INTRODUCCIÓN

La red Ethernet fue creada en sus inicios por Xerox, pero mediante un trabajo conjunto de Xerox, Intel y Digital Equipment Corporaton alcanzó el  estatus de norma en 1980, se lo estableció como 802.3 dentro de la IEEE y se la llamó DIXEthernet en alusión a sus creadores, esta red define una red similar pero con un formato alternativo donde una trama constituye la estructura de codificación de un flujo de bits transmitidos a través de un enlace, a su vez esta norma ha sido adoptada por la Organización Internacional de Estandarización. La red Ethernet presenta un rendimiento de 10 MBits/seg y utiliza un método de acceso sensible a la señal de la portadora, donde las estaciones de trabajo comparten un cable pero solo una de ellas puede utilizarla en un momento determinado, este cable se arbitra mediante CSMA/CD que quiere decir acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones, el comité 802.3 es responsable del nivel físico en la pila de protocolos OSI, que a su vez se divide en dos sub niveles como MAC (control de acceso al medio) y la Base de Enlace de Datos (data link).

1.- ¿Cómo surgió Ethernet?

En 1970 entro en funcionamiento ARPANET, un equipo de la Universidad de Hawaii comenzó a experimentar en el laboratorio como crear una red que interconectara terminales ubicadas en diferentes puntos. Surgieron varias ideas pero de entre ellas la que destacó fue emplear transmisores de radios de taxis viejos para establecer una red de radios y comunicarse entre tres islas, asignando únicamente dos canales con un ancho de banda mayor (100KHz) y una capacidad de 9.6 Kbps que constituía ser mayor aunque se hubieran utilizado 6 canales, esta red se denominó ALOHANET y el protocolo (MAC) que complementaba el sistema se llamo ALOHA, que se basaba en el caos con una eficiencia muy baja, con esto al emplear cuando el canal crece conjuntamente con el número de estaciones el sistema puede llegar a colapsarse, pero en la actualidad es reemplazo por la red Ethernet.

1.1.- Nació la Ethernet

En el mismo año mientras se montaba ALOHANET, el joven Robert Metcalfe experimentaba con la recién creada ARPANET y conectaba entre sí ordenadores, planteó una tesis doctoral para mejorar el rendimiento de ALOHANET, donde lo novedoso era que las estaciones detectaba si el canal ya estaba en uso, en cuyo caso esperaban a que termine la transmisión, este sistema posteriormente se lo conoció como CSMA/CD. Posteriormente Metcalfe pasó al Centro de Investigaciones de Xerox (Xerox Parc) donde encontró un ambiente perfecto para desarrollar sus inquietudes, aquí se probaban los que se constituirían en los primeros ordenadores personales así como las impresoras laser en una sola red a alta velocidad que fue el trabajo encomendado a Metcalfe quien junto con David Boggs desarrollaron este trabajo que poseía las características esenciales de la actual Ethernet, tenía topología de bus y funcionaba a 2,94 Mbps sobre un segmento de cable de 1,6 Km de longitud, las direcciones eran de 8 bits y el CRC de las tramas de 16 bits, el protocolo utilizado era PUP (Parc Universal Pack) que evolucionó hasta lo que actualmente es el XNX (Xerox Network System).

En 1975 Metclafe y Boggs describieron Ethernet en un artículo que enviaron a Association for Computing Machinery que fue publicado en 1976, en 1977 Metcalfe, Boggs y otros dos ingenieros de Xerox recibieron una patente por la tecnología básica de Ethernet y otra en 1978 por el repetidor solo para Metclafe y Boggs, la Ethernet era propiedad de Xerox

1.2 Estandarización

Un proyecto llamado “comité 802”fue desarrollado con el fin de estandarizar una tecnología que permitiera incorporar los diferentes productos comerciales disponibles en redes locales hasta el momento;  para obtener una libre competencia, bajar los precios y así beneficiar a los usuarios. El comité recibió propuestas de DIX con Ethernet, General Motors con Token Bus e IBM con Token Ring aceptando las tres propuestas y creando un comité para cada una, así: 802.3 para Ehernet, 802.4 para Token Bus y 802.5  para Token Ring

2. ¿Cómo funciona Ethernet?

Incorpora mejoras de rendimiento debido a que no se transmite mientras otra estación esté hablando y si mientras está transmitiendo detecta otra estación que transmite, se calla. Se producirá una “colisión” cuando dos o más estaciones empiezan a transmitir simultáneamente o con una separación en el tiempo de propagación que las separa. Aunque transcurridos t ms ya no puede ocurrir colisión la garantía de no colisión solo se tiene pasado 2t ms; la probabilidad de colisión decrece exponencialmente. Al producirse una colisión, el medio es agolpado durante el tiempo Jam para alertar a todas las estaciones que ha ocurrido un episodio de colisión. Las estaciones que colisionan entran a backoff.

Se conoce como Retroceso Exponencial Binario al mecanismo en el que el cómputo del tiempo, a efecto del cálculo del intervalo, discurre independientemente de que el medio físico se encuentre libre u ocupado.

2.1 Algoritmo Exponencial de Backoff (binario)

Se usa para seleccionar el tiempo aleatorio de reintento de transmisión en una colisión. Su funcionamiento se basa en la selección de valores múltiplos de 512 de un intervalo que dependiendo del número de colisiones se va agrandando hasta diez valores desde el cero. El protocolo abandona la transmisión después de 16 colisiones sucesivas, donde desde la decima colisión los intervalos se mantienen constantes para evitar retardos excesivos. El Retroceso Exponencial Binario tiene la propiedad de ser adaptativo.

3. Tasa de colisiones y rendimiento

La tasa de colisión viene definida como la relación entre el número de colisiones ocurridas por segundo y la suma del número de colisiones totales y el número de tramas transmitidas correctamente por segundo, viene definida porcentualmente.

La eficiencia o rendimiento incorpora la tasa de colisión (Tasa_col) y el tamaño medio de trama de una red (Tr_med) definidos por la siguiente fórmula:

Ef = 1 – (Tasa_col * 512) / (Tasa_col * 512 + (1- Tasa_col) * Tr_med)

La trama de una red Ethernet puede variar entre un mínimo de 72 bytes y un máximo de 1526.donde las operaciones necesitan un “tiempo muerto” entre tramas de 9,6 ms.

Conclusiones

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  ·    A finales de 1997 según la IDC más del 85% de las conexiones de red en el mundo eran Ethernet (118 millones de ordenadores), el 17% restante Token Ring, FDDI, ATM y otras tecnologías.
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  ·    Para 1998 se preveía el 86% de las nuevas conexiones LAN fueran Ethernet.
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  ·    Ethernet mantiene una hegemonía en el mundo sobre otras tecnologías desde su debut en 1981 y sigue en crecimiento.
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  ·     Las redes de área extensa de alta velocidad basadas en DWDM podrían sustituir las tecnologías tradicionales ATM y SONET/SDH como medio de trasporte de tráfico IP por una versión de Ethernet de 10 Gbps.
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  ·    A principio de los ochenta se pensaba que 10 Gbps era una velocidad excesiva, en 1983 se tenía un mainframe VAX 8600 que podía transmitir 6 Mbps.
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  ·     En 1988 Van Jacobs remitió un comunicado que había conseguido una velocidad de transferencia de 8 Mbps sobre Ethernet entre dos estaciones de trabajo Sun, a partir de esta fecha empezaron las mejoras en software y hardware.
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  ·     La solución para pasar a velocidades superiores era FDDI, los precios inaccesibles para los usuarios finales, compatibilidad con Ethernet era reducida y utilizaba una estructura de trama diferente lo cual complicaba la migración desde Ethernet.
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  ·    En 1992 Grand Junction sacó una versión de Ethernet que funcionaba a 100 Mbps, tuvo gran éxito se creó un grupo de estudio por parte de la IEEE para estandarizar y se plantearon dos propuestas:
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       Mantener el protocolo CSMA/CD, aumentar en un factor de 10 la velocidad, al mantener el tamaño de trama se disminuía el tamaño de la red y se tenía perdida de eficiencia por las colisiones.
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       Crear un protocolo MAC sin colisiones, eficiente y funcional, pero manteniendo la estructura de trama de Ethernet.
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  ·     El subcomité 802.3 aprobó la primera propuesta y esta siguió su camino hasta convertirse en lo que hoy es Fast Ethernet aprobado en Junio de 1995, los medios físicos soportados por Fast Ethernet son fibra óptica multimodo, cable UTP categoría 3 y categoría 5 y cable STP.
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  ·     Se creó otro subcomité del IEEE el 802.12 que desarrollo la red conocida como 100VG-AnyLAN(no utilizo CSMA/CD (no podía llamarse Ethernet), durante un tiempo hubo competencia entre ambas redes.
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  ·     La rapidez con que creció Fast Ethernet (precios bajaron y se llego al usuario final), se creo otro grupo de trabajo por parte del subcomité 802.3 a inicios de 1995, para aumentar la velocidad a un factor de 10, denominándose Gigabit Ethernet.
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  ·     Recién aprobado Fast Ethernet en 1995 para 1998 se prevee construir controladores de red para esas velocidades con tecnología convencional a precios accequibles, el proceso culmino el 29 de Junio de 1998 con la aprobación del suplemento 802.3z.
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  ·     El aumento adecuado de las velocidades en Gigabit Ethernet, se pretendía utilizar los mismos medios físicos que en Fiber Channel, el reto tecnológico era grande y en marzo de 1997 se creó un nuevo grupo de trabajo 802.3ab para este reto, se preveía que se aprobaría en marzo de 1999.   

Elaborado por:

CAPT. Xavier Tejada
CAPT. Carlos Aguirre
Sr. Andrés Erazo