Conmutación Ethernet: Reenvío de Tramas, Campos, CSMA/CD y Funcionamiento del Switch

1. Describa el reenvío de una trama a través de un switch

Los switches Ethernet reenvían selectivamente tramas individuales desde un puerto receptor hasta el puerto en el que está conectado el nodo de destino. El switch almacena en la memoria búfer la trama entrante y, a continuación, la reenvía al puerto correspondiente cuando dicho puerto esté inactivo. Este proceso se denomina almacenar y reenviar.

Con la conmutación de almacenar y reenviar, el switch recibe toda la trama, verifica la FCS para detectar errores y reenvía la trama al puerto correspondiente para el nodo de destino. Debido a que los nodos no tienen que esperar hasta que los medios estén inactivos, pueden enviar y recibir a la velocidad completa del medio, sin pérdidas debidas a colisiones ni el gasto relacionado con la administración de colisiones.

2. Enumere los campos de una trama Ethernet y los fines de dichos campos

• Preámbulo y delimitador de inicio de trama: se utilizan para la sincronización.
• Dirección MAC de destino: identificador del receptor deseado.
• Dirección MAC de origen: identifica la NIC o interfaz que origina la trama.
• Campo longitud: longitud exacta del campo de datos de la trama.
• Campo tipo: describe qué protocolo se indica dentro de la trama.
• Campo datos y PAD: contiene los datos de una capa superior, que es una L3PDU genérica o un paquete IP en caso de que se utilice TCP/IP. El PAD es necesario para rellenar la trama hasta alcanzar el tamaño mínimo.
• Secuencia de verificación de trama (FCS): se utiliza para detectar errores en la trama mediante una comprobación cíclica de redundancia que comienza en la estación emisora e incluye los resultados en el FCS.

3. Ejemplos para describir el proceso CSMA/CD

• Detección de portadora: todos los dispositivos de la red que tengan mensajes para enviar deben escuchar antes de transmitir.
• Acceso múltiple: si la latencia de las señales de un dispositivo significa que las señales no son detectadas por un segundo dispositivo, entonces el segundo dispositivo también puede comenzar a transmitir.
• Detección de colisiones: todos los dispositivos detectan el aumento de la amplitud de la señal por encima del nivel normal que produce una colisión.
• Señal de congestión: una vez detectada la colisión, todos los dispositivos envían una señal de congestión.
• Postergación aleatoria: esa señal invoca el algoritmo de postergación, que hace que todos los dispositivos dejen de transmitir durante un periodo de tiempo aleatorio.

4. Beneficios de la transformación de una red basada en hubs a una basada en switches

• Escalabilidad: ancho de banda limitado frente a ancho de banda completo.
• Latencia: regeneración de tramas con retardo frente a no producir retardo.
• Fallas de la red: velocidades compatibles frente a configuración de administración de diferentes velocidades.
• Colisiones: mayor tamaño del dominio de colisión frente a la división de los mismos.

5. Pasos del funcionamiento de un switch Ethernet

• Aprendizaje: el switch lee la dirección MAC de origen y almacena la dirección en la tabla de búsqueda.
• Flooding: si no tiene la MAC de destino, envía la trama a todas las interfaces.
• Reenvío: si tiene la dirección, reenvía la trama.
• Filtrado: si se cumple lo anterior, se descarta la trama.
• Actualización: cada entrada de una dirección tiene una marca que se reajusta en cada consulta.