Enlace de Datos

Dominio de Colisión

En Ethernet conviene separar el medio compartido histórico de los enlaces conmutados actuales. Las colisiones explican parte del diseño, pero no son una pelea literal entre electrones. (¬‿¬ )

El dominio de colisión es un segmento de la red donde los datos pueden colisionar cuando dos o más equipos intentan comunicarse al mismo tiempo. En una red ethernet, especialmente conectadas a un hub, pueden sufrir de este problema. En un medio Ethernet compartido y half-duplex, transmisiones simultáneas pueden superponerse e impedir decodificar correctamente la señal. No es un choque literal de corrientes.

Hoy en día, ya casi no es un problema con la introducción de los switches y las redes full-duplex, ya que cada enlace tiene su propio dominio, pero sigue siendo un tema en redes con hubs.

CSMA/CD gestiona acceso y detección de colisiones en Ethernet half-duplex. Los enlaces full-duplex no utilizan ese mecanismo.

CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection. Protocolo utilizado en redes ethernet para gestionar el acceso al medio de transmisión y minimizar las colisiones.

Carrier Sense
- Los dispositivos escuchan el medio de transmisión para asegurarse que esté disponible antes de enviar datos
Multiple Access.
- Varios dispositivos pueden acceder al mismo medio de transmisión
Collision Detection.
- Si dos (o más) dispositivos envían datos al mismo tiempo, se detecta la colisión.
- Los dispositivos esperan un tiempo aleatorio antes de volver a enviar información nuevamente.

Unicast, multicast, broadcast

La transmisión Unicast envía información a un equipo específico en la red, para ello utiliza la dirección MAC. A nivel de Ethernet, esto lo realiza revisando el bit menos significativo del primer octeto de la dirección, si este es cero, significa que ese envío es sólo para ese dispositivo. Un switch reenvía según su tabla MAC; un unicast desconocido puede inundarse dentro de la VLAN. El bit I/G clasifica la dirección, no decide por sí solo por qué puerto sale.

Si el mismo bit es 1, significa que es multicast. La transmisión Multicast está destinada a un grupo de equipos en la red, dichos equipos pueden unirse o no a estas agrupaciones. La dirección MAC multicast y la pertenencia al grupo intervienen en el filtrado; no son criterios ajenos a la dirección.

Finalmente, la transmisión broadcast se envía a cada dispositivo de una red LAN, utilizando un destino especial conocido como broadcast address, la cual está compuesta sólo de F. La importancia de esta dirección es para que "se conozcan entre ellas", descubrimiento de redes y anuncios de red.

Ethernet Frame

Un paquete de datos es un término para repsentar un set de información binaria enviada a través de la conexión de red. A nivel de Ethernet, un paquete de datos se conoce como Ethernet Frame. Un ethernet frame es una colección estructurada de información presentada en un orden específico, de modo que este se pueda traducir a datos relevantes o viceversa.

Casi todas sus secciones son obligatorias y además poseen un tamaño fijo.

A grandes rasgos: se inicia el paquete, se marcan las direcciones, se especifica el cómo manejarlo, se añade la información y finalmente una comprobación. Si hay algo distinto en la comprobación, el paquete es eliminado.

1. Preamble

8 bytes (64bits de largo) y se puede dividir en dos:

Los primeros 7 bytes son una alternancia binaria que suele servir para sincronizar el receptor. No es el intervalo entre tramas, que es un espacio separado.
El último byte es conocido como SFD (Start Frame Delimiter). Esto es una bandera para indicar que el preámbulo termina ahí.

2. Destination address

La dirección del recipiente, seguida de la MAC fuente. Cada dirección es de 48 bits (6 bytes)

3. Source Address

Dirección de la fuente

4. VLAN Header

Virtual LAN. A veces presente. Técnica que permite tener múltiples LAN lógicas operando en el mismo equipo físico. Sirve para segregar el tráfico enviándola sólamente a otros equipos dentro de la misma VLAN. Los switchs se encargan de este encabezado.

5. Ether type

Describe el protocolo de los contenidos.

6. Payload

Carga útil, es la información enviada en el ethernet frame. Va desde los 46 a los 1500 bytes típicamente. Contiene toda la información de las capas superiores como la ip, transporte y capas de aplicación que se transmiten,

7. Frame check sequence (FCS)

Número de 4 bytes que representa una suma de comprobación (checksum) para ese frame. Se calcula usando un cyclical redundancy check sobre el frame (Comprobación de redundancia cíclica). El CRC es una transformación matemática que usa una división de polinomios para crear un número que representa una cantidad más grande de información. Cada vez que se realiza un CRC sobre la información, deberías siempre recibir la misma checksum. Permite detectar muchos errores de transmisión, pero existen colisiones de CRC: no demuestra identidad exacta ni autenticidad frente a manipulación.

Véase también

Modelo OSI — Ubicación de enlace de datos en el modelo OSI.

Referencia: Cisco: Troubleshooting Ethernet, que distingue el uso de CSMA/CD en half-duplex de su ausencia en full-duplex.

Precisión de Ethernet: el preámbulo es de 7 bytes y el SFD de 1; suelen contarse juntos en la señal, pero quedan fuera de la trama MAC medida desde destino hasta FCS. En Ethernet II sin etiqueta, 46–1500 bytes describe datos más relleno; la etiqueta VLAN y otras variantes cambian el detalle. El campo tipo/longitud puede indicar longitud según su valor. Broadcast es FF:FF:FF:FF:FF:FF dentro del dominio de broadcast/VLAN, no toda red enrutada. Referencia Cisco. La imagen heredada no se tomó como prueba de una captura real.

+----------------------------------------+
| Floure &                               |
| Tachibana's guild                      |
| [Hikari · Nozomi · Rin]                |
| SEAL: sha256/12: 0cde7809763f          |
| STATUS: LITURGY_IN_PROGRESS            |
+----------------------------------------+