Trama de Ethernet - CCNA V6.0
Modulo 1.
Capítulo 5 - Ethernet.
Sección 5.1 - Protocolo Ethernet.
Tema 5.1.1 - Trama de Ethernet.
5.1.1.1 Encapsulamiento de Ethernet.
Ethernet es la tecnología LAN más utilizada hoy en día.
Ethernet funciona en la capa de enlace de datos y en la capa física. Es una familia de tecnologías de red que se definen en los estándares IEEE 802.2 y 802.3. Ethernet admite los siguientes anchos de banda de datos:
- 0 Mb/s
- 100 Mb/s
- 1000 Mb/s (1 Gb/s)
- 10 000 Mb/s (10 Gb/s)
- 40 000 Mb/s (40 Gb/s)
- 100 000 Mb/s (100 Gb/s)
Como se muestra en la figura 1, los estándares de Ethernet definen tanto los protocolos de capa 2 como las tecnologías de capa 1. Para los protocolos de capa 2, como con todos los estándares IEEE 802, Ethernet depende de ambas subcapas individuales de la capa de enlace de datos para funcionar: la subcapa de control de enlace lógico (LLC) y la subcapa MAC.
Subcapa LLC
La subcapa LLC de Ethernet maneja la comunicación entre las capas superiores e inferiores. Generalmente, esto sucede entre el software de red y el hardware del dispositivo. La subcapa 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. El LLC se utiliza para la comunicación con las capas superiores de la aplicación y para la transición del paquete hacia las capas inferiores con fines de distribución.
El LLC se implementa en el software, y su implementación es independiente del hardware. 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.
Subcapa MAC
La subcapa MAC es la subcapa inferior de la capa de enlace de datos y se implementa mediante hardware, generalmente, en la NIC de la computadora. Los datos específicos se detallan en los estándares IEEE 802.3. En la figura 2, se detallan los estándares IEEE de Ethernet comunes.
5.1.1.2 Subcapa MAC.
Como se muestra en la ilustración, la subcapa MAC de Ethernet tiene dos tareas principales:
- Encapsulamiento de datos
- Control de acceso al medio
Encapsulamiento de datos
El proceso de encapsulamiento de datos incluye el armado de tramas antes de la transmisión y el desarmado de tramas en el momento de la recepción. Para armar la trama, la capa MAC agrega un encabezado y un tráiler a la PDU de la capa de red.
El encapsulamiento de datos proporciona tres funciones principales:
La utilización de tramas facilita la transmisión de bits a medida que se colocan en los medios y en la agrupación de bits en el nodo receptor.
Control de acceso al medio
La segunda tarea de la subcapa MAC es el control de acceso al medio. El control de acceso al medio es responsable de colocar las tramas en los medios y de quitarlas de ellos. Como su nombre lo indica, controla el acceso a los medios. Esta subcapa se comunica directamente con la capa física.
La topología lógica subyacente de Ethernet es un bus de acceso múltiple, por lo que todos los nodos (dispositivos) de un único segmento de red comparten el medio. Ethernet es un método de red de contienda. En un método de contienda, 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 dúplex medio. Las LAN Ethernet actuales utilizan switches de dúplex completo, que permiten que varios dispositivos envíen y reciban datos en simultáneo y sin colisiones.
5.1.1.3 Evolución de Ethernet.
Desde la creación de Ethernet en 1973, los estándares evolucionaron para especificar versiones más rápidas y flexibles de la tecnología. Esta capacidad de Ethernet de mejorar con el tiempo es una de las principales razones por las que su uso está tan difundido. 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.
En la capa de enlace de datos, la estructura de la trama es casi idéntica para todas las velocidades de Ethernet. La estructura de la trama de Ethernet agrega encabezados y tráilers alrededor de la PDU de capa 3 para encapsular el mensaje que se envía, como se muestra en la figura 1.
Ethernet II es el formato de trama de Ethernet utilizado en las redes TCP/IP.
5.1.1.4 Campos de trama de 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 "Dirección MAC de destino" hasta el campo "Secuencia de verificación de trama (FCS)" inclusive. 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 bebés gigantes.
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 y, por lo tanto, se consideran no válidas.
En la ilustración, haga clic en cada campo de la trama de Ethernet para leer más acerca de su función.
Campo "Preambulo" 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 ocho primeros bytes de la trama se utilizan para captar la atención de los nodos receptores. Básicamente, los primeros bytes le indican al receptor que se prepare para recibir una trama nueva.
Campo Dirección MAC de destino
Este campo de 6 bytes es el identificador del destinatario deseado. Como recordará, la capa 2 utiliza esta dirección para ayudar a los dispositivos a determinar si la trama está dirigida a ellos. La dirección de la trama se compara con la dirección MAC del dispositivo. Si coinciden, el dispositivo acepta la trama. Puede ser una dirección de unidifusión, de multidifusión o de difusión.
Campo Dirección MAC de origen
Este campo de 6 bytes identifica la NIC o la interfaz de origen de la trama. Debe ser una dirección de unidifusión.
Campo EtherType
Este campo de 2 bytes identifica el protocolo de capa superior encapsulado en la trama de Ethernet. Los valores comunes son, en hexadecimal, "0x800" para IPv4, "0x86DD" para IPv6 y "0x806" para ARP.
Campo de datos
Este campo (de 46 a 1500 bytes) contiene los datos encapsulados de una capa superior, que es una PDU de capa 3 o, más comúnmente, un paquete IPv4. Todas las tramas deben tener, al menos, 64 bytes de longitud. Si se encapsula un paquete pequeño, se utilizan bits adicionales (llamados "relleno") para aumentar el tamaño de la trama al tamaño mínimo.
Campo Secuencia de verificación de trama
El campo Secuencia de verificación de trama (FCS) (4 bytes) se utiliza para detectar errores en la trama. Utiliza una comprobación cíclica de redundancia (CRC). El dispositivo emisor incluye los resultados de una CRC en el campo FCS de la trama. El dispositivo receptor recibe la trama y genera una CRC para buscar errores. Si los cálculos coinciden, significa que no se produjo ningún error. Los cálculos que no coinciden indican que los datos cambiaron y, por consiguiente, se descarta la trama. Un cambio en los datos podría ser consecuencia de una interrupción de las señales eléctricas que representan los bits.
5.1.1.5 Actividad: Subcapas MAC y LLC.
5.1.1.6 Actividad: Campos de la trama de Ethernet.
5.1.1.7 Práctica de laboratorio: Uso de Wireshark para examinar las tramas de 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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