Que es Ethernet y para qué sirve – La historia de Ethernet


Los primeros días de la creación de redes de datos

que es ethernetNo podemos hablar de lo que es Ethernet sin el Internet que tiene sus raíces en el desarrollo de la ARPANET. Esta incipiente red de conmutación de paquetes fue una ruptura revolucionaria de la red de conmutación de circuitos que dominó la industria de las telecomunicaciones en ese momento.

Computadoras pasaron estos mensajes en paquetes entre sí a través de PIM (predecesora a los routers de hoy en día); Las computadoras y PIM conectados a través de enlaces punto a punto. Esta estrategia funcionó bastante bien en los primeros días de las redes de ordenadores cuando los nodos estaban separados por grandes distancias.

Una vez que las redes de datos alcanzaron una alta densidad suficiente, enlaces punto a punto que ya no eran los medios de comunicación más eficaces.

Intrigado por el problema de la ampliación de redes de área local a principios de 1970, Bob Metcalfe , investigador en Palo Alto Research Center de Xerox (PARC), inventó un método para conectar ordenadores a un medio de red común. Llamado así por la esencia mítica en la que la luz viaja a través del espacio , de Metcalfe Ethernet ha crecido desde sus humildes comienzos para convertirse en el método dominante de la interconexión de las redes modernas

La influencia de ALOHAnet en lo que es ethernet

Metcalfe pasó mucho tiempo en la carretera, la formación de personal militar y otros clientes en las complejidades de cómo funcionaba ARPANET. En un viaje por carretera, se encontró con un artículo que describe una red basada en conmutación de paquetes de radio desde Hawái, llamado ALOHAnet .Provocado por la idea de una empresa de transporte público, Metcalfe pronto armó una propuesta de CSMA/CD (Carrier Sense, acceso múltiple, detección de colisiones) que se convirtió en la tecnología Ethernet.

Al cabo de unos meses, el primer prototipo ha conectado 100 ordenadores a través de un cable común de 1 kilómetro. La demostración inicial alcanza un ancho de banda de transmisión de datos con la impresionante cifra de 2,94 megabits por segundo, más de 50 veces más rápido que la mejor interconexión de la serie ARPANET.

Un único dominio de colisión sólo puede escalar hasta este punto

El esquema CSMA / CD permitió que muchos-a-muchos comunicación a través de un medio común, o “dominio de colisión .” Cada participante en el segmento LAN recibió cada transmisión. Para distinguir qué paquete pertenece quien, en el preámbulo del paquete Ethernet contiene un identificador único para el remitente y el receptor. Por convención, algunas direcciones se dejaron de lado para ser “broadcast” o “multicast” para significar más de un destinatario.

Como se ilustra en el siguiente diagrama de flujo, los participantes de la red “sienten” el portador antes de intentar transmitir. Debido a la propagación de la señal, sin embargo, todavía se produjeron colisiones, y fueron “detectadas” cuando la amplitud de la señal se elevó por encima del umbral de una sola transmisión.

Para evitar daños en los datos relacionados con la colisión, los participantes dejen de enviar sus paquetes originales, enviar una señal de interferencia sobre el soporte para la duración de un mínimo de paquetes, y luego esperar un tiempo aleatorio antes de intentar enviar el paquete de nuevo. Tras la recepción de una señal de interferencia, todos los participantes abandonan el paquete actual que se esta está procesando y esperan hasta una nueva transmisión.

Los Medios compartidos Ethernet ( 10Base510Base2 ) fue un salto hacia adelante a través de enlaces punto a punto para la creación de redes de área local. Sin embargo, como los tamaños LAN continuó a escala superior, el protocolo de señalización CSMA/CD no podía mantenerse al día con demasiados participantes en un único dominio de colisión.

Debido a que todos los participantes recibieron todas las transmisiones enviadas sobre el medio compartido, cada transmisión tuvo que ser manejada por separado por cada participante, independientemente de quién es el destinatario. A pesar de que los paquetes tenían direcciones de destino en el encabezado de Ethernet, los participantes no sabían qué paquete se dirige quien hasta después de que el paquete fue leído y procesado. La eficiencia de un solo dominio de colisión se volvió pobre mediante creció la población de la red.

Diagrama de flujo del algoritmo CSMA / CD para entender un poco mas que es ethernet


De FrealsanchezTrabajo propio, CC BY-SA 3.0, Enlace

Dúplex: ¿La mitad o completo?

La capacidad de señalización de un sistema de comunicación puede ser clasificada por la dirección de la señalización entre las partes.

Los medios de radiodifusión (comunicaciones basados en radio, como la televisión, FM, AM, radio por satélite) se consideran simplex: un emisor, muchos receptores, la comunicación fluye sólo en una dirección.

Comunicaciones punto a punto entre los operadores HAM, radios CB, u otros sistemas similares se consideran dúplex: muchos remitentes, muchos receptores, la comunicación fluye en ambos sentidos.

Si está familiarizado con las comunicaciones de radio, una advertencia: la comunicación por radio sólo puede fluir en una dirección al mismo tiempo, debido a la emisora común. Del mismo modo, las tecnologías Ethernet compartidas sólo pueden enviar o recibir en una sola dirección a la vez. Esta limitación se designa como half-duplex.

La comunicación de dúplex completo significa que no hay dominio de colisión común entre el canal de envío y el de recepción. Ambos extremos pueden enviar simultáneamente. Aunque es poco común en la tecnología de radio, esto podría lograrse mediante la designación de canales separados (bandas de frecuencia) para la dirección de transmisión.

Para Ethernet, full-dúplex es posible en par trenzado y fibra. En par trenzado, uno o dos de los cuatro pares envían en una dirección, mientras que el otro par (es) envía en la dirección opuesta. La fibra debe tener dos hebras, cada envío en la dirección opuesta.

Romper el dominio de colisión

El siguiente desarrollo importante en la Ethernet tuvo lugar en 1990 en forma de conmutadores de red. Estos componentes electrónicos activos dan una nueva vida a las redes LAN mediante la separación entre el dominio de colisión y el dominio de difusión.

Los participantes en una LAN ya no se conectan directamente entre sí, están interconectados a través de conmutadores de red. Interruptores que racionalizan las comunicaciones al reducir el número de paquetes de Ethernet enviados a cada participante. En lugar de enviar todos los paquetes a todos los miembros, los interruptores envían los paquetes sólo por el segmento del destinatario designado.

La complejidad añadida de múltiples dominios de colisión hizo subir toda una nueva serie de problemas: lazos, árboles de expansión, VLAN, enlaces unidos, y mucho más. El IEEE introduce varias nuevas normas para hacer frente a estos problemas, destacado en la tabla de abajo.

Que es Ethernet y las Normas IEEE por código
espacio del problema EthernetNorma IEEEVersión inicial
puentes MAC, árbol de expansión, y la detección de bucle802.1D1990
VLAN: más de un dominio de difusión por conmutador, la forma de señal de éstos entre los conmutadores802.1Q1998
Agregación de enlaces: el tratamiento de múltiples enlaces físicos entre los conmutadores como una relación lógica (a. k. a., LACP, LAG)802.3ac2000

Aspectos destacados de los estándares IEEE desarrollados en la rápida expansión de las tecnologías Ethernet

Cómo un dominio de difusión es diferente de un dominio de colisión

Cada segmento LAN se dice que es un “dominio de difusión .” El dominio de colisión se refiere al medio físico (normalmente de cobre) que se comparte entre los participantes de la red. El dominio de difusión se refiere a la separación lógica entre LANs. En las redes IP, una LAN normalmente tiene los mismos límites lógicos como una subred.

Un paquete de difusión está destinado a ser repetido desde el emisor a todos los demás participantes dentro de la LAN. Muchos servicios en red Usan broadcast para descubrir qué recursos están disponibles (como ARP y DHCP ).

Para evitar problemas de escala con grandes redes, las redes  LAN se mantienen típicamente a las comunidades de menos de 1.000 participantes. No hay una regla fija para cuántos participantes pueden estar en una sola LAN, pero el rendimiento disminuirá una vez que suficientes participantes comenzarán a transmitir para descubrirse uno al otro.

La progresión constante de las tecnologías Ethernet

Vamos a retroceder de nuevo a 1979. Con el éxito de Ethernet, Metcalfe dejó Xerox ese año para fundar su propia compañía, 3Com. Se asoció con Digital, Intel y Xerox (el consorcio DIX), su trabajo pionero llevó a la industria para formar el comité de IEEE para la normalización de redes de área local y metropolitana. Antes de 1983 fue adoptado el ahora famoso IEEE 802.3.

Las tecnologías compartidas llegaron a un ancho de banda de 10 megabits por segundo (Mbps) o 1,25 megabytes por segundo (Mbps), pero estaban limitados en distancia de 100 metros. En 1987, la fibra óptica extendió los LAN a 2000m (10BaseFL ).

Las mejoras de la electrónica de señalización condujeron a tasas de transferencia de 100 Mbps para Fast Ethernet (100Base- X) en 1995. En 1997, la introducción de full-dúplex de comunicación significa que los datos podrían pasar en ambas direcciones simultáneamente, duplicando el rendimiento.

Transferencias de Gigabit (1000 Mbps) a través de fibra llegaron en 1998, seguido de el par trenzado en 1999. Cuatro años más tarde, la fibra de 10 Gbps llegó a la escena en 2003, y apareció en forma de par trenzado para el año 2006. A partir de este escrito, 40G y 100G están ya en producción, con especificaciones de 400G aún en el borrador.

Ethernet sobre fibra

ethernet sobre fibra

 

Piedras angulares en la vida de Ethernet

FechaDescripciónTipo medioMax. de velocidad
1973prototipo inicial Ethernetgruesa coaxial2,94 Mbps
1982estándar de Ethernet II (DIX 2.0)gruesa coaxial10 Mbps
1983802.3 estándar IEEE Oficial (incluye algunos cambios a la cabecera campos)gruesa coaxial10 Mbps
1985neta fina (IEEE 802.3a)coaxial fino10 Mbps
1987IEEE 802.3d introduce fibra para repetidoresFibra óptica10 Mbps
1990IEEE 802.3i introduce par trenzadoPar trenzado10 Mbps
1993IEEE 802.3j aporta fibra a la estación finalFibra óptica10 Mbps
1995IEEE 802.3u Fast Ethernet y presenta la negociación automáticaPar trenzado, fibra óptica100 Mbps
1998IEEE 802,3z describe Gigabit sobre fibraFibra óptica1 Gbps
1999IEEE 802.3ab trae Gbps al par trenzadoPar trenzado1 Gbps
2003IEEE es 802.3ae 10G a través de fibraFibra óptica10 Gbps
2010IEEE es 802.ba 40G y 100G a través de fibraFibra óptica40 Gbps, 100 Gbps

Sinopsis de la linea de tiempo IEEE 802.3 de Wikipedia

Otras formas de Ethernet

Por primera vez en 1997, el estándar IEEE 802.11 describe Ethernet a través de la radio, o Wi-Fi. Similar a la tecnología, la velocidad y el rendimiento de cable han aumentado de manera constante en el tiempo.

Debido a que la transmisión se produce a través de un medio compartido, la comunicación sólo es half-duplex (que recuerda a los estándares de Ethernet anteriores).

Ethernet ha crecido para formar la columna vertebral de gran parte de Internet. Las redes de investigación (como Internet 2) han utilizado las redes de fibra de larga distancia, combinado con WDM , para abarcar el territorio continental. Los proveedores de Internet comercial de interconexión con los compañeros utilizando Ethernet en varios puntos de intercambio en todo el mundo.

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