Trama de Ethernet

La estructura de la trama de Ethernet agrega encabezados y tráilers alrededor de la Capa 3 PDU para encapsular el mensaje que debe enviarse. Tanto el tráiler como el encabezado de Ethernet cuentan con varias secciones (o campos) que el protocolo Ethernet utiliza.

Campos Preámbulo y Delimitador de inicio de trama

Los campos Preámbulo (7 bytes) y Delimitador de inicio de trama (SFD) (1 byte) se utilizan para la sincronización entre los dispositivos emisores y receptores. Estos primeros 8 bytes de la trama se emplean para captar la atención de los nodos receptores. Básicamente, los primeros bytes sirven para que los receptores se preparen para recibir una nueva trama.

Campo Dirección MAC de destino

El campo Dirección MAC de destino (6 bytes) es el identificador del receptor deseado. La Capa 2 utiliza esta dirección para ayudar a que un dispositivo determine si la trama está dirigida a él.

Campo Dirección MAC origen

El campo Dirección MAC de origen (6 bytes) identifica la NIC o interfaz que origina la trama. Los switches utilizan esta dirección para agregar dicha interfaz a sus tablas de búsqueda.

Campo Longitud/Tipo

El campo Longitud/Tipo (2 bytes) define la longitud exacta del campo Datos de la trama. Este campo se utiliza más adelante como parte de la Secuencia de verificación de trama (FCS) con el objeto de asegurar que se haya recibido el mensaje de manera adecuada.

Campos Datos y Relleno

Los campos Datos y Relleno (de 46 a 1500 bytes) contienen la información encapsulada de una capa superior, que es una PDU de Capa 3 genérica, o, más comúnmente, un paquete de IPv4. Todas las tramas deben tener una longitud mínima de 64 bytes (longitud mínima que colabora en la detección de colisiones).

Campo Secuencia de verificación de trama

El campo FCS (4 bytes) detecta errores en una trama. Utiliza una comprobación de redundancia cíclica (CRC).

Dirección MAC

Una dirección Ethernet MAC es un valor binario de 48 bits que se compone de dos partes y se expresa como 12 dígitos hexadecimales. Los formatos de las direcciones pueden ser similares a 00-05-9A-3C-78-00, 00:05:9A:3C:78:00 ó 0005.9A3C.7800

La dirección MAC se compone del identificador exclusivo de organización (OUI) y del número de asignación del fabricante.

Identificador Exclusivo de Organización

El OUI es la primera parte de una dirección MAC. Tiene una longitud de 24 bits e identifica al fabricante de la tarjeta NIC.

Bits de las MAC

Bit multicast o broadcast: Indica a la interfaz receptora que la trama está destinada a un grupo o a todas las estaciones finales del segmento de la LAN.

Bit de direcciones administrado de manera local: Si la dirección MAC asignada por el fabricante puede modificarse en forma local, éste es el bit que debe configurarse.

Número de asignación del fabricante

La parte de la dirección MAC asignada por el fabricante es de 24 bits de longitud e identifica exclusivamente el hardware de Ethernet.

Configuración de Duplex

Se utilizan dos tipos de parámetros duplex para las comunicaciones en una red Ethernet: half duplex y full duplex.

Half Duplex

La comunicación half-duplex se basa en un flujo de datos unidireccional en el que el envío y la recepción de datos no se producen al mismo tiempo.

Problemas de Half Duplex

• Problemas de Funcionamiento, debido a la constante espera, ya que el flujo de datos sólo se produce en una dirección a la vez.
• Las conexiones half-duplex suelen verse en los dispositivos de hardware más antiguos.

Full duplex

El flujo de datos es bidireccional, por lo tanto la información puede enviarse y recibirse al mismo tiempo.

Rendimiento

Ethernet estándar basada en hubs es generalmente del 50% al 60% del ancho de banda de 10 Mb/s. Una red Fast Ethernet full-duplex, en comparación con un ancho de banda de 10 Mb/s, ofrece un rendimiento del 100% en ambas direcciones

Ancho de banda y rendimiento

Una importante desventaja de las redes Ethernet 802.3 son las colisiones. Las colisiones se producen cuando dos hosts transmiten tramas de forma simultánea.

Dominios de colisión

Todos los entornos de los medios compartidos, como aquellos creados mediante el uso de hubs, son dominios de colisión. Cuando un host se conecta a un puerto de switch, el switch crea una conexión dedicada. Esta conexión se considera como un dominio de colisiones individual.

Dominios de broadcast

Una serie de switches interconectados forma un dominio de broadcast simple.

Los routers y las VLAN se utilizan para segmentar los dominios de colisión y de broadcast.

El dominio de broadcast de la Capa 2 se conoce como dominio de broadcast MAC.

Latencia de red

La latencia es el tiempo que una trama o paquete tarda en hacer el recorrido desde la estación origen hasta su destino final.

Componentes de la latencia

• Retraso de la NIC: El tiempo que toma la NIC origen en colocar pulsos de voltaje en el cable y el tiempo que tarda la NIC destino en interpretar estos pulsos.
• El retardo de propagación real: La señal tarda un tiempo en recorrer el cable, Normalmente, éste es de unos 0,556 microsegundos por 100 m para Cat 5 UTP. ¿Categoría 5e, 6, etc?
• El # de dispositivos entre dos dispositivos.

Congestión de red

El primer motivo por el cual segmentar una LAN en partes más pequeñas es el de aislar el tráfico y lograr una mejor utilización del ancho de banda por usuario.

¿Causas más comunes de congestión de red?

• Tecnología de redes y computadoras cada vez más potentes.
• Volumen de tráfico de la red cada vez mayor.

Puentes y switches

Los puentes se utilizan generalmente para dividir una LAN en un par de segmentos más pequeños. En cambio los switches se utilizan, por lo general, para dividir una gran LAN en varios segmentos más pequeños.

Routers

Los routers pueden utilizarse para crear dominios de broadcast, ya que no reenvían tráfico de broadcast predeterminado.

Conmutación simétrica y asimétrica

La conmutación simétrica proporciona conexiones conmutadas entre puertos con el mismo ancho de banda.

Asimétrica

La conmutación asimétrica permite un mayor ancho de banda dedicado al puerto de conmutación del servidor para evitar que se produzca un cuello de botella.

Simétrico

En un switch simétrico, todos los puertos cuentan con el mismo ancho de banda.

VLAN

Una VLAN es una subred IP separada de manera lógica. Las VLAN permiten que redes de IP y subredes múltiples existan en la misma red conmutada. Una VLAN es una red LAN independiente.

Rangos del ID de la VLAN

VLAN de rango normal

Se utiliza en redes de pequeños y medianos negocios y empresas. Se identifica mediante un ID de VLAN entre 1 y 1005. Los ID de 1002 a 1005 se reservan para las VLAN Token Ring y FDDI.

VLAN de rango extendido

Posibilita a los proveedores de servicios que amplíen sus infraestructuras a una cantidad de clientes mayor. Se identifican mediante un ID de VLAN entre 1006 y 4094. Se guardan en el archivo de configuración en ejecución.

VLAN configurables

Un switch de Cisco Catalyst 2960 puede admitir hasta 255 VLAN de rango normal y extendido.

Tipos de VLAN

• VLAN basada en puerto: Una VLAN basada en puerto se asocia con un puerto denominado acceso VLAN.
• VLAN de Datos: Una VLAN de datos es una VLAN configurada para enviar sólo tráfico de datos generado por el usuario. A veces, a una VLAN de datos se la denomina VLAN de usuario.
• VLAN Predeterminada: Todos los puertos de switch se convierten en un miembro de la VLAN predeterminada luego del arranque inicial del switch.
• La VLAN 1 tiene todas las características de cualquier VLAN, excepto que no la puede volver a denominar.
• VLAN Nativa: Una VLAN nativa está asignada a un puerto troncal 802.1Q.
• Admite el tráfico que llega de muchas VLAN (tráfico etiquetado) como también el tráfico que no llega de una VLAN (tráfico no etiquetado).
• VLAN de Administración: Una VLAN de administración es cualquier VLAN que usted configura para acceder a las capacidades de administración de un switch.
• VLAN de voz: Manejan el tráfico de voz sobre IP dentro de la red.
• Requerimientos del tráfico de voz:
• Ancho de banda garantizado para asegurar la calidad de la voz.
• Capacidad para ser enrutado en áreas congestionadas de la red.
• Demora de menos de 150 milisegundos (ms) a través de la red.

Configuración básica de switch

Un switch de capa de acceso se parece mucho a una PC en que se necesita configurar una dirección IP, una máscara de subred y una gateway predeterminada.

Almacenamiento de los archivos RAM/DRAM

• NVRAM: memoria no volátil. Almacena el programa de inicio/copia de respaldo de la configuración del Switch.
• Flash: ROM borrable y reprogramable. Contiene la imagen y microcódigo del O.S. Permite actualizaciones de software.
• ROM: contiene diagnóstico de encendido, programa bootstrap.

Archivos de configuración de CISCO

• Startup-config: Almacena la configuración inicial.
• Running-config: Almacena los comandos de configuración.

Manejo de VLAN

Show vlan
VLAN 2 name
VLAN 2
Name

Asignación de un puerto de switch

Cuando asigna un puerto de switch a una VLAN en forma manual, se lo conoce como puerto de acceso estático.

Gestión de la tabla de direcciones MAC

Los switches utilizan tablas de direcciones MAC para determinar cómo enviar tráfico de puerto a puerto. Estas tablas de direcciones MAC incluyen direcciones estáticas y dinámicas show mac-address-table