Al ser la red local un medio compartido, se hace necesario establecer las reglas que definen cómo los distintos usuarios tienen acceso a ella, para evitar conflictos y asegurar que cada uno tenga iguales oportunidades de acceso. Este conjunto de reglas es el denominado método de acceso al medio, que también se conoce como protocolo de arbitraje.
Los métodos de acceso al medio más utilizados son CSMA/CD y Paso de Testigo. CSMA/CD (Carrier Sense Múltiple Access/Collision Detection o Acceso múltiple con escucha de portadora y detección de colisión), es el protocolo de acceso al medio que utilizan las redes Ethernet (las más frecuentes en el mundo empresarial, que cubren un 80 % del mercado y que disponen de una topología lógica de bus). De esta manera, aunque la red puede estar físicamente dispuesta en bus o en estrella, su configuración a nivel funcional es la de un medio físico compartido por todas las terminales. Su funcionamiento es simple, antes de trasmitir un ordenador, este "escucha" el medio de transmisión que comparten todas las terminales conectadas para comprobar si existe una comunicación. Esta precaución se toma para que la transmisión que se realiza en ese momento no se interfiera por una nueva. En el caso de no detectar ninguna comunicación, se trasmite y por el contrario, esperará un tiempo aleatorio antes de comenzar de nuevo el proceso. En el caso de que dos ordenadores transmitan al mismo tiempo se produce una colisión, es decir, las señales se interfieren mutuamente. Ellas entonces quedan inservibles para su correcta recepción por sus respectivos destinatarios. Al escuchar una señal ininteligible, las terminales implicadas en la colisión cortan la transmisión que se realiza para a continuación transmitir una secuencia especial de bits, llamada señal de atasco o de interferencia, cuya misión es garantizar que la colisión dure lo suficiente (tiempo de atascamiento) para que la detecten el resto de las terminales de la red. Esta señal tiene más de 32 bits, pero menos de 48 con el objeto de que las computadoras conectadas a la red puedan interpretar que es un fragmento resultante de una colisión. Las estaciones descartarán cualquier trama que contenga menos de 64 octetos (bytes).
La técnica CSMA/CD no es adecuada para soportar aplicaciones de procesos en tiempo real (control de procesos industriales, transmisión de voz y vídeo, etc.).
Paso de testigo (Token Passing)
Este método de acceso se utiliza en diferentes redes que disponen de un anillo lógico; Token Ring, Token Bus y FDDI. Al contrario del método anterior, este se comporta de manera determinista, es decir, una terminal de la red puede transmitir en un intervalo de tiempo establecido.
El método de paso de testigo se vale de una trama especial o testigo (token), que monitorea cada computadora, para dar a estos permiso o no de transmisión. Las computadoras conectadas al anillo lógico, no pueden transmitir los datos hasta que no obtienen el permiso para hacerlo.
Este sistema evita la colisión, pues limita el derecho de transmitir a una máquina. Esa máquina se dice que tiene el Token. La circulación del Token de una máquina a la siguiente se produce a intervalos fijos y en forma de anillo lógico. En efecto, si bien IEEE 802.5 emplea un anillo físico, IEEE 802.4 especifica un Bus y ARCnet usa una configuración física en estrella.
Comparación entre CSMA/CD y Token Passing
Ambos tipos de protocolos presentan un uso generalizado. La ventaja del primero es que ofrece un mayor rendimiento, en especial cuando existen pocas colisiones. Esto ocurre si la mayoría de las transmisiones se originan en la misma terminal o si hay relativamente poco tráfico en la red. Una ventaja del segundo es que puede asegurarse que, con independencia del tráfico en la red, una terminal transmitirá antes de concluir un tiempo predeterminado. Esto tiene dos efectos positivos: uno, que el rendimiento de la red no disminuye significativamente al aumentar el tráfico y el otro que, asegura la llegada del mensaje a su destino antes de que pase cierto tiempo, como se requiere en muchas aplicaciones industriales. CSMA/CD resulta muy adecuado para aplicaciones interactivas con tráfico muy dispar, como son las aplicaciones normales de procesamiento de textos, financieras, etc; mientras que Token Passing es el método de acceso adecuado para las empresas con aplicaciones que exigen un tráfico elevado y uniforme en la red (multimedia, CAD, autoedición, etc.), se prefiere el CSMA/CD para oficinas. El Token Passing es el favorito para las fábricas e instituciones que manejan grandes cúmulo de información.
La Normativa 802.X del IEEE.
El IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos), ha desarrollado una serie de estándares (IEEE 802.X) en los que se definen los aspectos físicos (cableado, topología física y eléctrica) y de control de acceso al medio de redes locales. Estos estándares se han reconocido internacionalmente (ANSI, ISO, etc.), y adoptado por ISO en una serie equivalente ISO 8802.X.
La serie de normas 802.X que ha realizado el IEEE son:
IEEE 802.1: Define la relación existente entre los niveles del modelo OSI y los definidos por el IEEE para sus redes locales. También analiza métodos de gestión de red y direccionamiento.
IEEE 802.2: Define el protocolo LLC (Logical Link Control o Control del Enlace Lógico).
IEEE 802.3: Define diferentes tipos de red (denominadas genéricamente redes Ethernet) que tienen en común la utilización del mismo protocolo de acceso al medio MAC (CSMA/CD).
IEEE 802.4: Define redes con anillos lógicos en un Bus físico (también se puede configurar el anillo lógico con una topología física de estrella) y con protocolo MAC de paso de testigo (Token Bus). Este tipo de redes se emplea poco en oficinas, pero bastante en entornos industriales donde se necesita un control automatizado de los procesos. Existen diferentes niveles físicos para esta norma y sus velocidades pueden ser de 1,5 0 10 mbit/s.
IEEE 802.5: Define redes con anillo lógico en un anillo físico (también se puede configurar el anillo lógico sobre una topología física de estrella) y con protocolo MAC de paso de testigo (Token Ring). La norma prevé distintos niveles de prioridad (codificados mediante unos bits incluidos en el testigo). Las velocidades de transmisión normalizadas son de 1,4, 16, 20 y 40 Mbit/s (la más común es de 16 Mbit/s), existen diferentes tipos de cableado: UTP, STP y cable coaxial.
IEEE 802.8: También llamada FDI (Fiber Distributed Data Interface) es una de las normas definidas por el organismo de normalización americano ANSI (ANSI X3T9.5) y que fue adoptada por el IEEE y la ISO. La red consta de un doble anillo de fibra óptica (en CDDI, Koper Distributed Data Interface, el soporte de FDI es sobre cables de pares trenzados UTP), cada uno con un sentido para la transmisión, diferente. La velocidad de transmisión es de 100 Mbit/s.
IEEE 802.10: Actualmente existe la tendencia de que las redes locales estén divididas en grupos de trabajos, conectadas por redes troncales (backbones) para formar una topología de LAN virtual (VLAN). Las redes virtuales separan efectivamente el tráfico, posibilitan entonces una mejor utilización del ancho de banda, mediante la segmentación a nivel lógico (no físico) de la infraestructura de la red en diferentes subredes, de forma que los paquetes se conmutan solamente entre puertos dentro de la misma red virtual. Mediante un soporte de gestión centralizado, las VLAN facilitan los cambios de los clientes/servidores y de los grupos de trabajo.
IEEE 802.11: Normativa referida a las redes locales inalámbricas, que trata de la normalización de medios como la radio de espectro expandido, radio de banda estrecha, infrarrojos y transmisión sobre líneas de potencia.
IEEE 802.14: Incluye las redes de televisión por cable.
Es significativo apuntar que merece mención particular la norma 100 BASE T (Fast Ethernet) en la que existen diferentes tipos de segmentos:
- 100 BASE T4: Cada segmento está formado por cuatro pares trenzados de cobre UTP y conectores RJ-45.
- 100 BASE TX: Cada segmento está formado por cuatro pares trenzados de cobre UTP y conectores RJ-45.
- 100 BASE TX: Usa dos fibras ópticas.
