lunes, 17 de octubre de 2011

Redes Alámbricas Ethernet


Una de las tecnologías para redes de área local alámbricas mas populares es sin lugar a dudas el estándar IEEE 802.3 mejor conocido por su nombre comercial Ethernet.

Este conjunto de tecnologías opera en las capas de física y de enlace de datos del modelo OSI donde proporcionan lo necesario para una comunicación confiable que haga el mejor y mas eficiente uso del medio.

En la capa física proporcionan los métodos de modulación, sincronización y señalización con los que se emiten los pulsos electrónicos que representan los paquetes de datos, a su vez que implementa un mecanismo de control de acceso al medio de modo que solo uno de los equipos transmita a la vez de modo que se evite en lo posible una colisión de paquetes e interferencia entre los propios equipos.

En la capa de enlace de datos por su parte el estándar IEEE 802.3 proporciona los mecanismos para direccionar los paquetes estos mecanismos incluyen un mecanismo de direccionamiento basado en las direcciones MAC o direcciones físicas de las las tarjetas, datos de verificación y detección de errores.

Estos últimos mecanismos, los utilizados por la capa de Enlace de datos, son integrados al paquete de datos, por lo que pueden ser visualizados desde un analizador de protocolos de red y proporcionar información sobre los dispositivos que conforman la red de datos, es por esto que se le examinara a detalle la composición de estos datos.

Antes de proceder se dará una ligera explicación sobre cierta terminología que se utilizara en este caso el uso de la palabra Trama.

En este contexto se le conocerá como Trama al paquete de datos que se transmite atraves del medio de comunicación sea un cable de alambre conductor o fibra óptica, esta trama contiene los datos que se desean transmitir a los cuales se les a aplicado en envoltorio que contiene información para el direccionamiento (las direcciones de destino y origen), datos de sincronización e información para verificar si hubo o no errores durante la transferencia.
Estos datos del envoltorio se detallaran a continuación.

Estructura de una Trama Ethernet

Como se menciono la trama que se transmite a traves de una red Ethernet consta de una serie de cabeceras y campos que contienen la información para direccionamiento y corrección de errores.

El formato de esta trama a experimentado una serie de ligeras variaciones desde que el estándar fue propuesto por Digital, IBM y Xerox bajo el nombre de DIX Ethernet en 1978 hasta que fue aprobado por el IEEE en 1982 bajo su nombre actual IEEE 802.3, siendo el ultimo la versión utilizada en la actualidad se mostrara la composición de esta.

Como se ve en la tabla cada componente tiene un largo determinado, el cual se expresa como “octetos” estos son conjuntos de 8 bits.

7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4
Preámbulo SoF Dirección
Destino
Dirección
Origen
Tipo/
Tamaño
Datos Relleno Suma de
Verificación

A continuación se describirá que representa cada una de las secciones.

Preámbulo: Demarca el inicio de la trama, contiene un total de siete octetos cada uno conteniendo la secuencia 10101010, esta secuencia se utiliza pues permite sincronizar los el reloj del receptor con el reloj del receptor.

SoF: Start of Frame, Inicio de la trama este octeto contiene la secuencia 10101011 la cual señala el final del preámbulo.

Dirección Destino: Este conjunto de 6 octetos contiene la dirección física de 48 bits que referencia la tarjeta Ethernet al que se desea enviar los datos.

Dirección Origen: Contiene los 48 bits con la dirección física de la tarjeta Ethernet que genero el mensaje.

Tamaño: Estos dos octetos indican el tamaño de los datos contenidos por la trama, si el valor contenido es mayor que 1500 se considera que la trama no contiene datos, si no señalización para la red.

Datos: Aquí se contienen los datos que se están transmitiendo, su tamaño esta indicado por el campo Tamaño de la trama, con un máximo de 1500 octetos.

Relleno: Este campo se utiliza en el caso de que se estén transmitiendo menos del mínimo de 46 octetos en el campo de datos.
Suma de verificación: Los últimos 4 octetos de la trama contienen una suma de verificación de 32 bits con la cual pueden detectarse (pero no corregirse) errores de transmisión.

Ejemplo

Como se menciono varios de los componentes de las tramas son generados y utilizados por la capa de Enlace de Datos del modelo OSI y pueden ser visualizados con ayuda de una analizador de paquetes de red, para demostrar estos se examinara una trama Ethernet con ayuda de Wireshark.

Los pasos a seguir para hacer la captura se detallan en otra sección, por lo que solo se examinara el paquete ya capturado.

Figura 1: Trama capturada.
Como se puede ver en la Figura 1 el capturar una trama con Wireshark nos permite examinar a detalle las diferentes secciones que la componen y los valores almacenados en estas.

Figura 2: Campos de la trama Ethernet.

La figura 2 nos muestra el contenido de los campos Dirección Destino, la cual se muestra con el nombre “Destination” en la figura, el campo Dirección Origen mostrado como “Source” y el Tipo de trama identificado con el nombre “Type”.

Posiblemente se pregunte por que si se mostraron ocho componentes de la trama Wireshark solo nos esta mostrando tres de estos y pareciera ignorar algo tan importante como el contenido.

Antes de llegar a esta conclusión se pedirá que se examine con cuidado la función de los campos Preámbulo, SoF, Relleno y Suma de verificación notara que estos no contienen ni referencián datos que hallan sigo generados por sistema emisor, en vez de eso contienen patrones de bits para la sincronización, bits de relleno o sumas de verificación.

Es por esto que Wireshark no los muestra ya que los datos en esos campos serian o simples patrones de bits determinados por el estándar o una suma de verificación de poco uso a menos que deseé calcularla manualmente.


Referencias:
Andrew S. Tanenbaum – Computer Networks 4ª edición.