Przez kilka dziesięcioleci Ethernet okazał się stosunkowo niedrogą, rozsądnie szybką i bardzo popularną technologią LAN. W tym samouczku wyjaśniono podstawową funkcjonalność sieci Ethernet oraz sposób jej wykorzystania w sieciach domowych i firmowych.
Historia Ethernetu
Inżynierowie Bob Metcalfe i D.R. Boggs opracował Ethernet rozpoczynający się w 1972 roku. Normy branżowe oparte na ich pracy zostały ustanowione w 1980 roku w ramach zestawu specyfikacji IEEE 802.3. Specyfikacje Ethernet określają niskopoziomowe protokoły transmisji danych i szczegóły techniczne, które producenci muszą znać, aby budować produkty Ethernet, takie jak karty i kable.
Technologia Ethernet ewoluowała i dojrzewała przez długi czas. Przeciętny konsument może zasadniczo polegać na gotowych produktach Ethernet, aby działać zgodnie z założeniami i ze sobą współpracować.
Technologia Ethernet
Tradycyjny Ethernet obsługuje transmisje danych z szybkością 10 megabitów na sekundę (Mb / s). Wraz ze wzrostem potrzeb w zakresie wydajności sieci w czasie, przemysł stworzył dodatkowe specyfikacje Ethernet dla Fast Ethernet i Gigabit Ethernet. Fast Ethernet rozszerza tradycyjną wydajność Ethernetową do 100 Mbps i Gigabit Ethernet do 1000 Mbps. Chociaż produkty nie są jeszcze dostępne dla przeciętnego konsumenta, istnieje również 10 Gigabit Ethernet (10 000 Mb / s) i są one wykorzystywane w niektórych sieciach biznesowych i Internecie2.
Kable Ethernet są również produkowane zgodnie z jedną z kilku standardowych specyfikacji. Najpopularniejszy kabel Ethernet w aktualnym użyciu, kabel kategorii 5 lub CAT5, obsługuje zarówno tradycyjny, jak i szybki Ethernet. Kable kategorii 5e (CAT5e) i CAT6 obsługują standard Gigabit Ethernet.
Aby podłączyć kable Ethernet do komputera (lub innych urządzeń sieciowych), osoba podłącza kabel bezpośrednio do portu Ethernet urządzenia. Niektóre urządzenia bez obsługi sieci Ethernet mogą również obsługiwać połączenia Ethernet za pomocą klucza sprzętowego, takiego jak adaptery USB-Ethernet. Kable Ethernet wykorzystują złącza wyglądające podobnie do złącza RJ-45 używanego z tradycyjnymi telefonami.
Dla studentów: W modelu OSI, technologia Ethernet działa na fizycznych i warstwach łącza danych - odpowiednio warstwy 1 i 2. Ethernet obsługuje wszystkie popularne sieci i protokoły wyższego poziomu, głównie TCP / IP.
Rodzaje Ethernetu
Często określany jako Thicknet, 10Base5 był pierwszym wcieleniem technologii Ethernet. Przemysł wykorzystywał Thicknet w latach 80., aż pojawił się 10Base2 Thinnet. W porównaniu do Thicknet, Thinnet oferował zalety cieńszego (5 milimetrów w porównaniu do 10 milimetrów) i bardziej elastycznego okablowania, dzięki czemu łatwiej jest łączyć budynki biurowe z siecią Ethernet.
Najbardziej popularną formą tradycyjnej sieci Ethernet był jednak 10Base-T. 10Base-T oferuje lepsze właściwości elektryczne niż Thicknet lub Thinnet, ponieważ kable 10Base-T wykorzystują nieekranowane skrętki (UTP) zamiast koncentryczne. 10Base-T okazał się także bardziej opłacalny niż alternatywy, takie jak okablowanie światłowodowe.
Istnieją również inne mniej znane standardy Ethernet, w tym 10Base-FL, 10Base-FB i 10Base-FP dla sieci światłowodowych i 10Broad36 dla okablowania szerokopasmowego (telewizja kablowa). Wszystkie powyższe tradycyjne formy, w tym 10Base-T, zostały zdezaktualizowane przez Fast i Gigabit Ethernet.
Więcej o technologii Fast Ethernet
W połowie lat 90. technologia Fast Ethernet osiągnęła dojrzałość i spełniła swoje cele projektowe: a) zwiększenie wydajności tradycyjnego Ethernetu, b) unikanie potrzeby całkowitego ponownego okablowania istniejących sieci Ethernet. Fast Ethernet występuje w dwóch głównych odmianach:
- 100Base-T (przy użyciu nieekranowanej skrętki)
- 100Base-FX (za pomocą kabla światłowodowego)
Zdecydowanie najpopularniejszym z nich jest 100Base-T, standard obejmujący 100Base-TX (Kategoria 5 UTP), 100Base-T2 (Kategoria 3 lub lepszy UTP) oraz 100Base-T4 (okablowanie 100Base-T2 zmodyfikowane tak, aby zawierało dwa dodatkowe par przewodów).
Więcej o Gigabit Ethernet
Podczas gdy technologia Fast Ethernet udoskonaliła tradycyjną sieć Ethernet z prędkością od 10 do 100 megabitów, Gigabit Ethernet ma tę samą poprawę wielkości rzędu w porównaniu do Fast Ethernet, oferując prędkość rzędu 1000 megabitów (1 gigabit). Gigabit Ethernet po raz pierwszy odbył podróż przez okablowanie optyczne i miedziane, ale standard 1000Base-T z powodzeniem go wspiera. 1000Base-T wykorzystuje okablowanie kategorii 5 podobne do sieci Ethernet 100 Mb / s, chociaż osiągnięcie prędkości gigabitowej wymaga użycia dodatkowych par przewodów.
Topologie i protokoły Ethernet
Tradycyjny Ethernet wykorzystuje topologię magistrali, co oznacza, że wszystkie urządzenia lub hosty w sieci korzystają z tej samej współdzielonej linii komunikacyjnej. Każde urządzenie ma adres Ethernet, zwany również adresem MAC. Wysyłając urządzenia, używaj adresów Ethernet, aby określić adresata wiadomości.
Dane przesyłane przez Ethernet istnieją w formie ramek. Ramka Ethernet zawiera nagłówek, sekcję danych i stopkę o łącznej długości nie większej niż 1518 bajtów. Nagłówek Ethernet zawiera adresy zarówno adresata, jak i adresata.
Dane przesyłane przez sieć Ethernet są automatycznie nadawane wszystkim urządzeniom w sieci. Porównując ich adres Ethernet z adresem w nagłówku ramki, każde urządzenie Ethernet testuje każdą ramkę, aby określić, czy jest ona przeznaczona dla nich i odczytuje lub odrzuca ramkę, stosownie do potrzeb. Karty sieciowe włączają tę funkcję do swojego sprzętu.
Urządzenia, które chcą przesyłać przez Ethernet, najpierw sprawdzają wstępnie, czy medium jest dostępne, czy też trwa transmisja. Jeśli Ethernet jest dostępny, urządzenie wysyłające transmituje na przewód.Jest jednak możliwe, że dwa urządzenia wykonają ten test mniej więcej w tym samym czasie i oba będą transmitować jednocześnie.
Z założenia, jako kompromis w zakresie wydajności, standard Ethernetu nie zapobiega wielokrotnej jednoczesnej transmisji. Te tak zwane kolizje, kiedy się pojawiają, powodują awarię obydwu transmisji i wymagają ponownego wysłania urządzeń wysyłających. Ethernet wykorzystuje algorytm oparty na losowych czasach opóźnienia, aby określić właściwy czas oczekiwania między ponownymi transmisjami. Karta sieciowa implementuje również ten algorytm.
W tradycyjnej sieci Ethernet ten protokół do rozgłaszania, nasłuchiwania i wykrywania kolizji jest znany jako CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). Niektóre nowsze formy Ethernetu nie używają CSMA / CD. Zamiast tego używają tak zwanego pełnego protokołu Ethernet dupleksowego, który obsługuje jednoczesne wysyłanie i odbiór punkt-punkt bez potrzeby słuchania.
Więcej o urządzeniach Ethernet
Jak wspomniano wcześniej, kable Ethernet są ograniczone w swoim zasięgu, a odległości te (nawet do 100 metrów) są niewystarczające na pokrycie średnich i dużych instalacji sieciowych. Wzmacniacz w sieci Ethernet to urządzenie, które pozwala na łączenie wielu kabli i na większe odległości. Urządzenie mostkowe może dołączyć do sieci Ethernet do innej sieci innego typu, takiej jak sieć bezprzewodowa. Jednym popularnym rodzajem wzmacniacza jest hub Ethernet. Inne urządzenia czasami mylone z koncentratorami to przełączniki i routery.
Adaptery sieciowe Ethernet istnieją również w wielu formach. Nowsze komputery osobiste i konsole do gier mają wbudowany adapter Ethernet. Adaptery USB-Ethernet i bezprzewodowe adaptery Ethernet można również skonfigurować do pracy z wieloma nowszymi urządzeniami.
streszczenie
Ethernet jest jedną z kluczowych technologii Internetu. Pomimo zaawansowanego wieku, Ethernet nadal zasila wiele światowych sieci lokalnych i stale się rozwija, aby sprostać przyszłym potrzebom sieci o wysokiej wydajności.
