de trabajo conectadas). Debe haber segmentos descargados entre segmentos cargados. La configuración máxima de la red 10Base-5 se muestra en la figura:

Dicen que una red Ethernet 10Base-5 se basa en regla 543: cinco segmentos, cuatro repetidores, tres segmentos cargados.

Dado que una conexión de cable en el segmento está ocupada por un repetidor, quedan 99 marcadores de cable para estaciones de trabajo. Por lo tanto, 99 x 3 = 297 computadoras pueden funcionar en dicha red.

10Base-2 estándar

El medio de transmisión es un cable coaxial de 0,25 pulgadas, que es más económico, pero tiene un rendimiento más bajo.

Topología: bus común.

A continuación se muestra una vista del conector en T. Se conecta a la tarjeta de red y conecta los fragmentos de cable:

La regla 543 todavía funciona: cinco segmentos, cuatro repetidores, tres segmentos cargados.

A continuación se muestra una tabla comparativa de estándares basada en cable coaxial grueso y delgado.

estándar 10Base-T

Medio de transmisión dos pares trenzados sin blindaje, es decir, 4 conductores trenzados en pares entre sí. Un par es para recibir, el otro para transmitir.

La conexión de los nodos se ve topológicamente como una estrella, en cuyo centro se encuentra centro(cubo, literalmente cubo de rueda). Otros nombres de centros: repetidor multipuerto, concentrador.

El cable de red está conectado al concentrador usando puertos(conectores de conexión):

La figura muestra una red con un concentrador que tiene cuatro puertos. Un adaptador de red de estación de trabajo está conectado a cada puerto.

A pesar de que las conexiones físicas en la red representada forman una estrella, no difiere fundamentalmente de una red con un bus común: un concentrador une las computadoras en un entorno compartido común. Dicen que la topología física de la red en estrella, bus común lógico.

Una señal recibida de un puerto se transmite a todos los demás puertos (excepto el puerto desde el que se recibió), y la red funciona de acuerdo con el protocolo anterior:

1. Si hay silencio en la red, puede comenzar a transmitir el paquete.
2. Si se detecta una colisión, se debe terminar la transmisión.
3. Mediante aleatorio pausa, debe repetir la transmisión del paquete dañado.

El estándar define la longitud del segmento (longitud del cable desde la estación hasta el concentrador) no más de 100 metros.

La red se puede expandir conectando hubs entre sí (usando los mismos puertos) en una estructura de árbol:

Pero incluso en esta red todavía hay un entorno compartido, es decir, lógicamente funciona como un bus común según el antiguo algoritmo. Se dice que toda la red es una. dominio de colisión(todos los nodos de esta red compiten por un medio de transmisión compartido común).

La construcción de una red en forma de árbol, cuyas hojas son estaciones de trabajo (o servidores), y los nodos restantes son concentradores, es conveniente en la práctica.

Una ruptura de red en una rama separada no interfiere con el funcionamiento de otras ramas del árbol (a diferencia de las conexiones en un bus común) y, además, la jerarquía de conexiones puede repetir la jerarquía de los usuarios de la red o su ubicación espacial.

La siguiente figura muestra un diagrama de una red Ethernet escolar en la que los concentradores de tres clases de computación y dos estaciones de trabajo están conectados al concentrador escolar raíz, una computadora en la oficina del director y la otra en la sala del maestro.

Funciona en el estándar 10Base-T regla de 4 ejes: el número máximo de concentradores entre dos estaciones de red no debe ser más de cuatro (de lo contrario, la red no funcionará debido a colisiones tardías).

El número total de estaciones en una red 10Base-T no debe exceder las 1024. Este número, prescrito en el estándar, determina la carga máxima de la red a la que seguirá funcionando, a pesar de la abundancia de posibles colisiones.

El siguiente es un ejemplo de una red donde se puede lograr este número de estaciones:

La regla de los 4 concentradores implica que en una red 10Base-T, no puede haber más de 5 segmentos entre dos estaciones. Resulta que el diámetro máximo de dicha red no supera los 5 x 100 = 500 m.

El diámetro de la red se puede aumentar significativamente si no se utiliza un concentrador como dispositivo de conexión, pero cambiar. Otros nombres para este dispositivo: puente(puente) cambiar(cambiar).

El conmutador divide la red en varias partes con sus puertos, cada uno de los cuales tiene su propio dominio de colisión.

Esto sucede porque el conmutador, a diferencia del concentrador, no traduce el paquete recibido a otros puertos si el destinatario está en el mismo puerto desde el que se recibió el paquete.

La red 1 en la figura está construida completamente en concentradores. Un paquete del nodo A al nodo B será distribuido por concentradores en todas las direcciones y llegará a todos los nodos de esta red. Al mismo tiempo, una transmisión iniciada por cualquier otro nodo (por ejemplo, C) puede corromper el paquete A (se producirá una colisión). La red 1 forma un dominio de colisión.

En la red 2, el concentrador raíz se reemplaza por un conmutador. Un paquete del nodo A al nodo B no será reenviado por el conmutador al puerto 2 y no puede provocar una colisión de subred con el concentrador 2. La red 2 forma dos dominios de colisión. La regla de los 4 ejes funcionará por separado para sus dos partes. Resulta que las redes con conmutadores se pueden construir con un diámetro muy grande, sin la amenaza de colisiones tardías y una larga espera por una pausa para iniciar la transmisión.

¿Qué sucede cuando el nodo A envía un paquete al nodo C en una red con un conmutador? Se requiere que el conmutador envíe este paquete al puerto 2. Lo hará de acuerdo con el algoritmo de la estación de trabajo. Es decir, esperará el silencio en esta subred, luego comenzará a transmitir. Si algún nodo de la subred 2 también comienza a enviar, se producirá una colisión, pero seguirá siendo un asunto interno del segundo dominio y no irá más allá.

Surge la pregunta: ¿cómo sabe el conmutador que el nodo B está conectado al puerto 1 (y el paquete que le llega desde el puerto 1 no necesita transmitirse a otros puertos) y el nodo C está conectado al puerto 2 (y el paquete al desde el puerto 1 debe transmitirse al puerto 2)?

A diferencia de un concentrador, un conmutador tiene una "inteligencia" (un microprocesador con software) que le permite construir automáticamente una tabla de mapeo entre nodos y puertos ( tabla de ruteo) y utilícelo en su trabajo.

Considere el algoritmo de operación del interruptor usando la red que se muestra en la figura como ejemplo:

En el momento inicial (cuando se enciende la alimentación), la tabla de enrutamiento del conmutador está vacía.

Deje que el nodo A transmita un paquete para el nodo B. El paquete contiene no solo la dirección del destinatario, sino también la dirección del remitente. Cuando llega un paquete al puerto 1, el switch hace la primera entrada en la tabla:

El conmutador ahora busca una entrada en la tabla para el nodo B para decidir qué hacer con el paquete: ignórelo si B está en el mismo puerto que A, o reenvía el paquete al puerto al que está conectado B.

Todavía no hay una fila con el nodo B en la tabla. El conmutador se ve obligado a funcionar como un concentrador: transmite el paquete a un destino desconocido en todos los puertos excepto en el puerto desde el que se recibió el paquete, es decir, en los puertos 2 y 3.

Ahora permita que el nodo F transmita un paquete para el nodo A.

Aparece una nueva fila en la tabla:

El switch encuentra el puerto de destino en la tabla y reenvía el paquete al puerto 1.

Por lo tanto, la tabla de enrutamiento se llena y el conmutador, que comenzó como un concentrador normal, aprende rápidamente, mejorando su "calificación".

Aún más inteligente tiene un dispositivo llamado enrutador(otro nombre es enrutador, de la palabra inglesa enrutador).

Este dispositivo le permite construir redes con topología de malla y cambiar paquetes en ella, eligiendo las rutas más racionales.

estándar 10Base-F

El cable de fibra óptica se utiliza como único medio de transmisión compartido.

La red 10Base-F se construye de acuerdo con las mismas reglas y con los mismos elementos que la red 10Base-T.

La regla de los 4 concentradores para un dominio de colisión todavía funciona.

Longitud máxima de un segmento de red 2000 m Diámetro máximo de un dominio de colisión 2500 m Número máximo de estaciones de trabajo en él 1024.

ethernet rápido

La tasa de transferencia de datos en redes construidas de acuerdo con este estándar es de 100 Mbps.

La lógica detrás de las redes Fast Ethernet y Ethernet es exactamente la misma. Todas las diferencias se encuentran en el nivel físico de construcción de la red.

La velocidad de transmisión de la señal ha aumentado en un factor de 10, lo que significa que el diámetro máximo de un segmento dividido debería disminuir en un factor de 10 (para evitar colisiones tardías).

Una señal del estado libre del medio en Fast Ethernet es la transmisión de un especial símbolo de fuente inactiva(y no la ausencia de señal, como en el estándar Ethernet clásico).

El cable coaxial está excluido de la lista de medios de transmisión permitidos. El estándar Fast Ethernet estableció tres especificaciones:

• 100Base-TX par trenzado sin blindaje o blindado (dos pares por cable).
• Par trenzado sin blindaje 100Base-T4 (cuatro pares por cable).
• Cable de fibra óptica 100Base-FX (con dos fibras).

Las longitudes máximas de los segmentos de cable se indican en la tabla:

(Un canal semidúplex funciona para transmitir y recibir a la vez, y un canal dúplex completo funciona simultáneamente).

La regla de 4 concentradores para Fast Ethernet se convierte en una regla de uno o dos concentradores (dependiendo de la clase de concentrador).

100Base-TX

Medio de transmisión 2 pares trenzados en una vaina común.

100Base-T4

Medio de transmisión 4 pares trenzados en una vaina común.

Se utilizan tres pares para la transmisión paralela de una señal a una velocidad de 33,3 Mbps (100 Mbps en total), el cuarto par siempre está "escuchando" la red para la detección de colisiones.

100Base-FX

Cable de fibra óptica medio de transmisión con dos fibras.

Gigabit Ethernet

La tasa de transferencia de datos en redes construidas de acuerdo con este estándar es de 1000 Mbps.

Cables compatibles utilizados en Fast Ethernet: fibra óptica, par trenzado.

Para evitar colisiones tardías, la longitud del segmento de cable debe reducirse en un factor de 10 en comparación con el estándar Fast Ethernet, pero esto sería inaceptable. En cambio, la tecnología Gigabit Ethernet ha aumentado la longitud mínima de los paquetes de 64 bytes a 512 bytes y, además, permite transmitir varios paquetes seguidos (tamaño total no superior a 8192 bytes). Por supuesto, esto aumenta la espera de una pausa para iniciar la transferencia, pero a 1000 Mbps este retraso no es muy significativo.

Para admitir la velocidad de transmisión declarada, la tecnología Gigabit Ethernet también utiliza otras soluciones técnicas, pero la estructura de la red sigue siendo la misma:

• árbol de ambientes compartidos;
• los concentradores se utilizan para conectar nodos en el mismo dominio de colisión;
• Los conmutadores y enrutadores conectan dominios de colisión.

Ethernet 10G

La tasa de transferencia de datos en redes construidas según este estándar es de 10.000 Mbps.

La tecnología para construir una red Ethernet 10G es fundamentalmente diferente de otras tecnologías Ethernet.

Las redes Ethernet 10G son redes con conmutación de paquetes.

Si en redes con medios compartidos, un paquete transmitido por una estación llega a todas las demás estaciones, entonces en redes conmutadas, el paquete sigue desde la estación transmisora ​​hasta la estación de destino a lo largo de una ruta que se refina a medida que el paquete se mueve de un enrutador a otro. .

Una red con medios compartidos, construida solo sobre concentradores y conmutadores, debe tener una estructura estrictamente jerárquica: no debe haber ciclos en el diagrama de conexión.

La red que se muestra en la figura tiene una estructura jerárquica. Hay exactamente una ruta entre dos nodos, por ejemplo, la ruta de A a B pasa a través de los nodos: A2135B:

La siguiente figura muestra una red con un bucle. Ahora hay dos caminos entre los nodos A y B: A2135B y A5B:

Las redes de conmutación de paquetes pueden tener una estructura de malla en la que pueden existir dos o más rutas de paquetes entre dos estaciones.

Las redes de malla son más confiables: si una ruta deja de funcionar por razones técnicas, se elige otra para entregar el paquete.

Las redes de conmutación de paquetes tienen un mayor rendimiento en comparación con las redes en medios compartidos (los paquetes no se transmiten en todas las direcciones, sino que siguen estrictamente a su destino; las estaciones transmiten sin esperar el silencio en la red).

Las redes Ethernet 10G utilizan cable de fibra óptica y cable de par trenzado como medio conductor.

La longitud de un segmento de cable óptico puede alcanzar los 40 km, y la longitud de un segmento de par trenzado puede alcanzar los 100 m. La razón de la limitación de la longitud del cable ya no se encuentra en colisiones tardías (no hay colisiones al cambiar paquetes), sino en la atenuación de la señal cuando pasa por el cable.

La palabra Ethernet proviene de dos palabras "ether" o ether y "net" - red. Es decir, la traducción será una red etérea.

Debe entenderse que Ethernet e Internet son cosas completamente diferentes. Entonces, Ethernet es una tecnología mediante la cual se transfiere información entre computadoras conectadas a una red de área local. Al mismo tiempo, Internet es un sistema global de redes informáticas que interactúan entre sí en todo el mundo. De hecho, este es un espacio de información mundial, que se creó sobre la base del protocolo IP.

La tecnología Ethernet se utiliza en la industria, oficinas, comunicaciones celulares, dondequiera que se intercambien datos entre máquinas. La tecnología es una especie de sustituto de la radiodifusión.

Usos especialmente diseñados estándares de transmisión. Se llaman protocolos. Estos son Fast y Gigabit Ethernet, y el máximo de 10G Ethernet. Este último apenas se está desarrollando. A la hora de transmitir información utilizando la tecnología de Internet de 10 Gigabits, se utilizará fibra, a diferencia de la habitual de gigabits, que utiliza un hilo de cobre.

Un poco de historia

Esta tecnología apareció en 1973. Pero el estándar en sí fue aprobado y desarrollado solo en 1980. Y en 1981, se lanzó el primer transceptor o transceptor. En 1983 apareció el estándar IEEE 802.3 para tecnología Ethernet.

El adaptador de red apareció un poco más tarde, en 1982. En 1985 Ethernet II se lanzó el mismo año y, cinco años después, apareció la conocida tecnología 10 BaseT: par trenzado. Y la última ronda de la historia de la tecnología es 1995 el año en que se introdujo Fast Ethernet o 100 BaseT moderno.

Cómo funciona

La tecnología Gigabit Ethernet funciona a diferencia de sus predecesores utilizando un cable de cuatro pares. Este cable es el más confiable y protegido de cualquier tipo de colisión.

La transmisión de datos está codificada no dos niveles, sino cuatro (00, 01, 10, 11). Resulta que dos bits entran en un cuadro a la vez.

Una trama es un paquete de ocho encabezados que contienen las direcciones del destinatario y del remitente, las tareas de los adaptadores para la transmisión y recepción síncrona de información, los campos de suma de verificación y la información misma. Ahora en todas partes marco usado formato 802.3 tecnología Isernet. Define todos estos ocho encabezados.

La transferencia de información ocurre de la siguiente manera: la información en una computadora se forma en un marco, se codifica y, a través del adaptador de red, va al adaptador de otro dispositivo, donde la descifra y la envía a la pantalla del usuario en forma de los datos que necesita.

La figura muestra señal binivel, que se usó antes y de cuatro niveles, más moderno.

Tal esquema se llama codificación de pulso de amplitud. Fue creado con el fin de reducir la frecuencia de voltaje a 125 megahercios. Y el adaptador ya selecciona su propia señal transmitida desde el canal común para recibir una señal de otra computadora.

Colisiones de Ethernet

Las colisiones de Ethernet son errores que pueden ocurrir durante la transferencia de datos entre dispositivos personales. Esta palabra proviene del inglés colisión - colisión.

La mayoría de las veces, tales errores ocurren porque una estación comienza enviar información antes que otro. Es decir, mientras otra computadora está enviando datos y la información está en medio del camino, el segundo dispositivo comienza su transmisión. Como resultado, los paquetes de información chocan antes de llegar a la meta, los dispositivos que escuchan los protocolos y detectan dichos errores interrumpen la transmisión. Tales colisiones ocurrían a menudo cuando la conexión se realizaba a través de un cable Ethernet coaxial o de un cable de par trenzado de dos pares.

Ahora, en modo dúplex completo, esto rara vez sucede.

como es la conexion

Anteriormente, la conexión entre computadoras se realizaba mediante cables coaxiales, adaptadores especiales y transceptores, si había que conectar cables gruesos y delgados. Si se daña un solo cable, toda la red deja de funcionar.

Para la transmisión de la señal, actualmente se utiliza un cable de par trenzado y conectores RJ45, que se conectan a computadoras y otros dispositivos periféricos, o un enrutador. El cable de fibra óptica es cada vez más popular en la actualidad. Aquí, por supuesto, la velocidad es muchas veces mayor. ventaja de la fibra en su fiabilidad y protección contra cualquier tipo de colisiones.

Cuando se conecta a una red, en cada computadora se instala un controlador Ethernet o, como también se le llama, una tarjeta de red, que realiza una especie de cifrado y descifrado de la información recibida y enviada por él. Y el puerto Ethernet es la interfaz de inicio de sesión en la tarjeta de red, que generalmente se denomina puerto LAN.

Tipos de Ethernet

Hay varias variedades de tecnología de red Ethernet, cada una dependiendo de la velocidad y el medio de transmisión. Las primeras variedades fueron las siguientes:

• Xerox Ethernet con velocidad 3 megabits por segundo.
• 1base5 con velocidad 1 MB/s, pero utiliza par trenzado.

Diez megabit Ethernet tenía las siguientes modificaciones:

• 10base5 con velocidad 10 megabits utilizando un cable coaxial grueso.
• 10base2. Se utilizó un cable delgado, pero se necesitaron terminadores o adaptadores en cada extremo.
• 10baseT: se utilizó par trenzado, pero la longitud máxima del cable solo podía ser de 100 metros desde el enrutador.

Rápido (Fast) se divide en:

• 100 baseT - velocidad 100 MB/s, el uso de par trenzado. Longitud: 100 metros desde el enrutador.
• 100base fx - velocidad 100 MB/s. Longitud desde 400 metros hasta 2 kilómetros en full dúplex.

Gigabit:

• 1000 base lx: el uso de fibra óptica para la transmisión de datos. Para modo único, la longitud es de 5 kilómetros, y para modo múltiple, 550 metros.
• 1000 base sx: también se utiliza fibra óptica y la longitud de transmisión de datos es de solo 550 metros.
• 1000base T: el par trenzado estándar 5e se utiliza para transmitir información.

10 gigabits:

• 10gbase t - se utiliza par trenzado de categoría 6e.
• 10gbase lx4: se utiliza fibra. Modo único - 10 kilómetros. Multimodo - 300 metros.
• 10 gbase cx4: requiere cable de cobre cx4 y conectores InfiniBand.

Dirección MAC

La dirección MAC o dirección de un dispositivo personal, que se le da durante la fabricación, es un identificador que identifica a una u otra unidad informática en la red.

Eso permite identificar el anfitrión y suministrarle ciertos datos, información. Gracias a esto, es posible evitar ciertas colisiones que pueden surgir durante la transmisión de información. Así, los datos siempre irán estrictamente al ordenador al que fueron asignados.

Puede encontrarlo abriendo las propiedades de su adaptador de red. Consiste en un conjunto hexadecimal de números y letras. Se asigna no solo a PC, sino también a impresoras, enrutadores, enrutadores y otros dispositivos que operan en una red local o mundial.

La red Ethernet es la más extendida entre las redes estándar. Apareció por primera vez en 1972 (el desarrollador fue la conocida empresa Xerox). La red resultó ser bastante exitosa y, como resultado, empresas tan grandes como DEC e Intel la apoyaron en 1980 (la asociación de estas empresas se llamó DIX por las primeras letras de sus nombres). Gracias a sus esfuerzos, en 1985, la red Ethernet se convirtió en un estándar internacional, fue aceptada por las organizaciones de estándares internacionales más grandes: el comité 802 del IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) y ECMA (Asociación Europea de Fabricantes de Computadoras).

El estándar se llama IEEE 802.3 (léase en inglés como "eight oh two dot three"). Define el acceso monocanal de tipo bus múltiple con detección de colisiones y control de transmisión, es decir, con el método de acceso CSMA/CD ya mencionado. Algunas otras redes también cumplían con este estándar, ya que el nivel de detalle no es alto. Como resultado, las redes IEEE 802.3 a menudo eran incompatibles entre sí tanto en términos de diseño como de características eléctricas. Recientemente, sin embargo, el estándar IEEE 802.3 se ha considerado el estándar de red Ethernet.

Características clave del estándar IEEE 802.3 original:

topología - bus;

medio de transmisión - cable coaxial;

velocidad de transmisión - 10 Mbps;

la longitud máxima de la red es de 5 km;

número máximo de suscriptores - hasta 1024;

longitud del segmento de red: hasta 500 m;

el número de suscriptores en un segmento - hasta 100;

método de acceso - CSMA/CD;

la transmisión es de banda estrecha, es decir, sin modulación (monocanal).

Estrictamente hablando, existen pequeñas diferencias entre los estándares IEEE 802.3 y Ethernet, pero generalmente se ignoran.

La red Ethernet es ahora la más popular del mundo (más del 90% del mercado), presumiblemente lo seguirá siendo en los próximos años. Esto fue facilitado en gran medida por el hecho de que desde el principio, las características, los parámetros y los protocolos de la red estaban abiertos, como resultado de lo cual una gran cantidad de fabricantes de todo el mundo comenzaron a producir equipos Ethernet que eran totalmente compatibles entre sí. .

En una red Ethernet clásica se utilizaba un cable coaxial de 50 ohmios de dos tipos (grueso y delgado). Sin embargo, recientemente (desde principios de los años 90), la versión más utilizada de Ethernet, que utiliza pares trenzados como medio de transmisión. También se ha definido un estándar para su uso en una red de cable de fibra óptica. Se han realizado las adiciones correspondientes al estándar IEEE 802.3 original para adaptarse a estos cambios. En 1995, apareció un estándar adicional para una versión más rápida de Ethernet que operaba a una velocidad de 100 Mbps (el llamado Fast Ethernet, estándar IEEE 802.3u), utilizando par trenzado o cable de fibra óptica como medio de transmisión. En 1997 apareció una versión para una velocidad de 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet, estándar IEEE 802.3z).

Además de la topología de bus estándar, se utilizan cada vez más las topologías de estrella pasiva y de árbol pasivo. Esto supone el uso de repetidores y concentradores de repetidores que conectan diferentes partes (segmentos) de la red. Como resultado, se puede formar una estructura en forma de árbol en segmentos de diferentes tipos (Fig. 7.1).

Arroz. 7.1. Topología de red Ethernet clásica

Un bus clásico o un solo suscriptor pueden actuar como un segmento (parte de la red). Para los segmentos de bus, se usa un cable coaxial, y para los haces de estrella pasivos (para conectarse a un solo concentrador de computadora), se usan un par trenzado y un cable de fibra óptica. El requisito principal para la topología resultante es que no haya rutas cerradas (bucles) en ella. De hecho, resulta que todos los suscriptores están conectados a un bus físico, ya que la señal de cada uno de ellos se propaga en todas las direcciones a la vez y no regresa (como en un anillo).

La longitud máxima de cable de la red en su conjunto (la ruta máxima de la señal) puede alcanzar teóricamente los 6,5 kilómetros, pero prácticamente no supera los 3,5 kilómetros.

La red Fast Ethernet no proporciona una topología de bus físico, solo se utiliza una estrella pasiva o un árbol pasivo. Además, Fast Ethernet tiene requisitos mucho más estrictos para la longitud máxima de la red. Después de todo, si la velocidad de transmisión aumenta 10 veces y se conserva el formato del paquete, su longitud mínima se vuelve diez veces más corta. Así, el valor permisible del tiempo de tránsito de doble señal a través de la red se reduce en un factor de 10 (5,12 µs frente a 51,2 µs en Ethernet).

El código Manchester estándar se utiliza para transmitir información en una red Ethernet.

El acceso a la red Ethernet se realiza según el método aleatorio CSMA/CD, que garantiza la igualdad de abonados. La red utiliza paquetes de longitud variable con la estructura que se muestra en la Fig. 7.2. (los números muestran el número de bytes)

Arroz. 7.2. Estructura de paquetes de Ethernet

La longitud de una trama de Ethernet (es decir, un paquete sin preámbulo) debe ser de al menos intervalos de 512 bits o 51,2 µs (este es el límite de tiempo de doble tránsito en la red). Proporciona direccionamiento individual, de grupo y de difusión.

El paquete Ethernet contiene los siguientes campos:

El preámbulo consta de 8 bytes, los primeros siete son el código 10101010 y el último byte es el código 10101011. En el estándar IEEE 802.3, el octavo byte se denomina Delimitador de inicio de trama (SFD) y forma un campo separado del paquete.

Las direcciones del destinatario (receptor) y del remitente (transmisor) incluyen 6 bytes cada una y están construidas de acuerdo con el estándar descrito en la sección "Direccionamiento de paquetes" de la lección 4. Estos campos de dirección son procesados ​​por el equipo del suscriptor.

El campo de control (L/T - Longitud/Tipo) contiene información sobre la longitud del campo de datos. También puede especificar el tipo de protocolo utilizado. Generalmente se acepta que si el valor de este campo no es superior a 1500, indica la longitud del campo de datos. Si su valor es superior a 1500, determina el tipo de trama. El campo de control se procesa mediante programación.

El campo de datos debe incluir de 46 a 1500 bytes de datos. Si el paquete debe contener menos de 46 bytes de datos, el campo de datos se rellena con bytes de relleno. De acuerdo con el estándar IEEE 802.3, se asigna un campo de relleno especial (datos de relleno) en la estructura del paquete, que puede tener una longitud cero cuando hay suficientes datos (más de 46 bytes).

El campo checksum (FCS - Frame Check Sequence) contiene un checksum cíclico de 32 bits del paquete (CRC) y sirve para verificar la correcta transmisión del paquete.

Por tanto, la longitud mínima de la trama (paquete sin preámbulo) es de 64 bytes (512 bits). Es este valor el que determina el retardo de propagación de red doble máximo permitido de intervalos de 512 bits (51,2 µs para Ethernet o 5,12 µs para Fast Ethernet). El estándar asume que el preámbulo puede disminuir a medida que el paquete pasa por varios dispositivos de la red, por lo que no se tiene en cuenta. La longitud máxima de la trama es de 1518 bytes (12144 bits, es decir, 1214,4 µs para Ethernet, 121,44 µs para Fast Ethernet). Esto es importante para elegir el tamaño de la memoria intermedia del equipo de red y para estimar la carga total de la red.

La elección del formato del preámbulo no es casual. El hecho es que la secuencia de unos y ceros alternos (101010...10) en el código Manchester se caracteriza por el hecho de que tiene transiciones solo en el medio de los intervalos de bits (ver Sección 2.6.3), es decir, solo transiciones informativas. Por supuesto, es fácil para el receptor sintonizarse (sincronizarse) con tal secuencia, incluso si por alguna razón se acorta en unos pocos bits. Los dos últimos bits individuales del preámbulo (11) difieren significativamente de la secuencia 101010...10 (también hay transiciones en el borde de los intervalos de bits). Por lo tanto, un receptor ya sintonizado puede seleccionarlos fácilmente y detectar así el comienzo de información útil (comienzo de un cuadro).

Para una red Ethernet que opera a una velocidad de 10 Mbit/s, el estándar define cuatro tipos principales de segmentos de red orientados a diversos medios de transmisión de información:

10BASE5 (cable coaxial grueso);

10BASE2 (cable coaxial delgado);

10BASE-T (par trenzado);

10BASE-FL (cable de fibra óptica).

El nombre del segmento incluye tres elementos: el número "10" significa una velocidad de transmisión de 10 Mbps, la palabra BASE - transmisión en la banda base (es decir, sin modulación de señal de alta frecuencia) y el último elemento - el permisible longitud del segmento: "5" - 500 metros, "2" - 200 metros (más precisamente, 185 metros) o el tipo de línea de comunicación: "T" - par trenzado (del inglés "twisted-pair"), "F" - cable de fibra óptica (del inglés "fiber optic").

De manera similar, para una red Ethernet que opera a una velocidad de 100 Mbps (Fast Ethernet), el estándar define tres tipos de segmentos, que se diferencian en los tipos de medios de transmisión:

100BASE-T4 (par trenzado cuádruple);

100BASE-TX (doble par trenzado);

100BASE-FX (cable de fibra óptica).

Aquí el número "100" significa una velocidad de transmisión de 100 Mbps, la letra "T" - par trenzado, la letra "F" - cable de fibra óptica. Los tipos 100BASE-TX y 100BASE-FX a veces se agrupan bajo el nombre 100BASE-X y 100BASE-T4 y 100BASE-TX bajo el nombre 100BASE-T.

Más detalles sobre las características del equipo Ethernet, así como el algoritmo de control de intercambio CSMA/CD y el algoritmo para calcular la suma de verificación cíclica (CRC) se discutirán más adelante en secciones especiales del curso. Aquí solo se debe tener en cuenta que la red Ethernet no difiere ni en las características de registro ni en los algoritmos óptimos, es inferior en una serie de parámetros a otras redes estándar. Pero gracias al fuerte soporte, el más alto nivel de estandarización y los enormes volúmenes de producción de medios técnicos, Ethernet se compara favorablemente con otras redes estándar y, por lo tanto, es habitual comparar cualquier otra tecnología de red con Ethernet.

El desarrollo de la tecnología Ethernet se aleja cada vez más del estándar original. El uso de nuevos medios de transmisión y conmutadores puede aumentar significativamente el tamaño de la red. La eliminación del código Manchester (en Fast Ethernet y Gigabit Ethernet) proporciona mayores tasas de transferencia de datos y requisitos de cable reducidos. El rechazo del método de gestión CSMA/CD (con modo de intercambio dúplex completo) permite aumentar drásticamente la eficiencia del trabajo y eliminar las restricciones en la longitud de la red. Sin embargo, todas las nuevas variedades de redes también se denominan redes Ethernet.