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Redes y comunicaciones (primera parte)

Autor: Jacinto Ruiz Catalán
Curso:
7/10 (3 opiniones) |3539 alumnos|Fecha publicaciýn: 27/08/2008
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Capýtulo 3:

 Giga Ethernet. Arquitecturas clásicas

Adaptación de las arquitecturas clásicas de redes de área local (II): Giga Ethernet

 *Introducción

Giga Ethernet es una extensión de Ethernet tradicional como de Fast Ethernet. Añade a la transmisión en semi-dúplex propia de Ethernet, la transmisión en dúplex completo. Permite medios físicos de tipo 1000Base-X y 1000Base-T.

*Transmisión semi-dúplex:  Se utiliza el protocolo CSMA/CD (propio de Ethernet). Este protocolo es el de control de colisiones. Para el control de colisiones se utiliza el llamado retardo exponencial binario. Como la trama de estándar es de 64 bytes y la de Giga máxima es de 512 bytes, cuando hay una trama de menos de 512 bytes, se añade al final una serie de símbolos para completar hasta los 512 (a estos símbolos se les llama portadora). Cuando se produce una colisión, el emisor transmite en la forma habitual una señal de congestión y para su emisión.

Cuando se emiten tramas cortas, la eficiencia es poca, al tener que añadir trozos de portadora para completar los 512 bytes de trama. Una manera de aumentar la eficiencia es transmitir ráfagas de tramas (cuando una estación consigue emitir una trama sin colisionar, continúa trasmitiendo más tramas pero ya sin añadirle la portadora, y de esta forma aumenta la eficiencia). Lo único que tiene que hacer es esperar el tiempo suficiente para no colapsar al receptor con sus tramas.

- Rendimiento de una red Ethernet

Factores de los que depende el rendimiento:
- Tamaño de la trama
- Número de estaciones de la red
- Tiempo de propagación entre estaciones

Recomendaciones para tener un buen rendimiento en la red:
- No utilizar cables muy largos; dividir con puentes o encaminadotes
- No utilizar muchos terminales en el mismo cableado, mejor dividir la red
- Utilizar tarjetas de red que implementen detección de colisiones y retardo exponencial binario
- Utilizar a ser posible el tamaño máximo de trama; se reduce la probabilidad de colisiones
- No mezclar aplicaciones de transferencia masiva y aplicaciones de tiempo real ya que no se compatibiliza mínimo retardo y máximo rendimiento

- Colisiones excesivas: 16 colisiones consecutivas son colisiones excesivas

- La distribución del ancho de banda: En CSMA/CD se permite un equilibrio entre las estaciones de la red ya que las estaciones que emiten tramas más grandes acaparan más ancho de banda

- El efecto captura: Cuando hay dos estaciones (una muy rápida y otra muy lenta) se producen muchas colisiones y además, la más rápida transmitirá muchas más tramas que la más lenta, llegando incluso a impedir el uso de la red por la estación más lenta. Para evitar esto, se ha propuesto la utilización de un algoritmo de control de colisiones llamado Método de Arbitraje Logarítmico Binario. El problema es que sólo se puede implementar en hardware, lo que implicaría utilizar nuevas tarjetas de red

- Transmisión dúplex completo: Dúplex completo es la facilidad de emitir y recibir datos al mismo tiempo. Giga Ethernet permite la transmisión en dúplex completo. Para que esto sea posible, se tienen que dar estas condiciones:

- Que el medio físico lo permita
- Que haya sólo dos estaciones
- Que las tarjetas de red de ambas lo soporten

Si alguna de las condiciones no se dan, se producen muchas colisiones no detectadas y se reduce el rendimiento. Con dúplex completo, se puede deshabilitar CSMA/CD ya que sólo hay dos estaciones conectadas punto a punto y la única limitación en cuanto a la longitud del cableado es la atenuación de la señal en el medio físico. En Giga Ethernet se utilizan los buffers llamados Distribuidores con Memoria Intermedia que en vez de transmitir las tramas bit a bit, tienen un buffer que se va llenando con la trama y cuando está completa la retransmite (actúan como un puente).

- El control de flujo: Se utiliza el comando PAUSE. El receptor envía este comando cuando quiere que el emisor pare de emitir durante cierto tiempo. así se evita el desbordamiento de los buffers. Para que esto funcione eficientemente, es necesario que estos comando sean detectados prematuramente por los conmutadores (se utiliza hardware).
Cada estación debe tener un buffer lo suficientemente grande para almacenar toda la información que le llegue desde que emite un comando Pause hasta que ese comando llegue al emisor y todo el tráfico que haya salido ya, llegue al receptor. Por ejemplo, si una trama tarda en llegar desde el emisor al receptor, por ejemplo un segundo, los buffers deben tener la capacidad de almacenar el tráfico que haya en dos segundos.

- La autonegociación: Como Giga Ethernet se utiliza junto a Ethernet simple, se implementa la autonegociación. De esta manera, las estaciones se conectan y negocian sus capacidades. Ya que esta opción no la soporta el estándar Ethernet, una estación Giga Ethernet debe comprobar primero si la estación con la que va a comunicarse soporta las capacidades de Giga. La autonegociación es posible tanto en conmutadores como en estaciones, pero no en concentradores.

- Agregación de enlaces: Esta técnica permite que haya más de un enlace Ethernet entre dos estaciones. De esa manera, el tráfico se puede repartir entre los enlaces existentes. Según el estándar Ethernet, si dos conmutadores se unen por dos enlaces, uno de ellos se desactiva. Para hacer posible la compartición del tráfico entre más de un enlace, en Giga hay que deshabilitar la opción de desactivación. La agregación de enlaces permite un crecimiento gradual a medida que sea necesario sin cambiar las tarjetas de red. Como esto requeriría mucho cableado, se puede utilizar fibra óptica multiplexando las señales en una misma fibra.

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