Tramas de Ethernet

1. Encapsulamiento de Ethernet

Este módulo comienza con una discusión de la tecnología Ethernet incluyendo una explicación de la subcapa MAC y los campos de trama Ethernet.

Ethernet es una de las dos tecnologías LAN utilizadas hoy en día, siendo la otra LAN inalámbricas (WLAN). Ethernet utiliza comunicaciones por cable, incluyendo pares trenzados, enlaces de fibra óptica y cables coaxiales.

Ethernet funciona en la capa de enlace de datos y en la capa física. Es una familia de tecnologías de red definidas en los estándares IEEE 802.2 y 802.3. Ethernet soporta los siguientes anchos de banda de datos:

• 10 Mbps
• 100 Mbps
• 1000 Mbps (1 Gbps)
• 10.000 Mbps (10 Gbps)
• 40,000 Mbps (40 Gbps)
• 100,000 Mbps (100 Gbps)

Como se muestra en la figura, los estándares de Ethernet definen tanto los protocolos de Capa 2 como las tecnologías de Capa 1.

Ethernet y el modelo OSI

Ethernet se define mediante protocolos de capa física y de capa de enlace de datos.

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.

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

• 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.
• Subcapa MAC – Esta subcapa (IEEE 802.3, 802.11 o 802.15, por ejemplo) se implementa en hardware y es responsable de la encapsulación de datos y control de acceso a medios. Proporciona direccionamiento de capa de enlace de datos y está integrado con varias tecnologías de capa física.

3. Subcapa MAC

La subcapa MAC es responsable de la encapsulación de datos y el acceso a los medios.

Encapsulación de datos

La encapsulación de datos IEEE 802.3 incluye lo siguiente:

• Trama de Ethernet – Esta es la estructura interna de la trama Ethernet.
• Direccionamiento Ethernet : la trama Ethernet incluye una dirección MAC de origen y destino para entregar la trama Ethernet de NIC Ethernet a NIC Ethernet en la misma LAN.
• Detección de errores Ethernet : La trama Ethernet incluye un avance de secuencia de verificación de trama (FCS) utilizado para la detección de errores.

Accediendo a los medios

Como se muestra en la figura, la subcapa MAC IEEE 802.3 incluye las especificaciones para diferentes estándares de comunicaciones Ethernet sobre varios tipos de medios, incluyendo cobre y fibra.

Estándares de Ethernet en la subcapa MAC

Recuerda que Ethernet heredado utiliza una topología de bus o hubs, es un medio compartido, medio dúplex. Ethernet a través de un medio medio dúplex utiliza un método de acceso basado en contención, Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD). Esto garantiza que sólo un dispositivo esté transmitiendo a la vez. CSMA/CD permite que varios dispositivos compartan el mismo medio medio dúplex, detectando una colisión cuando más de un dispositivo intenta transmitir simultáneamente. También proporciona un algoritmo de retroceso para la retransmisión.

Las LAN Ethernet de hoy utilizan switches que funcionan en dúplex completo. Las comunicaciones dúplex completo con switches Ethernet no requieren control de acceso a través de CSMA/CD.

4. Campos de Trama Ethernet

El tamaño mínimo de trama de Ethernet es de 64 bytes, y el máximo es de 1518 bytes. Esto incluye todos los bytes del campo de dirección MAC de destino a través del campo de secuencia de verificación de trama (FCS). El campo preámbulo no se incluye al describir el tamaño de una trama.

Cualquier trama de menos de 64 bytes de longitud se considera un fragmento de colisión o una trama corta, y es descartada automáticamente por las estaciones receptoras. Las tramas de más de 1500 bytes de datos se consideran “jumbos” o tramas baby giant.

Si el tamaño de una trama transmitida es menor que el mínimo o mayor que el máximo, el dispositivo receptor descarta la trama. Es posible que las tramas descartadas se originen en colisiones u otras señales no deseadas. Ellas se consideran inválidas. Las tramas jumbo suelen ser compatibles con la mayoría de los switches y NIC Fast Ethernet y Gigabit Ethernet.

La figura muestra cada campo en la trama Ethernet. Consulta la tabla para obtener más información sobre la función de cada campo.

CAMPOS	DESCRIPCION
Preámbulo y Delimitador de inicio de trama	Los 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. Estos primeros ocho bytes de trama son utilizados para llamar la atención de los nodos receptores. Esencialmente, los primeros cuantos bytes le dicen a los receptores que se preparen para recibir una nueva trama.
Dirección MAC destino	Este campo de 6 bytes es el identificador del destinatario deseado. Como recordarán, esta dirección es utilizada por la Capa 2 para ayudar a los dispositivos a determinar si un marco está dirigido a ellos. La dirección en el trama se compara con la dirección MAC en el dispositivo. Si hay una coincidencia, el dispositivo acepta la trama. Puede ser una dirección unicast, multicast o broadcast.
Dirección MAC origen	Este campo de 6 bytes identifica la NIC o la interfaz de origen de la trama.
EtherType	Este campo de 2 bytes identifica el protocolo de capa superior encapsulado en la trama Ethernet. Los valores comunes son, en hexadecimal, 0x800 para IPv4, 0x86DD para IPv6 y 0x806 para ARP. Nota: También puede ver este campo denominado EtherType, Type o Length.
Datos	Este campo (46 – 1500 bytes) contiene los datos encapsulados de una capa superior, que es una PDU genérica de Capa 3, o más comúnmente, un paquete IPv4. Todos las tramas deben tener al menos 64 bytes de longitud. Si se encapsula un paquete pequeño, se utilizan bits adicionales llamados “pad” para aumentar el tamaño de la trama a este tamaño mínimo.
FCS (Campo de Secuencia de Verificación de trama)	El campo Frame Check Sequence (FCS) (4 bytes) se utiliza para detectar errores en una trama. Utiliza un chequeo de redundancia cíclica (CRC). El dispositivo de envío incluye los resultados de un CRC en el campo FCS de la trama. El dispositivo receptor recibe la trama y genera un CRC para buscar errores. Si los cálculos coinciden, no se produce ningún error. Los cálculos que no coinciden son una indicación de que los datos han cambiado; por lo tanto, la trama se elimina. Un cambio en los datos podría ser el resultado de una interrupción de las señales eléctricas que representan los bits.

5. Comprueba tu Comprensión: Ethernet Switching

Verifica tu comprensión de las tramas de Ethernet eligiendo la MEJOR respuesta a las siguientes preguntas.

1. ¿Qué parte de una trama Ethernet utiliza un pad para aumentar el campo de trama a al menos 64 bytes?

• A. EtherType
• B. Preámbulo
• C. Delimitador de inicio de trama
• D. Campo de datos

2. ¿Qué parte de una trama Ethernet detecta errores en la trama?

• A. Preámbulo
• B. Delimitador de inicio de trama
• C. Secuencia de verificación de trama

3. ¿Qué parte de una trama Ethernet describe el protocolo de capa superior encapsulado?

• A. EtherType
• B. Preámbulo
• C. Delimitador de inicio de trama
• D. Secuencia de verificación de trama

4. ¿Qué parte de una trama Ethernet notifica al receptor que se prepare para una nueva trama?

• A. Delimitador de inicio de trama
• B. Secuencia de verificación de trama
• C. Preámbulo
• D. Campo de datos

5. ¿Qué subcapa de enlace de datos controla la interfaz de red a través de controladores de software?

• A. MAC
• B. LLC

6. ¿Qué subcapa de enlace de datos funciona con las capas superiores para agregar información de la aplicación para la entrega de datos a protocolos de nivel superior?

• A. MAC
• B. LLC

7. ¿Qué es una función de la subcapa MAC? (Escoja tres).

• A. Control de acceso a los medios
• B. comprueba si hay errores en los bits recibidos
• C. utiliza CSMA/CD o CSMA/CA para admitir la tecnología Ethernet
• D. se comunica entre el software en las capas superiores y el hardware del dispositivo en las capas inferiores
• E. permite que múltiples protocolos de Capa 3 utilicen la misma interfaz de red y medios

¿Aprendiste lo suficiente? Déjanos saber tus respuestas en los comentarios 🙂

6. Laboratorio: Utilizar Wireshark para examinar Tramas Ethernet

En esta práctica de laboratorio se cumplirán los siguientes objetivos:

• Parte 1: Examinar los campos de encabezado de una trama de Ethernet II
• Parte 2: Utilizar Wireshark para capturar y analizar tramas de Ethernet

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