Tecnologías LAN | ETERNET

Una red de área local (LAN) es una red de comunicación de datos que conecta varios terminales o computadoras dentro de un edificio o área geográfica limitada. La conexión entre los dispositivos puede ser por cable o inalámbrica. Ethernet, Token Ring y LAN inalámbrica con IEEE 802.11 son ejemplos de tecnologías LAN estándar. 
LAN tiene las siguientes topologías: 
 

• Topología de las estrellas
• Topología del bus
• Topología de anillo
• Topología de malla
• Topología híbrida
• Topología de árbol

Ethernet:- 
Ethernet es la tecnología LAN más utilizada, que se define según los estándares IEEE 802.3. La razón detrás de su amplia facilidad de uso es que Ethernet es fácil de entender, implementar, mantener y permite una implementación de red de bajo costo. Además, Ethernet ofrece flexibilidad en términos de topologías permitidas. Ethernet generalmente usa topología de bus. Ethernet opera en dos capas del modelo OSI, capa física y capa de enlace de datos. Para Ethernet, la unidad de datos del protocolo es Frame, ya que tratamos principalmente con DLL. Para manejar la colisión, el mecanismo de control de acceso utilizado en Ethernet es CSMA/CD. 
La técnica de codificación de Manchester se utiliza en Ethernet. 
 

Dado que estamos hablando de Ethernet estándar IEEE 802.3, por lo tanto, 0 se expresa mediante una transición de mayor a menor, un 1 por la transición de menor a mayor. Tanto en Codificación Manchester como en Manchester diferencial, la tasa de baudios de codificación es el doble de la tasa de bits. 

Ventajas de Ethernet:

Velocidad: en comparación con una conexión inalámbrica, Ethernet proporciona una velocidad significativamente mayor. Debido a que Ethernet es una conexión uno a uno, este es el caso. Como resultado, son posibles velocidades de hasta 10 Gigabits por segundo (Gbps) o incluso 100 Gigabits por segundo (Gbps).

Eficiencia: Un cable Ethernet, como el Cat6, consume menos electricidad, incluso menos que una conexión wifi. Como resultado, se cree que estos cables Ethernet son los más eficientes energéticamente.

Buena calidad de transferencia de datos: Debido a que es resistente al ruido, la información que se transfiere es de alta calidad.
 

 Baud rate = 2* Bit rate 

Las LAN Ethernet consisten en Nodes de red y medios o enlaces de interconexión. Los Nodes de la red pueden ser de dos tipos: 
Equipo Terminal de Datos (DTE):- Generalmente, los DTE son los dispositivos finales que convierten la información del usuario en señales o reconvierten las señales recibidas. Los dispositivos DTE son: computadoras personales, estaciones de trabajo, servidores de archivos o servidores de impresión, también denominados estaciones finales. Estos dispositivos son el origen o el destino de las tramas de datos. El equipo terminal de datos puede ser una sola pieza de equipo o múltiples piezas de equipo que están interconectadas y realizan todas las funciones requeridas para permitir que el usuario se comunique. Un usuario puede interactuar con DTE o DTE puede ser un usuario. 

Equipo de comunicación de datos (DCE): – Los DCE son los dispositivos de red intermedios que reciben y reenvían tramas a través de la red. Pueden ser dispositivos independientes, como repetidores, conmutadores de red, enrutadores, o quizás unidades de interfaz de comunicaciones, como tarjetas de interfaz y módems. El DCE realiza funciones como conversión de señal, codificación y quizás una parte del DTE o equipo intermedio. 

Actualmente, estas velocidades de datos están definidas para operar sobre fibras ópticas y cables de par trenzado: 
i) Fast Ethernet 
Fast Ethernet se refiere a una red Ethernet que puede transferir datos a una velocidad de 100 Mbit/s. 

ii) Gigabit Ethernet 
Gigabit Ethernet ofrece una velocidad de datos de 1000 Mbit/s (1 Gbit/s). 

iii) 10 Gigabit Ethernet 
10 Gigabit Ethernet es la generación más reciente y ofrece una velocidad de datos de 10 Gbit/s (10 000 Mbit/s). Por lo general, se utiliza para redes troncales en aplicaciones de gama alta que requieren altas velocidades de datos. 

ALOHA 
El protocolo Aloha fue diseñado como parte de un proyecto de la Universidad de Hawai. Proporcionó transmisión de datos entre computadoras en varias de las islas hawaianas que involucran redes de radio por paquetes. Aloha es un protocolo de acceso múltiple en la capa de enlace de datos y propone cómo múltiples terminales acceden al medio sin interferencias ni colisiones. 

Hay dos versiones diferentes de ALOHA: 
1. Pure Aloha 
Pure Aloha es un protocolo sin ranuras, descentralizado y fácil de implementar. En ALOHA puro, las estaciones simplemente transmiten tramas cuando quieren enviar datos. No comprueba si el canal está ocupado o no antes de transmitir. En caso de que dos o más estaciones transmitan simultáneamente, se produce la colisión y las tramas se destruyen. Cada vez que una estación transmite una trama, espera el reconocimiento del receptor. Si no se recibe dentro de un tiempo específico, la estación asume que la trama o el acuse de recibo han sido destruidos. Luego, la estación espera una cantidad de tiempo aleatoria y envía la trama nuevamente. Esta aleatoriedad ayuda a evitar más colisiones. Este esquema funciona bien en redes pequeñas donde la carga no es mucha. Pero en redes muy cargadas, este esquema falla mal. Esto condujo al desarrollo de Slotted Aloha. 
Para asegurar aloha puro: Su rendimiento y velocidad de transmisión del marco que se va a predecir. 
Para eso, haga algunas suposiciones: 
i) Todos los marcos deben tener la misma longitud. 
ii) Las estaciones no pueden generar tramas mientras transmiten o intentan transmitir tramas. 
iii) La población de estaciones intenta transmitir (tanto tramas nuevas como tramas viejas que colisionaron) según una distribución de Poisson. 
 

 Vulnerable Time = 2 * Tt 

La eficacia de Pure ALOHA: 
 

Spure= G * e^-2G 
where G is number of stations wants to transmit in Tt slot. 

Maximum Efficiency:
Maximum Efficiency will be obtained when G=1/2

(Spure)max = 1/2 * e^-1
           = 0.184 

Which means, in Pure ALOHA, only about 18.4% of the time is used for successful transmissions.

2. Slotted Aloha 
Esto es bastante similar a Pure Aloha, solo se diferencia en la forma en que se realizan las transmisiones. En lugar de transmitir justo en el momento de la demanda, el remitente espera un tiempo. En ALOHA ranurado, el tiempo del canal compartido se divide en intervalos discretos llamados Slots. Las estaciones son elegibles para enviar una trama solo al comienzo de la ranura y solo se envía una trama por ranura. Si alguna estación no puede colocar la trama en el canal al comienzo de la franja horaria, debe esperar hasta el comienzo de la siguiente franja horaria. Todavía existe la posibilidad de colisión si dos estaciones intentan enviar al comienzo de la misma franja horaria. Pero aún así, la cantidad de colisiones que posiblemente pueden ocurrir se reduce por un amplio margen y el rendimiento es mucho mejor en comparación con Pure Aloha. 

La colisión es posible solo para la ranura actual. Por lo tanto, el Tiempo Vulnerable es Tt. 

La eficiencia de Slotted ALOHA: 
 

 Sslotted = G * e^-G

Maximum Efficiency:
(Sslotted)max = 1 * e^-1 
              = 1/e = 0.368 
Maximum Efficiency, in Slotted ALOHA, is 36.8%.

Referencia de la imagen: Wikipedia , Universidad Técnica de Munich 

Referencias: 
https://www.cisco.com/c/en/us/tech/lan-switching/ethernet/index.html 
https://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet 

Este artículo es una contribución de Sheena Kohli y Abhishek Agrawal.