Ethernet

Ethernet ( / ˈiːθərnɛt / EE - thər-net ) es una familia de tecnologías de redes informáticas cableadas que se utilizan habitualmente en redes de área local ( LAN ), redes de área metropolitana (MAN) y redes de área amplia ( WAN ). ^[1] Se introdujo comercialmente en 1980 y se estandarizó por primera vez en 1983 como IEEE 802.3 . Desde entonces, Ethernet se ha perfeccionado para admitir velocidades de bits más altas , una mayor cantidad de nodos y distancias de enlace más largas, pero conserva mucha compatibilidad con versiones anteriores . Con el tiempo, Ethernet ha reemplazado en gran medida a las tecnologías LAN cableadas de la competencia, como Token Ring , FDDI y ARCNET .

El Ethernet 10BASE5 original utiliza un cable coaxial grueso como medio compartido . Este fue reemplazado en gran medida por 10BASE2 , que utilizaba un cable más delgado y flexible que era más económico y fácil de usar. Las variantes más modernas de Ethernet utilizan enlaces de par trenzado y fibra óptica junto con conmutadores . A lo largo de su historia, las velocidades de transferencia de datos de Ethernet se han incrementado desde el original.2,94  Mbit/s ^[2] hasta el último400 Gbit/s , con velocidades de hasta1,6  Tbit/s en desarrollo. Los estándares Ethernet incluyen varias variantes de cableado y señalización de la capa física OSI .

Los sistemas que se comunican a través de Ethernet dividen un flujo de datos en fragmentos más cortos llamados tramas . Cada trama contiene direcciones de origen y destino, y datos de comprobación de errores para que se puedan detectar y descartar las tramas dañadas; la mayoría de las veces, los protocolos de capa superior activan la retransmisión de las tramas perdidas. Según el modelo OSI , Ethernet proporciona servicios hasta la capa de enlace de datos inclusive . ^{[3] La} dirección MAC de 48 bits fue adoptada por otros estándares de red IEEE 802 , incluido IEEE 802.11 ( Wi-Fi ), así como por FDDI . Los valores EtherType también se utilizan en los encabezados del Protocolo de acceso a subredes (SNAP).

Ethernet se utiliza ampliamente en hogares e industrias y funciona bien con tecnologías inalámbricas Wi-Fi . El protocolo de Internet se transmite comúnmente a través de Ethernet, por lo que se considera una de las tecnologías clave que componen Internet .

Ethernet fue desarrollado en Xerox PARC entre 1973 y 1974 ^{[4] [5]} como un medio para permitir que las computadoras Alto se comunicaran entre sí. ^[6] Se inspiró en ALOHAnet , que Robert Metcalfe había estudiado como parte de su tesis doctoral ^{[7] [8]} y originalmente se llamó Alto Aloha Network. ^[6] La idea de Metcalfe era esencialmente limitar las señales similares a Aloha dentro de un cable, en lugar de transmitirlas al aire. La idea se documentó por primera vez en un memorando que Metcalfe escribió el 22 de mayo de 1973, donde la nombró en honor al éter luminífero que alguna vez se postuló que existía como un "medio omnipresente y completamente pasivo para la propagación de ondas electromagnéticas". ^{[4] [9] [10]}

En 1975, Xerox presentó una solicitud de patente que incluía a Metcalfe, David Boggs , Chuck Thacker y Butler Lampson como inventores. ^[11] En 1976, después de que el sistema se implementara en PARC, Metcalfe y Boggs publicaron un artículo seminal. ^{[12] [a]} Ron Crane , Yogen Dalal , ^[14] Robert Garner, Hal Murray, Roy Ogus, Dave Redell y John Shoch facilitaron la actualización del protocolo original de 2,94 Mbit/s al protocolo de 10 Mbit/s, que se lanzó al mercado en 1980. ^[15]

Metcalfe dejó Xerox en junio de 1979 para formar 3Com . ^{[4] [16]} Convenció a Digital Equipment Corporation (DEC), Intel y Xerox para que trabajaran juntos para promover Ethernet como estándar. Como parte de ese proceso, Xerox aceptó renunciar a su marca registrada "Ethernet". ^[17] El primer estándar se publicó el 30 de septiembre de 1980, como "The Ethernet, A Local Area Network. Data Link Layer and Physical Layer Specification". Este llamado estándar DIX (Digital Intel Xerox) ^{[18] especificaba Ethernet de 10 Mbit/s, con direcciones de destino y origen de 48 bits y un campo de tipo} Ethertype global de 16 bits . ^[19] La versión 2 se publicó en noviembre de 1982 ^[20] y define lo que se conoce como Ethernet II . Los esfuerzos de estandarización formal se llevaron a cabo al mismo tiempo y dieron como resultado la publicación de IEEE 802.3 el 23 de junio de 1983. ^[21]

Ethernet inicialmente compitió con Token Ring y otros protocolos propietarios . Ethernet pudo adaptarse a las necesidades del mercado y, con 10BASE2, pasó al cable coaxial delgado y económico y, a partir de 1990, al ahora omnipresente par trenzado con 10BASE-T. A fines de la década de 1980, Ethernet era claramente la tecnología de red dominante. ^[4] En el proceso, 3Com se convirtió en una empresa importante. 3Com envió su primer NIC Ethernet 3C100 de 10 Mbit/s en marzo de 1981, y ese año comenzó a vender adaptadores para PDP-11 y VAXes , así como computadoras Intel y Sun Microsystems basadas en Multibus . ^{[22] : 9} Esto fue seguido rápidamente por el adaptador Unibus a Ethernet de DEC, que DEC vendió y usó internamente para construir su propia red corporativa, que alcanzó más de 10,000 nodos en 1986, convirtiéndola en una de las redes de computadoras más grandes del mundo en ese momento. ^[23] En 1982 se lanzó una tarjeta adaptadora Ethernet para IBM PC y, en 1985, 3Com había vendido 100.000. ^{[16] En la década de 1980, el producto} PC Network de IBM compitió con Ethernet para PC y, durante esa década, el hardware LAN, en general, no era común en las PC. Sin embargo, a mediados y finales de la década de 1980, las redes de PC se volvieron populares en oficinas y escuelas para compartir impresoras y servidores de archivos, y entre las muchas y diversas tecnologías LAN competitivas de esa década, Ethernet fue una de las más populares. Se produjeron adaptadores Ethernet basados ​​en puerto paralelo durante un tiempo, con controladores para DOS y Windows. A principios de la década de 1990, Ethernet se volvió tan frecuente que comenzaron a aparecer puertos Ethernet en algunas PC y la mayoría de las estaciones de trabajo . Este proceso se aceleró enormemente con la introducción de 10BASE-T y su conector modular relativamente pequeño , momento en el que aparecieron puertos Ethernet incluso en placas base de gama baja. ^{[ cita requerida ]}

Desde entonces, la tecnología Ethernet ha evolucionado para satisfacer los nuevos requisitos de ancho de banda y del mercado. ^[24] Además de las computadoras, Ethernet ahora se utiliza para interconectar electrodomésticos y otros dispositivos personales . ^[4] Como Ethernet industrial, se utiliza en aplicaciones industriales y está reemplazando rápidamente los sistemas de transmisión de datos heredados en las redes de telecomunicaciones del mundo. ^[25] Para 2010, el mercado de equipos Ethernet ascendía a más de $ 16 mil millones por año. ^[26]

En febrero de 1980, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) inició el proyecto 802 para estandarizar las redes de área local (LAN). ^{[16] [27]} El grupo DIX con Gary Robinson (DEC), Phil Arst (Intel) y Bob Printis (Xerox) presentó la denominada especificación Blue Book CSMA/CD como candidata para la especificación LAN. ^[19] Además de CSMA/CD, Token Ring (apoyado por IBM) y Token Bus (seleccionado y de ahí en adelante apoyado por General Motors ) también fueron considerados como candidatos para un estándar LAN. Las propuestas en competencia y el amplio interés en la iniciativa llevaron a un fuerte desacuerdo sobre qué tecnología estandarizar. En diciembre de 1980, el grupo se dividió en tres subgrupos y la estandarización procedió por separado para cada propuesta. ^[16]

Los retrasos en el proceso de normalización pusieron en riesgo la introducción en el mercado de la estación de trabajo Xerox Star y de los productos LAN Ethernet de 3Com. Con estas implicaciones comerciales en mente, David Liddle (director general de Xerox Office Systems) y Metcalfe (3Com) apoyaron firmemente una propuesta de Fritz Röscheisen ( Siemens Private Networks) para una alianza en el emergente mercado de comunicaciones de oficina, incluyendo el apoyo de Siemens para la normalización internacional de Ethernet (10 de abril de 1981). Ingrid Fromm, representante de Siemens en IEEE 802, rápidamente logró un apoyo más amplio para Ethernet más allá de IEEE mediante el establecimiento de un grupo de trabajo competidor "Redes locales" dentro del organismo de normalización europeo ECMA TC24. En marzo de 1982, ECMA TC24 con sus miembros corporativos llegó a un acuerdo sobre un estándar para CSMA/CD basado en el borrador IEEE 802. ^{[22] : 8} Debido a que la propuesta DIX era la más completa técnicamente y debido a la rápida acción tomada por ECMA que contribuyó decisivamente a la conciliación de opiniones dentro del IEEE, el estándar IEEE 802.3 CSMA/CD fue aprobado en diciembre de 1982. ^[16] IEEE publicó el estándar 802.3 como borrador en 1983 y como estándar en 1985. ^[28]

La aprobación de Ethernet a nivel internacional se logró mediante una acción similar y multipartidaria, con Fromm como oficial de enlace trabajando para la integración con el Comité Técnico 83 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y el Subcomité 6 del Comité Técnico 97 de la Organización Internacional de Normalización (ISO). La norma ISO 8802-3 se publicó en 1989. ^[29]

Ethernet ha evolucionado para incluir un mayor ancho de banda, métodos mejorados de control de acceso al medio y diferentes medios físicos. El cable coaxial multipunto fue reemplazado por enlaces físicos punto a punto conectados por repetidores o conmutadores Ethernet . ^[30]

Las estaciones Ethernet se comunican enviándose entre sí paquetes de datos : bloques de datos enviados y entregados individualmente. Al igual que con otras redes LAN IEEE 802, los adaptadores vienen programados con una dirección MAC de 48 bits globalmente única , de modo que cada estación Ethernet tiene una dirección única. ^[b] Las direcciones MAC se utilizan para especificar tanto el destino como la fuente de cada paquete de datos. Ethernet establece conexiones a nivel de enlace, que se pueden definir utilizando tanto las direcciones de destino como de origen. Al recibir una transmisión, el receptor utiliza la dirección de destino para determinar si la transmisión es relevante para la estación o debe ignorarse. Una interfaz de red normalmente no acepta paquetes dirigidos a otras estaciones Ethernet. ^{[c] [d]}

El sistema operativo de la estación receptora utiliza un campo EtherType en cada trama para seleccionar el módulo de protocolo adecuado (por ejemplo, una versión del Protocolo de Internet como IPv4 ). Se dice que las tramas Ethernet se autoidentifican , debido al campo EtherType. Las tramas autoidentificativas permiten mezclar varios protocolos en la misma red física y permiten que una sola computadora utilice varios protocolos juntos. ^[31] A pesar de la evolución de la tecnología Ethernet, todas las generaciones de Ethernet (excluyendo las primeras versiones experimentales) utilizan los mismos formatos de trama. ^[32] Se pueden construir redes de velocidad mixta utilizando conmutadores y repetidores Ethernet que admitan las variantes Ethernet deseadas. ^[33]

Debido a la ubicuidad de Ethernet y al costo cada vez menor del hardware necesario para soportarlo, en 2004 la mayoría de los fabricantes incorporaron interfaces Ethernet directamente en las placas base de las PC , eliminando así la necesidad de una tarjeta de red separada. ^[34]

Ethernet se basó originalmente en la idea de que las computadoras se comunicaban a través de un cable coaxial compartido que actuaba como medio de transmisión de radiodifusión. El método utilizado era similar a los utilizados en los sistemas de radio, ^[e] con el cable común proporcionando el canal de comunicación, comparado con el éter luminífero en la física del siglo XIX, y fue de esta referencia de donde se derivó el nombre Ethernet . ^[35]

El cable coaxial compartido de Ethernet original (el medio compartido) atravesaba un edificio o campus hasta cada máquina conectada. Un esquema conocido como acceso múltiple con detección de colisiones por detección de portadora (CSMA/CD) regía la forma en que las computadoras compartían el canal. Este esquema era más simple que las tecnologías Token Ring o Token Bus de la competencia . ^[f] Las computadoras están conectadas a un transceptor de interfaz de unidad de conexión (AUI) , que a su vez está conectado al cable (con Ethernet delgada, el transceptor generalmente está integrado en el adaptador de red). Si bien un cable pasivo simple es muy confiable para redes pequeñas, no es confiable para redes grandes y extendidas, donde un daño al cable en un solo lugar, o un solo conector defectuoso, puede hacer que todo el segmento Ethernet quede inutilizable. ^[g]

Durante la primera mitad de la década de 1980, la implementación de 10BASE5 de Ethernet utilizó un cable coaxial de 0,375 pulgadas (9,5 mm) de diámetro, posteriormente llamado Ethernet grueso o thicknet . Su sucesor, 10BASE2 , llamado Ethernet fino o thinnet , utilizó el cable coaxial RG-58 . El énfasis estaba puesto en hacer que la instalación del cable fuera más sencilla y menos costosa. ^{[36] : 57}

Como toda la comunicación se realiza a través del mismo cable, cualquier información enviada por una computadora es recibida por todas, incluso si esa información está destinada a un solo destino. ^[h] La tarjeta de interfaz de red interrumpe la CPU solo cuando se reciben los paquetes aplicables: la tarjeta ignora la información que no está dirigida a ella. ^[c] El uso de un solo cable también significa que el ancho de banda de datos se comparte, de modo que, por ejemplo, el ancho de banda de datos disponible para cada dispositivo se reduce a la mitad cuando dos estaciones están activas simultáneamente. ^[37]

Una colisión ocurre cuando dos estaciones intentan transmitir al mismo tiempo. Corrompen los datos transmitidos y requieren que las estaciones vuelvan a transmitir. La pérdida de datos y la retransmisión reducen el rendimiento. En el peor de los casos, cuando varios hosts activos conectados con la longitud máxima de cable permitida intentan transmitir muchos marcos cortos, las colisiones excesivas pueden reducir drásticamente el rendimiento. Sin embargo, un informe de Xerox de 1980 estudió el rendimiento de una instalación Ethernet existente bajo cargas pesadas normales y generadas artificialmente. El informe afirmó que se observó un rendimiento del 98% en la LAN. ^[38] Esto contrasta con las LAN de paso de tokens (Token Ring, Token Bus), todas las cuales sufren una degradación del rendimiento a medida que cada nuevo nodo ingresa a la LAN, debido a las esperas de tokens. Este informe fue controvertido, ya que el modelado mostró que las redes basadas en colisiones teóricamente se volvían inestables bajo cargas tan bajas como el 37% de la capacidad nominal. Muchos de los primeros investigadores no lograron comprender estos resultados. El rendimiento en redes reales es significativamente mejor. ^[39]

En una Ethernet moderna, las estaciones no comparten un canal a través de un cable compartido o un simple concentrador repetidor ; en cambio, cada estación se comunica con un conmutador, que a su vez reenvía ese tráfico a la estación de destino. En esta topología, las colisiones solo son posibles si la estación y el conmutador intentan comunicarse entre sí al mismo tiempo, y las colisiones se limitan a este enlace. Además, el estándar 10BASE-T introdujo un modo de operación full duplex que se volvió común con Fast Ethernet y el estándar de facto con Gigabit Ethernet . En full duplex, el conmutador y la estación pueden enviar y recibir simultáneamente, y por lo tanto, las Ethernetes modernas están completamente libres de colisiones.

• Comparación entre Ethernet original y Ethernet moderno
• 
  La implementación original de Ethernet: medio compartido, propenso a colisiones. Todos los equipos que intentan comunicarse comparten el mismo cable y, por lo tanto, compiten entre sí.
• 
  Implementación moderna de Ethernet: conexión conmutada, sin colisiones. Cada computadora se comunica únicamente con su propio switch, sin competencia por el cable con otras.

Por razones de degradación de la señal y sincronización, los segmentos coaxiales de Ethernet tienen un tamaño restringido. ^[40] Se pueden construir redes algo más grandes utilizando un repetidor Ethernet . Los primeros repetidores tenían solo dos puertos, lo que permitía, como máximo, duplicar el tamaño de la red. Una vez que estuvieron disponibles los repetidores con más de dos puertos, fue posible cablear la red en una topología en estrella . Los primeros experimentos con topologías en estrella (llamadas Fibernet ) utilizando fibra óptica se publicaron en 1978. ^[41]

La instalación de Ethernet por cable compartido siempre es difícil en oficinas porque su topología de bus entra en conflicto con los planes de cableado de topología en estrella diseñados para los edificios destinados a la telefonía. La modificación de Ethernet para que se adaptara al cableado telefónico de par trenzado que ya se había instalado en los edificios comerciales brindó otra oportunidad para reducir los costos, ampliar la base instalada y aprovechar el diseño de los edificios, y, por lo tanto, la Ethernet de par trenzado fue el siguiente desarrollo lógico a mediados de los años 1980.

Ethernet en cables de par trenzado sin blindaje (UTP) comenzó con StarLAN a 1 Mbit/s a mediados de la década de 1980. En 1987, SynOptics presentó el primer Ethernet de par trenzado a 10 Mbit/s en una topología de cableado en estrella con un concentrador central, posteriormente llamado LattisNet . ^{[16] [35] : 29  [42]} Estos evolucionaron hasta convertirse en 10BASE-T, que fue diseñado solo para enlaces punto a punto, y toda la terminación estaba integrada en el dispositivo. Esto cambió los repetidores de un dispositivo especializado utilizado en el centro de grandes redes a un dispositivo que toda red basada en par trenzado con más de dos máquinas tenía que utilizar. La estructura de árbol que resultó de esto hizo que las redes Ethernet fueran más fáciles de mantener al evitar que la mayoría de las fallas con un par o su cable asociado afectaran a otros dispositivos en la red. ^{[ cita requerida ]}

A pesar de la topología física en estrella y la presencia de canales de transmisión y recepción separados en los medios de par trenzado y fibra, las redes Ethernet basadas en repetidores aún utilizan half duplex y CSMA/CD, con una actividad mínima por parte del repetidor, principalmente la generación de la señal de interferencia para lidiar con las colisiones de paquetes. Cada paquete se envía a todos los demás puertos del repetidor, por lo que no se abordan los problemas de ancho de banda y seguridad. El rendimiento total del repetidor está limitado al de un solo enlace, y todos los enlaces deben funcionar a la misma velocidad. ^{[35] : 278}

Si bien los repetidores pueden aislar algunos aspectos de los segmentos Ethernet , como las roturas de cables, siguen reenviando todo el tráfico a todos los dispositivos Ethernet. Toda la red es un dominio de colisión y todos los hosts deben poder detectar colisiones en cualquier parte de la red. Esto limita la cantidad de repetidores entre los nodos más alejados y crea límites prácticos sobre la cantidad de máquinas que pueden comunicarse en una red Ethernet. Los segmentos unidos por repetidores deben funcionar todos a la misma velocidad, lo que hace imposible realizar actualizaciones graduales. ^{[ cita requerida ]}

Para aliviar estos problemas, se creó el puenteo para comunicarse en la capa de enlace de datos mientras se aísla la capa física. Con el puenteo, solo los paquetes Ethernet bien formados se reenvían de un segmento Ethernet a otro; las colisiones y los errores de paquetes se aíslan. En el arranque inicial, los puentes Ethernet funcionan de manera similar a los repetidores Ethernet, pasando todo el tráfico entre segmentos. Al observar las direcciones de origen de las tramas entrantes, el puente luego crea una tabla de direcciones que asocia direcciones a segmentos. Una vez que se aprende una dirección, el puente reenvía el tráfico de red destinado a esa dirección solo al segmento asociado, lo que mejora el rendimiento general. El tráfico de difusión aún se reenvía a todos los segmentos de la red. Los puentes también superan los límites en los segmentos totales entre dos hosts y permiten la mezcla de velocidades, ambas fundamentales para la implementación incremental de variantes Ethernet más rápidas. ^{[ cita requerida ]}

En 1989, Motorola Codex presentó su 6310 EtherSpan y Kalpana presentó su EtherSwitch; estos fueron ejemplos de los primeros conmutadores Ethernet comerciales. ^[i] Los primeros conmutadores como este usaban conmutación de corte directo donde solo se examina el encabezado del paquete entrante antes de descartarlo o reenviarlo a otro segmento. ^[43] Esto reduce la latencia de reenvío. Una desventaja de este método es que no permite fácilmente una mezcla de diferentes velocidades de enlace. Otra es que los paquetes que se han dañado aún se propagan a través de la red. La solución final para esto fue un regreso al enfoque original de almacenamiento y reenvío de puentes, donde el paquete se lee en un búfer en el conmutador en su totalidad, se verifica su secuencia de verificación de trama y solo entonces se reenvía el paquete. ^[43] En los equipos de red modernos, este proceso generalmente se realiza utilizando circuitos integrados específicos de la aplicación que permiten que los paquetes se reenvíen a la velocidad del cable . ^{[ cita requerida ]}

Cuando se utiliza un segmento de enlace de par trenzado o fibra y ninguno de sus extremos está conectado a un repetidor, es posible utilizar Ethernet full-duplex en ese segmento. En el modo full-duplex, ambos dispositivos pueden transmitir y recibir entre sí al mismo tiempo, y no hay dominio de colisión. ^[44] Esto duplica el ancho de banda agregado del enlace y, a veces, se anuncia como el doble de la velocidad del enlace (por ejemplo, 200 Mbit/s para Fast Ethernet). ^[j] La eliminación del dominio de colisión para estas conexiones también significa que todo el ancho de banda del enlace puede ser utilizado por los dos dispositivos en ese segmento y que la longitud del segmento no está limitada por las restricciones de detección de colisiones.

Dado que los paquetes se envían normalmente solo al puerto al que están destinados, el tráfico en una red Ethernet conmutada es menos público que en una red Ethernet compartida. A pesar de esto, la red Ethernet conmutada debe seguir considerándose una tecnología de red insegura, porque es fácil subvertir los sistemas Ethernet conmutados mediante medios como la suplantación de ARP y la inundación de MAC . ^{[ cita requerida ] [45]}

Las ventajas del ancho de banda, el aislamiento mejorado de los dispositivos entre sí, la capacidad de mezclar fácilmente diferentes velocidades de dispositivos y la eliminación de los límites de encadenamiento inherentes a Ethernet no conmutada han hecho de Ethernet conmutada la tecnología de red dominante. ^[46]

Las redes Ethernet conmutadas simples, si bien representan una gran mejora con respecto a las redes Ethernet basadas en repetidores, sufren puntos únicos de falla, ataques que engañan a los conmutadores o hosts para que envíen datos a una máquina incluso si no está destinada a ello, problemas de escalabilidad y seguridad con respecto a los bucles de conmutación , radiación de difusión y tráfico de multidifusión . ^{[ cita requerida ]}

Las funciones de red avanzadas en los conmutadores utilizan el protocolo de puenteo de ruta más corta (SPB) o el protocolo de árbol de expansión (STP) para mantener una red en malla sin bucles, lo que permite bucles físicos para redundancia (STP) o equilibrio de carga (SPB). El protocolo de puenteo de ruta más corta incluye el uso del protocolo de enrutamiento de estado de enlace IS-IS para permitir redes más grandes con rutas de ruta más corta entre dispositivos.

Las funciones de red avanzadas también garantizan la seguridad del puerto, brindan funciones de protección como bloqueo de MAC ^[47] y filtrado de radiación de transmisión, usan VLAN para mantener separadas a diferentes clases de usuarios mientras usan la misma infraestructura física, emplean conmutación multicapa para enrutar entre diferentes clases y usan agregación de enlaces para agregar ancho de banda a enlaces sobrecargados y proporcionar cierta redundancia. ^{[ cita requerida ]}

En 2016, Ethernet reemplazó a InfiniBand como el sistema de interconexión más popular de las supercomputadoras TOP500 . ^[48]

La capa física de Ethernet evolucionó durante un período de tiempo considerable y abarca interfaces de medios físicos coaxiales, de par trenzado y de fibra óptica, con velocidades de 1 Mbit/s a 400 Gbit/s . ^[49] La primera introducción de CSMA/CD de par trenzado fue StarLAN , estandarizada como 802.3 1BASE5. ^[50] Si bien 1BASE5 tuvo poca penetración en el mercado, definió el aparato físico (cable, enchufe/conector, distribución de pines y plan de cableado) que se trasladaría a 10BASE-T a través de 10GBASE-T.

Las formas más comunes utilizadas son 10BASE-T, 100BASE-TX y 1000BASE-T . Las tres utilizan cables de par trenzado y conectores modulares 8P8C . Funcionan a 10 Mbit/s , 100 Mbit/s y 1 Gbit/s , respectivamente. ^{[51] [52] [53]}

Las variantes de fibra óptica de Ethernet (que suelen utilizar módulos SFP ) también son muy populares en redes más grandes, ya que ofrecen un alto rendimiento, un mejor aislamiento eléctrico y una mayor distancia (decenas de kilómetros con algunas versiones). En general, el software de pila de protocolos de red funcionará de manera similar en todas las variedades. ^[54]

En IEEE 802.3, un datagrama se denomina paquete o trama . El paquete se utiliza para describir la unidad de transmisión general e incluye el preámbulo , el delimitador de trama de inicio (SFD) y la extensión de portadora (si está presente). ^[k] La trama comienza después del delimitador de trama de inicio con un encabezado de trama que presenta las direcciones MAC de origen y destino y el campo EtherType que proporciona el tipo de protocolo para el protocolo de carga útil o la longitud de la carga útil. La sección central de la trama consta de datos de carga útil que incluyen cualquier encabezado para otros protocolos (por ejemplo, Protocolo de Internet) transportados en la trama. La trama termina con una comprobación de redundancia cíclica de 32 bits , que se utiliza para detectar la corrupción de datos en tránsito . ^{[55] : secciones 3.1.1 y 3.2} En particular, los paquetes Ethernet no tienen un campo de tiempo de vida , lo que lleva a posibles problemas en presencia de un bucle de conmutación.

La negociación automática es el procedimiento mediante el cual dos dispositivos conectados eligen parámetros de transmisión comunes, por ejemplo, velocidad y modo dúplex. La negociación automática fue inicialmente una función opcional, introducida por primera vez con 100BASE-TX (estándar IEEE 802.3u Fast Ethernet de 1995), y es compatible con versiones anteriores de 10BASE-T. La especificación se mejoró en la versión de 1998 de IEEE 802.3. La negociación automática es obligatoria para 1000BASE-T y más rápidas.

Un bucle de conmutación o bucle de puente se produce en redes informáticas cuando hay más de una ruta de Capa 2 ( modelo OSI ) entre dos puntos finales (por ejemplo, varias conexiones entre dos conmutadores de red o dos puertos en el mismo conmutador conectados entre sí). El bucle crea tormentas de difusión a medida que las difusiones y multidifusiones son reenviadas por los conmutadores a cada puerto , el conmutador o los conmutadores retransmitirán repetidamente los mensajes de difusión inundando la red. Dado que el encabezado de Capa 2 no admite un valor de tiempo de vida (TTL), si se envía una trama a una topología en bucle, puede repetirse indefinidamente. ^[56]

Una topología física que contiene bucles de conmutación o puentes es atractiva por razones de redundancia, pero una red conmutada no debe tener bucles. La solución es permitir bucles físicos, pero crear una topología lógica sin bucles utilizando el protocolo SPB o el antiguo STP en los conmutadores de la red. ^{[ cita requerida ]}

Se considera que un nodo que envía mensajes durante un período de tiempo superior a la ventana de transmisión máxima para un paquete Ethernet está realizando jabber . Según la topología física, la detección y la solución de jabber difieren un poco.

• Se requiere una MAU para detectar y detener una transmisión anormalmente larga del DTE (más larga que 20–150 ms) para evitar una interrupción permanente de la red. ^[57]
• En un medio compartido eléctricamente (10BASE5, 10BASE2, 1BASE5), Jabber sólo puede ser detectado por cada nodo final, lo que detiene la recepción. No hay otra solución posible. ^[58]
• Un repetidor/hub de repetidores utiliza un temporizador Jabber que finaliza la retransmisión a los demás puertos cuando expira. El temporizador funciona durante 25.000 a 50.000 tiempos de bits para 1 Mbit/s, ^[59] 40.000 a 75.000 tiempos de bits para 10 y 100 Mbit/s, ^{[60] [61]} y 80.000 a 150.000 tiempos de bits para 1 Gbit/s. ^[62] Los puertos Jabber se separan de la red hasta que ya no se detecta un operador. ^[63]
• Los nodos finales que utilizan una capa MAC generalmente detectarán una trama Ethernet de gran tamaño y dejarán de recibirla. Un puente o conmutador no reenviará la trama. ^[64]
• Una configuración de tamaño de trama no uniforme en la red que utiliza tramas gigantes puede ser detectada como un jabber por los nodos finales. ^{[ cita requerida ]} Las tramas gigantes no son parte del estándar oficial IEEE 802.3 Ethernet.
• Un paquete detectado como jabber por un repetidor ascendente y posteriormente cortado tiene una secuencia de verificación de trama no válida y se descarta. ^[65]

• Los paquetes o tramas más pequeños que el tamaño mínimo permitido se descartan y no se propagan. ^[66]

• Digital Equipment Corporation; Intel Corporation; Xerox Corporation (septiembre de 1980). "Ethernet: una red de área local". ACM SIGCOMM Computer Communication Review . 11 (3): 20. doi :10.1145/1015591.1015594. S2CID  31441899.Versión 1.0 de la especificación DIX.
• "Tecnologías Ethernet". Manual de tecnología de interconexión de redes . Cisco Systems. Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2018. Consultado el 11 de abril de 2011 .
• Charles E. Spurgeon (2000). Ethernet: la guía definitiva . O'Reilly Media. ISBN 978-1565-9266-08.
• Yogen Dalal. "Historia de Ethernet". blog .

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Ethernet .

• Grupo de trabajo sobre Ethernet IEEE 802.3
• IEEE 802.3-2015 – reemplazada
• Estándar IEEE 802.3-2018