Direccionamiento Físico

Toda comunicación requiere una manera de identificar el origen y el destino. El origen y el destino en las comunicaciones humanas se representan con nombres.

Cuando se pronuncia un nombre, la persona con ese nombre escucha el mensaje y responde. Otras personas que se encuentren en la habitación pueden escuchar el mensaje, pero como no está dirigido a ellas, simplemente lo ignoran.

En las redes Ethernet, existe un método similar para identificar los hosts de origen y de destino. Cada host conectado a una red Ethernet recibe una dirección física que sirve para identificar el host en la red.

Se asigna una dirección física a cada interfaz de red Ethernet en el momento de su creación. Esta dirección se conoce como dirección de Control de acceso al medio (MAC). La dirección MAC identifica cada host de origen y de destino de la red.

Las redes Ethernet utilizan cables, lo que significa que hay un cable de cobre o de fibra óptica que conecta los hosts y los dispositivos de networking. Es el canal que se utiliza para las comunicaciones entre los hosts.

Cuando un host de una red Ethernet se comunica, envía tramas que contienen su propia dirección MAC como origen y la dirección MAC del destinatario. Todos los hosts que reciban la trama la decodificar y leerán la dirección MAC de destino. Si la dirección MAC de destino coincide con la dirección configurada en la NIC, el host procesa el mensaje y lo almacena para que lo utilice la aplicación del host. Si la dirección MAC de destino no coincide con la dirección MAC del host, la NIC simplemente omite el mensaje.

Comunicación Ethernet

Los estándares del protocolo Ethernet definen muchos aspectos de la comunicación de las redes, incluidos el formato de la trama, el tamaño de la trama, la sincronización y la codificación.

Cuando se envían mensajes entre hosts a través de una red Ethernet, los hosts asignan un formato a los mensajes según la configuración de trama que especifican los estándares. Las tramas también se conocen como unidades de datos de protocolo (PDU).

El formato para las tramas de Ethernet especifica la ubicación de las direcciones MAC de destino y de origen, e información adicional que incluye:

• Preámbulo para el secuenciamiento y la sincronización
• Delimitador de inicio de trama
• Longitud y tipo de trama
• Secuencia de verificación de trama para detectar errores de transmisión

El tamaño de las tramas de Ethernet está restringido a un máximo de 1518 bytes y un mínimo de 64 bytes. Las tramas que no cumplen con estas limitaciones no son procesadas por los hosts receptores. Además de los formatos, los tamaños y la sincronización de las tramas, los estándares Ethernet definen cómo se codifican en el canal los bits que conforman las tramas. Los bits se transmiten como impulsos eléctricos a través de cables de cobre o como impulsos de luz a través de cables de fibra óptica.

Direccionamiento Lógico

El nombre de una persona generalmente no cambia. Por otro lado, la dirección de una persona indica dónde vive esa persona y puede cambiar. En un host, la dirección MAC no cambia; está físicamente asignada a la NIC del host y se conoce como dirección física. La dirección física es siempre la misma, independientemente del lugar de la red en donde se encuentre el host.
La dirección IP es similar a la dirección de una persona. Se conoce como dirección lógica porque está asignada lógicamente en función de la ubicación del host. La dirección IP o dirección de red es asignada a cada host por un administrador de la red en función de la red local.
Las direcciones IP contienen dos partes. Una parte identifica la red local. La porción de red de la dirección IP será la misma para todos los hosts conectados a la misma red local. La segunda parte de la dirección IP identifica el host individual. En la misma red local, la porción de host de la dirección IP es única para cada host.
Para que una computadora pueda comunicarse en una red jerárquica, se necesitan tanto la dirección MAC física como la dirección IP lógica, de la misma manera en la que se necesitan el nombre y la dirección de una persona para poder enviarle una carta.

Diseño jerárquico de las redes ethernet

Imagine lo difícil que sería la comunicación si la única manera de enviar un mensaje a alguien fuera utilizar el nombre de la persona. Si no hubiera direcciones, ciudades, pueblos o países, la entrega del mensaje a una persona específica en algún lugar del mundo sería prácticamente imposible.
En una red Ethernet, la dirección MAC del host es similar al nombre de una persona. Una dirección MAC indica la identidad individual de un host específico, pero no indica en qué lugar de la red se encuentra el host. Si todos los hosts de Internet (más de 400 millones) estuvieran identificados por una dirección MAC única, imagine lo difícil que sería localizar uno en particular.
Además, la tecnología Ethernet genera una gran cantidad de tráfico de broadcast para que los hosts se comuniquen. Los broadcasts se envían a todos los hosts de una única red. Los broadcasts consumen ancho de banda y afectan el rendimiento de la red. ¿Qué ocurriría si los millones de hosts conectados a Internet estuvieran todos en una red Ethernet y utilizaran broadcasts?
Por estos dos motivos, no es eficaz utilizar grandes redes Ethernet con muchos hosts. Es mejor dividir las redes más grandes en partes más pequeñas y fáciles de administrar. Una manera de dividir redes grandes es utilizar un modelo de diseño jerárquico.

Diseño jerarquico de las redes ethernet

En el área de networking, el diseño jerárquico se utiliza para agrupar dispositivos en varias redes organizadas mediante un enfoque en capas. Se trata de grupos más pequeños y fáciles de administrar que permiten que el tráfico local siga siendo local. Sólo el tráfico que está destinado a otras redes se transfiere a una capa superior.

Un diseño jerárquico en capas proporciona una mayor eficacia, la optimización de las funciones y una mayor velocidad. Permite ampliar la red según sea necesario, ya que es posible agregar redes locales adicionales sin afectar el rendimiento de las redes existentes.

El diseño jerárquico tiene tres capas básicas:

• Capa de acceso: proporciona conexiones a los hosts en una red Ethernet local.
• Capa de distribución: interconecta las redes locales más pequeñas.
• Capa core: conexión de alta velocidad entre dispositivos de la capa de distribución.

Con este nuevo diseño jerárquico, se necesita un esquema de direccionamiento lógico que pueda identificar la ubicación de un host. Éste es el esquema de direccionamiento del protocolo de Internet (IP).