Métodos de acceso al medio en Ethernet y LAN: CSMA/CD, Token Passing y Polling

Resumen

El texto explica los principales métodos de acceso al medio en redes de área local: CSMA/CD, que gestiona las colisiones en Ethernet, y los métodos deterministas de paso de testigo (Token Bus y Token Ring) y sondeo o Polling. También describe Ethernet como base del estándar IEEE 802.3 y sus variantes de banda base y banda ancha. Un estudiante aprenderá cómo funciona cada método y en qué se diferencian.

Puntos clave

CSMA/CD escucha el medio antes de transmitir y, si se produce una colisión, espera un tiempo aleatorio (retroceso exponencial) antes de reintentar.
En Token Passing, un testigo (token) circula por la red y solo la estación que lo posee puede transmitir.
Token Bus aplica el paso de testigo sobre una topología de bus que funciona como anillo lógico; Token Ring lo aplica sobre un anillo físico.
En Polling, un controlador o maestro interroga uno a uno a los nodos secundarios para saber si tienen mensajes que transmitir.
Ethernet comprende el nivel físico y el de enlace del modelo OSI y dio origen al estándar IEEE 802.3, cuya primera versión se publicó en 1985.
IEEE 802.3 distingue entre banda base (señal digital) y banda ancha (señal analógica), con estándares como 10Base5, 10Base2, 10Base-T y 100Base-T.

Ponte a prueba

1. CSMA/CD

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, Acceso múltiple con escucha y detección de colisión) es un método de acceso al medio. Cada estación escucha el medio antes de transmitir para verificar si hay otra estación transmitiendo en ese momento. Si detecta actividad, espera un tiempo aleatorio; si no hay nadie transmitiendo, comienza a transmitir. Durante la transmisión, la estación continúa escuchando el medio.

Dada la longitud del cable y los retardos inherentes, puede ocurrir que otra estación estuviera transmitiendo y no se hubiese detectado inicialmente, por lo que se produce una colisión. En ese caso, las estaciones que detectan la colisión dejan de transmitir y esperan un intervalo aleatorio (algoritmo de retroceso exponencial) antes de reintentar la transmisión.

Método determinista (Paso de testigo o Token Passing)

Es una técnica distribuida en la que existe un testigo (token) que circula continuamente por la red. La estación que tiene el testigo dispone temporalmente del control del canal y puede transmitir. Al terminar, pasa el testigo a la siguiente estación. Cada estación conoce a su vecino anterior (del que recibe el testigo) y a su vecino posterior (al que debe enviarlo). De forma periódica, cada estación recibe el testigo, realiza sus procesos y retransmite el testigo a la estación siguiente.

TOKEN BUS

Se emplea sobre redes de topología bus, pero las hace funcionar como si fueran un anillo lógico. A las estaciones conectadas se les asigna un orden determinado en secuencia cerrada. Un paquete de control llamado TOKEN recorre el anillo lógico, pasándose de una estación a otra.

TOKEN RING

Su funcionamiento se basa en un paquete especial (TOKEN) que circula constantemente por el anillo físico. Cuando una estación desea transmitir, espera hasta recibir el token libre, toma el control del canal para transmitir y, al finalizar, devuelve o pasa el token al siguiente nodo.

Método determinista (Sondeo, llamada selectiva o Polling)

Este método requiere un control centralizado de todas las estaciones de la red. Existe un elemento central llamado controlador o maestro que interroga a los nodos secundarios uno por uno para determinar si alguno tiene mensajes para transmitir. Si la respuesta es afirmativa, se autoriza la transmisión a la estación secundaria o se le asigna un intervalo de tiempo para realizarla. Si la estación no tiene mensajes que transmitir, debe contestar mediante un mensaje de control indicando que está libre.

Ethernet y el estándar IEEE 802.3

Ethernet ha sido la base para el desarrollo del estándar IEEE 802.3, que difiere ligeramente de la especificación original de Ethernet. El organismo IEEE utilizó Ethernet como referencia para desarrollar un estándar de redes de área local al que se le asignó el código IEEE 802.3; su primera versión se publicó en 1985. El IEEE desarrolló otros estándares para redes de área local, como IEEE 802.4 (Token Bus) y IEEE 802.5 (Token Ring).

Ethernet es una especificación para redes de área local que comprende el nivel físico y el nivel de enlace del modelo de referencia OSI. Se ha convertido en un estándar de facto. Originalmente, este protocolo se basaba en una topología de bus con cable coaxial y transmisión en banda base a 10 Mbps.

El IEEE 802.3 define dos categorías: banda base y banda ancha. El término base especifica una señal digital y el término ancha especifica una señal analógica. El IEEE divide la categoría de banda base en varios estándares distintos: 10Base5, 10Base2, 10Base-T y 100Base-T, entre otros.

Preguntas frecuentes

¿Qué es CSMA/CD?

CSMA/CD es un método de acceso al medio en el que cada estación escucha el canal antes de transmitir y detecta las colisiones que puedan producirse. Si hay colisión, las estaciones esperan un intervalo aleatorio antes de reintentar.

¿Cuál es la diferencia entre Token Bus y Token Ring?

Token Bus se emplea sobre redes de topología bus, que funcionan como un anillo lógico, mientras que Token Ring utiliza un anillo físico. En ambos casos un testigo (token) determina qué estación puede transmitir.

¿En qué consiste el método de sondeo o Polling?

Es un método centralizado en el que un controlador o maestro interroga a los nodos secundarios uno por uno para saber si tienen mensajes que enviar. Si la respuesta es afirmativa, se autoriza la transmisión.