viernes, 3 de julio de 2020

Redes 10Base2

El estándar de red 10Base2 es una versión de Ethernet creado en 1985. El número 10 significa que la velocidad es 10 Mb/s, BASE indica que se transmite en banda base y 2 que la longitud máxima de un segmento de cable son 200 metros, aunque en el uso del estándar se vio que la longitud máxima real era de 185 metros. 10Base2 usa cable coaxial fino y es la versión posterior a 10Base5, la primera versión de Ethernet, que utiliza cable coaxial grueso con una longitud máxima de segmento de 500 metros. En 1990 se creó 10Base-T. La T indica que usa cables de pares trenzados y conectores RJ45. En 1995 se crea 100Base-T que aumenta la velocidad hasta los 100 Mb/s, en 1999 1000Base-T con 1000 Mb/s (1 Gb/s) y en 2006 10GBASE-T a 10 Gb/s.

10Base2 utiliza una topología de red en bus, los ordenadores están conectados en serie uno a otro y comparten el mismo bus de datos. Los siguientes estándares utilizan topología de red en estrella, cada ordenador tiene un cable y se conectan a hubs o switches. 10Base2 tiene la ventaja de no necesitar hubs o switches pero tiene la desventaja de compartir los mismos cables y la velocidad que puedan proporcionar. Si falla una conexión en un ordenador o un tramo de cable se puede cortar el tráfico de varios ordenadores conectados a continuación del fallo.

A finales de los años 1990, mientras estudiaba, teníamos los ordenadores de clase conectados por cable coaxial, supongo que con 10Base2. Nunca más volví a ver una red de cable coaxial, ya todo era 100Base-T, así que me he comprado dos tarjetas de red 10Base2 de segunda mano y todo lo necesario para conectarlas e investigar esa etapa de la historia de las redes locales.

Las tarjetas además de implementar 10Base2 también permiten usar 10Base-T y se conectan al ordenador mediante PCI, por lo que debieron fabricarse en el año 1992 cuando se creó PCI o algún año después. Tienen dos conexiones de red, una RJ45 para 10Base-T y otra BNC para 10Base2.




El circuito integrado principal de las tarjetas es el controlador Ethernet Realtek RTL8029, en una la versión AS. Al lado del chip de una de las tarjetas se puede ver una pegatina con el texto "Yes. Netware Tested and Approved". En la otra tarjeta el chip está tapado por una pegatina similar en la que pone "Yes Netware." y es necesario quitar para ver el modelo del chip.

NetWare es un sistema operativo de red creado por Novell que tuvo mucho éxito entre mediados de los años 1980 y mediados de los 1990 coincidiendo con los estándares 10BASE2 y 10BASE-T. Una de las características principales de este sistema operativo eran sus protocolos de red IPX/SPX. Novell también creó las tarjetas de red de bajo coste NE1000/NE2000 y fomentó que otros fabricantes hicieran clones que funcionaran con los mismos controladores para facilitar la creación de redes y el uso de su sistema operativo. El chip RTL8029 es compatible con las tarjetas de red NE2000 y las pegatinas certifican esa compatibilidad.



Antes de que todo estuviera conectado a internet en las redes locales competían varios protocolos. Además de IPX/SPX de Novell eran usados los protocolos NetBEUI/NetBIOS de Microsoft o AppleTalk de Apple. Era normal que los sistemas operativos permitieran el uso de varios de estos protocolos en una misma tarjeta de red Ethernet para asegurar la interoperabilidad entre sistemas. Con la conexión de las redes locales a internet se empezaron a utilizar también los protocolos TCP/IP en dichas redes y en todos los sistemas operativos sus protocolos fueron sustituidos por TCP/IP o por implementaciones de parte de sus protocolos sobre TCP/IP, como por ejemplo NetBIOS sobre TCP/IP.

El controlador Ethernet incluye el transmisor-receptor 10Base-T y le acompañan cuatro circuitos integrados que se encargan de otras tareas de la comunicación a través de las conexiones RJ45/BNC e impiden la entrada o salida de radiaciones electromagnéticas no deseadas que pudieran afectar a las comunicaciones o dañar los aparatos.



Ambas tarjetas tienen un zócalo para insertar una memoria ROM que se ejecute en el arranque del ordenador para añadir funcionalidades como el arranque a través de red. También las dos tarjetas tienen un resonador de 20 MHz que utiliza el chip RTL8029 para marcar su velocidad de funcionamiento.


Para conectar las dos tarjetas son necesarios tres componentes:

  • Cable coaxial fino, por ejemplo RG-58, con conectores BNC macho en los extremos.
  • Dos conectores BNC-T para conectar en las conexiones de las tarjetas.
  • Dos terminadores para cada uno de los extremos, uno de ellos con toma de tierra.

Los cables y conectores deben tener 50 ohmios de impedancia. El cable puede ser de hasta 185 metros, yo para probar compré un cable de un solo metro. En cada uno de los extremos hay un conector BNC macho.

El cable no se puede conectar directamente a las tarjetas, es necesario utilizar un conector en forma de T con un conector macho que se conecta a la tarjeta y dos hembra. En uno de los conectores hembra se conecta el conector macho del cable de red.

En el otro conector hembra se puede conectar un cable a otro ordenador o un terminador si ya no hay más ordenadores que conectar. El terminador consiste en una resistencia de 50 ohmios que une el conductor central con el exterior para que la señal no rebote creando interferencias. Debe haber un terminador en cada uno de los extremos de los ordenadores conectados en serie y uno de ellos debe tener una toma de tierra.

En la punta de los terminadores se puede ver como se indica que tienen 50 ohmios y si lo medimos con un multímetro podemos comprobar como el valor es bastante aproximado.


Una vez tenemos los componentes el siguiente paso es conectarlos. Los conectores hembra tienen dos pivotes y los macho dos ranuras en forma de L donde se insertan los pivotes, se gira el conector macho y los pivotes quedan enganchados sin que se puedan soltar los conectores.




Los cables, conectores y terminadores son fáciles de conseguir actualmente en cualquier tienda de electrónica o ferretería porque se siguen usando para conectar dispositivos como cámaras de vigilancia o instrumentos de medida. Muchos comprobadores de cableado suelen ofrecer la posibilidad de comprobar cables coaxiales con conectores BNC, el que yo tengo utiliza un adaptador RJ45/BNC.


A continuación se deben conectar las tarjetas en ranuras PCI de los ordenadores y conectar la cadena de toma de tierra de uno de los terminadores a la carcasa del ordenador.




Como solo hay dos ordenadores conectados, ambos tienen un terminador en el conector T porque se encuentran en un extremo de la red. Si hubiera más ordenadores estos tendrían en su conector T dos cables para conectar con el ordenador anterior y posterior dentro de la red.

El sistema operativo debe detectar automáticamente la tarjeta y cargar los controladores necesarios. Linux utiliza el módulo del kernel ne2k_pci para todas las tarjetas con chip compatible con el de las tarjetas NE2000 de Novell.

# lsmod

ne2k_pci  16384  0

Con el comando lspci se puede ver más información sobre la tarjeta.

# lspci

00:0a.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL-8029(AS)

En el sistema operativo se deben configurar las tarjetas asignándoles una dirección IP. Por ejemplo en Debian se puede ver el nombre del dispositivo ejecutando ip link show y añadir la siguiente configuración al archivo /etc/network/interfaces:

allow-hotplug enp0s10
iface enp0s10 inet static
    address 192.168.3.11
    netmask 255.255.255.0

Una vez configurados los dos ordenadores podemos copiar un archivo de un equipo a otro con el comando scp a través de SSH para comprobar la velocidad de la conexión. La velocidad de transferencia del archivo es 1,1 MB/s, que son 8,8 Mb/s (1,1 MB x 8 bits = 8,8 Mb),

scp archivo-prueba user@192.168.3.10:/tmp/
user@192.168.3.10's password: 
archivo-prueba  38%  294MB   1.1MB/s   07:06 ETA

Con el comando nload podemos ver el tráfico de la interfaz de red. Se puede comprobar como de entrada hay 206,58 Kb/s y de salida 9,05 Mb/s, en total 9,25658 Mb/s.

La diferencia entre la velocidad de transferencia del archivo marcada en el comando scp y el tráfico de red indicado en nload son los datos que envían los protocolos TCP/IP, SSH y SCP para su funcionamiento (9,25658 Mb/s - 8,8 Mb/s = 0,45658 Mb/s). La diferencia entre los 10 Mb/s de 10Base2 y el tráfico mostrado en nload son las tramas Ethernet de 10Base2 (10 Mb/s - 9,25658 Mb/s = 0,74342 Mb/s). Este es un número aproximado porque el máximo de 10 Mb/s se ve reducido por problemas en los medios físicos de transmisión. Además en una red donde hubiera conectados varios ordenadores estos tendrían que compartir los 10 Mb/s.

FuenteDatos
Transferencia de archivo8,8 Mb/s
TCP/IP, SSH y SCP0,45658 Mb/s
10Base20,74342 Mb/s
Total10 Mb/s

Con este artículo he aprendido como fueron los inicios de Ethernet y a usar el cable coaxial y los conectores BNC, que hoy día se siguen utilizando para algunas aplicaciones. Otro día seguiré con otra parte de la historia de las telecomunicaciones, sus medios físicos, protocolos, sistemas operativos y aplicaciones.

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