10. Ethernet

10.3. Tramas de Ethernet y Direcciones de Capa 2

Tramas

Existen varios tipos de tramas Ethernet: El marco Ethernet II, o Ethernet versión 2, o marco DIX es el tipo más común en uso hoy en día, ya que a menudo lo usa directamente el Protocolo de Internet.

El IEEE ha incorporado varios tipos de direcciones especiales para permitir que se direccione más de una tarjeta de interfaz de red a la vez.

Ambas tramas 802.3 (IEEE) y Ethernet II  (TCP/IP) pueden existir en un medio y no hay posibilidad de que sean confundidas, ya que el campo  Type  (Ethernet) y Long ( 802.3)  NUNCA podrían tener valores que presenten ambiguedad.




  • Preamble (Preámbulo): Un patrón de 7 octetos de 0 y 1 alternados que utiliza el receptor para establecer la sincronización de bits.
  • Start of Frame Delimiter (Delimitador de inicio de trama): La secuencia 10101011, que delimita el inicio real de la trama y permite al receptor localizar el primer bit de la trama.
  • Destination Address (Dirección de Destino): Especifica la/s estación/es a las que está destinada la trama. Puede ser una dirección física única, una dirección de multidifusión (multicast) o una dirección de difusión (broadcast).
  • Source Address (Dirección de origen): Especifica la estación que envió la trama.
  • Length / Type (Longitud o Tipo): Toma uno de dos significados, según su valor numérico. Si el valor de este campo es menor o igual a 1500 (valor decimal), entonces el campo Longitud/Tipo indica la cantidad de octetos de Datos de cliente MAC contenidos en el campo Datos de cliente MAC subsiguiente de la trama básica (interpretación de longitud). Si el valor de este campo es mayor o igual a 1536 (valor decimal), entonces el campo Longitud/Tipo indica la naturaleza del protocolo de cliente MAC (interpretación de Tipo).
  • Frame Check Sequence (Secuencia de verificación de trama): Una verificación de redundancia cíclica dde 32 bits, basada en todos los campos excepto el preámbulo, SOF y FCS.

Direcciones MAC

Vamos a concentrarnos en los tipos de cast o difusión que se pueden presentar, en función de las Direcciones MAC contenida en los campos de Destino y Origen.

Estas direcciones son llamadas Direcciones MAC.

La dirección MAC es un número único que se utiliza para rastrear un dispositivo en una red. La dirección MAC proporciona una forma segura de encontrar remitentes o receptores en la red y ayuda a prevacceso no deseado a la red. La dirección Mac también se utiliza en las redes Wi-Fi del aeropuerto para un dispositivo específico con el fin de identificarlo.
Las direcciones MAC están formadas por 48 bits, o seis octetos.


La figura de ejemplo de dirección MAC anterior muestra la architectura de MAC. Esta figura contiene:

Primero, tres octetos (grupo de ocho bits) son Identificadores Únicos Organizacionales (OUI). Es un número de 24 bits que identifica al fabricante, organización o cualquier proveedor. Los últimos tres pares de digits es el número específico del dispositivo, que se conoce como controlador de interfaz de red (NIC) específico.
Se puede ver el fabricante  haciendo click en el enlace MAC por Vendedor. para abrir el recurso.

Para poder referenciar, vamos a llamar a los  bits  a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6 y a7, para los tres primeros octetos.
En cada octeto  a0, puede tener valor de 0 o 1
  • 0 indica que unidifusión tiene una dirección única del servidor de destino. 
  • 1 bit significa dirección MAC de multidifusión de protocolo, flujo de datos o aplicación.
El  a1 también hay dos bits, 0 y 1. 
  • 0 indica globalmente único (OUI ENFORCED) para identificar fabricantes y proveedores en todo el mundo o globalmente. 
  • 1 significa ADMINISTRADO LOCALMENTE, que es similar a la dirección IP de LAN (red de área local).

Tipos de difusión (cast)

Unicast.
El bit menos significativo del primer octeto de una dirección se conoce como bit I/G, o bit individual/de grupo.
Cuando este bit es 0 (cero), la trama está destinada a alcanzar solo una interfaz de red receptora.
Este tipo de transmisión se llama unicast. Una trama unicast se transmite a todos los nodos dentro del dominio de colisión. 
En un entorno cableado moderno (es decir, con conmutadores, no concentradores simples), el dominio de colisión generalmente es la longitud del cableado Ethernet entre dos interfaces de red. 
En un entorno inalámbrico, el dominio de colisión son todos los receptores que pueden detectar una señal inalámbrica dada. 
Si un conmutador no sabe qué puerto conduce a una dirección MAC dada, el conmutador reenviará una trama unicast a todos sus puertos (excepto el puerto de origen), una acción conocida como inundación unicast.. Solo el nodo con la dirección MAC de hardware coincidente aceptará (normalmente) la trama; Las interfaces de red con direcciones MAC no coincidentes ignoran la trama a menos que estén en modo promiscuo.

Broadcast.

Los paquetes enviados a la dirección de difusión, todos de un bit, son recibidos por todas las estaciones en una red de área local. En hexadecimal, la dirección de difusión sería FF:FF:FF:FF:FF:FF. Una trama de difusión se inunda y se reenvía a todos los demás nodos, que la aceptan.

Multicast.

Los paquetes enviados a una dirección de multicast son recibidos por todas las estaciones en una LAN que se han configurado para recibir paquetes enviados a esa dirección.
Las direcciones funcionales identifican una o más interfases de una red.

Todos estos son ejemplos de direcciones de grupo, a diferencia de las direcciones individuales; el bit menos significativo del primer octeto de una dirección MAC distingue las direcciones individuales de las direcciones de grupo. Ese bit se establece en 0 en las direcciones individuales y en 1 en las direcciones de grupo. Las direcciones de grupo, al igual que las direcciones individuales, pueden administrarse de forma universal o local.

Los bits U/L e I/G se manejan de forma independiente y existen instancias de las cuatro posibilidades.

La multidifusión IPv6 utiliza direcciones MAC de multidifusión administradas localmente en el rango 33-33-XX-XX-XX-XX (con ambos bits configurados).

Las direcciones MAC de multidifusión que comienzan con 33:33: son todas utilizadas por IPv6, pero no las encontrará en el registro OUI porque el IETF no registró oficialmente ese prefijo en el IEEE (habría significado demasiados valores OUI individuales para registrar).


Tipos de direcciones MAC

Estos son los tipos importantes de direcciones MAC:

Dirección administrada universalmente

UAA es el tipo de dirección MAC más utilizado. Se entrega al adaptador de red en el momento de la fabricación. Los primeros tres octetos de la dirección administrada universalmente encuentran la organización/fabricante que emitió el identificador. Los octetos restantes de la dirección MAC los asigna el fabricante.

Dirección administrada localmente

LAA es una dirección que cambia la dirección MAC del adaptador. Puede asignar esta dirección a un dispositivo utilizado por el administrador de red. Anula la dirección asignada por los fabricantes del dispositivo. La dirección administrada localmente no contiene OUI (identificador único organizacional). La forma completa de LAA es Dirección administrada localmente.