¿Cómo Surge Ethernet?

Introducción

Iniciamos este análisis con la historia de Ethernet basandonos del punto de vista de Bob Metcalfe uno de los creadores de Ethernet:

¿Cómo Surge Ethernet?

En 1969 nace ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) , al año siguiente un equipo de la Universidad de Hawai dirigido por Norman Abramson comenzó a experimentar en la creación de una red que interconectara a las islas de Kaui, Maui y Hawai teniendo a un computador central en Oahu.

Por costos el equipo de investigadores decidió usar transmisores de radio de taxis con los cuales establecieron una red de radio entre las islas ya mencionadas, para tener esta red se fabricaron modems caseros. Para la comunicación se designaron 2 canales:

• Canal Ascendente: 413.475 MHz para la transmisión de Oahu hacia Kaui, Maui y Hawai.
• Canal Descendente: 407.350 MHz para la transmisión de Kaui, Maui y Hawai hacia Oahu.

Estos canales podían tener un ancho de banda mayor a 100 KHz y una capacidad mayor a 9.6 Kbps; el canal de Oahu no tuvo problemas ya que tenia un solo canal de emisión pero el otro canal tenia problemas ya que Kaui, Maui, y Hawai compartían el mismo canal el cual era que cuando las tres islas querían transmitir al mismo tiempo se producían colisiones.

A esta red creada por el grupo guiado por Abramson se la llamo ALOHANET  y al protocolo MAC (media acces control) usado para que no exista colisiones se lo llamo ALOHA.

Como se esperaba el protocolo ALOHA era de baja eficiencia ya que el funcionamiento de este se basaba en el caos  si se aumentaba más estaciones de trabajo la red puede colapsar es decir saturarse.

Funcionamiento ALOHAnet  y Protocolo Anticolisiones MAC (Media Access Control) Aloha

Esquematización De Alohanet

Alohanet tenía un funcionamiento Master-Slave (como se mencionó antes, se basó en la operación de radio taxis), por lo que no se tenía un sincronismo definido. Posee dos Canales Básicos para reducir la cantidad de colisiones:

• Descendente (Maestro - Esclavo): Posee un solo emisor.
• Ascendente (Esclavo - Maestro): Posee tres esclavos en su comunicación.

En una transmisión, la estación (slave) envía una trama de datos y espera una confirmación del receptor (Acuse de recibo ACK), si esta no se produce dentro del rango máximo previsto (Timeout), la trama se retransmite. Esta es la base del protocolo MAC y el funcionamiento rudimentario de Alohanet. El tamaño de la trama en ese entonces era de 88 bytes, actualmente es de 1500 bytes.

Evolución De ALOHA

Aloha, evolucionó desde su nacimiento, hasta llegar al Aloha ranurado.

• Aloha Puro: Posee tiempos de TX ALEATORIOS. Se basa en la recepción de ACK (acuse de recibo) por parte del host oyente. Ocupa un 50% del canal.
• Aloha Ranurado: Exite SINCRONISMO en la comunicación. Necesitan de un reloj central de sincronismo u otro mecanismo) , pues el tiempo se divide en intervalos uniformes igual al tiempo de TX de trama. Ocupa el 100% del canal. Es usado actualmente en redes GSM y comunicaciones vía Satélite. 

Desarrollo de Aloha hasta llegar al Protocolo CSMA/CD

La base de Ethernet está fundamentada en el protocolo de detección de portadora de múltiple acceso y detección de colisiones o CSMA/CD. Al hablar de portadora se hace referencia a la existencia de una onda de transmisión de datos en un canal. El nombre de este protocolo de por sí da su funcionamiento básico:

• “Oír antes de Hablar” (Carrier Sense o detección de portadora). 
• Hablar solo si los demás no hablan. 
• Si mientras se transmite un dato se detecta una transmisión de otro u otros hosts, se deja de transmitir (Collision Detection o Detección de Colisones). 
• Todos los hosts saben que una transmisión ha comenzado inmediatamente (Multiple Access). 

Una colisión únicamente se puede dar si dos estaciones empiezan a transmitir simultáneamente o en un lapso menor al 50% del tiempo de Throughput, ya que si es mayor, se detectará, y el emisor dejará de transmitir y esperará que se termine la transmisión respetando el tiempo GAP (o separación entre tramas , el cual es de 9,6 ms en una red de 10Mb). Cada colisión representa latencia, aunque mínima en la red. 

Transmisión Exitosa

El protocolo CSMA/CD posee la cualidad de tener un algoritmo exponencial en Backoff el cual cuando existe una colisión, permite disminuir al máximo una nueva probabilidad de colisión y en un tiempo de retransmisión más corto para evitar latencias innecesarias. Este retroceso exponencial binario tiene la propiedad de ser autoadaptativo, permitiendo así tráficos masivos. El número máximo de colisiones es de 16.

Creación de Ethernet 

En mayo de 1973, Bob Metcalfe, ingeniero de la compañía Xerox en Palo Alto, USA, se le encomendó la tarea de interconectar las primeras PC con el fin de tener acceso a la sección de impresión. Esto fue posible debido al conocimiento extenso del protocolo ALOHA (CSMA/CD) y de la experiencia adquirida con ARPANET, el internet original. El proyecto se lo ideó con la ayuda de un estudiante de doctorado en comunicaciones Dave Boggs (creador del primer router). La idea de Metcalfe fue la siguiente:

El medio de comunicación era un Cable coaxial grueso de 50w, el cual pasaba por los corredores de la compañía Xerox y permitía que todos los PC estuvieran en red. Metcalfe y Boggs denominaron al cable como “Ether”. Ether era el camino por donde supuestamente las ondas electromagnéticas viajaban entre el sol y la Tierra. De esta manera nace Ethernet Metcalfe en 1979 funda 3COM y empieza a crear dispositivos dedicados para comunicaciones vía Ethernet. Esto gracias a que INTEL, XEROX y Digital Corporation decidieron usar Ethernet como estándar de interconexión de sus equipos. En este momento Ethernet funcionó bajo el protocolo CSMA/CD para evitar las colisiones que podrían darse en entornos de tráfico masivo.

Estandarización de Ethernet 

Durante los 70’s y 80’s paralelamente al desarrollo de Ethernet, universidades y centros de estudios empezaron a crear formas de comunicación en red a través de comunicaciones en bus y en anillo (Token Bus y Token Ring, entre otros) por lo que para evitar confusiones la IEEE puso en funcionamiento un proyecto llamado comité 802 debido al año y mes de publicación.
La estandarización permite la reducción de costos y beneficios al usuario al existir libre competencia
Las tres propuestas de estandarización son:

• 802.3 Ethernet (protocolo CSMA/CD). 
• 802.4 Token Bus (originalmente usado en General Motors).
• 802.5 Token Ring (originalmente usado en IBM).

El futuro de Ethernet 

Más importante que hablar del pasado de Ethernet es analizar y comentar en donde está y hacia dónde se dirige.
La evolución de Ethernet da pasos gigantescos, comenzando con 2.94 Mbps evolucionó a 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps hasta el actual estándar de 10 y 100 Gbps, superando a todos sus competidores como Token Ring y FDDI, superándolos debido a su flexibilidad, compatibilidad y versatilidad que ofrece Ethernet. Pasó de cable coaxial, par trenzado, Fibra Óptica y wireless (802.11b – WiFi y 802.16 WiMax). Además aparte de crecer en velocidad, adaptabilidad y confiabilidad en las LAN, Ethernet está infiltrándose en Tecnologías WAN, reemplazando así a los equipos (core) de telefonía con tecnología SONET, bajando sus costos y mejorando la calidad de servicio.
Actualmente Ethernet está entrando en mercados de sistemas embebidos (microcontroladores dedicados) en el hogar, el auto e incluso en el control industrial (Ethernet Industrial) y seguridades.
En un mundo globalizado, las comunicaciones son esenciales para tener un estilo de vida digno, ya no es un privilegio, es una necesidad, es por ello, que Ethernet seguirá creciendo y mejorando a través de los años haciendo una realidad lo que antes solo era imaginado.