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DR. ROLANDO SALAZAR HERNÁNDEZ

REDES LAN ETHERNET

EMPEZAR

ÍNDICE

1. REDES LAN ETHERNET

1.1 ¿Qué es una RED LAN ETHERNET?

1.2 evolución del 802.3i

1.3 GESTIÓN DE CAPAS DE ETHERNET

2. EVOLUCIÓN DE LAS REDES LAN

3. LAN ETHERNET 10BASE-T

4. MEJORAS DE RENDIMIENTO

4.1 Elementos en el diseño

4.2 DOMINIOS DE COLISIÓN

4.3 DOMINIOS DE BROADCAST

4.4 IMPORTANCIA DE LOS DOMINIOS

5. VLANS (VIRTUAL LANS)

Puede ser definida como un conjunto de dispositivos ubicados físicamente en el mismo lugar y comunicados entre sí a través de algún medio físico.

¿Qué es una RED LAN ETHERNET?

REDES LAN ETHERNET

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A su vez dispone de diferentes variantes, adaptadas a cada medio y velocidad.

REDES LAN ETHERNET

El modo de operar de estas se basa en Ethernet, definido en el estándar IEEE 802.3. El cual establece los protocolos y tecnologías necesarios a aplicar tanto en capa física como en enlace de datos para que dicha comunicación pueda ser llevada a cabo entre todos los miembros de la red.

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VÍDEO: REDES LAN ETHERNET

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REDES LAN ETHERNET

En 1983, se creó el estándar 802.3i, que fue el primer protocolo de red Ethernet. Este estándar definía una red que operaba a una velocidad de 10 megabits por segundo (Mbps) y utilizaba cables de cobre para transmitir datos.

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EVOLUCIÓN DEL ESTANDAR 802.3i

  • Establecer la conexión con capas superiores.
  • Crear la trama en capa 2.
  • Identificar el protocolo aplicado en capa 3.

En este aspecto, LLC aplica el estándar 802.2, encargándose de:

REDES LAN ETHERNET

En la capa 1, se definen las señales, cadenas de bits, componentes físicos y distintas topologías de red. Mientras, en enlace de datos, cada una de las subcapas ejecutará funciones específicas.

gestión de capas de ethernet

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  • Encapsulado de datos, lo que incluye delimitación de tramas, direccionamiento físico y detección de errores.
  • Control de acceso al medio.

MAC uso de 802.3, funciones:

REDES LAN ETHERNET

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  • Una tarjeta de red (NIC) en cada uno de los PCs.
  • Un hub o switch Ethernet.
  • Cableado UTP para establecer la conexión entre los PCs y el hub o switch.

Actualmente, la creación una LAN doméstica consta de un procedimiento bastante sencillo, donde tan solo bastarían 3 elementos:

REDES LAN ETHERNET

LAN Ethernet básica

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EVOLUCIÓN DE LASREDES LAN

A día de hoy, y gracias al avance de las nuevas tecnologías, crear una LAN Ethernet no implica ninguna dificultad; sin embargo, en sus comienzos resultaba una tarea más tediosa y bastante diferente a las topologías actuales.Antes de la aparición de 10BASE-T, Ethernet operaba en los estándares 10BASE5 y 10BASE2.

EVOLUCIÓN REDES LAN

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Estos, aunque con diferentes características, se basaban en la utilización de cableado coaxial como medio físico, implementando una topología basada en un bus de comunicación al cual conectaba cada uno de los PC, logrando gracias a ello la creación de la red sin necesidad de switchs o hubs.

EVOLUCIÓN REDES LAN

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Cualquier comunicación entre sus miembros se lleva a cabo a través del bus mediante el envío de señales eléctricas. El problema reside en que estas son recibidas por todos los dispositivos, de tal manera que si A envía datos a B, también serán recibidos por C.

Evolución de las redes LAN

10BASE2

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Evolución de las redes LAN

Debido a que los cables coaxiales están compuestos por un núcleo que tan solo permite el envío de una señal, por lo que si dos dispositivos utilizan el medio de manera simultánea, se generarían dos señales, sobreposicionándose una sobre la otra y haciendo ilegible los datos.

Colisión

Envío de datos

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Evolución de las redes LAN

Para solucionar tal inconveniente fue necesario desarrollar:

  • Cuando un dispositivo desea enviar tráfico, primero comprueba que el medio esté libre. Si es así, hace uso de él, de lo contrario volverá a comprobarlo transcurrido un tiempo.
  • Si ocurre una colisión, los dispositivos involucrados deben detener la transmisión y esperar un tiempo aleatorio antes de volver a intentar. Una vez pasado el tiempo, los dispositivos vuelven a verificar si el medio está libre antes de retransmitir.

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

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LAN ETHERNET 10BASE-T

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Gracias a la utilización de cableado UTP y de un dispositivo intermediario, agregando numerosos beneficios a la red como su facilidad de instalación, mayor disponibilidad, escalabilidad y reducción de costes.

LAN ETHERNET 10BASE-T

Con el paso del tiempo, comenzaron a desarrollarse nuevos componentes físicos y con ellos un nuevo estándar Ethernet para soportarlos. Más concretamente el 802.3i, también conocido como 10BASE-T.

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TOPOLOGÍA ESTRELLA

La topología estrella puede ser definida como aquella que crea una red con relación a un elemento central de conexión, que gestionará la comunicación de los dispositivos.

En 10BASE-T es el hub, pero en redes actuales suele ser el switch

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+Info

LAN ETHERNET 10BASE-T

La misma topología que en 10BASE2 pero esta vez haciendo uso de 10BASE-T quedaría definida de la siguiente manera.

Donde el bus es sustituido por un hub, al igual que el cableado utilizado para establecer la conexión (antes coaxial y ahora UTP).Sin embargo, este cambio de diseño no supone ninguna mejora en cuanto al modo de operar, siendo el funcionamiento en ambos estándares el mismo.

El hub es considerado un dispositivo de capa 1, ya que no interpreta los datos, tan solo regenera la señal y la reenvía.

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VÍDEO: LAN ETHERNET 10BASE-T

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MEJORAS DE RENDIMIENTO GRACIAS AL SWITCH

MEJORAS DE RENDIMIENTO GRACIAS AL SWITCH

Actúan como bus y repetidor en un solo dispositivo, aplicando a su vez técnicas de control de acceso al medio como CSMA/CD.

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LOS HUBS

Manteniendo las siguientes limitaciones:

  • Tanto en 10BASE2, 10BASE5 como 10BASE-T, el ancho de banda disponibleera compartido por todos los equipos que formaban parte de la red.
  • Aun aplicando CSMA/CD es posible que se produzcan colisiones, lo que conlleva gasto de ancho de banda y retraso en las comunicaciones.

  • Tienen la capacidad de reenviar los datos solo al destinatario real de estos, lo que se traduce en una capa de seguridad y en un mejor aprovechamiento del ancho de banda.

MEJORAS DE RENDIMIENTO GRACIAS AL SWITCH

Es un elemento imprescindible en redes actuales y que soluciona las limitaciones anteriores. Estos hacen uso del mismo cableado que los hubs (UTP) y la misma topología estrella, pero agregando los beneficios enumerados a continuación.

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EL SWITCH

Tienen la capacidad de reenviar los datos solo al destinatario real de estos, lo que se traduce en una capa de seguridad y en un mejor aprovechamiento del ancho de banda.

MEJORAS DE RENDIMIENTO GRACIAS AL SWITCH

  • Permiten enviar y recibir tráfico de manera simultánea a través del mismo enlace, es decir, hacen uso de transmisión full-duplex.
  • Establecen un ancho de banda dedicado para cada puerto y por lo tanto para cada PC.

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MEJORAS DE RENDIMIENTO GRACIAS AL SWITCH

  • Soluciona el problema de colisiones
  • Concepto es denominado como dominios de colisión. Los hub crean un solo dominio de colisión para todos los dispositivos conectados, mientras que los switchs uno por cada interfaz

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VÍDEO: DIFERENCIAS ENTRE HUB Y SWITCH

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Elementos en el diseño de LANs Ethernet

LANEthernet resulta imprescindible evaluar cada uno de los elementos que pueden afectar o mejorar el rendimiento de esta. Una mala implementación se traduce en el desaprovechamiento de ancho de banda, fallos de seguridad, bucles, etc. La mejor manera de lograrlo es llevando a cabo una segmentación de la red, utilizando para ello dominios de colisión, de broadcast y VLANs.

Elementos en el diseño de LANs Ethernet

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DOMINIOS DE COLISIÓN

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Por lo tanto, un buen diseño de red tratará de limitarlos lo máximo posible, tarea de la cual se encargan los switchs y routers.

DOMINIOS DE COLISIÓN

Los dominios de colisión son definidos como un único medio físico compartido entre varios dispositivos, cuantos más accedan, mayor probabilidad de colisión y menor ancho de banda disponible.

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Router

Bridge

Switch

Un único dominio de colisión para todos los dispositivos conectados a él.

Hub

Cada dispositivo genera los siguientes dominios de colisión:

DOMINIOS DE COLISIÓN

Un dominio de colisión por cada interfaz.

Un dominio de colisión por cada interfaz.

Un dominio de colisión por cada interfaz, creando una conexión punto a punto en cada una de ellas.

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Dominios de colisión entre diferentes dispositivos.

DOMINIOS DE COLISIÓN

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DOMINIOS DE BROADCAST

Los dominios de broadcast hacen referencia al alcance que tendrá un paquete broadcast enviado desde algún segmento de la red, es decir, qué dispositivos lo procesarán y dónde se detiene. El dispositivo por excelencia para limitarlos es el router, ya que por defecto no reenvían este tipo de paquetes a través de sus interfaces

DOMINIOS DE BROADCAST

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Router

Bridge

Switch

Un único dominio de broadcast para todos los dispositivos conectados a él.

Hub

Cada dispositivo genera los siguientes dominios de broadcast:

DOMINIOS DE broadcast

Un dominio broadcast por cada interfaz.

Un único dominio de broadcast para todos los dispositivos conectados a él.

Un único dominio de broadcast para todos los dispositivos conectados a él, salvo que se definan VLANs.

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Dominios de broadcastentre diferentes dispositivos.

DOMINIOS DE broadcast

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VIDEO: DOMINIOS DE COLISIÓN Y BROADCAST

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IMPORTANCIA DE LOS DOMINIOS DE COLISIÓN Y BROADCAST

IMPORTANCIA DE LOS DOMINIOS DE COLISIÓN Y BROADCAST

dominios de colisión

dominios de broadcast

Todos los dispositivos ubicados en el mismo comparten medio físico, y, por lo tanto, ancho de banda. Provocando disminuir el rendimiento de la red, no solo por compartir ancho de banda, si no también porque se producirán colisiones y con ello retrasos en las comunicaciones.

Suele ser demasiado amplio, genera una bajada de rendimiento tanto a nivel de red como de host. Por ello el paquete recorre múltiples dispositivos y medios físicos, afectando al ancho de banda y velocidad de procesamiento tanto de dispositivos intermediarios como de hosts finales.

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IMPORTANCIA DE LOS DOMINIOS DE COLISIÓN Y BROADCAST

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comparación entre ambos:

VLANS (VIRTUAL LANS)

VLANS (VIRTUAL LANS)

Estas pueden ser definidas como una tecnología en capa 2 utilizada para dividir la red en segmentos con el fin de obtener beneficios como mayor seguridad, facilidad de administración y creación de dominios de broadcast, siendo generadas y gestionadas desde los switchs.

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Para comprenderlo de mejor manera, cada interfaz es configurada para formar parte de una VLAN, y solo podrán comunicarse entre sí aquellas que pertenezcan a la misma.

VLANS (VIRTUAL LANS)

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VLANS (VIRTUAL LANS)

La comunicación entre diferentes VLANs no podrá llevarse a cabo sin la existencia de un router que lo permita, por lo que a su vez se crea un dominio de broadcast por cada una de ellas.

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