4.2 FAST ETHERNET (100 BASE T, 100 VG ANYLAN, ISO-ENET, FDDI)
Fast Ethernet o Ethernet de alta velocidad es el nombre de una serie de estándares de IEEE de redes Ethernet de 100 Mbps. En su momento el prefijo fast se le agregó para diferenciarlas de la Ethernet regular de 10 Mbps. Fast Ethernet no es hoy por hoy la más rápida de las versiones de Ethernet, siendo actualmente Gigabit Ethernet y 10 Gigabit Ethernet las más veloces.
En su momento dos estándares de IEEE compitieron por el mercado de las redes de área local de 100 Mbps. El primero fue el IEEE 802.3 100BaseT, denominado comercialmente Fast Ethernet, que utiliza el método de acceso CSMA/CD con algún grado de modificación, cuyos estándares se anunciaron para finales de 1994 o comienzos de 1995. El segundo fue el IEEE 802.12 100BaseVG, adaptado de 100VG-AnyLAN de HP, que utiliza un método de prioridad de demandas en lugar del CSMA/CD. Por ejemplo, a la voz y vídeo de tiempo real podrían dárseles mayor prioridad que a otros datos. Esta última tecnología no se impuso, quedándose Fast Ethernet con casi la totalidad del mercado.
Configurando una Red Simple Fast Ethernet.
- Comprar adaptadores de red 10/100. Si tu esta planeando implementar una Fast Ethernet hoy en día, te recomendamos que compres adaptadores 10/100. Sólo son ligeramente mayores que las tarjetas de 10 Mbps y proporcionan el mejor camino para actualizar a velocidades de 100 Mbps a tu propio paso.
- Centrarse en el embotellamiento. En una red cliente/servidor usando un servidor central, mucho de los problemas de velocidad ocurren en la red dorsal(backbone). Proporcionando una conexión de 100 Mbps desde el servidor hasta el hub se pueden solucionar estos problemas.
- Chequear el cableado. Necesitas asegurarte que tu instalación soportara el cableado de par trenzado de categoría 5. Si tu instalación tiene una antigüedad de menos de tres años, posiblemente soportara el cableado de categoría 5. Si no, tu tendrás que instalarlo. Una vez instalado asegúrate que cada ordenador en la red tiene instalado un adaptador 10/100 Ethernet, y si cada dispositivo en la red esta conectado al puerto 10BASE-T del hub. Conecta el hub al servidor usando la red dorsal de 100 Mbps.
100BASE-T (FAST ETHERNET)
100BaseT es uno de los muchos estandares existentes de Fast Ethernet de 100 Mbit/s CSMA/CD sobre cable de par trenzado, que incluye :
- 100Base-TX: 100Mbit/s sobre dos pares de hilos Cat5 o mejores.
- 100Base-T4: 100MBit/s sobre cuatro pares de hilos Cat3 o mejores. Actualmente en desuso.
- 100Base-T2: 100MBit/s sobre dos pares de hilos Cat3. Actualmente en desuso.
La longitud de segmento de un cable 100Base-T está limitada a 100m.(al igual que la del 10BaseT y la del 1000Base-T). Todos son, o fueron, estándares del IEEE 802.3 (aprovado en 1995).
En los comienzos del Fast Ethernet, muchos proveedores centraban su publicidad en afirmaciones del tipo "nuestros [estándares] funcionarán mejor con los cables existentes que los suyos". En la práctica, rápidamente se descubrió que pocas de las redes existentes satisfacían los estándares coetáneos, porque la Ethernet de 10Mbit/s era muy tolerante a pequeñas desviaciones sobre las características eléctricas especificadas y pocos instaladores ni siquiera se molestaban en realizar medidas exactas del cable y de la calidad de la conexión: si la Ethernet trabajaba sobre un cable, entonces se consideraba aceptable. Así, la mayoría de las redes existentes debían ser recableadas para conseguir la velocidad de 100Mbit/s, tanto si tenían una base de Cat3 o Cat5 como si no.
En un principio llamada 100BaseX. Esta especificación fue promovida por Grand Junction, es la evolución de 10BaseT a altas velocidades. 100Base-T utiliza CSMA/CD como protocolo de acceso al medio, transmite tramas con el formato Ethernet a 100 Mbps y emplea una topología de estrella basada en un concentrador. En la capa física existen tres propuestas diferentes: 100Base-TX, 100Base-T4 y 100Base-FX, que permiten utilizar diferentes medios de transmisión. El subcomité 802.3 ha dicho que los esquemas de señalización serán interoperables en una misma red .
Muchas empresas interesadas en desarrollar estas tecnologías formaron una agrupación, The Fast Ethernet Alliance, que entre otras cosas ha logrado presionar al subcomité 802.3 para acelerar los procesos de estandarización. El trabajo original de la propuesta 100Base-TX fue desarrollado por Grand Junction Networks, y a ella se han sumado muchas otras empresas como David Systems, Chipcom, SynOptics, 3Com, Intel, National Semiconductor, DEC y Sun.
100Base-TX consolida dos estándares: el protocolo de acceso al medio CSMA/CD de 802.3 (cambiando únicamente la duración del intervalo entre tramas de 9.6 a 0.96 µs), y la subcapa física dependiente del medio TP-PMD de FDDI. Así, 100Base-TX requiere dos líneas UTP de categoría 5, a través de los cuales transmite con señalización MLT-3, para conectar cada estación al concentrador. Se define una capa de convergencia para mapear la señalización continua full duplex de FDDI con el esquema asíncrono half duplex usado en Ethernet. También puede utilizarse STP como medio físico.
Por otra parte, la tecnología 100Base-T4 es propuesta con el objetivo fundamental de transmitir información a 100 Mbps a través del cableado que se utilizaba hasta 1992 y que se sigue utilizando para redes de voz y de datos a velocidades hasta de 10 Mbps. Este cable es UTP de categoría 3. La especificación sometida a consideración del subcomité 802.3 ha sido desarrollada por SMC, 3Com e Intel.
Utiliza cuatro pares UTP (de ahí el término T4), tres pares se utilizan para transmitir o recibir la trama (la comunicación es half duplex) mientras que el último par se utiliza exclusivamente como entrada para detección de colisiones. Antes de ser transmitidos, los datos se codifican transformando 8 bits en 6 símbolos ternarios (8B/6T). La información ternaria es entonces transmitida por los canales de datos. Este modelo es técnicamente similar a la señalización MLT-3, ofreciendo un nivel adecuado de emisiones electromagnéticas.
Por último, la propuesta 100Base-FX emplea dos fibras ópticas multimodales. Al igual que en 10BaseT, la distancia máxima entre una estación y el concentrador en 100Base-T es de 100 metros. Sin embargo, las reglas de topología permitidas son diferentes en 100Base-T: sólo se permiten dos repetidores, y la distancia máxima de una red es de 205 metros si se utiliza par trenzado y 325 si se emplea fibra óptica .
100BASE-VG O 100VG-ANYLAN
100VG-Anylan convendrá a las grandes compañías con muchos usuario en una LAN, tratando con una importante cantidad de aplicaciones multimedia. Porque tiene un bajo coste relativamente y es de fácil instalación, 100BASE-T puede ser mas apropiada para pequeños y medios negocios que no generan gran cantidad de trafico en la red.Es la tecnología de Ethernet a 100 Mbps propuesta por Hewlet Packard y At&T, a la que se unió IBM. En el estándar se propone que las señales sean transmitidas sobre cuatro pares en una única dirección ya sea de estación a HUB o al revés. Fue diseñada con dos objetivos fundamentales:
- Aprovechar la infraestructura de cableado que muchas empresas tienen instalado
- Favorecer aquellas aplicaciones con requerimientos críticos de respuesta en tiempo.
El primer objetivo queda cubierto ya que 100Base-VG tiene una topología en estrella basada en concentradores, y utiliza cuatro pares de hilos que pueden ser UTP de categoría 3 (categoría de voz, de ahí el término VG) o categoría 5 (categoría de datos), STP o bien fibra óptica. La información primero se codifica transformando 5 bits en 6 símbolos (5B/6B) y después éstos se transmiten con señalización NRZ distribuidos en los cuatro canales pues la comunicación es half duplex.
Para satisfacer el segundo objetivo, se propone remplazar CSMA/CD por un nuevo método de acceso llamado Demand Priority Protocol. Con este protocolo las demandas de acceso procedentes de estaciones son enviadas al HUB, encargándose este de responder. Puede funcionar en instalaciones de cableado UTP de categoría 3 (cableado de calidad de voz, o Voice Grade- VG). También se soportan los cableados de categoría 4 y 5. Los conectores que se utilizan son del tipo RJ45, así como los conectores Telco de 50 pines usados para 25 pares de cables. Usando estos conectores y un cable UTP de categoría 3 se pueden soportar las conexiones con distancias entre estación y HUB de 100 metros. Si, en cambio, el cable es de categoría 4 o 5 se soportan distancias de 200 metros y usando conexiones de fibra óptica la distancia puede llegar a ser de 2Km.
Las principales características de 100BaseVG son:
- El formato de la trama en la capa de enlace es idéntico al usado en Ethernet.
- Posee una topología en estrella. Las estaciones están conectadas a un HUB que es un nodo de conmutación de circuitos. Se pueden asignar prioridades a los puertos de dicho HUB.
- Usa los cuatro pares del cable para cada estación (10BaseT solo usa dos). Se divide la señal de 100 Mbps sobre cuatro pares, es decir hay 25 Mbps sobre cada par. De esta forma los niveles de radiación están dentro de los permitidos por las regulaciones FCC. Utiliza un método de codificación llamado 5B6B (5bits en 6 símbolos) para remplazar al método de codificación diferencial Manchester usado en 10BaseT.
El método de acceso (Demand Priority Protocol) actúa de la siguiente manera:
- Una estación emite una petición de transmisión (tono).
- Recibe una autorización de transmisión por parte del HUB (tono).
- El HUB empieza a recibir la trama y mientras determina cual es la estación de destino sigue recibiendo datos (buffer elástico).
- El HUB avisa a la estación de destino del próximo envío de datos.
- La estación destino responde con un preparado para recibir.
- Durante los últimos tres pasos el HUB continua recibiendo datos.
- Se realiza la transmisión de datos al destino (a través de los cuatro pares)
- Ambas estaciones vuelven al estado inicial al terminar la transmisión.
100BaseVG tiene muchas similitudes con respecto a Ethernet, pero implementa varias mejoras:
- Fair Arbitration o acceso determinístico. Se sustituyen las colisiones por un procedimiento determinístico de acceso al medio para cada estación basado en un protocolo de demanda/concesión administrado por el hub. Esto proporciona un ancho de banda ordenado sin colisiones, de forma que el 97% del ancho de banda sea usado por datos de usuario.
- Link Privacy o aislamiento de enlace. El aislamiento del enlace es inherente al protocolo 100BaseVG dado que las estaciones están generando tramas que van por un circuito virtual creado por el hub. Sigue siendo un medio compartido, pues mientras este establecido un circuito no van a poder establecer más. Los paquetes de broadcast se repiten por todos los puertos. La detección de intrusos es muy fácil de implementar con 100BaseVG.
- Demand Priority Signaling o establecimiento de prioridades por demanda. Permite a las aplicaciones multimedia u otras aplicaciones muy sensibles a los retardos aumentar su prioridad de acceso a la red.
Al unirse IBM al grupo de 100BaseVG se cambió el nombre de la especificación por 100BaseVG-AnyLAN. Es una especificación ampliada para permitir que no sólo las tramas Ethernet vaya a 100 Mbps sino también las de Token Ring. Este cambió no retrasó la aparición del estándar ya que incluir dentro de éste formato de las tramas Token Ring no supuso cambios significativos.
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Las reglas para la topología y recomendaciones para las redes 100VG-AnyLAN:
Regla 1: La topología de red debe ser una estrella física punto a punto, sin ramificaciones ni bucles.
Regla 2: En una red 4-pares UTP, se requieren los cuatro pares.
Regla 3: No se usa cable liado UTP (cable que consta de 25 o más pares trenzados en una funda) para los enlaces de redes donde los nodos terminales están configurados en modo promiscuo.
Regla 4: No se usa cable liso en una topología de par trenzado.
Regla 5: Debe haber un único camino activo entre un par de hubs en la red.
Regla 6: La máxima distancia entre un nodo terminal y el hub raíz en una red de segundo nivel es 4 Km. (usando cableado de fibra óptica).
Máximas distancias entre Hub raíz y nodo terminal.
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Numero de Hubs entre Numero de niveles Máxima distancia entre
hub raíz y nodo terminal en la red hub raíz y nodo terminal
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1 2 4 km.
2 3 3 km.
3 4 2 km.
4 5 1 km.
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Regla 7: El numero máximo de niveles en una red 100VG-AnyLAN es de 5.
Regla 8: No hay limites en el número de nodos en un segmento no apantallado 100VG-AnyLAN.
Regla 9: Todos los nodos en una porción simple (campo simple a 100 Mbit/s) de una red 100VG-AnyLAN deben usar el mismo formato de paquete soportado por Ethernet/802.3 y token Ring 802.5.
Regla 10: Entre cualquier par de nodos en una red 100VG-AnyLAN, no debería de haber mas de 7 bridges.
Recomendación: Minimizar los niveles de cascada.
ISO-ENET
IsoEnet usa dos corrientes de datos distintas 6Mbps dedicada a audio y vídeo, 10Mbps para datos. Si no hay más que dos nodos se pueden conseguir 16 Mbps, y es una solución que permite la transmisión de ficheros multimedia, de una manera más barata que otras soluciones
ISO-Ethernet Ethernet (IEEE 802.9a) (IEEE 802.9a)
Caracteristaticas
- ISO-Ethernet (isoENET): Ethernet isócrona –Integra una Ethernet 10BASE-T con circuitos conmutados tipo RDSI (hasta 6,144 Mbps).
- Especialmente dirigido a redes donde LANs y terminales RDSI están conectados a través de una WAN pública.
- Utiliza el mismo cableado que 10BASE-T– Codificación mejorada para añadir 6Mbps.
- Los adaptadores de red isoENET: 1.- Combinan el acceso CSMA/CD con la gestión de los 96 canales de64Kbps disponibles. 2.- Son compatibles con adaptadores 10BASET.
- Desde su aparición en 1992, apenas se han vendido unidades isoENET: Fracaso comercial
FDDI (UNA RED DE FIBRA OPTICA)
FDDI (Fiber Distributed Data Inteface) es una evolución de Ethernet, token bus a protocolos de mayores prestaciones. Propuesto por ANSI ( standard X3T9.5).
Hacia 1980, comienzan a necesitarse redes que transmitan datos a alta velocidad. También se necesitaba transmitir datos en tiempos cortos y acotados. En respuesta a estas necesidades, se desarrolla FDDI. FDDI ofrece 100 Mbps, con hasta 500 estaciones conectadas y un máximo de 100 km entre ellas. Las estaciones se conectan en un doble anillo de fibra óptica por seguridad. Por su alta velocidad de transmisión, también puede usarse como una red de conexión entre redes más pequeñas.
Funciones de FDDI
Las funciones de FDDI se define en el SMT (Station ManagemenT). Abarcan la capa física (PMD y PHY) y parte de la capa de enlace (MAC). Por ello, FDDI se instala en los niveles más bajos de la torre OSI. No habría problemas en usar otros protocolos para las capas superiores, en principio. Por lo contrario, las implementaciones sólo han conseguido encapsular correctamente ARP e IP sobre FDDI.
Nivel Físico: PMD
En el nivel dependiente del medio (PMD), FDDI no impone restricciones al tipo de fibra que debe usarse. Puede utilizarse fibra multimodo (MMF), o fibra monomodo (SMF). Las fibras serán de dimensiones 62,5/125 o 85/125 (diámetro del núcleo/di metro de la fibra). MMF necesita mejores emisores y receptores que SMF para mantener las mismas longitudes de enlace. En cualquier caso, la potencia de transmisión mínima es de -16 dBm y la potencia recibida mínima es de -26 dBm, lo que deja un margen de 11 dBs para pérdidas. Los transmisores pueden ser LED o láseres. Los receptores pueden ser diodos PIN o de avalancha. Se trabaja en la ventana de 1300 nanómetros. En una misma red puede haber enlaces con fibras MMF y SMF, aunque deben examinarse con cuidado. Se recomienda emplear conectores SC preferentemente. También pueden emplearse conectores ST. La probabilidad de error requerida es 4*10-11.
Nivel Físico: PHY
El otro subnivel físico, PHY, define el protocolo de introducción de datos en la fibra. FDDI introduce redundancia en los datos en transmisión. Usa un código 4B/5B, transmite 5 bits por cada 4 bits que le envía el nivel superior. La elección de los códigos se hizo para equilibrar la potencia continua del código, y evitar secuencias de 0's o 1's demasiado largas. El régimen binario efectivo que soporta la fibra son 125 Mbps. MAC define la longitud máxima de trama en 4500 bytes para evitar problemas de desincronización. No hay longitud de trama mínima. El formato de trama es:
PA = Preámbulo: 30 caracteres IDLE, para sincronismo.
SD = delimitador de inicio. No se repite en el campo de datos.
FC = control de trama. Tipo de trama (síncrona, etc.).
DA = Dirección de destino.
SA = Dirección de destino.
INFORMACION: Datos transmitidos.
FCS= Redundancia de la trama con CRC-32.
ED = Delimitador de fin de trama. No se puede repetir en el campo de datos.
FS = Frame Status. Receptor informa a origen del resultado de la trama (trama errónea,
bien recibida, etc.)
Una estación que está transmitiendo trama debe retirarla del anillo. Mientras lo hace, puede introducir nuevas tramas, o transmitir caracteres IDLE, hasta retirarla completamente. Dado que protocolos superiores (UDP, por ejemplo) definen longitudes de trama diferentes, las estaciones deben estar preparadas para fragmentar/ensamblar paquetes cuando sea necesario.
Nivel de enlace: MAC
MAC aporta las mayores novedades de FDDI. FDDI soporta dos tipos de tráfico:
- Tráfico síncrono: voz, imágenes, etc., información que debe ser transmitida antes de un determinado tiempo. Podría decirse que es tráfico de datos en tiempo real.
- Tráfico asíncrono: e-mail, ftp, etc., información para la cual el tiempo que tarde en llagar al destino no es el factor decisivo.
La filosofía que persigue FDDI es atender primero el tráfico síncrono y después el tráfico asíncrono. Para ello, cada estación tiene varios temporizadores:
- Token Rotation Time (TRT): tiempo transcurrido desde que llegó el último testigo.
- Token Hold Time (THT): tiempo máximo que una estación puede poseer el testigo.
Todas las estaciones tienen un parámetro fijo, el Target Token Rotation Time (TTRT), que fija el tiempo que tarda el testigo en dar una vuelta al anillo, y cada una tiene un parámetro propio, Syncronous Time (ST o Ci, dependiendo de autores). Este parámetro fija el tiempo máximo que una estación está transmitiendo tráfico síncrono.
Cuando llega el testigo, comprueba que ha llegado a tiempo. Para ello, ve si TRT > 0. Si es cierto, la estación captura el testigo. Si es falso, la estación la estación lo deja pasar a la siguiente estación. En cualquier caso, TRT se reinicializa a TTRT.
2) Una vez la estación posee el testigo, el valor de TRT se carga en THT. Se comienzan a transmitir tramas síncronas.
3) THT llega a cero. En ese caso, se termina el turno de la estación, y se pasa el testigo a la siguiente.
4) Antes de que THT llegue a 0 se acaban las tramas síncronas que tenía la estación preparada para transmitir. Se transmiten ahora todas aquellas tramas asíncronas de que se dispongan, hasta que THT llegue a cero.
5) Si se acaba también las tramas asíncronas, pasa el testigo. Se plantea un problema cuando se acaba el THT mientras se está transmitiendo una trama. Este fenómeno se llama overrun. El intervalo máximo entre dos testigos en una estación ronda 2*TTRT. Las estaciones se conectan mediante un doble anillo de fibra óptica. En cada anillo, la información circula en una dirección. En caso de que caiga un enlace entre dos estaciones, las fibras se puentean internamente en las estaciones, de modo que el anillo no se para. Esta configuración clasifica las estaciones en dos clases:
- DAS : Dual Attachment Station. Estación conectada al doble anillo. Capaces de reconfigurarse. Más caras.
- SAS : Single Attachment Station. Estación conectada a uno de los dos anillos solamente. Más baratas.
Otras soluciones alternativas
Se han planteado otras soluciones al standard original expuesto anteriormente. Todas las soluciones se basan en el estándar FDDI, aunque varían algunos niveles, para adaptarlo a determinadas situaciones. Las soluciones más atractivas son CDDI, FDDI-II, y LCF-FDDI
uranus.ee.auth.gr
FDDI-II
FDDI-II cambia el servicio que ofrece. Amplía SMT hasta completar el nivel de enlace. Ahora el nivel de red no ve un único canal de 100 Mbps sino que este canal se divide en 16 canales isócronos de 6,144 Mbps (WBC), y un canal de transmisión de paquetes, de 768 Kbps (PDG). Las tramas son de 0.125 ms y contienen intercalados los distintos canales. Inicialmente, se envían 2,5 bytes de preámbulo que sincronizan el reloj de 8 Khz que inicia las tramas y 12 bytes de cabecera de la trama. Se envía el byte correspondiente al PDG. Luego se envía un byte de cada canal. Cuando se llega a un byte múltiplo de 8 en los WBC se vuelve a enviar 1 byte de PDG.
Usualmente, los testigos se pasan a través del PDG. Los WBC pueden subdividirse en canales menores, en funciones de las necesidades de las estaciones. Aparece ahora un nuevo tipo de tráfico, de prioridad mayor que el síncrono de FDDI, que es el tráfico conmutado. Hay dos testigos, testigo restringido y testigo sin restricciones. Dependiendo de las restricciones en tiempo de llegada de las tramas se utiliza una combinación de tráfico y testigos.
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