EFICIENCIA DE LA RED ETHERNETEn Ethernet definimos la eficiencia como en tiempo en el cual los paquetes son transmitidos sin que existan colisiones en el canal, cuando hay una cantidad suficientemente grande de nodos transmitiendo, esto debido a que cuando hay muchas estaciones que quieren transmitir la taza de transmisin de Ethernet disminuye frecuentemente hasta un 50 % del valor de diseo de la red.Recordemos un poco el funcionamiento de CSMA/CD:Al utilizar el mtodo conocido como acceso mltiple por deteccin de portadora por deteccin de colisiones (CSMA/CD), cada uno de los equipos de la red, incluyendo a los clientes y a los servidores, comprueban el cable para detectar el trfico de la red.Los equipos slo pueden transmitir datos si el cable est libre.Un equipo slo puede enviar datos cuando detecta que el cable est libre y que no hay trfico en el cable. Una vez que el equipo haya trasmitido los datos al cable, ningn equipo puede transmitir datos hasta que stos hayan llegado a su destino y el cable vuelva a estar libre. Recuerde que si dos o ms equipos tratan de enviar datos en el mismo instante de tiempo, habr una colisin de datos. Cuando eso ocurre, los dos equipos implicados dejarn de transmitir datos durante un perodo de tiempo aleatorio y volvern a transmitir los datos. Cada equipo determina su propio perodo de espera, por lo que se reduce la posibilidad de que los dos equipos vuelvan a transmitir simultneamente.Teniendo esto en cuenta, comprender el nombre del mtodo de acceso, acceso mltiple por deteccin de portadora por deteccin de colisiones (CSMA/CD). Los equipos oyen o detectan el cable (deteccin de portadora). Normalmente, muchos equipos de la red intentan transmitir datos (acceso mltiple); primero, cada uno oye para detectar posibles colisiones. Si un equipo detecta una posible colisin, espera un perodo de tiempo aleatorio antes de volver a intentar transmitir (deteccin de colisiones). La posibilidad de deteccin de colisiones es el parmetro que impone una limitacin en cuanto a distancia en CSMA/CD. Debido a la atenuacin, el debilitamiento de una seal transmitida a medida que se aleja del origen, el mecanismo de deteccin de colisiones no es apropiado a partir de 2.500 metros (1.5 millas). Los segmentos no pueden detectar seales a partir de esa distancia y, por tanto, no se puede asegurar que un equipo del otro extremo est transmitiendo. Si ms de un equipo transmite datos en la red al mismo tiempo, se producir una colisin de datos y los datos se estropearn.CONSIDERACIONES SOBRE CSMA/CD: A mayor cantidad de equipos en la red, mayor trfico de red. A medida que aumenta el trfico, tienden a aumentar la anulacin de colisiones y las colisiones, que ralentizan la red, de forma que CSMA/CD puede convertirse en un mtodo de acceso lento. Despus de cada colisin, ambos equipos tendrn que retransmitir sus datos. Si la red est muy saturada, es posible que los intentos de ambos equipos produzcan colisiones en la red con los paquetes de otros equipos. Si ocurre esto, tendremos cuatro equipos (los dos originales y los dos equipos cuyos paquetes han colisionado con los paquetes retransmitidos) que tienen que volver a transmitir. Este aumento de las retransmisiones puede hacer que la red quede paralizada. La ocurrencia de este problema depende del nmero de usuarios que intenten utilizar la red y de las aplicaciones que estn utilizando. Las aplicaciones de bases de datos tienen a colocar en la red ms datos que las aplicaciones de procesamiento de textos. Dependiendo de los componentes hardware, del cableado y del software de red, la utilizacin de una red CSMA/CD con muchos usuarios utilizando aplicaciones de bases de datos puede llegar a ser frustrante, debido al elevado trfico de la red.Con esto en mente pasemos ahora a analizar el modelo de rendimiento: como vimos cada estacin puede enviar un paquete pero no est garantizada una transmisin exitosa, por lo que tendremos que utilizar un mtodo probabilstico para determinar el rendimiento. Habiendo definido la eficiencia como la relacin entre el tiempo que se transmite el paquete y el tiempo que el canal est ocupado para que no existan colisiones. Ese tiempo de ocupacin del canal lo podemos ver como el tiempo que le lleva a la estacin enviar el paquete y esperar hasta que es recibido en el destino, considerando el tiempo de espera que puede haber en caso de que haya alguna otra estacin transmitiendo, o el tiempo de retransmisin en caso de que haya habido alguna colisin.Como las reglas de este protocolo son complicadas para realizar un anlisis prctico se utilizara un modelo un poco simplificado el cual ser comparado con el modelo real, siendo ambos bastante similares. En el modelo simplificado forzaremos la condicin de que la estacin utiliza ranuras de tiempo para efectuar la transmisin, por lo que cada estacin sigue el siguiente procedimiento para transmitir:1. La estacin espera para empezar hasta el comienzo del siguiente slot time2. La estacin escucha la lnea3. Si la lnea est libre, la estacin enva el frame4. Si la estacin escucha una colisin durante el resto del tiempo del slot, vuelve al paso 1.Podemosasegurarquelaestacinpuedeescucharlacolisinantesdelcomienzodelprximotime slot. Ponemos el time slot de acuerdo a la frmula 1: (1)Considerando el peor caso, de una estacin en cada punta del cable.La seal llega a la puntaen tiempoD, si la otra estacin comienzaa transmitir un instante antes, hay una colisin. La colisin requiere otros D segundos para llegar hasta la primera estacin. Necesitamos dos veces el tiempo de demora de propagacin para garantizar que la primera estacin escuche la colisin.PROBABILIDAD DE XITO:Ahora calcularemos la probabilidad de que el paquete llegue a destino de manera exitosa, es decir que una estacin encuentre una ranura sin que haya colisiones. Suponemos que hay n estaciones, y que la probabilidad que cada estacin tenga un frame para transmitir sea p, asumiremos igual probabilidad para cada una y denominaremos , lo que maximiza la probabilidad. Podemos entonces escribir la probabilidad de xito como: (2)Podemos, a manera ilustrativa evaluar esa relacin para varios ejemplos de redes:1. Si hay 3 estaciones: sustituyendo n = 3 en (1) obtenemos P = 0.44 0 44%2. Para n = 10, P = 0.39 o 39%3. Para n = 1000, P = 0.368 o 36.8 %4. Para n = 10000, P = 0.3679 o 36,79%Observamos que ya para cuando n sigue aumentando el valor se acerca al lmite que es 1/e, cuando n tiende a infinito, o 0.36, lo cual sera el lmite inferior. Por tanto en este modelo una estacin puede enviar exitosamente un frame por lo menos un36 % del tiempo. Ahora este clculo no nos da la eficiencia del modelo, para eso tenemos que ver primero cuantas ranuras se requieren, en promedio, para que la estacin pueda encontrar una ranura que le permita enviar la informacin sin que exista colisin.Esto se determina de manera sencilla, si la probabilidad de una ranura sin colisiones es , entonces en promedio, la probabilidad de una ranura exitosa es . Por ejemplo si , es 0.25, entonces la cuarta ranura es en el que se puede enviar el frame de manera exitosa. Con esto podemos calcular cuntas ranuras debemos esperar para poder enviar la informacin de manera exitosa: (3)CALCULO DE LA EFICIENCIA:As que en promedio se necesitan esperar 1.71 ranuras para asegurar que el paquete se enviara sin colisiones. Ahora si se puede determinar la eficiencia terica para este modelo simplificado: (4)El tiempo que la estacin ocupa el medio esN ranura antes de enviar el paquete ms el tiempo necesario para enviar el paquete: (5)Esta vendra siendo la eficiencia del modelo simplificado que se asumi para poder realizar la aproximacin, la eficiencia real de una red Ethernet esta computada (mediante mediciones) y es inclusive menor a esta aproximacin: (6)