Fundamentos de las Redes de Área Local (LAN)

Las Redes de Área Local (LAN) y Ethernet son fundamentales para la interconexión de dispositivos en espacios limitados. Con topologías como estrella, bus y anillo, y estándares IEEE para garantizar la interoperabilidad, estas redes ofrecen alta velocidad y eficiencia. Ethernet, en particular, ha evolucionado desde 10 Mbps hasta más de 100 Gbps, con características como autonegociación y direcciones MAC únicas para la transmisión de tramas.

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Fundamentos de las Redes de Área Local (LAN)

Las Redes de Área Local (LAN) son infraestructuras de comunicación que permiten la interconexión de dispositivos informáticos en un área geográficamente restringida, como puede ser un edificio o un conjunto de edificios cercanos. Estas redes se distinguen por su alta velocidad de transmisión de datos y una baja tasa de errores, gracias al uso de medios de comunicación privados y controlados. La arquitectura de una LAN se organiza en torno a dos tipos de topologías: la física, que se refiere a la disposición real de los dispositivos y medios de comunicación, y la lógica, que describe el flujo de datos entre los dispositivos. Las topologías físicas más habituales incluyen la estrella, el anillo y el bus, cada una con sus propias variantes y ventajas en términos de rendimiento y seguridad.

Cables de red de colores entrelazados con conectores RJ45 en un switch de montaje en rack, indicadores LED activos en equipos de red.

Topologías Físicas y Lógicas en LAN

En la topología física de estrella, cada nodo se conecta directamente a un nodo central, que administra el tráfico de la red. Una variante más compleja es la estrella-estrella, donde nodos secundarios actúan como centros de otras subredes en estrella. La topología en bus implica que todos los nodos se conectan a un único canal de comunicación, y en la topología en anillo, los nodos están conectados en un circuito cerrado, con la señal viajando en una sola dirección y siendo recibida únicamente por el nodo destinatario. La topología lógica puede diferir de la física; por ejemplo, una red física en estrella puede operar lógicamente como un bus, distribuyendo la señal de manera equitativa a todos los nodos.

Normativas IEEE 802 para Redes de Área Local

Las normativas IEEE 802 constituyen un conjunto de estándares que rigen las redes de área local y metropolitana (MAN). Entre estos, el IEEE 802.1 se ocupa de la gestión e interconexión de redes, mientras que el IEEE 802.3 define el estándar Ethernet. Otros estándares, como IEEE 802.2, 802.4, 802.5 y 802.6, han caído en desuso. Estos estándares abarcan aspectos fundamentales como el control de enlace lógico, el método de acceso al medio y las especificaciones técnicas para diversas tecnologías de red, asegurando la interoperabilidad y la eficiencia en la comunicación de datos.

La Red Ethernet y sus Características

Ethernet es una tecnología de red de área local ampliamente adoptada, originada en la década de 1970 por Xerox Corporation. Utiliza el método de acceso al medio conocido como CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) y ha evolucionado desde su implementación inicial con cable coaxial hasta soportar múltiples medios físicos. Ethernet es una red de difusión que permite que todas las estaciones vean las tramas que circulan por la red, aunque solo el destinatario previsto procesa la información. Hoy en día, Ethernet suele emplear una topología física en estrella, con un switch central, y una topología lógica de bus, destacando por su simplicidad, bajo costo, compatibilidad y capacidad para soportar altas velocidades de transmisión.

Evolución y Velocidades de Ethernet

Ethernet ha progresado significativamente en términos de velocidad, desde los iniciales 10 Mbps hasta alcanzar velocidades superiores a 100 Gbps. Esta evolución se refleja en las distintas versiones de Ethernet, como 10Base5, 100BaseTX, 1000BaseT, entre otras, que indican la velocidad máxima, el tipo de señalización y el medio de transmisión. La autonegociación es una característica importante que permite a los dispositivos conectados a la red seleccionar automáticamente la mejor configuración de velocidad y modo de dúplex para la comunicación.

Métodos de Acceso y Arquitectura de Ethernet

Los métodos de acceso al medio son protocolos que regulan la forma en que los dispositivos comparten el medio de transmisión. Ethernet utiliza el protocolo CSMA/CD, que permite a una estación transmitir si detecta que el medio está libre y detiene la transmisión si ocurre una colisión. La arquitectura de Ethernet comprende la capa física, que especifica el medio de transmisión y la topología de red, y la subcapa de control de acceso al medio (MAC), que gestiona el acceso a la red y asigna direcciones físicas únicas. En algunos casos, se incluye la subcapa de control de enlace lógico (LLC), que proporciona control de errores y flujo de datos.

Direcciones MAC y Transmisión de Tramas en Ethernet

Las direcciones MAC son identificadores únicos de 48 bits asignados a cada interfaz de red, compuestos por un Identificador Único de Organización (OUI) y un número asignado por el fabricante del dispositivo. Las tramas Ethernet, que incluyen las direcciones MAC de origen y destino, así como la carga útil de datos, son la unidad básica de comunicación en una red Ethernet. Cuando una trama se difunde por la red, solo el dispositivo con la dirección MAC correspondiente procesará la información, mientras que los demás dispositivos la descartarán.

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