Cómo aumentar la velocidad de las redes Ethernet (II)

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Criterios de diseño de red

Ethernet y Fast Ethernet tienen normas de diseño que deben ser seguidas en orden para funcionar correctamente. El número máximo de nodos, número de repetidores y máximas distancias de segmento máximas se definen por las propiedades de diseño mecánico y eléctrico de cada tipo de medio de Ethernet.

Una red usando repetidores, por ejemplo, funcona con restricciones de tiempo en Ethernet. Aunque las señales eléctricas en el medio de Ethernet se desplazan cerca de la velocidad de la luz, lo cual lleva una cantidad finita de tiempo para que la señal se desplace del extremo de una gran red Ethernet a otra.

Ethernet está sujeto a la norma "5-4-3" de colocación del repetidor: la red puede solamente tener cinco segmentos conectados; puede usar solamente cuatro repetidores; y de los cinco segmentos, sólo tres pueden tener usuarios fijados a ellos; los otros dos deben ser conexiones inter-repetidores.

Si el diseño de la red viola estas normas de instalación y del repetidor, los criterios generales de tiempo no se cumplirán y la estación de envío re-enviará el paquete. Esto llevará a que aparezcan paquetes perdidos y excesivos paquetes re-enviados, lo cual puede disminuir el rendimiento de la red y crear problemas para las aplicaciones. Los nuevos estándar de Ethernet (Fast Ethernet, GigE, y 10 GigE) han modificado las normas del repetidor, ya que el tamaño de paquete mínimo lleva menos tiempo para transmitir que Ethernet regular. La longitud de los enlaces de red permite un número pequeño de repetidores. En las redes Fast Ethernet, hay dos clases de repetidores. Los repetidores de Clase I tienen una latencia de 0.7 microsegundos o menos y están limitados a un repetidor por red. Los repetidores de Clase II tienen una latencia de 0.46 microsegundos o menos y están limitados a dos repetidores por red.

Cuándo y por qué Ethernet va demasiado lento

Ya que la mayoría de los usuarios se añaden a una red compartida o puesto que la mayoría de las aplicaciones requieren que se añadan más datos, se deteriora el rendimiento. Esto es debido a que todos los usuarios en una red compartida son competidores del bus de Ethernet. En una red Ethernet de 10Mbps moderadamente cargada, que es compartida por 30 - 50 usuarios, esa red solamente mantiene un rendimiento de 2.5Mbps después de tener en cuenta paquetes superpuestos, huecos entre paquetes y colisiones.

Si se incrementa el número de usuarios (y por lo tanto la transmisión de paquetes) se crea un potencial de colisión más alto. Las colisiones ocurren cuando dos o más nodos intentan envair información al mismo tiempo. Cuando el nodo detecta que ocurre alguna colisión, cada nodo se apaga durante un tiempo aleatorio antes de intentar otra transmisión. Con Ethernet compartido, la probabilidad de colisión se incrementa cuando se añaden más nodos al dominio de colisión compartido de Ethernet compartido. Un paso para aliviar este problema es segmentar el tráfico con un bridge o switch. Un switch puede reeemplazar a un hub y mejorar el rendimiento de la red. Por ejemplo, un switch de ocho puertos puede soportar ocho elementos de Ethernet, cada uno funcionando a 10 Mbps. Otra opción es dedicar uno o más de estos puertos switched a un dispositivo de tráfico alto tal como un servidor de archivo.

Se requiere un mayor rendimiento para soportar multimedia y aplicaciones de video. Cuando se añade a la red, los switches de Ethernet proporcionan numerosas mejoras sobre redes compartidas que pueden soportar estas aplicaciones. Es importante la capacidad para dividir las redes en segmentos más pequeños y más rápidos. Los switches de Ethernet examinan cada paquete, determinan donde se destina el paquete, lo transmiten al único puerto al que cada paquete necesita ir. Los switches modernos son capaces de hacer estas tareas a la velocidad del cable.

Otras de las funcionalidades de Ethernet es decidir cuando ir hacia adelante o cuando filtrar el paquete.

Los switches de Ethernet examinan cada paquete, determinan donde están destinados esos paquetes y luego sigue adelante el paquete solamente a aquellos puertos a los cuales necesita ir el paquete

Los switches de ethernet realizan también la función de regenerar completamente el paquete de Ethernet. Esta regeneración y reasignación te tiempos permite que cada puerto en un switch se trate como un segmento de Ethernet completo, capaz de soportar la longitud completa del cable a lo largo de todas las restricciones del repetidor.
Adicionalmente, los paquetes malos se identifican por los switches de ethernet e inmediatemente se caen de cualquier transmisión futura

Incremento del rendimiento con Fast y Gigabit Ethernet

Implentanndo Fast o Gigabit Ethernet se incrementa el rendimiento y es el paso siguiente lógico cuando Ethernet es demasiado lento para cubrur las necesidades del usuario.

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