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Este ensayo pretende dar a conocer la historia de Ethernet, desde sus inicios de creación hasta su respectiva evolución. Además se pretende dar a conocer brevemente el funcionamiento de la misma.

Portoviejo, 16 de N

oviembre de 2010

5º Semestre

“A”REDES DE

COMPUTADORAS

Elaborado por:Karen Liceth García Ponce

Universidad Técnica de ManabíUniversidad Técnica de ManabíIngeniería en CienciasIngeniería en Ciencias

InformáticasInformáticas

Historia de EthernetEn el mundo de hoy, ya sea por motivo de negocios, educación o entretenimiento, el acceso fiable y eficiente a la información, se ha convertido en un tema importante y da lugar a la mejora constante de las tecnologías y los diferentes tipos de equipamiento. Los antiguos archivadores y las montañas de papel, han sido sustituidos por ordenadores que almacenan y gestionan toda la información electrónicamente. Personas de una misma empresa a miles de kilómetros unos de otros, pueden compartir información de forma instantánea, y personas en una misma localización pueden revisar datos online sin importar donde estos datos están localizados. Las tecnologías de redes de ordenadores, son el pegamento que une todo lo anteriormente mencionado. Muchas tiendas y negocios ya utilizan el comercio electrónico para realizar sus transacciones. En cada uno de estos casos, el networking permite a diferentes dispositivos en múltiples lugares, acceder a información compartida en forma de datos, siendo Ethernet la primera red LAN para computadoras personales más popular y más ampliamente desarrollada en el mundo. Esta poderosa tecnología ha representado más del 85% de las conexiones de red instaladas en el mundo a finales de 1997, lo cual representa unos 118 millones de ordenadores. Sin duda alguna, todos hemos escuchado hablar de Ethernet de una u otra manera, pero… ¿Conocemos realmente cómo funciona?, ¿Cuál es su protocolo?, ¿Quién lo creo y por qué?, o talvez ¿Cómo surgió y evolucionó dicha tecnología?. Seguramente estas interrogantes nos las planteamos muy a menudo, por lo que se hace necesario realizar ciertas investigaciones para poder conocer más sobre esta poderosa herramienta.Esta tecnología tienes sus inicios en el año 1973, cuando en el centro de investigación de Xerox, un investigador llamado Bob Metcalfe diseñó y probó la primera red ethernet. Mientras trabajaba en una manera de enlazar un ordenador de Xerox con una impresora, Metcalfe desarrolló el método físico de cablear los dos dispositivos en una Lan ethernet, y también hacerlo con los estándares de comunicación para los cables utilizados. El sistema Ethernet desarrollado era conocido en ese entonces como red ALTO ALOHA. Las especificaciones formales de Ethernet de 10 Mb/s fueron desarrolladas en conjunto por las corporaciones Digital Equipment Corporation, Intel y Xerox en 1980. Esta norma se conoció como DIX Ethernet, haciendo referencia a los nombres de quienes lo habían desarrollado. Muchos de los problemas que tiene una red ethernet, son comunes para otras muchas tecnologías de red, y entender como se solucionan estos problemas en una Lan ethernet, nos puede dar una idea de cómo solucionar muchos otros problemas en general. El estándar ethernet ha crecido para ponerse a la altura de nuevas tecnologías como las modernas redes de ordenadores, las cuales evolucionan a pasos rápidos, pero la mecánica básica de una red ethernet sigue basándose en la red original que Bob Metcalfe diseñó. El ethernet original describía la comunicación sobre un único cable, compartido por todos los dispositivos de la red. Una vez que un dispositivo era añadido al cable, tenía la habilidad de comunicar con cualquier dispositivo en la red. Esto permite a la red expandirse

para acomodar nuevos dispositivos sin necesidad de modificar los dispositivos que ya están en la red. Ethernet es una tecnología de área local, las cuales son redes que normalmente operan dentro de un edificio, uniendo dispositivos próximos entre ellos. Como mucho, los dispositivos ethernet la distancia entre un equipo de centralización ethernet (hub o switch) y un ordenador, no debería estar a más de 100 metros de distancia. Esto hace impracticable utilizar esta tecnología en diferentes localizaciones geográficas. Algunos avances modernos han incrementado esta distancia considerablemente, permitiendo a las redes ethernet extenderse varios kilómetros, como por ejemplo la metro LAN. El protocolo ethernet específica reglas para construir las tramas. Hay longitudes específicas para las tramas, y ciertas partes de información que deben aparecer en la trama. Por ejemplo, cada trama debe incluir una dirección de destino y una de origen, lo cual identifica el que envía y el que recibe el mensaje. La dirección identifica de forma única al nodo, de la misma manera que un nombre identifica a una persona. Ningún dispositivo ethernet debe tener la misma dirección. El estudio de Ethernet es muy amplio por lo que conocer sus orígenes y evolución hace de ésta resaltar la importancia de su existencia en el mundo de redes informáticas.Ethernet tiene sus orígenes en 1970, cuando la ARPANET llevaba sólo unos pocos meses de haber entrado en funcionamiento, donde un equipo de la Universidad de Hawái, dirigido por Norman Abramson, comenzó a experimentar en el laboratorio cómo lograr crear una red que interconectara terminales ubicadas en las islas de Kauai, Maui y Hawái, teniendo una computadora central en Oahu. Una alternativa era utilizar enlaces telefónicos, pero el costo elevado y la baja calidad hicieron descartar esta posibilidad. Entonces Abranmson con su equipo consiguieron varios transmisores de radio de taxis viejos con los que lograron poner en marcha una red de radio enlaces entre las islas; para esto utilizaron módems hechos artesanalmente. En lugar de asignar un canal distinto para la comunicación hacia y desde cualquier isla hasta Oahu (eran necesarios 6), asignaron solamente dos: unos a 413475 Mhz para la trasmisión de Oahu a Kauai, Maui y Hawaii, y otro a 407350 Mhz para el proceso inverso. De esta forma, cada canal podía tener un ancho de banda mayor (100 Khz) y, por tanto, más capacidad (9.6 Kbps) que si se hubieran establecido 6 canales. El canal de Oahu no planteaba problemas, pues sólo tenía un emisor, sin embargo, el canal de retorno era compartido por las tres islas, por lo que se hizo necesario establecer reglas que permitieran resolver el problema que se producía cuando dos emisores querían enviar información al mismo tiempo. Se requería un protocolo MAC (Media Access Control). La red inventada por este grupo de investigadores se llamó ALOHANET y el protocolo MAC utilizado se llamó ALOHA. Su principio de funcionamiento consistía en que cada vez que el emisor desea transmitir una trama, éste la envía, sin preocuparse si el canal está libre, una vez ha terminado, se queda escuchando hasta recibir la aprobación de que la información ha sido recibida correctamente por la estación destino. Si ha pasado un tiempo razonable y la aprobación no ha llegado, la estación emisora supone que hubo colisión, espera un tiempo aleatorio y retransmite la trama.

Como es de esperarse, la eficiencia de este protocolo ALOHA es baja, pues se basa en el caos, lo que significa que si el nivel de utilización de canal crece y el número de estaciones aumenta, la red puede llegar a colapsarse por lo cual deja de enviar información útil. En el mismo año 1970, mientras Abramson montaba ALOHANET, un estudiante del MIT, llamado Robert Metcalfe, experimentaba con la recién estrenada ARPANET y conectaba ordenadores en un laboratorio. Metcalfe conocía las experiencias de Abramson y empezó una tesis doctoral en Harvard, la cual terminaría en 1973; en ella planteaba desde un punto de vista teórico mejoras para el protocolo ALOHA cuyo objetivo era aumentar su rendimiento. La idea básica era muy simple: las estaciones antes de transmitir deberían detectar si el canal ya estaba en uso (es decir, si ya había portadora), en cuyo caso esperarían a que la estación activa terminara antes de transmitir. Además, cada estación, mientras transmitiera, estaría continuamente vigilando el medio físico por si se producía alguna colisión, en cuyo caso pararía y transmitiría más tarde. Años después, éste protocolo MAC recibe la denominación “Acceso Múltiple con Detección de Portadora” y “Detección de Colisiones” (CSMA/CD).En 1972 Metcalfe se mudó a California para trabajar en el Centro de Investigación de Xerox. En ese lugar se diseñaba lo que se consideraba la “oficina del futuro”. Allí se estaban probando los ordenadores “Alto”, que disponían de capacidades gráficas y ratón, y son considerados los primeros ordenadores personales. Asimismo se estaban fabricando las primeras impresoras láser. La idea de Metcalfe consistía en conectar los ordenadores entre sí para compartir ficheros y las impresoras. La comunicación tenía que ser de muy alta velocidad, del orden de megabits por segundo, ya que la cantidad de información que se debía enviar a las impresoras era enorme.A Metcalfe con 27 años de edad, se le encomendó la tarea de diseñar y construir la red que uniera todo aquello. Contaba para ello con la ayuda de un estudiante de doctorado de Stanford llamado David Boggs. Las primeras experiencias de la red, que denominaron “Alto Aloha Network”, las llevaron a cabo en 1972. Pero aún así continuaron mejorando el prototipo hasta que en mayo de 1973 Metcalfe dio a conocer la existencia de la nueva red. Para evitar que se pudiera pensar que sólo servía para conectar ordenadores, decidieron cambiar el nombre “Alto” por el de “Ethernet”, que hacía referencia a la teoría de la física, según la cual las ondas electromagnéticas viajaban por un fluido denominado “éter” que se suponía llenaba todo el espacio (Metcalfe llamaba “éter” al cable coaxial por el que iba la portadora). De igual manera a los dos ordenadores se les rebautizó con los nombres Michelson y Morley, en alusión a los dos físicos que demostraron en 1887 la inexistencia del éter. De esta manera la red de 1973 ya tenía todas las características esenciales de la Ethernet actual. Empleaba CSMA/CD para minimizar la probabilidad de colisión, y en caso de que ésta se produjera ponía en marcha el mecanismo de retroceso exponencial binario para reducir gradualmente la agresividad del emisor, con lo que éste se autoadaptaba a situaciones de muy diverso nivel de tráfico. Tenía topología de bus y funcionaba a 2,94 Mbps sobre un segmento de cable coaxial de 1,6 Km de longitud. Las direcciones eran de 8 bits y el CRC de las tramas de 16 bits. El protocolo utilizado a nivel de red era el PUP (Parc

Universal Packet), que luego evolucionaría hasta convertirse en el actual XNS (Xerox Network System). En vez de utilizar cable coaxial de 75W, más habitual por ser el utilizado en redes de televisión por cable, se optó por emplear cable de 50W que producía menos reflexiones de la señal, a las cuales Ethernet era muy sensible por transmitir la señal en banda base (es decir, sin modulación). En 1975 Metcalfe y Boggs incrementaron el uso de repetidores para aumentar el alcance de la red, estos repetidores conectaban múltiples segmentos de red, escuchando cada segmento y repitiendo la señal escuchada en un segmento en los otros segmentos conectados en el repetidor. A finales de los setenta se realizaban paralelamente a Ethernet otras experiencias de redes locales en universidades y centros de investigación utilizando diversas tecnologías y topologías en bus, anillo o estrella. Había muy pocos productos comerciales disponibles y ningún estándar al respecto, pues la mayoría de redes locales eran modelos únicos construidos artesanalmente. Para resolver esta situación, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) puso en marcha un proyecto llamado “comité 802”, con el objetivo de acordar la tecnología idónea para establecer el estándar de red local del futuro. De esta forma los productos de diferentes fabricantes podrían interoperar, habría libre competencia y los precios bajarían, beneficiando al usuario.En 1980 DIX informó al comité 802 que estaba terminado el diseño y especificación de una tecnología de red local, la cual la propuso para su estandarización, tiempo después el comité recibió de igual manera propuestas de “General Motors” con su red llamada “Token Bus”, y de “IBM” con su red llamada “Token Ring”.Al ver que no era posible satisfacer a todos los productos con un único estándar, el comité optó por aceptar las tres propuestas, pues eran muy importantes, por lo que decidió realizar un subcomité para cada una, así: 802.3 para Ethernet (protocolo CSMA/CD), 802.4 para Token Bus (protocolo de Pasos de Testigo en Bus), 802.5 para Token Ring (protocolo de Paso de Testigo en Anillo). En 1997 el grupo de trabajo 802.3x estandarizó un mecanismo de control de flujo para Ethernet Full Dúplex. Entonces se definió un protocolo de red específico para el control de flujo. Los componentes de las primeras redes de Ethernet eran muy caros, por lo general los usuarios demandaban cables baratos y finos. En respuesta a estos requerimientos aparecieron en 1982 productos en el mercado que permitían utilizar Ethernet sobre cable coaxial RG58. Utilizaba conectores BNC en lugar del tipo N, y no requería cable drop ya que el equipo se podía enchufar directamente al cable bus mediante un conector en T. Para permitir mayores distancias y mejorar la conectividad entre edificios también se incluyó fibra óptica como medio de transmisión. Las primeras redes locales utilizaban cables especiales, normalmente coaxiales ya que presentaban menor atenuación y soportaban mejor las altas frecuencias.Dado el rápido surgimiento y avance de esta tecnología es importante resaltar que la hegemonía en el mundo de las redes locales que Ethernet ha disfrutado desde su debut comercial en 1981 no sólo se mantiene sino que parece ir más lejos. Todos sus competidores han quedado en el camino. ATM, que durante de algún tiempo parecía ser el futuro de las redes locales, no sólo no ha conquistado al usuario final sino que al parecer será desplazado rápidamente del backbone de campus por Gigabit Ethernet. Mas aún, las últimas tendencias

en redes de área extensa de muy alta velocidad basadas en DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) estudian posibilidad de sustituir las tecnologías tradicionales ATM y SONET/SDH como medio de transporte de tráfico IP por una versión de Ethernet que funcionaría a 10 Gbps.Gracias a los desarrollos habidos en los últimos años, Ethernet presenta una enorme gama de posibilidades: diversos medios físicos (cobre y fibra), velocidades de (10/100/1000 Mb/s) y modos de funcionamiento (puertos compartidos/conmutados, trasmisión half/full dúplex y agregación de enlaces). Esto da una gran versatilidad que permite diseñar una red local completa cualesquiera que sean las necesidades que se presenten.El abrumador dominio que Ethernet presenta en el mundo de las redes locales no es fruto de casualidad. Las ventajas que a finales de los ochenta o principios de los noventas podían presentar otras tecnologías de red local, tales como Token Ring, FDDI o 100VG-AnyLAN, desaparecieron o quedaron muy reducidas al aparecer Fast Ethernet y las redes conmutadas.

Referencias bibliográficas:http://ciruelo.uninorte.edu.co/pdf/ingenieria_desarrollo/9/ethernet.pdf