# 7-Ethernet. Switch y Hubs

Recuerda que la arquitectura IEEE 802, el nivel de enlace se divice en dos subcapas:
→ LLC: Se encarga de las funciones comunes de la capa independientemente del medio físico usado. (Ej: control de errores o de flujo). Sus funciones han sido definidas por el subgrupo 802.2.
→ MAC: Se encarga del acceso al medio.

## Dominios de colisión

Un dominio de colisión es un conjunto de segmentos de cable que interconectan na red donde, al transmitir dos o más estaciones, puede producirse una colisión.
La subcapa MAC:

- Se encarga de que no haya colisión.
- O si se produce, gestionar las colisiones.

### Compartición del medio.

En las redes de difusión, cuyo medio de transmisión está compartido por diferentes dispositivos, hace falta un mecanismo para que cada equipo pueda usar el medio durante un tiempo suficiente.
Los protocolos se tiene que encargar de resolver los conflictos de acceso al medio. Por esta razón, la capa de enlace de redes de difusión es más compleja que la de las redes punto a punto.

### Gestión de un dominio de colisión

- Detección de portadora:

  Se trata de la capacidad de las estaciones transmisoras para detectar si en un determinado momento el canal está siendo ocupado por otra transmisión.

- Detección de colisión

  Se trata de la capacidad de las estaciones para determinar si se ha producido una colisión en el medio.

## Precedente de Ethernet (802.3)

- ### ALOHA

  Elaborado en 1970 por la Universidad de Hawaii. Se manda una trama y se espera una confirmación.
  Se no llega la confirmación se supone que ha habido una colisión y se retransmite la trama.

  - Uso de temporizadores
  - La trama retransmitida podría colisionar otra vez
  - Poco eficiente
  Se mejora repartiendo el tiempo en slots.
  - Disminuye la probabilidad de colisión
  - No comprueba si el canal está libre antes de transmitir

- ### CSMA

  Carrier Sense Multiple Access
  Escucha el canal antes de empezar a transmitir, para comprobar que no está en uso.

  - CSMA persistente:

    Comprueba continuamentesi el canal está libre.

    - En cuanto detecta disponibilidad, envía
    - Si varios dispositivos están esperando disponibilidad del canalpara realizar un envío, enviarán al mismo tiempo y se prducirá colisión
  - CSMA no persistente:

    Si al intentar transmitir está ocupado, espera un tiempo aleatorio antes de intentar transmitir otra vez.

    - Reduce las colisiones, pero aumenta el retardo con bajo tráfico
  - CSMA-CD (Collision detection):

    Las estaciones son capaces de detectar una colisión después de haber empezado a transmitir.

    - Si esto ocurre, abortan la transmisióny vuelven a intentarlo después de un tiempo aleatorio.

## Ethernet (802.3)

Ethernetse basa sobre el CSMA/CD persistente Utilizando cable UTP de categoría 5e o 6.

- 100 Base TX.

  Usando codificación 4B/5B - MTL-3

- 1000 Base T.

  PAM-5.

- 1000 Base X (SX, LX, ...)

  Fibra óptica con codificación 8B/10B

## Tramas

## LLC

DSAP y SSAP: Especifican los protocolos de nivel superior.
Control:

- Paquetes U, con un campo de control de 8 bits, están pensados para servicios no orientados a conexión. Son los usados normalmente.
- Paquetes I, con un campo de control y secuencia numérica de 16 bits, están pensados para servicios orientados a conexión.
- Paquetes S, con un campo de control de 16 bits, están pensados para usarse en funciones supervisoras en la capa LLC (Logical Link Control).

## SNAP

Cuando DSAP y SSAP tienen el valor AA o BB. Distingue protocolos adicionales a los del LLC, por ejemplo: no hay un numero asignado para que IP viaje sobre LLC.

## ¿Se usa LLC, SNAP?

Lo normal son tramas Ethernet-Dix o 802.3 RAW.

## Tamaño

#### Tamaño mínimo: 54 bytes ( 46 de datos.).

Se necesita un mínimo para poder detectar las colisiones en 10BaseT (2500 metros máximos a 10Mbs).

#### Tamaño máximo: 1518 bytes (1500 de datos).

Para limitar las colisiones y mejorar la compartición del medio.
Estoslímites son obsoletos. Con los switches no hay colisiones, mayores velocidades permiten tramas jumbo.

## MTU

Maximum Transfer Unit
El sistema operativo puede permitir configurarlo para:

- Mejorar el rendimiento: tramas jumbo.
- Reducir la latencia: tramas más pequeñas.

            Network              MTU(bytes)
            ---------------------------------------
            16 Mbps Token Ring       17914
            4 Mbps Token Ring        4464
            FDDI                     4352
            Ethernet                 1500
            IEE 802.3/802.2          1492
            PPPoE(WAN Miniport)      1480
            X.25                     576

## Direcciones MAC

Se llaman direcciones físicas, aunque son de la capa de enlace.
Son números de 48 bits (6 bytes).

- Se expresan como números hexadecimales separados por dos puntos (D4:AA:21:F3:00:C8)
- En ocasiones (Windows) se utilizan como separadores un guión (-) D4-AA-21-F3-00-C8.

Cada tarjeta de red tiene una dirección MAC única.

- 24 bits indican el fabricante
- 24 bits como dentificador de la tarjeta dentro del fabricante.

### Consultar la propia MAC

- #### Windows.

  ipconfig /all

- #### Linux.

  ifconfig -a | grep HWaddr

## Broadcast

Hay ocasiones en las que interesa hablar con todos los ordenadores de la red.

- MDNS/Zeroconf
- ARP
- DHCP

La dirección MAC FF:FF:FF:FF:FF:FF es de broadcast, e implica que los destinatarios del paquete enviado son todos los equipos de la subred.

## Equipos de interconexión.

### Componentes de red. Repetidor.

Un repetidor es un quipo con dos puertos de comunicaciones. Repite la señal recibida por un extremo hacia el otro extremo.

- Puede regenerar y amplificar la señal.
- Puede almacenar la trama completa antes de empezar a retransmitirla.
- Un concentrador (hub) es un repetidor con más de dos puertos.

### Componentes de red. Puente.

Un puente es similar a un hub, incluyendo sus funcionalidades pero con una lógica más avanzada. No solo trabaja a nivel eléctrico. Además, entiende las tramas y puede decidir si las retransmite o no.
Solo retrasmite tramas si el destinatario está al otro lado.
Un puente (bridge) con más de dos puertos se denomina switch.

#### ¿Direcciones MAC?

Los hub y los switch no tienen una dirección MAC.

- Los paquetes no se dirigen directamente a ellos.
- La introducción de un hub/switch en una infraestructura de red ya existente mo cambia a configuración de ningún otro equipo.

#### Switch ¿Configuración?

¿Cómo conoce un bridge qué equipos están en qué zonas de la red?
Generalmente, un bridge/switch no tiene este tipo de configuración. El switch aprende "hacia atrás"

- Nada más ser encufado, se comporta como un hub.
- Cada vez que recibe una trama, apunta la dirección de origen de la trama y el puerto por donde ha llegado.
- De esta forma, cuando una trama tenga como destino una dirección MAC conocida, sólo envía por el puerto por el que llegan sus paquetes.
- En una red grande es casi obligarotio utilizar switches.
  Para evitar tormentas de broadcast.
- Aún así, inicialmente hay inundaciones hasta que los switches conocen las MAC de los equipos.

## ARP

Es un protocolo que se encuentra en la frontera de las capas de red y enlace, aunque generalmente aparece como protocolo de red.
Determina la dirección MAC de un equipo de nuestra misma subred conocida su dirección IP, para hacer la entrega de la trama localmente.
Suele realizarlo el sistema operativo.

### Comandos ARP - Linux

`Consultar las direcciones conocidas.

> arp -a

Borrar una entrada (dirección IP).

> sudo arp -d XXX.XXX.XXX.XXX

Añadir manualmente una entrada (dirección IP,MAC).

> sudo arp -s XXX.XXX.XXX.XXX MM:MM:MM:MM:MM:MM

`

### Comandos ARP - Windows

`Consultarlas direcciones conocidas.

> arp -a

Borrar una entrada (dirección IP).

> arp -d XXX.XXX.XXX.XXX

Borrar todas las entradas

> arp -a

Añadir manualmente una entrada (dirección IP,MAC)

> arp -s XXX.XXX.XXX.XXX MM:MM:MM:MM:MM:MM

`