Ethernet Conmutada y Full-Dúplex

Las redes ethernet conmutadas se basan en la utilización como elemento central de la topología física en estrella un switch o conmutador en lugar de un HUB.
Un switch o conmutador es un dispositivo de interconexión que posee varios puertos de entrada, normalmente de tipo RJ-45. externamente es parecido a un hub, sin embargo, y a diferencia de éste, un switch es capaz de leer las tramas Ethernet que recibe por cualquiera de sus puertos, analizar la dirección física de destino y reenviar la trama solo al puerto donde esté conectado el equipo con dicha dirección. Es decir, no hace una simple difusión de las señales eléctricas al resto de puertos.

De esta forma se reduce drásticamente el número de colisiones. En un apartado posterior, en el capítulo 7 se verán en detalle las características más importantes de los switches.

La otra característica interesante que añaden los switches es que permiten comunicación full-dúplex. Para que este funcionamiento sea posible tanto la tarjeta de red (NIC) como el switch deben estar diseñados para ello. en el modo de funcionamiento full-dúplex no se utiliza el método de acceso al medio CSMA/CD por ser innecesario, ya que la conexión de cada NIC al switch utiliza un canal dedicado por cada sentido de la comunicación.

Recordemos! En modo full-dúplex no es necesario utilizar el método CSMA/CD de acceso al medio, ya que cada conexión equipo-switch se comporta como una línea punto a punto.

El modo de funcionamiento full-dúplex está definido dentro del estándar IEEE en la especificación IEEE 802.3x (publicada en el año 1997), donde además se incluye un método de control de flujo. Esto es necesario, ya que es posible que un dispositivo transmita tramas más rápido de lo que el receptor puede procesarlas, lo que provocaría pérdidas de Información. Este control de flujo se implementa mediante el envío de una trama de control llamada trama PAUSE desde el receptor, donde le indica al emisor el tiempo que debe permanecer sin enviar datos. Durante el tiempo de inactividad el receptor puede volver a enviar tramas PAUSE para prolongar, reducir o suprimir la pausa inicial. Las tramas PAUSE se identifican porque contienen el valor 8808 (hexadecimal) en el campo tipo.

El buen funcionamiento de esta operación depende sobre todo de lo rápido que se identifiquen las tramas de control de flujo. El comité IEEE comprobó que el formato Ethernet original era el más adecuado para este propósito, ya que permitía identificar las tramas de control de flujo mediante el campo TIPO, mientras que en el formato IEEE esta Información debe incluirse en la trama LCLC. Por tanto, IEEE decidió estandarizar el formato de trama Ethernet. Este formato forma parte del estándar desde 1997 utilizando el campo TIPO/Longitud para distinguir el tipo de trama utilizado.

El ancho de banda efectivo de las redes que utilizan el modo full-dúplex se duplica respecto al modo half-dúplex. Así, una red half-dúplex funcionando a 100 mbps aumentará su velocidad a 200 mbps si utiliza el modo full-dúplex, ya que cada equipo conectado podrá tener un flujo máximo de Información de 100 Mbps en un sentido y otros 100 Mbps en el sentido contrario de forma simultánea.

Recordemos! A partir de la versión IEEE 802.3x publicada en 1997 se incluye en el estándar el formato de trama Ethernet II, por tanto, en la actualidad, ambos formatos de trama están incluidos en el estándar. El más utilizado es el formato Ethernet II (también conocido como DIX), principalmente por reducir la sobrecarga, eliminando la cabecera LLC.

Una de las características incluidas en la especificación IEEE 802.3u fue la capacidad de autonegociación entre switch y los equipos para determinar principalmente dos características, la velocidad de transmisión 10/100 Mbps y el modo de transmisión half-dúplex o full-dúplex.

La mayor parte de los dispositivos de interconexión admiten esta característica, de forma que la comunicación entre los mismos y los equipos de la red es autoconfigurable de forma transparente al usuario.

El controlador de la tarjeta de red suele tener la posibilidad de configurar las características de la tarjeta en modo autoconfiguración o se puede forzar un modo determinado de funcionamiento.