Apuntes de clase sobre modelos actuales de Ethernet.

1. ETHERNET 100
Fast Ethernet
La Ethernet de 100 Mb/s
Redes de Área Local
C.F.G.S. “Administrador de Sistemas Informáticos”
David H. Martín Alonso
- Marzo 2005 -

2. 2
ETHERNET 100
Tabla de Contenidos
Historia
Identidad Tecnológica
Señalización
MAC
Diseño de la Red
Señalización
100BASEX
100BASET4
100BASET2
Modelos de Transición
Autonegociación
Bibliografía
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3. 3
ETHERNET 100
Historia
[TFest]
Modelo Ethernet dominante en instalaciones actuales
En distribución horizontal: Puestos de usuario
Complementado con versiones a 1 Gb/s en troncales (dist. vertical)
1995: Competición por estándares de alta velocidad
Popularidad de 10BASE2/10BASET vs. Token Ring
Importancia de la marca quot;Fast Ethernetquot;
Alternativas:
a) Ethernet con CSMA/CD acelerado: 3COM
b) Token Ring acelerado: IBM
c) Sistema de reserva: HP (802.12 - 100VGAnyLAN)
Éxito rápido e inesperado
Sencillez, facilidad de transición, agilidad comercial...
Avala inmediatamente desarrollos posteriores a 1 Gb/s
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4. 4
ETHERNET 100
Identidad (I - Tecnología)
Referente tecnológico: FDDI
Señalización: 4B5B/MLT-3 frente a Manchester
Medio Físico: cableado estructurado
Mayoritariamente UTP5 y FO en situaciones puntuales
Compatibilidad con instalaciones UTP3 existentes
Método Aleatorio de Acceso al Medio: CSMA/CD
Seña de identidad Ethernet. Importancia de la marca
Semidúplex (Shared Ethernet – Compartida)
Método de Acceso al Medio: Full Duplex Conmutado
Full Duplex (Switched Ethernet – Conmutada)
Sustitución hub × switch condicionada por precios
Aumento de velocidad × 10
Hay que replantear el triángulo velocidad-dimensiones-trama
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5. 5
ETHERNET 100
Identidad (II - Denominación)
Diversas denominaciones:
Fast Ethernet
– Denominación genérica comercial, ambicionada por la competencia
802.3u: 100BASEX (100BASEFX y 100BASETX)
– Versiones iniciales para fibra óptica y par trenzado UTP Cat. 5
– 100BASET4: 100 Mb/s sobre 4 pares en UTP categoría 3
802.3y: 100BASET2
– Versiones avanzada para UTP categoría 3 (2 pares)
Incorporados a IEEE 802.3 (ISO/IEC 8802-3)
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6. 6
ETHERNET 100
MAC
Control de Acceso al medio: CSMA/CD
Referente para conseguir la denominación quot;Fast Ethernetquot;
Replanteo de dimensiones de la red
Aumento de velocidad × 10
Mantenimiento de las características de la trama
– Compatibilidad directa con segmentos 10BASE (puentes)
– Ranura: 51.2 µs → 5120 ns (64 bytes)
Necesidad de un cálculo más preciso de retardos
La regla de 4 repetidores ó 5-4-3 ya no es válida
 
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7. 7
ETHERNET 100
Diseño de la Red (I)
Ranura: 51.2 µs → 5120 ns (64 bytes y tiempo de bit 10ns)
Retardos estándar:
2 tarjetas de red: ~ 1000ns
100m de cable: ~ 1000ns
1 repetidor (clase II): ~ 1000ns
– Frente a los repetidores de clase I, los de clase II tienen todos sus interfaces
compatibles entre sí, con lo que el retardo es menor
El quot;Dominio Fast Ethernetquot;:
2 estaciones con su cableado (100m)
2 hub próximos (no queda margen de cableado)
Latiguillos de conexión 

H H
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8. 8
ETHERNET 100
Diseño de la Red (II)
Adaptación de las instalaciones clásicas 10BASET
Necesidad de un conmutador en lugar del repetidor (hub) principal
El conmutador (switch) une/separa dominios de colisiones
H
H
H
H
H
H H
H H
H H
H
H
H
S
H H H
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9. 9
ETHERNET 100
Señalización (I)
[Rhys/encoding.htm]
Necesitamos una señalización menos costosa que Manchester
Hasta 2 cambios de nivel por bit: 100% de sobrecarga
Evolución tecnológica: Mejores relojes
Codificación 4B5B
En 100BASEX (100BASEFX y 100BASETX)
Los bits se transmiten en bloques de cuatro
Emplean 5 bits (redundancia ante fallos)
Modelo heredado de FDDI
32 combinaciones:
16 para datos (4 bits)
8 para señales de control
Se desechan las que tienen muchos ceros
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10. 10
ETHERNET 100
Señalización (II)
[Rhys/encoding.htm]
Señalización MLT-3 en 100BASETX
– Multi Level Transition 3 / NRZi-3
Tres niveles: -V, 0, +V
Cambio de nivel en los 1's tipo NRZi
Reduce la frecuencia fundamental
– UTP 5 da 100 MHz, con lo que cabe hasta el armónico de frecuencia 3ƒ.
– Elude restricciones de potencia FCC sobre los 30 MHz
1 1 1 1 1 1 1
×1
Manchester
10BASET 10Mb/s - 20Mbaudios - 10MHz
×2
NRZi
100Mb/s - 125Mbaudios - 62,5MHz
×4
MLT-3 / NRZi-3
100BASETX 100Mb/s – 125Mbaudios - 31,25MHz
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11. 11
ETHERNET 100
100BASEX (802.3u)
100BASEFX sobre fibra óptica
Herencia FDDI
Fibra multimodo
Segunda ventana (1300nm)
Hasta 2km
– Distancia incompatible CSMA/CD
– Requiere concentradores
4B5B
100BASETX sobre UTP Cat. 5
4B5B + MLT-3
Interfaz genérica MII (Media Independent Interface)
Analogía con AUI para conectar transceptores externos
40 pines
No se comercializa usado como conector externo
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12. 12
ETHERNET 100
100BASET4 (802.3u)
Modelo compatible con cableado UTP Cat. 3
Transmisión a 100 Mb/s sobre tres pares
Emplea los cuatro pares
– 2 unidireccionales con detección de portadora y colisiones
– 2 reversibles subordinados a los anteriores (Full Dúplex asimétrico)
– Físicamente incompatible con 100BASETX
Codificación: 8B6T
Cada bloque de 8 bits se traduce en una secuencia ternaria de 6
3 quot;tribitsquot; = 27 combinaciones
– suficientes y redundantes 4 bits de datos (16 combinaciones)
– 3 pares = 4bits × 25 Mbaudios = 100 Mb/s
– Nyquist: 25 Mbaudios ~ 12 Mhz
Electrónica: Transmisión simultánea a 3 pares
Diferentes retardos según longitud (por el trenzado o curvado)
El preámbulo se repite en los tres pares
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13. 13
ETHERNET 100
100BASET2 (802.3y)
Modelo posterior, experimental sobre UTP Cat. 3
Desarrollo separado para no entorpecer al grupo principal
Tecnología base que se reutiliza en Gigabit Ethernet
Transmisión a 100 Mb/s sobre sólo dos pares UTP Cat. 3
Transmisión bidireccional en cada par
Full Dúplex simétrico del todo
Codificación: PAM5×5
Señales quinarias
2 quot;quibitsquot; = 25 combinaciones
– suficientes y redundantes 4 bits de datos (16 combinaciones)
– 2 pares = 4bits × 25 Mbaudios = 100 Mb/s
– Nyquist: 25 Mbaudios ~ 12 Mhz
Electrónica:
Importante mejora tecnológica para transmisión bidireccional
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14. 14
ETHERNET 100
Diseño: Modelos de Transición
Soluciones mixtas para facilitar la transición
Bajo coste
Dispositivos de baja velocidad con algún puerto de alta velocidad
Las necesidades de alta velocidad están localizadas
Usos habituales
Conexiones troncales
Nodos de acceso compartido (Servidores de red, etc.)
H H H

  
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15. 15
ETHERNET 100
Autonegociación
[Cisco]
Dispositivos con soporte para varios tipos de Ethernet
Compatibilidad hacia abajo de dispositivos nuevos
Protocolo para decidir velocidad y modo óptimo
Completamente a nivel físico; no hay tramas de control
– NLP (Normal Link Pulses) en 10BASET cada 16ms
– Ráfagas de FLP (Fast Link Pulses) en 100BASETX
– Los FLP llevan los bits de identificación intercalados
En cada puerto
Al encender o reiniciar estaciones y/o dispositivos de retransmisión
Opcional en Fast Ethernet, pero obligatorio en Gigabit Ethernet
Se puede deshabilitar, pero no está recomendado
(1) 1000BASE-T full-duplex (6) 100BASE-T4 half-duplex
(2) 1000BASE-T half-duplex (7) 100BASE-TX half-duplex
(3) 100BASE-T2 full-duplex (8) 10BASE-T full-duplex
(4) 100BASE-TX full-duplex (9) 10BASE-T half-duplex
(5) 100BASE-T2 half-duplex
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16. 16
ETHERNET 100
Bibliografía (I)
 [Tan4] Computer Networks (4ª Ed.)
Andrew S.Tanenbaum
Ed. Prentice Hall PTR (Pearson Educación) 2003
Libro de referencia, autoridad máxima en el tema. Nivel técnico medio.
 [Leon] Redes de Comunicación
Alberto León-García, Indra Widjaja
Ed. McGraw-Hill 2000
Libro de referencia general de nivel técnico medio-alto ajustado a las clases.
 [Mont] Página Personal de Rogelio Montañana
Rogelio Montañana
http://www.uv.es/~montanan/
Apuntes y materiales de las asignaturas de redes. Completisimo, claro y bien
organizado.
 [Rhys] Data Networks Resource: Ethernet, Data Cabling, etc.
Rhys Haden
http://www.rhyshaden.com/
Materiales variados sobre redes. Completo, detallado y claro.
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17. 17
ETHERNET 100
Bibliografía (II)
 [EthF] comp.dcom.lans.ethernet FAQ
http://www.faqs.org/faqs/LANs/ethernet-faq/
FAQ sobre Ethernet. Básico. Descripción, historia, tipos...
 [TFest] TechFest
http://www.techfest.com/
Material de referencia sobre redes. Avanzado.
 [Cisco] Cisco – Ethernet Technologies
http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ethernet.htm
Material de referencia sobre Ethernet. Completo y avanzado.
 [CSpur] Charles Spurgeon's Ethernet Web Site
http://www.ethermanage.com/ethernet/ethernet.html
Recopilación de materiales sobre Ethernet.
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ETHERNET 100
Normativa
 [802] Get IEEE 802™
http://standards.ieee.org/getieee802/portfolio.html
Sitio de distribución gratuita de los estándares 802
 [RFC] IETF Request for Comments
http://www.rfc-editor.org/
http://sunsite.cnlab-switch.ch/ftp/doc/standard/rfc/mini-index.html
Documentación del IETF relacionada con Internet
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