Norma IEEE 802 para Redes de Área Local:

Introducción:
La IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) ha publicado varios estándares de gran aceptación para redes LAN. Estos estándares son muy importantes porque fortalecen el uso de protocolos e interfaces comunes. El conjunto de normas del estándar IEEE para redes de área local se denomina IEEE 802 y se compone de:

Historia

En febrero de 1980 se formó en el IEEE un comité de redes locales con la intención de estandarizar un sistema de 1 o 2 Mbps, que básicamente era Ethernet (el de la época). Le tocó el número 802. Decidieron estandarizar el nivel físico, el de enlace y superiores. Dividieron el nivel de enlace en dos subniveles: el de enlace lógico, encargado de la lógica de re-envíos, control de flujo y comprobación de errores, y el subnivel de acceso al medio, encargado de arbitrar los conflictos de acceso simultáneo a la red por parte de las estaciones.

Para final de año ya se había ampliado el estándar para incluir el Token Ring (Red en anillo con paso de testigo) de IBM y un año después, y por presiones de grupos industriales, se incluyó Token Bus (Red en bus con paso de testigo), que incluía opciones de tiempo real y redundancia, y que se suponía idóneo para ambientes de fábrica.

Cada uno de estos tres "estándares" tenía un nivel físico diferente, un subnivel de acceso al medio distinto pero con algún rasgo común (espacio de direcciones y comprobación de errores), y un nivel de enlace lógico único para todos ellos.

Después se fueron ampliando los campos de trabajo, se incluyeron redes de área metropolitana (alguna decena de kilómetros), personal (unos pocos metros) y regional (algún centenar de kilómetros), se incluyeron redes inalámbricas (WLAN), métodos deseguridad, comodidad, etc. 

IEEE 802.1

La norma 802.1 describe la interrelación entre las partes del documento y su relación con el Modelo de Referencia OSI. También contiene información sobre normas de gestión de red e interconexión de redes. Establece los estándares de interconexión relacionados con la gestión de redes.

IEEE 802.2 

IEEE 802.2 es el IEEE 802 estándar que define el control de enlace lógico (LLC), que es la parte superior de la capa enlace en las redes de area local. La subcapa LLC presenta un interfaz uniforme al usuario del servicio enlace de datos, normalmente la capa de red. Bajo la subcapa LLC esta la subcapa Media Access Control (MAC), que depende de la configuración de red usada (Ethernet, token ring, FDDI, 802.11, etc.).

El estandar IEEE incluye esta subcapa que añade las etiquetas estándar de 8-bit DSAP (Destination Service Access Point) y SSAP (Source Service Access Point) a los paquetes del tipo de conexión. También hay un campo de control de 8 o 16 bits usado en funciones auxiliares como Control de flujo. Hay sitio para 64 números SAP globalmente asignados, y la IEEE no los asigna a la ligera. IP no tiene un número SAP asignado, porque solo los “estándares internacionales” pueden tener números SAP. Los protocolos que no lo son pueden usar un número SAP del espacio de SAP administrado localmente. EL Subnetwork Access Protocol (SNAP) permite valores EtherType usados para especificar el protocolo transportado encima de IEEE 802.2, y también permite a los fabricantes definir sus propios espacios de valores del protocolo.


Modos operativos

IEEE 802.2 incorpora dos modos operativos no orientados a conexión y uno orientado a conexión:

* Tipo 1 Es un modo no orientado a conexión y sin confirmación. Permite mandar frames:
o A un único destino (punto a punto o transferencia unicast),
o A múltiples destinos de la misma red (multicast),
o A todas las estaciones de la red (broadcast).

El uso de multicast y broadcast puede reducir el trafico en la red cuando la misma información tiene que ser enviada a todas las estaciones de la red. Sin embargo el servicio tipo 1 no ofrece garantías de que los paquetes lleguen en el orden en el que se enviaron; el que envía no recibe información sobre si los paquetes llegan.

* Tipo 2 es un modo operativo orientado a conexión. La enumeración en secuencia asegura que los paquetes llegan en el orden en que han sido mandados, y ninguno se ha  perdido.
* Tipo 3 es un modo no orientado a conexión con confirmación. Únicamente soporta conexión point to point.

Cabecera LLC

802.2 define una cabecera especial que incluye una cabecera SNAP (subnetwork access protocol).Algunos protocolos, particularmente los diseñados para OSI networking stack, operan directamente sobre 802.2 LLC, que provee los serviciosdatagrama y orientado a conexión. Esta cabecera 802.2 esta actualmente empotrada en paquetes 802.3 (Ethernet II frames, aka. DIX frames).

La cabecera LLC inlcluye dos campos de dirección adicionales de 8 bit, llamados service access points or SAPs en terminología OSI; cuando la fuente y el destino SAP son puestos al valor 0xAA, el servicio SNAP es requerido. La cabecera SNAP permite usar valores EtherType con todos los protocolos IEEE 802, así como usar protocolos de espacio de ID privados. En IEEE 802.3x-1997, el estandar IEEE Ethernet fue modificado explícitamente para permitir el uso del campo de 16-bit después de la dirección MAC para utilizarlo como un campo de longitud o de tipo.

Novell NetWare usaba este tipo de paquete por defecto desde mediados de los noventa, y como Netware estaba muy extendido entonces, mientras que IP no, en algún momento la mayoría del trafico Ethernet mundial corría sobre "raw" 802.3 transportando IPX. Desde Netware 4.10 usa  ahora por defecto IEEE 802.2 con LLC (Netware Frame Type Ethernet_802.2) cuando utiliza IPX.

Mac OS usa empaquetamiento 802.2/SNAP para la suite de protocolos AppleTalk en Ethernet ("EtherTalk"  y empaquetamiento Ethernet II para TCP/IP Las variantes 802.2 de Ethernet no son de amplio uso en redes comunes actualmente, con la excepción de grandes instalaciones Netware corporativas que aún no han migrado a Netware sobre IP. En el pasado, muchas redes corporativas soportaban 802.2 Ethernet para soportar puentes de traducción transparentes entre Ethernet e IEEE 802.5 Token Ring o redes FDDI.

Existe un Internet standard para encapsular tráfico IPv4 en paquetes IEEE 802.2 con cabeceras LLC/SNAP.[1] Casi nunca se ha implementado en Ethernet (aunque se usa en FDDI y en token ring, IEEE 802.11, y otras redes IEEE 802 ).

El tráfico IP no se puede encapsular en paquetes IEEE 802.2 LLC sin SNAP porque, aunque hay un tipo de protocolo LLC para IP, no hay ningún tipo de protocolo LLC para ARP. IPv6 también puede transmitirse sobre Ethernet usando IEEE 802.2 con LLC/SNAP, pero, de  nuevo, casi nunca se usa (aunque el encapsulamiento LLC/SNAP de IPv6 se usa en redes IEEE 802 ).
IEEE 802.2 palabras de control de cabecera y formatos de paquete

Puede haber tres clases más IEEE 802.2 PDU, llamados paquetes U, I o S.

* Paquetes U , con un campo de control de 8 bits, están pensados para servicios no orientados a conexión
* Paquetes I, con un campo de control y secuencia numérica de 16 bits, están pensados para servicios orientados a conexión
* Paquetes S, con un campo de control de 16 bits, están pensados para usarse en funciones supervisoras en la capa LLC ( Logical Link Control).

De estos tres formatos, Solo el formato U se usa normalmente. El formato de un paquete PDU se identifica por los dos bits más bajos del primer byte del campo de control. IEEE 802.2 deriva conceptualmente de HDLC, lo que explica estos aspectos de sudiseño.

EEE 802.3

La primera versión fue un intento de estandarizar ethernet aunque hubo un campo de la cabecera que se definió de forma diferente, posteriormente ha habido ampliaciones sucesivas al estándar que cubrieron las ampliaciones de  velocidad (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet y el de 10 Gigabits), redes virtuales, hubs, conmutadores y distintos tipos de medios, tanto de fibraóptica como de cables de cobre (tanto par trenzado como coaxial).

Los estándares de este grupo no reflejan necesariamente lo que se usa en la práctica, aunque a diferencia de otros grupos este suele estar cerca de la realidad.

Versiones de 802.3

Estándar Ethernet

Ethernet experimental 1972 (patentado en 1978) 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topología de bus.

Ethernet II (DIX v2.0) 1982 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet) - La trama tiene un campo de tipo de paquete. El protocolo IP usa este formato de trama sobre cualquier medio.

IEEE 802.3 1983 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial grueso (thicknet). Longitud máxima del segmento 500 metros - Igual que DIX salvo que el campo de Tipo se substituye por la longitud.

802.3a 1985 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial fino (thinnet o cheapernet). Longitud máxima del segmento 185 metros

802.3b 1985 10BROAD36

802.3c 1985 Especificación de repetidores de 10 Mbit/s

802.3d 1987 FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enlace de fibra óptica entre repetidores.

802.3e 1987 1BASE5 o StarLAN

802.3i 1990 10BASE-T 10 Mbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP). Longitud máxima del segmento 100 metros.

802.3j 1993 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra óptica. Longitud máxima del segmento 1000 metros.

802.3u 1995 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet a 100 Mbit/s con auto-negociación de velocidad.

802.3x 1997 Full Duplex (Transmisión y recepción simultáneos) y control de flujo.

802.3y 1998 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre par trenzado no blindado(UTP). Longitud máxima del segmento 100 metros

802.3z 1998 1000BASE-X Ethernet de 1 Gbit/s sobre fibra óptica.

802.3ab 1999 1000BASE-T Ethernet de 1 Gbit/s sobre par trenzado no blindado

802.3ac 1998 Extensión de la trama máxima a 1522 bytes (para permitir las "Q-tag"  Las Q-tag incluyen información para 802.1Q VLAN y manejan prioridades según el estandar 802.1p.

802.3ad 2000 Agregación de enlaces paralelos (Trunking).

802.3ae 2003 Ethernet a 10 Gbit/s ; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR

IEEE 802.3af 2003 Alimentación sobre Ethernet (PoE).

802.3ah 2004 Ethernet en la última milla.

802.3ak 2004 10GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial.

802.3an 2006 10GBASE-T Ethernet a 10 Gbit/s sobre par trenzado no blindado (UTP)

802.3ap en proceso (draft) Ethernet de 1 y 10 Gbit/s sobre circuito impreso.

802.3aq en proceso (draft) 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra óptica multimodo.

802.3ar en proceso (draft) Gestión de Congestión

802.3as en proceso (draft) Extensión de la trama 

IEEE 802.4 

Las redes que siguen el protocolo IEEE 802.4 (Token Bus) se han extendido rápidamente, sobre todo por su facilidad deinstalación. Sin embargo, tienen un problema que representa un escollo importante en algunas aplicaciones: su carácter probabilístico en la resolución de las colisiones puede provocar retardos importantes en las transmisiones en casos extremos. Algunas aplicaciones no soportan tales retardos, sobre todo las que son críticas en el tiempo, es decir, en aplicaciones en tiempo real, como el control de procesos industriales.

Una red que no tiene el problema de colisiones podría ser una red en anillo, sin embargo, la topología física en anillo tiene desventajas importantes cuando el ámbito de la red es más amplio: es más fácil cablear un edificio con segmentos de cable longitudinales que con líneas circulares. Estas razones pusieron en marcha que la IEEE pensara en un nuevo estándar que aglutinara las ventajas físicas de una red en bus con las lógicas de una red en anillo. El resultado fue el estándar IEEE 802.4, que define una red en bus por paso de testigo. El testigo no es más que una trama de control que informa del permiso que tiene una estación para usar los recursos de la red. Ninguna estación puede transmitir mientras no recibe el testigo que la habilita para hacerlo.

Está físicamente constituida como un bus, semejante al de la red IEEE 802.3, aunque desde el punto de vista lógico la red se organiza como si se tratase de un anillo. Cada estación tiene un número asociado por el que es identificada unívocamente. El testigo es generado por la estación con el número mayor cuando se pone en marcha la red. El testigo se pasa a la estación siguiente en orden descendente de numeración. Esta nueva estación recoge el testigo y se reserva el derecho de emisión.Cuando ha transmitido cuanto necesitaba, o si ha expirado un tiempo determinado, debe generar otro testigo con la dirección de la inmediatamente inferior. El proceso se repite para cada estación de la red. De este modo, todas las estaciones pueden transmitir periódicamente; se trata, por tanto, de un complejo sistema de multiplexación en el tiempo.

Evidentemente, el protocolo MAC de la IEEE 802.4 debe prever el modo en que las estaciones se incorporarán al anillo lógico cuando sean encendidas o, por el contrario, la manera en que se desconectarán, sin interrumpir por ello el procedimiento lógico de paso de testigo.

En la capa física, la red IEEE 802.4 utiliza cable coaxial de 75 ohmios por el que viajarán señales moduladas, es decir, IEEE 802.4 es una red en banda ancha que modula sus señales en el nivel físico. También se permite la utilización de repetidores con objeto de alargar la longitud de la red. Las velocidades de transferencia de datos que prevé esta norma están comprendidas entre 1,5 y 10 Mbps. Hay que hacer notar que aunque la estructura física de la IEEE 802.3 y de la IEEE 802.4 es semejante desde el punto de vista topológico, las normas son totalmente incompatibles desde el punto de vista físico: ni el medio de transmisión es el mismo, ni la codificación de las señales coinciden.

IEEE 802.5 

Token Ring

(Redirigido desde IEEE 802.5)

IBM 8228 MAU.
Conector hermafrodita IBM con clip de bloqueo

Token Ring es una arquitectura de red desarrollada por IBM en los años 1970 con topología lógica en anillo y técnica de acceso de paso de testigo. Token Ring se recoge en el estándar IEEE 802.5. En desuso por la popularización de Ethernet; Actualmente no es empleada en diseños de redes.  El estándar IEEE 802.5

El IEEE 802.5 es un estándar por el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), y define una red de área local LAN en configuración de anillo (Ring), con método de paso de testigo (Token) como control de acceso al medio. La velocidad de su estándar es de 4 ó 16 Mbps.

El diseño de una red de Token Ring fue atribuido a E. E. Newhall en el año 1969. International Business Machines (IBM) publicó por primera vez su topología de Token Ring en marzo de [1982], cuando esta compañía presentó los papeles para el proyecto802 del IEEE. IBM anunció un producto Token Ring en 1984, y en 1985 éste llegó a ser un estándar de ANSI/IEEE.

Es casi idéntica y totalmente compatible con la red del token ring de IBM. De hecho, la especificación de IEEE 802.5 fue modelada después del token ring, y continúa sombreando el desarrollo del mismo. Además, el token ring de la IBM especifica una estrella, con todas las estaciones del extremo unidas a un dispositivo al que se le llama "unidad del acceso multiestación" (MSAU). En contraste, IEEE 802.5 no especifica una topología, aunque virtualmente todo el IEEE 802.5 puesto en práctica se basa en una estrella, y tampoco especifica un tipo de medios, mientras que las redes del token ring de la IBM utilizan el tamañodel campo de información de encaminamiento.

El IEEE 802.5 soporta dos tipos de frames básicos: tokens y frames de comandos y de datos. El Token es una trama que circula por el anillo en su único sentido de circulación. Cuando una estación desea transmitir y el Token pasa por ella, lo toma. Éste sólo puede permanecer en su poder un tiempo determinado (10 ms). Tienen una longitud de 3 bytes y consiste en un delimitador de inicio, un byte de control de acceso y un delimitador de fin. En cuanto a los Frames de comandos y de datos pueden variar en tamaño, dependiendo del tamaño del campo de información. Los frames de datos tienen información para protocolos mayores, mientras que los frames de comandos contienen información de control.
Características principales

* Utiliza una topología lógica en anillo, aunque por medio de una unidad de acceso de estación múltiple (MSAU), la red puede verse como si fuera una estrella. Tiene topologia física estrella y topología lógica en anillo.
* Utiliza cable especial apantallado, aunque el cableado también puede ser par trenzado.
* La longitud total de la red no puede superar los 366 metros.
* La distancia entre una computadora y el MAU no puede ser mayor que 100 metros.
* A cada MAU se pueden conectar ocho computadoras.
* Estas redes alcanzan una velocidad máxima de transmisión que oscila entre los 4 y los 16 Mbps.
* Posteriormente el High Speed Token Ring (HSTR) elevó la velocidad a 110 Mbps pero la mayoría de redes no la soportan. 

IEEE 802.6 

IEEE 802.6 es un estandar de la serie 802 referido a las redes MAN (Metropolitan Area Network). Actualmente el estandar ha sido abandonado debido al desuso de las redes MAN, y a algunos defectos provenientes de este protocolo (no es muy efectivoal conectar muchas estaciones de trabajo).

El IEEE 802.6, también llamado DQDB (Distributed Queue Dual Bus, bus doble de colas distribuidas), está formado por dos buses unidireccionales paralelos que serpentean a través del area o ciudad a cubrir. Cada bus tiene un Head-end, el cual genera células para que viajen corriente abajo.

Cuando una estación desea transmitir tiene que confirmar primero la dirección del receptor (si esta a la derecha o a la izquierda) y luego tomar el bus correspondiente. Esto generó un gran problema ya que una vez conformada la red, cada estación tiene que chequear las direcciones de las otras estaciones, generando grandes demoras de tiempo. 

IEEE 802.7
– Especificaciones de redes con mayores anchos de banda con la posibilidad de transmitir datos, sonido e imágenes. 

IEEE 802.8

Grupo consultivo técnico fibroóptico era crear a LAN estándar para fibroóptico medios usados en pasar simbólico redes de ordenadores como FDDI. Éste era parte de IEEE 802 grupo de estándares. 

IEEE 802.9 

802.9 Grupo de funcionamiento de IEEE 802 los estándares desarrollados comité del establecimiento de una red para la voz y los datos integrados tienen acceso a instalaciones de cable de conductor doble retorcido de la red de la categoría 3 existentes excesivos. Su estándar importante era conocido generalmente como isoEthernet.

Cosechadoras 10 de IsoEthernet megabites por segundo Ethernet y 96 64-kilobites por segundo ISDN Canales de “B”. Fue desarrollado originalmente para proporcionar datos y para expresarlos/el excedente del vídeo el mismo alambre sin la degradación fijando la cantidad de anchura de banda asignado a los lados de Ethernet y del B-canal.

Había una cierta ayuda del vendedor para el isoEthernet, pero perdió en el mercado a la adopción rápida de Ethernet rápida y disolvieron al grupo de funcionamiento. 

IEEE 802.10 

IEEE 802.10 es un estándar anterior para las funciones de la seguridad que se podía utilizar en las redes de área local y las redes de la zona metropolitana basadas en IEEE 802.x.

802.10 da especificaciones para la gerencia en la asociación de la seguridad así como control de acceso, secreto de los datos e integridad de datos.

El IEEE 802.10 estándares fue retirado en enero de 2004. La seguridad para las redes inalámbricas se está desarrollando en 802.11i.

El protocolo Inter-Switch de Cisco (ISL) para VLANs en Ethernet y tecnologías similares del LAN fue basado en IEEE 802.10; en este uso 802.10 ha sido substituido en gran parte por IEEE 802.1Q.

IEEE 802.11


El estándar IEEE 802.11 o Wi-Fi de IEEE define el uso de los dos niveles inferiores de la arquitectura OSI (capas física y de enlace de datos), especificando sus normas de funcionamiento en una WLAN. Los protocolos de la rama 802.x definen latecnología de redes de área local y redes de área metropolitana.

Wifi N ó 802.11n: En la actualidad la mayoría de productos son de la especificación b y/o g , sin embargo ya se ha ratificado el estándar 802.11n que sube el límite teórico hasta los 600 Mbps. Actualmente ya existen varios productos que cumplen el estándar N con un máximo de 300 Mbps (80-100 estables).

El estándar 802.11n hace uso simultáneo de ambas bandas, 2,4 Ghz y 5,4 Ghz. Las redes que trabajan bajo los estándares 802.11b y 802.11g, tras la reciente ratificación del estándar, se empiezan a fabricar de forma masiva y es objeto depromociones de los operadores ADSL, de forma que la masificación de la citada tecnología parece estar en camino. Todas las versiones de 802.11xx, aportan la ventaja de ser compatibles entre sí, de forma que el usuario no necesitará nada más que su adaptador wifi integrado, para poder conectarse a la red.

Sin duda esta es la principal ventaja que diferencia wifi de otras tecnologías propietarias, como LTE, UMTS y Wimax, las tres tecnologías mencionadas, únicamente están accesibles a los usuarios mediante la suscripción a los servicios de un operador que autorizado para uso de espectro radioeléctrico, mediante concesión de ámbito nacional.

La mayor parte de los fabricantes ya incorpora a sus líneas de producción equipos wifi 802.11n, por este motivo la oferta ADSL, ya suele venir acompañada de wifi 802.11n, como novedad en el mercado de usuario doméstico. 

IEEE 802.12 
Conjunto de especificaciones IEEE para LAN que especifica la capa física y la subcapa MAC de la capa de enlace de datos. Emplea el esquema de acceso al medio con prioridad de demanda a 100 Mbps. 

IEEE 802.13
– No utilizado por superstición. 

IEEE 802.14
- Comité para formar el estándar de 100 base VG sin sustituir CSMA/CD. 

IEEE 802.15

IEEE 802.15 es un grupo de trabajo dentro de IEEE 802 especializado en redes inalámbricas de área personal (wireless personal area networks, WPAN). Se divide en cinco subgrupos, del 1 al 5.

Los estándares que desarrolla definen redes tipo PAN o HAN, centradas en las cortas distancias. Al igual que Bluetooth o ZigBee, el grupo de estándares 802.15 permite que dispositivos portátiles como PC, PDAs, teléfonos, pagers, sensores y actuadores utilizados en domótica, entre otros, puedan comunicarse e interoperar. Debido a que Bluetooth no puede coexistir con una red inalámbrica 802.11.x, se definió este estándar para permitir la interoperatibilidad de las redes inalámbricas LAN con las redes tipo PAN o HAN. 

IEEE 802.16


IEEE 802.16 es el nombre de un grupo de trabajo del comite IEEE 802 y el nombre se aplica igualmente a los trabajospublicados.

Se trata de una especificación para las redes de acceso metropolitanas inalámbricas de banda ancha fijas (no móvil) publicada inicialmente el 8 de abril de 2002. En esencia recoge el estándar de facto WiMAX.

El estándar actual es el IEEE 802.16-2005, aprobado en 2005.

El estandar 802.16 ocupa el espectro de frecuencias ampliamente, usando las frecuencias desde 2 hasta 11 Ghz para lacomunicación de la última milla (de la estación base a los usuarios finales) y ocupando frecuencias entre 11 y 60 Ghz para las comunicaciones con línea vista entre las estaciones bases. 

IEEE 802.17 
El Grupo de trabajo de Anillos de Paquetes Resilentes del IEEE 802.17 (RPRWG) está abocado a completar la estandarización del Protocolo de acceso de anillos de paquetes resilentes para su utilización en redes de área amplia, local y metropolitana para la transferencia de paquetes de datos a velocidades escalables a gran cantidad de gigabits por segundo. El nuevo estándar utilizará especificaciones existentes de la capa física y, de ser necesario, desarrollará PHY nuevas. 

IEEE 802.18

Grupo de Asesoría Técnica sobre Normativas de Radio 

IEEE 802.19

Grupo de Asesoría Técnica sobre Coexistencia. 

IEEE 802.20 

Acceso inalámbrico de Banda ancho móvil, que viene a ser como el 802.16 pero en movimiento. 

IEEE 802.21

Interoperabilidad independiente del medio. 

IEEE 802.22 

Red inalámbrica de área regional.