Arquitectura Ethernet

Este tipo de arquitectura es una de las más usadas en redes

de datos debido a su confiabilidad, escalabilidad y facilidad

para la administración. Veamos de qué se trata.

El concepto de arquitectura Ethernet es complejo de definir en pocas palabras. Sin embargo, a modo de introducción, podemos decir que se trata de una red con la capacidad de conmutar paquetes de datos de acceso múltiple (medio compartido) y difusión amplia (broadcast), que utiliza un medio pasivo (cable o aire) y que no posee ningún control central. En la arquitectura Ethernet, el acceso al medio de transmisión está gobernado por las estaciones de trabajo, mediante un esquema de administración estadístico. Poco a poco, iremos recorriendo a lo largo de la obra estos conceptos para comprender con mayor claridad cómo funciona esta arquitectura. 

ELEMENTOS 

Para comenzar con la comprensión de esta tecnología, hagamos un punteo de las características principales: -Medio físico: Compuesto por los cables (UTP y fibra óptica) y otros elementos de hardware, como los conectores RJ45 y placas de red, utilizados para transportar la señal entre los dispositivos que se conectan a la red. -Componentes de señalización: Son dispositivos electrónicos estandarizados que envían y reciben señales sobre un canal Ethernet. -Conjunto de reglas para acceder al medio: Protocolo utilizado por la tarjeta de red que controla el acceso al medio y que permite a los dispositivos de la red utilizar de forma compartida el canal Ethernet. Existen dos modos: half y full duplex. -Trama Ethernet (Frame Ethernet): Se trata de un conjunto de bits organizados de forma estándar. El frame es utilizado para llevar los datos dentro del sistema Ethernet. 

EL FRAME ETHERNET 

La importancia del frame Ethernet radica en que nos permite analizar en detalle el tráfico de red. Este tema, que abordaremos en forma teórica, como veremos a continuación, es bastante complejo, pero necesario. Su rédito está en la práctica y consiste en averiguar con certeza qué tráfico está recorriendo nuestra red, sobre todo, si tenemos en cuenta que no sólo hay protocolos que representan los datos, sino que cada una de las tecnologías que se suman aportan sus propios protocolos. Recordemos que hay varios tipos de protocolos, los que pueden ser de un fabricante específico, propietario, o bien un estándar creado por alguna de las organizaciones (IEEE, ISO, entre otras). 

Un frame Ethernet incluye las siguientes características: 

-El campo Preámbulo: Es una serie de 8 octetos y permite que las estaciones receptoras sincronicen sus relojes con el mensaje entrante a fin de que puedan leerlo sin errores. 

- SFD (Start Frame Delimiter): Se denomina delimitador de comienzo de marco, y sus dos últimos bits están en 00000011, indicando el inicio del frame. 

-Los campos Dirección (MAC) de destino y origen: Son direcciones físicas grabadas en las tarjetas de red (NIC). Estas direcciones son las que utilizan los bridges y los switches para direccionar el tráfico. La dirección de destino (DA) es la que se utiliza para encontrar al dispositivo destino, y la de origen (SA) es la que se guarda en la tabla de los dispositivos. La longitud de las MAC es de 48 bits o 6 bytes. 

-El campo Tipo: Es un número de 16 bits que se utiliza para identificar el tipo de protocolo de la capa de red del modelo OSI (IP, IPX o Apple Talk), que se usa en la red Ethernet. Señala, por tanto, el tipo de dato que es transportado en el campo de datos del paquete. 

-El campo Datos: Puede variar entre un mínimo de 46 bytes y un máximo de 1500 bytes. 

-El campo de chequeo de integridad: Es un valor de 32 bits (4 bytes) que contiene un checksum. El remitente realiza un control CRC (Cyclical Redundancy Control) de los datos e incluye el valor en este campo. El receptor realiza a su vez el mismo cálculo con los datos obtenidos y los compara con el valor del campo FCS (Frame Check Sequence) del paquete recibido. Si no coinciden, se solicita el cambio del paquete erróneo. 

IMPORTANCIA DEL FRAME 

Como ya dijimos, Ethernet es una pieza clave para poder comprender qué es lo que sucede detrás de la arquitectura y cuáles son los elementos que intervienen en su funcionamiento. Es aquí donde incluimos las aplicaciones que nos permiten observar la realidad de la red. Se llaman analizadores de tráfico, y los hay en cantidades; sólo tenemos que instalar uno y utilizarlo. Éste nos permitirá ver el paquete transmitido y desmenuzado de principio a fin. También el frame Ethernet tiene participación en los dispositivos de la capa de enlace del modelo OSI, como el bridge y el switch, que basan su funcionamiento en las direcciones MAC de destino (DA) y de origen (SA). 

CSMA/CD Y LAS COLISIONES 

El protocolo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) es el método de acceso al medio en las redes Ethernet. En este método, las PCs escuchan la red para detectar actividad. Si no la hay, entonces pueden transmitir un frame a la red. Mientras lo hacen, continúan escuchando el medio para verificar si ocurren colisiones con la transmisión de otras computadoras. Si se detecta una colisión, la computadora espera un tiempo aleatorio e intenta enviar el frame otra vez. El ciclo de reintento de envío de un mismo frame se repite 16 veces; cada una de éstas tiene un tiempo aleatorio mayor al anterior y, en caso de no poder enviarlo, desiste e informa a las capas superiores. Finalmente, reintenta el envío del mismo frame.