Definición de Ethernet - ¿Qué es Ethernet?

Ethernet es una tecnología ampliamente utilizada para redes de área local (LAN). Proporciona una forma estándar de conectar computadoras y otros dispositivos dentro de un área limitada, permitiéndoles comunicarse entre sí.

¿Qué es Ethernet?

Ethernet es una tecnología de red utilizada principalmente para redes de área local (LAN), que permite que los dispositivos se comuniquen entre sí a través de un protocolo estandarizado. Fue desarrollado en la década de 1970 en Xerox PARC y desde entonces ha evolucionado hasta convertirse en la tecnología de redes cableadas más común.

Ethernet funciona transmitiendo paquetes de datos a través de un medio físico, normalmente utilizando cables de par trenzado, cables coaxiales o cables de fibra óptica. Utiliza ambos hardware componentes, como tarjetas de interfaz de red (NIC) y conmutadores, y protocolos de software para gestionar el flujo de datos, garantizando una comunicación fiable y ordenada entre dispositivos.

El protocolo Ethernet define un conjunto de reglas para formatear, direccionar y transmitir datos. A los dispositivos en una red Ethernet se les asignan direcciones MAC (Control de acceso a medios) únicas, que ayudan a identificar el origen y el destino de los paquetes de datos. Las redes Ethernet generalmente se organizan en una topología de estrella o bus, donde los dispositivos están conectados a un conmutador o concentrador central, lo que permite un enrutamiento de datos eficiente y una gestión de colisiones.

A lo largo de los años, Ethernet ha experimentado avances significativos en velocidad y rendimiento, con velocidades de datos estándar que aumentan desde los 10 originales. Mbps hasta 100 Mbps (Fast Ethernet), 1 Gbps (Gigabit Ethernet) y hasta 100 Gbps y más para aplicaciones de alto rendimiento.

Una breve historia de Ethernet

Ethernet fue concebido a principios de la década de 1970 en Xerox PARC (Centro de Investigación de Palo Alto) por Robert Metcalfe y su equipo. Su objetivo era crear un sistema de red que pudiera conectar computadoras a distancias cortas dentro de un edificio.

En 1973, Metcalfe y su equipo demostraron con éxito Ethernet, inicialmente capaz de transmitir datos a 2.94 Mbps a través de cable coaxial. Esta innovación sentó las bases para un enfoque estandarizado para las redes de área local, lo que llevó a la publicación de la primera especificación Ethernet en 1980. El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) formalizó el estándar como IEEE 802.3 en 1983, lo que solidificó aún más el papel de Ethernet. en el panorama de las redes.

A lo largo de las décadas de 1980 y 1990, Ethernet evolucionó rápidamente, adaptándose a las crecientes demandas de velocidades de transferencia de datos más altas y una gestión de red más eficiente. La introducción de interruptores y cables de par trenzado reemplazó a los cables coaxiales originales, mejorando la confiabilidad y escalabilidad de la red.

Fast Ethernet, introducida a mediados de la década de 1990, aumentó las velocidades de transferencia de datos a 100 Mbps, seguida por Gigabit Ethernet a finales de la década de 1990, que elevó las velocidades a 1 Gbps. A medida que avanzaba la tecnología, Ethernet continuó ampliando sus capacidades, admitiendo velocidades de 10 Gbps, 40 Gbps e incluso 100 Gbps, lo que la convierte en una piedra angular de las redes tanto para consumidores como para empresas.

El sólido rendimiento, la rentabilidad y la adaptabilidad de Ethernet han asegurado su dominio como la tecnología preferida para las LAN cableadas, lo que influye en el diseño y la implementación de las infraestructuras de red modernas.

Componentes de conexión Ethernet

Las redes Ethernet constan de varios componentes clave que trabajan juntos para permitir la comunicación de datos. Estos componentes incluyen:

Tarjeta de interfaz de red (NIC). La NIC, también conocida como adaptador de red, es un componente de hardware instalado en una computadora u otro dispositivo que se conecta a la red Ethernet. Proporciona la interfaz física para que el dispositivo se conecte al cable de red y maneja la conversión de datos en señales eléctricas para su transmisión y viceversa. Cada NIC tiene un único dirección MAC que identifica el dispositivo en la red.
cables ethernet Estos son los medios físicos que transportan señales de datos entre dispositivos de la red. Los tipos más comunes son los cables de par trenzado (como Cat5e, Cat6 y Cat6a), que se utilizan para la mayoría de las conexiones de redes de área local. Los cables coaxiales y de fibra óptica también se utilizan cuando se requieren distancias más largas o velocidades de datos más altas.
Switch. Un conmutador es un dispositivo de red central que conecta varios dispositivos en una red Ethernet, permitiéndoles comunicarse entre sí. Recibe paquetes de datos entrantes y los reenvía al dispositivo de destino apropiado según las direcciones MAC. Los conmutadores mejoran el rendimiento de la red al reducir las colisiones y aumentar la disponibilidad ancho de banda para cada dispositivo.
Router. Un enrutador conecta varias redes y dirige paquetes de datos entre ellas. En una red Ethernet, un enrutador normalmente conecta la red local a Internet y gestiona el tráfico entre las redes interna y externa. asigna Direcciones IP a dispositivos en la red y utiliza tablas de enrutamiento para determinar la mejor ruta para los paquetes de datos.
Reloj de repetición. Un repetidor es un dispositivo que amplifica y regenera señales en una red Ethernet para extender la distancia a través de la cual pueden viajar los datos. Se utiliza en situaciones en las que la longitud del cable excede el límite máximo para una transmisión de señal confiable. Los repetidores ayudan a mantener la integridad de la señal y evitan la pérdida de datos en largas distancias.
Centro. Un concentrador es un dispositivo de red básico que conecta múltiples dispositivos Ethernet, haciéndolos actuar como un único segmento de red. A diferencia de un conmutador, un concentrador transmite paquetes de datos entrantes a todos los dispositivos conectados, lo que puede provocar colisiones de red y un rendimiento reducido. Los concentradores están en gran medida obsoletos y han sido reemplazados por conmutadores más eficientes.
Punto de acceso. En redes Ethernet inalámbricas (Wi-Fi), un punto de acceso actúa como transmisor y receptor central de señales inalámbricas. Se conecta a la red Ethernet por cable y permite que los dispositivos inalámbricos se comuniquen con la red. Los puntos de acceso gestionan el tráfico de datos entre los clientes inalámbricos y la infraestructura de la red cableada.
Panel de parcheo. Un panel de conexiones es un conjunto de hardware montado que contiene múltiples puertos de red. Proporciona un punto central para conectar y organizar cables de red. Los paneles de conexión facilitan la gestión y la resolución de problemas de la red al permitir flexConexiones y reconfiguraciones de cables posibles.

¿Cómo funciona Ethernet?

Ethernet opera a través de una serie de pasos que facilitan la transmisión de datos entre dispositivos en una red de área local (LAN). Aquí hay una explicación detallada de cómo funciona Ethernet:

Creación y empaquetado de datos. Cuando un dispositivo (como una computadora o una impresora) quiere enviar datos, primero los crea y los empaqueta en unidades más pequeñas llamadas marcos. Cada trama Ethernet contiene varias partes: un preámbulo (para sincronización), las direcciones MAC de origen y destino, la carga útil de datos y una secuencia de verificación de trama (FCS) para la detección de errores.
Transmisión de tarjeta de red. La tarjeta de interfaz de red (NIC) del dispositivo toma la trama de Ethernet y la convierte en señales eléctricas (para cables de cobre) o señales luminosas (para cables de fibra óptica). Luego, estas señales se envían al cable de red.
Propagación de señales. Las señales viajan a través de los cables Ethernet hasta el conmutador de red. Cables como Cat5e, Cat6 y Cat6a se utilizan habitualmente para conexiones de par trenzado.
Procesamiento de cambios. La trama Ethernet llega al conmutador, que lee la dirección MAC de destino. El conmutador tiene una tabla de direcciones MAC que utiliza para determinar el puerto apropiado para reenviar la trama. Esto garantiza que la trama se envíe únicamente al dispositivo destinatario previsto, en lugar de transmitirse a todos los dispositivos (lo que sucedería en un concentrador).
Reenvío de tramas. El conmutador envía la trama Ethernet a través del puerto apropiado hacia su destino. Si el dispositivo de destino está conectado a un conmutador diferente, la trama puede reenviarse a través de varios conmutadores hasta llegar al conmutador final conectado al dispositivo de destino.
Recepción NIC. La NIC del dispositivo de destino recibe las señales entrantes y las convierte nuevamente en la trama Ethernet original. La NIC comprueba la trama en busca de errores mediante la secuencia de verificación de trama (FCS). Si la trama no tiene errores, la NIC extrae la carga útil de datos.
Procesamiento de datos. Los datos extraídos luego se pasan al dispositivo sistema operativo y software de aplicación para su posterior procesamiento. Si hay errores en la trama, la NIC puede solicitar una retransmisión de los datos.
Reconocimiento y respuesta. Dependiendo del protocolo de comunicación en uso (p. ej., TCP/IP), el dispositivo receptor puede enviar un acuse de recibo al remitente, indicando que los datos se recibieron correctamente. Si la transmisión de datos requiere una respuesta (por ejemplo, una solicitud de información), el proceso se repite, con los roles de remitente y receptor intercambiados.

A lo largo de este proceso, Ethernet utiliza el acceso múltiple con detección de operador con detección de colisiones (CSMA/CD) para gestionar cómo los dispositivos comparten el medio de red. Cuando los dispositivos quieren transmitir datos, escuchan la red para comprobar si está libre (sentido del operador). Si la red está ocupada, esperan. Si dos dispositivos transmiten simultáneamente y provocan una colisión, se detienen, esperan un período aleatorio y vuelven a intentarlo (detección de colisión y retroceso).

Tipos de Ethernet

La tecnología Ethernet ha evolucionado significativamente desde sus inicios, lo que ha dado como resultado varios tipos que satisfacen diferentes necesidades y entornos de red. Cada tipo de Ethernet ofrece distintas ventajas en términos de velocidad, medio y aplicación, lo que lo hace adecuado para escenarios específicos.

Ethernet estándar (10BASE-T)

El estándar Ethernet, también conocido como 10BASE-T, fue uno de los primeros estándares Ethernet ampliamente adoptados. Funciona a una velocidad de 10 Mbps a través de cables de par trenzado, normalmente Cat3 o superior. Este tipo de Ethernet se utiliza en configuraciones LAN básicas y proporciona comunicación confiable para redes pequeñas con necesidades moderadas de transferencia de datos. Aunque hoy en día está en gran medida obsoleto, sentó las bases para estándares Ethernet más avanzados.

Ethernet rápida (100BASE-TX)

Fast Ethernet, o 100BASE-TX, aumentó significativamente la velocidad de transferencia de datos a 100 Mbps sin dejar de utilizar cables de par trenzado, generalmente Cat5 o Cat5e. Esta mejora permitió una mayor rapidez transmisión de datos y admitía aplicaciones más exigentes, como multimedia y transferencias de archivos de gran tamaño. Fast Ethernet fue una opción popular para las redes empresariales y educativas a finales de los años 1990 y principios de los 2000.

Ethernet Gigabit (1000BASE-T)

Gigabit Ethernet, conocido como 1000BASE-T, mejoró aún más las velocidades a 1 Gbps, utilizando cables Cat5e o Cat6. Este tipo de Ethernet es común en las redes modernas y ofrece conectividad de alta velocidad adecuada para aplicaciones con uso intensivo de datos, como transmisión de video, cloud informáticay el intercambio de archivos a gran escala. Gigabit Ethernet se utiliza ampliamente tanto en entornos residenciales como empresariales por su equilibrio entre velocidad y asequibilidad.

Ethernet de 10 Gigabits (10GBASE-T)

10 Gigabit Ethernet, o 10GBASE-T, extiende las velocidades de Ethernet a 10 Gbps, utilizando cables Cat6a o de categoría superior y, a veces, cables de fibra óptica para distancias más largas. Este tipo de Ethernet está diseñado para redes de alto rendimiento, incluidas data centers y grandes empresas, donde el rendimiento masivo de datos y la baja latencia son fundamentales. Admite aplicaciones avanzadas como virtualización, análisis de big data y videoconferencias de alta definición.

Ethernet de 40 Gigabit y 100 Gigabit (40GBASE y 100GBASE)

A medida que la necesidad de velocidad siguió creciendo, se desarrollaron estándares Ethernet de 40 Gigabit y 100 Gigabit, principalmente para redes troncales y data center aplicaciones. Estos tipos utilizan cables de fibra óptica de alto rendimiento y están diseñados para manejar volúmenes de datos extremadamente altos, soportando infraestructuras críticas y a gran escala. cloud servicios. Proporcionan lo necesario ancho de banda para entornos que requieren procesamiento y transmisión de datos ultrarrápidos.

Alimentación a través de Ethernet (PoE)

Power over Ethernet (PoE) es una tecnología que permite que los cables Ethernet transmitan datos y energía eléctrica a dispositivos como cámaras IP, puntos de acceso inalámbrico y teléfonos VoIP. PoE simplifica la instalación y reduce la necesidad de tomas de corriente y cableado adicionales, lo que lo hace ideal para implementar dispositivos en red en ubicaciones sin fácil acceso a la energía. Existen diferentes estándares PoE (por ejemplo, PoE, PoE+ y PoE++) que proporcionan distintos niveles de potencia para adaptarse a los diferentes requisitos de los dispositivos.

Casos de uso de Ethernet

Ethernet se ha convertido en la columna vertebral de muchas infraestructuras de redes debido a su confiabilidad, escalabilidad y rentabilidad. Admite una amplia gama de casos de uso en diferentes entornos e industrias. Estos son algunos de los principales casos de uso de Ethernet:

Redes de área local (LAN): Ethernet se usa más comúnmente en LAN para conectar computadoras, impresoras y otros dispositivos dentro de una sola ubicación, como un edificio de oficinas o una casa. Permite la transferencia de datos de alta velocidad, el intercambio de recursos y la comunicación eficiente entre dispositivos.
Data centers: En data centers, Ethernet se utiliza para interconectar servers, sistemas de almacenamiento y equipos de red. Sus capacidades de alta velocidad, especialmente con Gigabit y 10 Gigabit Ethernet, garantizan una transferencia de datos rápida y una baja latencia, que son fundamentales para manejar grandes volúmenes de datos y respaldar cloud servicios.
Redes empresariales. Las grandes organizaciones utilizan Ethernet para crear redes sólidas y escalables que conectan varios departamentos, plantas o incluso edificios. Ethernet admite el alto ancho de banda y la confiabilidad necesarios para las aplicaciones empresariales, incluidas VoIP, videoconferencias y transferencias de archivos de gran tamaño.
Proveedores de servicios de Internet (ISP). Los ISP utilizan Ethernet para proporcionar acceso a Internet de banda ancha a hogares y empresas. Ethernet sobre fibra óptica (Fiber Ethernet) ofrece conectividad a Internet de alta velocidad, lo que respalda la creciente demanda de transmisión por secuencias, juegos en línea y otras actividades que requieren un uso intensivo de ancho de banda.
Automatización industrial. En entornos industriales, Ethernet (específicamente Ethernet industrial) conecta controladores lógicos programables (PLC), sensores y maquinaria a sistemas de control central. Esta configuración mejora el seguimiento, control y automatización de los procesos de fabricación.
Edificios inteligentes. Ethernet se utiliza en sistemas de edificios inteligentes para integrar diversas tecnologías de gestión de edificios, como sistemas de climatización, iluminación, seguridad y control de acceso.
Redes de campus. Las instituciones educativas utilizan Ethernet para conectar aulas, laboratorios, oficinas administrativas y residencias de estudiantes.
Redes sanitarias. Los hospitales y clínicas utilizan Ethernet para conectar dispositivos médicos, sistemas de seguimiento de pacientes y sistemas de registros médicos electrónicos (EHR). Las conexiones Ethernet confiables y seguras garantizan que los datos médicos críticos se transmitan de manera rápida y precisa.
Columna vertebral de las telecomunicaciones. Las empresas de telecomunicaciones utilizan Ethernet para sus columna vertebral de la red infraestructura, conectando oficinas centrales, data centersy torres de telefonía celular. El alto ancho de banda y la confiabilidad de Ethernet respaldan el intenso tráfico de datos generado por los servicios de voz, video y datos.
Redes residenciales. Los usuarios domésticos confían en Ethernet para crear redes cableadas que conectan computadoras, consolas de juegos, televisores inteligentes y otros dispositivos. Ethernet proporciona conexiones más rápidas y estables en comparación con Wi-Fi, lo que lo hace ideal para actividades como juegos en línea y transmisión de video HD.

Ventajas y desventajas de Ethernet

Al considerar Ethernet para soluciones de redes, es esencial sopesar sus ventajas y desventajas. Ethernet se ha convertido en un estándar ampliamente adoptado debido a sus numerosos beneficios, como la transferencia de datos de alta velocidad, la confiabilidad y la rentabilidad. Sin embargo, como cualquier tecnología, también tiene ciertas limitaciones y posibles inconvenientes.

Ventajas

Ethernet se ha convertido en la tecnología dominante en redes debido a sus numerosas ventajas, lo que la convierte en la opción preferida para muchas aplicaciones. Estas son algunas de las ventajas clave de Ethernet:

Alta velocidad. Ethernet admite altas velocidades de transferencia de datos, con estándares modernos como Gigabit Ethernet (1 Gbps), 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps) e incluso velocidades más altas. Esto lo hace adecuado para aplicaciones que requieren un intercambio rápido de datos, como transmisión de video, transferencias de archivos grandes y juegos en línea.
Confiabilidad. Las redes Ethernet son conocidas por su estabilidad y rendimiento constante. Proporcionan una conexión confiable con baja latencia y mínima interferencia, lo cual es crucial para aplicaciones en tiempo real como VoIP y videoconferencias.
Escalabilidad Las redes Ethernet pueden escalarse fácilmente para dar cabida a más dispositivos y mayores cargas de datos. Con los avances tecnológicos, Ethernet puede admitir redes cada vez más grandes, desde pequeñas configuraciones domésticas hasta entornos empresariales en expansión.
Rentabilidad. Ethernet es relativamente económico de implementar y mantener. Los componentes de hardware, como conmutadores, enrutadores y cables, están ampliamente disponibles y son asequibles. Además, la adopción generalizada de Ethernet garantiza la compatibilidad e interoperabilidad entre dispositivos de diferentes fabricantes.
Facilidad de instalación y mantenimiento.. Configurar una red Ethernet es sencillo, con una instalación plug-and-play sencilla para la mayoría de los dispositivos. El mantenimiento y la resolución de problemas también son más fáciles en comparación con otras tecnologías de redes, gracias a estándares y herramientas bien establecidos.
Seguridad. Las redes Ethernet cableadas ofrecen ventajas de seguridad inherentes sobre las redes inalámbricas. Se requiere acceso físico a la red para conectar un dispositivo, lo que reduce el riesgo de acceso no autorizado. Además, Ethernet admite varios protocolos de seguridad y métodos de cifrado para proteger la transmisión de datos.
Baja latencia. Las redes Ethernet proporcionan comunicación de baja latencia, lo cual es esencial para aplicaciones que requieren intercambio de datos en tiempo real, como juegos en línea, videoconferencias y sistemas de comercio financiero.
Flexibilidad. Ethernet admite varios tipos de cableado (par trenzado, coaxial, fibra óptica) y topologías de red (estrella, bus, anillo), ofreciendo flexCapacidad en el diseño e implementación de redes para adaptarse a diferentes entornos y requisitos.

Desventajas

Si bien Ethernet es una tecnología de red popular y ampliamente utilizada, tiene ciertas desventajas que deben considerarse. Comprender estas limitaciones ayuda a determinar si Ethernet es la opción correcta para un escenario de red específico. Incluyen:

Movilidad limitada. Ethernet depende de cables físicos para conectar dispositivos, lo que restringe la movilidad. A diferencia de las redes inalámbricas, los dispositivos conectados a Ethernet deben permanecer dentro del alcance de los cables de red, lo que los hace menos convenientes para dispositivos móviles o portátiles.
Complejidad de la instalación. Configurar una red Ethernet puede ser más complejo y llevar más tiempo en comparación con las redes inalámbricas. Implica pasar cables a través de paredes, pisos o techos y puede requerir una instalación profesional, especialmente en entornos más grandes o complejos.
Restricciones de escalabilidad. Ampliar una red Ethernet puede requerir cableado, conmutadores y otro hardware adicional, lo que puede resultar costoso y requerir mucha mano de obra. En implementaciones a gran escala, la infraestructura física necesaria para soportar Ethernet se vuelve engorrosa.
Mantenimiento de cable. A medida que crecen las redes Ethernet, la gestión y organización de los cables puede convertirse en un desafío. Una mala gestión de los cables genera desorden, lo que provoca problemas de mantenimiento y complica la resolución de problemas.
Limitaciones de distancia. Los cables Ethernet estándar, como Cat5e o Cat6, tienen una longitud máxima de 100 metros (328 pies). Para distancias más largas, se requiere hardware adicional como repetidores o conmutadores, o se deben utilizar soluciones más caras como cables de fibra óptica.
Interferencias y degradación de la señal. Los cables Ethernet, especialmente aquellos que no están debidamente blindados, son susceptibles a interferencias electromagnéticas (EMI) de dispositivos o cables eléctricos cercanos. Esto conduce a la degradación de la señal y a un rendimiento reducido de la red.
Costos iniciales más altos. Si bien Ethernet es económico a largo plazo, la configuración inicial cuesta más en comparación con las redes inalámbricas. Esto se debe a que incluye el costo de cables, conmutadores, enrutadores y servicios de instalación potencialmente profesionales.
Menos flexibilidad. Las redes Ethernet son menos flexible en comparación con las redes inalámbricas cuando se trata de agregar o reubicar dispositivos. Cada nuevo dispositivo requiere una conexión física a la red, lo que puede implicar cableado y configuración adicionales.

Ethernet frente a Wi-Fi

Ethernet y Wi-Fi son dos tecnologías principales utilizadas para las redes de área local, cada una con características y ventajas distintas.

Ethernet, que depende de cables físicos para conectar dispositivos, ofrece velocidad, confiabilidad y seguridad superiores. Sus conexiones por cable proporcionan tasas de transferencia de datos consistentes y de alta velocidad, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren un uso intensivo de ancho de banda, como juegos en línea, transmisión de video y transferencias de archivos de gran tamaño. La estabilidad de las conexiones Ethernet garantiza una interferencia y latencia mínimas, lo cual es crucial para las operaciones comerciales críticas y la comunicación en tiempo real. Además, la seguridad de las redes Ethernet suele ser mayor, ya que se requiere acceso físico a la red para conectarse, lo que reduce el riesgo de acceso no autorizado.

Wi-Fi ofrece la comodidad de la conectividad inalámbrica, permitiendo que los dispositivos se conecten a la red sin necesidad de cables físicos. Esta movilidad es una ventaja significativa en entornos donde flexLa accesibilidad y la facilidad de acceso son esenciales, como hogares, oficinas y espacios públicos. Las redes Wi-Fi permiten a los usuarios moverse libremente dentro del área de cobertura, lo que facilita la conexión de múltiples dispositivos, incluidos teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras portátiles. Sin embargo, Wi-Fi puede ser propenso a sufrir interferencias de otros dispositivos inalámbricos y obstrucciones físicas, lo que afecta la intensidad de la señal y el rendimiento de la red. Si bien la tecnología Wi-Fi ha avanzado para ofrecer velocidades más rápidas y seguridad mejorada, generalmente no puede igualar el rendimiento constante y la menor latencia que brindan las conexiones Ethernet. En última instancia, la elección entre Ethernet y Wi-Fi depende de las necesidades y prioridades específicas del entorno de red, equilibrando las compensaciones entre velocidad, confiabilidad, seguridad y conveniencia.