7. Redes de Área Local (LAN)

7. Redes de Área Local (LAN) ESTÁNDARES IEEE CONTROL DEL ENLACE LÓGICO (LLC): 802.2 IEEE 802.3 Y ETHERNET Primeras implementaciones del nivel físico 10BASE5 10BASE2 10BASE-T Direccionamiento Formato de trama Método de acceso al medio: CSMA/CD Límite en la longitud de las redes Ethernet: la ventana de colisión Tratamiento de reintentos en CSMA/CD: Algoritmo de retroceso exponencial binario EVOLUCIÓN DE LAS REDES ETHERNET Fast Ethernet 100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE-T4 Ethernet conmutada y full-dúplex Gigabit Ethernet 1000BASE-T 1000BASE-SX 1000BASE-LX 10-Gigabit Ethernet

7. Redes de Área Local (LAN) LAN INALÁMBRICA: 802.11 El estándar IEEE 802.11 Técnicas de transmisión Otras características Modos de operación Seguridad OTRAS ARQUITECTURAS LAN DISPOSITIVOS DE RED Y DE INTERCONEXIÓN DE REDES Repetidores Puentes Conmutadores o switches Otros dispositivos de interconexión

ESTÁNDARES IEEE 802

10BASE-T ETHERNET Tecnología para LAN desarrollada por Xerox Primera versión publicada en 1980 Ethernet II: segunda versión publicada en 1982 IEEE 802.3 Primera implementación conocida como 10BASE5 basada en Ethernet II. Se publica en 1983. Hay dos diferencias con Ethernet: Se utiliza el subnivel LLC El campo Tipo en la trama Ethernet se sustituye por el campo Longitud Segunda implementación se publica en 1985 como 10BASE2. Se producen cambios en funciones del nivel físico respecto a 10BASE5 Otras implementaciones: 10BROAD36, 1BASE5, 10BASE-F En 1990 se publica la implementación IEEE conocida como 10BASE-T

10BASE5 Topología en bus físico Medio de transmisión: cable coaxial grueso (RG-8) Codificación Manchester Velocidad de transmisión: 10 Mbps Longitud máxima de un segmento: 500 m Longitud máxima total: 2.500 m Separación mínima entre estaciones: 2 5 m Utilización de MAU como unidades de conexión al medio Cable de 15 hilos con conectores DB-15 para conectar la estación con la MAU

10BASE2 Estándar publicado por el IEEE en 1985 Topología en bus físico Medio de transmisión: cable coaxial fino (RG- 58) Codificación Manchester Velocidad de transmisión: 10 Mbps Longitud máxima de un segmento: 185 m 30 estaciones por segmento Conexión de la estación al bus mediante un conector BNC-T

10BASE-T Estándar publicado por el IEEE en 1990 Topología en estrella física (bus lógico) Medio de transmisión: cable de par trenzado sin apantallar (UTP) de Categoría 3 Se utiliza cable UTP de cuatro pares (sólo se utilizan dos) con conectores RJ-45 Codificación Manchester Velocidad de transmisión: 10 Mbps Elemento central: concentrador o hub. Incluye un puerto de entrada de tipo RJ-45 por cada estación Longitud máxima del cable entre la estación y el hub es de 100 m El hub retransmite las tramas recibidas a todas las estaciones que tiene conectadas, es decir, se comporta como un bus lógico

Direccionamiento físico en Ethernet Función definida en el nivel 2 del modelo OSI (nivel de enlace) Identificación de los equipos conectados en una red de área local La dirección física en redes Ethernet es un número de 48 bits (6 bytes) también conocida como dirección MAC Las direcciones físicas se implementan en las tarjetas de interfaz de red (NIC) La dirección física se suele representar en numeración hexadecimal. Ejemplo: 00-90-F5-01-67-4F Por tanto, cada tarjeta de red tiene asignada una dirección física diferente que se establece en el proceso de fabricación La dirección física no se puede modificar Dirección de broadcast o de difusión utilizada para enviar una trama a todos los dispositivos de una red: FF-FF-FF-FF-FF-FF

Formato de trama Formato de trama IEEE 802.3 Formato de trama Ethernet Se analizan los bytes 13 y 14. Si el número es menor a 1501 (5DD HEX) es una trama IEEE 802.3. Si el número es mayor o igual, es una trama Ethernet Formato de trama IEEE 802.3 conteniendo una trama Ethernet

Fast Ethernet (IEEE 802.3u) Estándar publicado por el IEEE en 1995 Velocidad de transmisión: 100 Mbps Topología en estrella física (bus lógico) Elemento central: concentrador o hub. Incluye un puerto de entrada de tipo RJ-45 por cada estación Método de acceso al medio: CSMA/CD Mismo formato de trama que Ethernet El hub retransmite las tramas recibidas a todas las estaciones que tiene conectadas, es decir, se comporta como un bus lógico Implementaciones físicas de Fast Ethernet: 100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE-T4

100BASE-TX Es la implementación física de Fast Ethernet que se ha impuesto en la actualidad Medio de transmisión: cable de cobre de par trenzado sin apantallar (UTP) de Categoría 5 Distancia máxima: 100 m Codificación 4B/5B y MLT-3 Binario 4B/5B Binario 4B/5B 0000 11110 1000 10010 0001 01001 1001 10011 0010 10100 1010 10110 0011 10101 1011 10111 0100 01010 1100 11010 0101 01011 1101 11011 0110 01110 1110 11100 0111 01111 1111 11101

Ethernet conmutada Ethernet conmutada se basa en el uso de un switch en lugar de un hub como elemento central de la topología en estrella En Ethernet convencional, cuando un hub recibe una trama por uno de sus puertos retransmite dicha trama al resto de puertos En Ethernet conmutada, cuando el switch (conmutador) recibe una trama por uno de sus puertos, analiza la dirección física de destino de dicha trama y la reenvía SÓLO al puerto donde está conectada la estación con esa dirección Esta característica reduce drásticamente el número de colisiones

Modo full-dúplex Modo full-dúplex en Ethernet se define en la norma IEEE 802.3x publicada en 1997 En este modo cada conexión entre el switch y una estación se comporta como una línea punto a punto Por tanto, en el modo full-dúplex NO se producen colisiones y NO es necesario CSMA/CD Para usar el modo full-dúplex, éste debe estar implementado tanto en el switch como en la tarjeta de red Es necesario el uso de un método de control de flujo basado en el envío de una trama de control llamada PAUSE (campo tipo = 0x8808) Para la identificación de las tramas de control PAUSE de forma eficiente se decidió utilizar el formato de la trama Ethernet original utilizando el campo Tipo no siendo necesario utilizar el subnivel LLC El ancho de banda efectivo en el modo full-dúplex es de 200 Mbps

Autonegociación (IEEE 802.3u) En la norma IEEE 802.3u (Fast Ethernet) se especifica la capacidad de autonegociación del modo de comunicación entre un switch y una estación Los parámetros negociables son la velocidad (10 o 100 Mbps) y el tipo de transmisión (half-dúplex o full-dúplex)

Enmascaramiento dirección física

Gigabit Ethernet El objetivo del desarrollo del estándar Gigabit Ethernet se alcanzar la velocidad de 1000 Mbps o 1 Gbps Primera especificación de Gigabit Ethernet publicada en 1998 como IEEE 802.3z Mantiene las funciones del nivel de enlace de Ethernet Implementación física: 1000BASE-X utiliza fibra óptica como medio de transmisión 1000BASE-SX 1000BASE-LX En 1999 se publica la norma IEEE 802.3ab que implementa Gigabit Ethernet sobre cable de par trenzado Implementación física sobre cable de par trenzado: 1000BASE-T

Extensión de portadora y modo ráfaga La extensión de portadora y el modo ráfaga se utiliza sólo en modo halfdúplex en Gigabit Ethernet. Sólo en cable de par trenzado Muchos dispositivos Gigabit Ethernet sólo implementan el modo full-dúplex

Distancias máximas para Gigabit Ethernet

10-Gigabit Ethernet Estándar Ethernet que funciona a 10 Gbps Utilizado en entornos LAN, MAN y WAN Exclusivamente utilizado para establecer enlaces troncales entre redes, es decir, unión entre switches y routers No admite el modo half-dúplex (CSM/CD), es decir, sólo funciona en modo full-dúplex utilizando switches Se han definido varias implementaciones del nivel físico sobre fibra óptica 10GBASE-SR Usa fibra óptica multimodo con un alcance de hasta 300 m 10GBASE-LR Usa fibra óptica monomodo con un alcance de hasta 20 Km 10GBASE-LX4 Usa fibra óptica monomodo y multiplexación (WDM) con alcances de hasta 10 Km 10GBASE-LRM Usa fibra óptica multimodo compatible con el estándar FDDI con un alcance de 220 m Diferentes implementaciones para WAN dependiendo del tipo de fibra: 10GBASE-SW, 10GBASE-LW, 10GBASE-EW, 10GBASE-ZW Todavía no hay productos 10-Gigabit Ethernet sobre par trenzado aunque está definida la especificación del nivel físico: 10GBASE-T que utiliza cable UTP de categoría 6

Resumen Ethernet Implementación Estándar IEEE Año Velocidad (Mbps) Codificación Tipo de cable Full-dúplex 10BASE5 802.3 1983 10 Manchester Coaxial No 10BASE2 802.3a 1985 10 Manchester Coaxial No 10BASE-T 802.3i 1990 10 Manchester UTP Cat. 3 Sí* 100BASE-TX 802.3u 1995 100 4B/5B y MLT-3 UTP Cat.5 Sí* 100BASE-FX 802.3u 1995 100 4B/5B y NRZ-I Fibra óptica Sí* 100BASE-T4 802.3u 1995 100 8B/6T y NRZ-I UTP Cat.3 No 1000BASE-T 802.3ab 1999 1000 PAM-5 y 8B/10B UTP Cat.5, 5e ó 6 Sí 1000BASE-X 802.3z 1998 1000 NRZ-I y 8B/10B Fibra óptica Sí * El modo full-dúplex no está especificado en el estándar original. Este modo es admitido a partir del estándar IEEE 802.3x en el año 1997

Estándar IEEE 802.11: Wi-Fi Estándar para redes LAN inalámbricas desarrollado por el IEEE: IEEE 802.11 Wi-Fi es la denominación comercial asignada por la Wi-Fi Alliance a los productos que cumplen el estándar IEEE 802.11 El estándar IEEE 802.11 cubre las funciones del nivel físico y de enlace (tecnología LAN) Primera versión: 1997 Frecuencias de trabajo: 2 4 GHz a 2 4835 GHz Velocidad de transmisión: 1 ó 2 Mbps Segunda versión: 1999 IEEE 802.11a IEEE 802.11b Tercera versión: 2003 IEEE 802.11g Cuarta versión: en desarrollo IEEE 802.11n

Estándares IEEE 802.11 desarrollados Principales estándares IEEE: IEEE 802.11a IEEE 802.11b IEEE 802.11g En desarrollo: IEEE 802.11n Estándares adicionales: IEEE 802.11e: Calidad de servicio (QoS) IEEE 802.11h: Gestión del espectro y de la potencia de transmisión IEEE 802.11i: Mecanismos de seguridad

Jerarquía de redes LAN con switches

Switch desktop

Switches apilables

Chasis de switch de backbone y tarjeta 10-Gigabit Ethernet

Trama IEEE 802.1Q (VLAN)

Red con VLAN