CCNP SWITCH 642-813 Official Certification Guide (Part II – Chapter 3.1 Ethernet Concepts)

1. Ethernet Concepts (Conceptos Ethernet)

Ethernet (10 Mbps)

Cuando hablamos de Ethernet se hace referencia a Ethernet basada en la norma IEEE 802.3, la cual describe Ethernet como un medio compartido que además es un dominio de colisión y de difusión. En Ethernet dos equipos no pueden transmitir simultáneamente y cuantos más equipos existan en el segmento, más probabilidad existe de colisión. Esto solo ocurre en modo half-duplex, en el que un equipo no es capaz de transmitir y recibir a la vez.

Ethernet está basada en la tecnología CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access Collision Detect/Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones), que describe un modo de operación en sistemas de contienda o máximo esfuerzo.

En enlaces conmutados Ethernet se puede solucionar el problema del medio compartido dedicando a cada estación un puerto del switch. Cada puerto de un switch representa
un dominio de colisiones distinto y brinda un ancho de banda completo al nodo o a los nodos conectados a dicho puerto. Con una menor cantidad de nodos en cada dominio de colisiones, se produce un aumento en el ancho de banda promedio disponible para cada nodo y se reducen las colisiones.

En el caso de full-duplex una estación puede enviar y recibir tramas de forma simultánea, lo que significa que el rendimiento del medio es mayor. Por ejemplo, para un medio por el cual transportamos 10 Mbps (10BASE-T), en realidad transportaremos 10 Mbps para la transmisión y 10 Mbps para la recepción (un total de 20 Mbps).

El medio más común utilizado en Ethernet, es el cable de cobre de par trenzado de tipo UTP, con el que se puede alcanzar una distancia de 100 metros como máximo. 

Salidas 10BASE-T Ethernet RJ-45

CSMA/CD

Según el CSMA/CD, un nodo no debería enviar un paquete a menos que la red esté libre de tráfico. Si dos nodos envían paquetes al mismo tiempo, se produce una colisión y los paquetes se pierden. Entonces, ambos nodos envían una señal de congestión, esperan una cantidad de tiempo aleatoria y retransmiten sus paquetes. Cualquier parte de la red en donde los paquetes de dos o más nodos puedan interferir entre ellos se considera como un dominio de colisiones. Una red con una gran cantidad de nodos en el mismo segmento tiene un dominio de colisiones mayor y, generalmente, más tráfico. A medida que aumenta la cantidad de tráfico en la red, aumentan las posibilidades de colisión.

Fast Ethernet

Fast Ethernet está definido en el estándar IEEE 802.3u, el cual define un nuevo estándar que compartiendo la subcapa de acceso al medio (MAC) con IEEE 802.3 puede transmitir a 100 Mbps. La diferencia entre 802.3 y 802.3u es a nivel físico ya que se sigue manteniendo CSMA/CD y la subcapa MAC.

Aunque el medio más usado en Fast Ethernet es el cableado UTP de categoría 5, existe la posibilidad de utilizar cableado UTP de menor calidad o incluso utilizar fibra (monomodo y/o multimodo) con las que se obtienen longitudes de segmento mayores.

Especificación cableado para Fast Ethernet

Fast Ethernet proporciona la capacidad de full-duplex igual que Ethernet, de esta forma mejoramos el rendimiento de 100 Mbps a 200Mbps (100 Mbps para transmisión y 100 Mbps para recepción).

Fast Ethernet es compatible con Ethernet tradicional, lo que significa que si el puerto de un switch es Fast Ethernet (100BASE-T), este podrá transmitir a velocidades comprendidas entre 10/100 Mbps. Además de poder negociar la velocidad, también podremos negociar el modo duplex.

Para la autonegociación se establecen las siguientes prioridades de selección:

Prioridad de selección de Autonegociación

Cisco recomienda configurar tanto la velocidad de TX como el modo duplex de forma manual en los puertos del Switch.  Cisco además permite la agregación de puertos Fast Etherchannel (FEC), con la que se puede conseguir un mayor ancho de banda.

Gigabit Ethernet

El estándar Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) es una mejora sobre Fast Ethernet, el cual permite velocidades de TX de 1Gbps. Para conseguir esto, fue necesario utilizar el estándar ANSI X3T11 – Fiberchannel junto con el estándar IEEE 802.3. Gigabit Ethernet permite la compatibilidad con su predecesores, esto significa que podemos encontrarnos puertos de un switch que pueden operar a velocidades de transmisión de 10/100/1000 Mbps, y al igual que con Fast Ethernet, también se permite la autonegociación (velocidad y modo duplex).

Sin embargo Cisco dispone de hardware que no es compatible con velocidades 10/100 como es el caso de las tarjetas WS-X6724-SFP, que sólo soportan 1000 Mbps full duplex en módulos SFP.

En cuanto a la capacidad de agregación, también existe para Gigabit Ethernet y este es denominado Gigabit Etherchannel (GEC).

Los equipos Cisco además de soportan interfaces Gigabit Ethernet tales como RJ también soporta interfaces como GBIC o SFP con los cuales interconectamos equipos cisco mediante fibra.

Cableado y limitación de distancia para Gigabit Ethernet

10-Gigabit Ethernet

En el caso de 10-Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae) funciona sobre una nueva capa física totalmente diferente a las anteriores, pero manteniendo la subcapa MAC. 10-Gigabit Ethernet solo funciona en modo full-duplex y no es compatible con las versiones anteriores de Ethernet  debido a que la capa física es diferente.

En cuanto a la capa física, se disponen de dos tipos de interfaces dependientes del medio (PMD- Physical Media Dependent):

  • LAN PHY: Interconecta switches dentro de la misma red de campus.
  • WAN PHY: Interfaces para entornos WAN que utilicen tecnologías de transmisión síncrona como (SONET-Synchronous Optical Network o SDH-Synchronous Digital Hierachy). Este tipo de redes las podemos encontrar en una red de área metropolitana (MAN).

    Tipos de PMD y características de 10-Gigabit Ethernet

Saludos a tod@s,

JMHAlegre

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