Protocolo Ethernet: Características y Funcionamiento

Protocolo Ethernet
  • Tramas Ethernet

Vamos a explicar qué es, cómo funciona y las características de Ethernet; y a describir la dirección MAC de Ethernet.

¡Bienvenido!: Este tema forma parte del Capítulo 7 del curso de Cisco CCNA 1, para un mejor seguimiento del curso puede ir a la sección CCNA 1 para guiarte del índice.

Ethernet es la tecnología LAN predominante en el mundo y funciona en la capa de enlace de datos y en la capa física. Los estándares del protocolo Ethernet definen el formato, el tamaño, la temporización y la codificación de las tramas en una comunicación de red; es por ello importante conocer los estándares de Ethernet que definen los protocolos de capa 2 y las tecnologías de capa 1.

Ethernet ha evolucionado desde su creación en 1973. Las primeras versiones de Ethernet eran relativamente lentas, con una velocidad de 10 Mbps, mientras que las más recientes funcionan a 10 Gbps e, incluso, más rápido.

Resumiendo Ethernet:

  • Tecnología LAN más utilizada.
  • Funciona en la capa de enlace de datos y en la capa física.
  • Familia de tecnologías de redes que se define en los estándares IEEE 802.2 y 802.3.
  • Admite anchos de banda de datos de 10, 100, 1000, 10 000, 40 000 y 100 000 Mbps (100 Gbps).

1. Encapsulamiento de Ethernet


Como mencionaba, Ethernet trabaja en capa 1 y capa 2, y precisamente, opera en dos subcapas separadas de la capa de enlace de datos (capa 2): la de Control de Enlace Lógico (LLC) y la MAC.

Encapsulamiento Ethernet

Encapsulamiento Ethernet

2. Subcapas de enlace de datos

Los protocolos IEEE 802 LAN/MAN, incluido Ethernet, utilizan las siguientes dos subcapas separadas de la capa de enlace de datos para operar. Son el Control de enlace lógico (LLC) y el Control de acceso a medios (MAC), como se muestra en la imagen.

Subcapas de Enlace de Datos

Subcapas de Enlace de Datos

Recuerda que LLC y MAC tienen los siguientes roles en la capa de enlace de datos:

2.1. Subcapa LLC

Esta subcapa IEEE 802.2 Subcapa LLC (Logical Link Control o Control de enlace lógico) se comunica entre el software de red en las capas superiores y el hardware del dispositivo en las capas inferiores. Coloca información en la trama que identifica qué protocolo de capa de red se está utilizando para la trama. Esta información permite que múltiples protocolos de Capa 3, como IPv4 e IPv6, utilicen la misma interfaz de red y medios.

El LLC toma los datos del protocolo de la red, que generalmente son un paquete IPv4, y agrega información de control para ayudar a distribuir el paquete al nodo de destino.

Subcapa LLC

Subcapa LLC

En una computadora, el LLC se puede considerar el software del controlador de la NIC. El controlador de la NIC es un programa que interactúa directamente con el hardware de la NIC para trasladar los datos entre la subcapa MAC y los medios físicos.

2.2. Subcapa MAC

Esta subcapa (IEEE 802.3, 802.11 o 802.15, por ejemplo) se implementa en hardware (por lo general en la NIC de la PC) y es responsable de la encapsulación de datos y el control de acceso a los medios. Proporciona direccionamiento de capa de enlace de datos y está integrado con varias tecnologías de capa física.

Subcapa MAC

Subcapa MAC

Tiene dos responsabilidades principales:

  • Encapsulación de datos: Incluye el armado de tramas antes de la transmisión y el desarmado de tramas en el momento de la recepción y proporciona tres funciones principales:
  1. Delimitación de tramas: se utiliza para identificar un grupo de bits que componen una trama. Estos bits delimitadores proporcionan sincronización entre los nodos de transmisión y de recepción.
  2. Direccionamiento: el proceso de encapsulamiento contiene la PDU de capa 3 y también proporciona direccionamiento de la capa de enlace de datos.
  3. Detección de errores: cada trama contiene un tráiler utilizado para detectar errores de transmisión.

Para armar la trama, la capa MAC agrega un encabezado y un tráiler a la PDU de la capa de red.

  • Control de acceso al medio: Es responsable de colocar las tramas en los medios y de quitarlas de ellos (por ello el nombre). Esta subcapa se comunica directamente con la capa física.

La topología lógica subyacente de Ethernet es un bus de acceso múltiple en la que todos los dispositivos (nodos) de un único segmento de red comparten el medio. Ethernet es un método de red de contienda, donde cualquier dispositivo puede intentar transmitir datos a través del medio compartido siempre que tenga datos que enviar. Para detectar y resolver colisiones, se utiliza el proceso de acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisiones (CSMA/CD) en las LAN Ethernet de half-dúplex.

Las LAN Ethernet actuales utilizan switches de dúplex completo, que permiten que varios dispositivos envíen y reciban datos en simultáneo y sin colisiones.

3. Campos de trama de Ethernet

Los estándares Ethernet II e IEEE 802.3 definen que el tamaño mínimo de trama de Ethernet es de 64 bytes, y el máximo es de 1518 bytes y se tiene en cuenta lo siguiente:

  • Una longitud menor que 64 bytes se considera un “fragmento de colisión” (collision fragment) o “runt frame”.
  • Se descartan todas las tramas que sean más pequeñas que el mínimo o mayores que el máximo.
  • Es posible que las tramas descartadas se originen en colisiones u otras señales no deseadas y, por lo tanto, se consideran no válidas.
Campos de trama Ethernet

Campos de trama Ethernet

Tabla de los Campos de trama Ethernet
CAMPOSDESCRIPCION
Preámbulo y Delimitador de inicio de tramaLos campos Preámbulo (7 bytes) y Delimitador de inicio de trama (SFD), también llamado “inicio de trama” (1 byte), se utilizan para la sincronización entre los dispositivos emisores y receptores.
Dirección MAC destinoEste campo de 6 bytes es el identificador del destinatario deseado.
Dirección MAC origenEste campo de 6 bytes identifica la NIC o la interfaz de origen de la trama.
EtherTypeEste campo de 2 bytes identifica el protocolo de capa superior encapsulado en la trama de Ethernet.
DatosEste campo (de 46 a 1500 bytes) contiene los datos encapsulados de una capa superior, que es una PDU de capa 3 (un paquete IPv4). Todas las tramas deben tener, al menos, 64 bytes de longitud.
FCS (Campo de Secuencia de Verificación de trama)(4 bytes) se utiliza para detectar errores en la trama. Utiliza una comprobación cíclica de redundancia (CRC), si los cálculos coinciden en el origen y el receptor, no se produjo ningún error.

Glosario: Si tienes dudas con algún término especial, puedes consultar este diccionario de redes informáticas.

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3 Respuestas a “Protocolo Ethernet: Características y Funcionamiento”
  1. jorge abril 24, 2018
  2. Julio Martinez marzo 5, 2019

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