Comprenda qué es Ethernet, cómo funcionan las tramas y la conmutación, cómo evolucionaron sus velocidades y cómo se mejora Ethernet para redes de IA.
¡Descúbrelo!
El protocolo Ethernet conecta redes de área local (LAN), redes de área amplia (WAN), Internet, sistemas en la nube, dispositivos IoT y sistemas Wi-Fi, formando una red global de comunicaciones integrada y continua.
¿Qué es Ethernet?
Ethernet, concebida hace más de 50 años, es una tecnología de las capas física y de enlace de datos que permite la comunicación en una red, ya sea una LAN (Local Area Network) o una WAN (Wide Area Network). Utiliza una estructura de transmisión conocida como tramas Ethernet, que contienen tanto los datos transmitidos como la información de control y direccionamiento.
La Ethernet original, también conocida como Ethernet de 10 megabits, utilizaba un método de acceso al medio denominado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) para gestionar colisiones cuando dos dispositivos intentaban transmitir simultáneamente. Con el tiempo, Ethernet evolucionó para admitir velocidades mayores, comenzando con Fast Ethernet (100 Mbps), seguida por Gigabit Ethernet (1 Gbps), 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps) y posteriores evoluciones.
La Ethernet moderna utiliza principalmente conmutación, lo que permite transmitir datos eficientemente en redes de alta velocidad. La conmutación se realiza mediante dispositivos de red como switches y routers, que dirigen el tráfico hacia el destino correcto.
Ethernet también evolucionó para admitir diversos medios físicos, incluidos cables de par trenzado (como Cat5 y Cat6), fibra óptica y redes inalámbricas integradas con Ethernet mediante tecnologías como Wi-Fi.
Ethernet es fundamental para numerosas tecnologías y aplicaciones modernas, desde centros de datos y nube hasta Internet de las Cosas (IoT). Su simplicidad, robustez y capacidad de evolucionar con las demandas tecnológicas han consolidado su posición como una de las bases de la comunicación de datos.
Cómo funciona el protocolo Ethernet
Ethernet funciona mediante estándares que permiten la transmisión de datos entre dispositivos en redes cableadas. Utiliza una estructura de transmisión denominada tramas Ethernet, que contienen información estandarizada como las direcciones de origen y destino utilizadas para entregar las tramas a través de la red.
Originalmente, Ethernet fue diseñada alrededor de CSMA/CD (Acceso Múltiple por Detección de Portadora con Detección de Colisiones), que comprobaba si el medio compartido estaba en uso antes de transmitir una trama. Con la evolución de las redes y la introducción de switches, los dispositivos generalmente cuentan con enlaces dedicados punto a punto, haciendo que CSMA/CD sea prácticamente irrelevante en Ethernet conmutada moderna.
Además, la Ethernet moderna opera en full duplex, lo que significa que los canales de transmisión y recepción están separados y se eliminan las colisiones en esos enlaces. Aunque Ethernet no proporciona corrección de errores extremo a extremo, constituye la base de gran parte de las comunicaciones digitales e Internet y se integra fácilmente con protocolos de capas superiores.
La versatilidad de Ethernet y su capacidad para operar en múltiples entornos impulsaron su adopción generalizada. Las organizaciones pueden utilizar tecnologías Ethernet en redes de área local (LAN) y, mediante implementaciones de transporte y operador, en redes de área amplia (WAN). Esto hace que Ethernet sea eficaz en escenarios que van desde centros de datos y redes empresariales hasta entornos conectados a Internet. Ethernet también sustenta arquitecturas complejas que incluyen Redes Privadas Virtuales (VPN) y Redes Definidas por Software (SDN).
Ethernet puede soportar aplicaciones que requieren gran ancho de banda, como streaming de video o Voz sobre IP (VoIP). Al mismo tiempo, su simplicidad permite conectar dispositivos de menor escala y relativamente menos sofisticados, incluidos numerosos sistemas de Internet de las Cosas (IoT), sin requisitos de red inusuales.
En un entorno de red complejo, como un centro de datos, puede utilizarse codificación por colores para indicar distintas funciones de red, tipos de datos o destinos de conexión. Por ejemplo, un cable azul puede identificar conexiones de datos, uno verde voz y uno rojo video. Si un dispositivo de red no funciona correctamente, una codificación coherente puede ayudar a identificar rápidamente el cable y la conexión correspondientes.
Sin embargo, no existe un estándar universal para la codificación por colores de cables Ethernet. La elección de colores y su significado puede variar según las prácticas de cada organización. Por ello, es esencial mantener una documentación clara de la convención utilizada en cada entorno de red.
Mejorando Ethernet para responder a las demandas de la Inteligencia Artificial
Se prevé que las cargas de trabajo de Inteligencia Artificial impongan demandas sin precedentes de rendimiento y capacidad sobre las redes, y varios proveedores tecnológicos se han unido para mejorar Ethernet con el objetivo de alcanzar la escala y velocidad requeridas por la IA.
En julio de 2023, AMD, Arista, Broadcom, Cisco, Eviden, HPE, Intel, Meta y Microsoft anunciaron el Ultra Ethernet Consortium (UEC), un grupo alojado por la Linux Foundation que trabaja en avances de Ethernet en las capas física, de enlace, transporte y software. La iniciativa aborda la preocupación de que las interconexiones tradicionales no proporcionen el rendimiento, la escala y el ancho de banda necesarios para las cargas de trabajo de IA cada vez más exigentes.
En un white paper, el UEC describió mejoras de Ethernet orientadas a incorporar tecnologías y capacidades clave, entre ellas:
- Multipathing y packet spraying para distribuir el tráfico de IA entre múltiples rutas disponibles hacia un destino.
- Orden de entrega flexible para mejorar la utilización de los enlaces Ethernet; el orden puede aplicarse cuando las cargas de IA lo requieren en operaciones intensivas en ancho de banda.
- Mecanismos modernos de control de congestión para ayudar a las cargas de IA a evitar puntos calientes y distribuir la carga entre múltiples rutas. Estos mecanismos pueden trabajar junto con el packet spraying multipath para proporcionar transporte confiable del tráfico de IA.
- Telemetría extremo a extremo para gestionar la congestión. La información generada por la red puede indicar a los extremos la ubicación y la causa de la congestión. Reducir la ruta de señalización y proporcionar más información a los extremos permite un control de congestión más rápido y preciso.
