Przez dziesięciolecia Ethernet sprawdzał się jako stosunkowo niedroga, dość szybka i bardzo popularna technologia LAN (sieć lokalna).
Historia Ethernetu
Inżynierowie Bob Metcalfe i D. R. Firma Boggs opracowała Ethernet począwszy od 1972 roku. Standardy przemysłowe oparte na ich pracy zostały ustanowione w 1980 roku w ramach zestawu specyfikacji IEEE 802.3 (Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników). Specyfikacje Ethernet definiują protokoły transmisji danych niskiego poziomu oraz szczegóły techniczne, które producenci muszą znać, aby tworzyć produkty Ethernet, takie jak karty i kable.
Technologia Ethernet ewoluowała i dojrzała przez lata. W dzisiejszych czasach konsument może polegać na gotowych produktach Ethernet, które działają zgodnie z założeniami i współpracują ze sobą.
Technologia Ethernet
Tradycyjna sieć Ethernet obsługuje transfer danych z szybkością 10 megabitów na sekundę (Mb/s). Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących wydajności sieci, branża stworzyła dodatkowe specyfikacje Ethernet dla Fast Ethernet i Gigabit Ethernet.
Fast Ethernet zwiększa wydajność tradycyjnej sieci Ethernet do 100 Mb/s, a Gigabit Ethernet do 1000 Mb/s. Chociaż nie są one dostępne dla przeciętnego konsumenta, 10 Gigabit Ethernet (10 000 Mb/s) obecnie zasila sieci niektórych firm, centra danych i podmioty internetowe2. Generalnie jednak koszt ogranicza jego szerokie zastosowanie.
Kable Ethernet są również produkowane według dowolnej z kilku standardowych specyfikacji. Najpopularniejszy używany kabel Ethernet, kategoria 5 (kabel CAT5), obsługuje zarówno tradycyjny, jak i Fast Ethernet. Kable kategorii 5e (CAT5e) i CAT6 obsługują Gigabit Ethernet.
Aby podłączyć kabel Ethernet do komputera (lub innego urządzenia sieciowego), podłącz kabel do portu Ethernet urządzenia. Niektóre urządzenia bez obsługi sieci Ethernet mogą obsługiwać połączenia Ethernet za pomocą kluczy sprzętowych, takich jak adaptery USB-Ethernet. Kable Ethernet wykorzystują złącza, które wyglądają jak złącze RJ-45 używane w tradycyjnych telefonach.
W modelu OSI (Open Systems Interconnection) technologia Ethernet działa na warstwie fizycznej i warstwie łącza danych - odpowiednio w warstwie pierwszej i drugiej. Ethernet obsługuje wszystkie popularne protokoły sieciowe i wyższego poziomu, głównie TCP/IP.
Typy Ethernetu
Często określany jako Thicknet, 10Base5 był pierwszym wcieleniem technologii Ethernet. Przemysł korzystał z Thicknet w latach 80. do czasu pojawienia się 10Base2 Thinnet. W porównaniu z Thicknet, Thinnet oferuje przewagę cieńszego (5 milimetrów w porównaniu do 10 milimetrów) i bardziej elastycznego okablowania, co ułatwia okablowanie budynków biurowych do sieci Ethernet.
Najpopularniejszą formą tradycyjnego Ethernetu jest jednak 10Base-T. Oferuje lepsze właściwości elektryczne niż Thicknet lub Thinnet, ponieważ kable 10Base-T używają nieekranowanej skrętki (UTP) zamiast koncentrycznej. 10Base-T jest również bardziej opłacalny niż alternatywy, takie jak okablowanie światłowodowe.
Istnieją inne mniej znane standardy Ethernet, w tym 10Base-FL, 10Base-FB i 10Base-FP dla sieci światłowodowych oraz 10Broad36 dla okablowania szerokopasmowego (telewizja kablowa). Fast i Gigabit Ethernet sprawiły, że wszystkie powyższe tradycyjne formy, w tym 10Base-T, stały się przestarzałe.
Więcej o Fast Ethernet
W połowie lat 90. technologia Fast Ethernet dojrzała i spełniła swoje cele projektowe polegające na zwiększeniu wydajności tradycyjnego Ethernetu przy jednoczesnym uniknięciu konieczności całkowitego ponownego okablowania istniejących sieci Ethernet.
Fast Ethernet występuje w dwóch głównych odmianach:
- 100Base-T (przy użyciu nieekranowanej skrętki)
- 100Base-FX (przy użyciu kabla światłowodowego)
Najpopularniejszym jest 100Base-T, standard, który obejmuje 100Base-TX (Kategoria 5 UTP), 100Base-T2 (Kategoria 3 lub lepsza UTP) i 100Base-T4 (100Base-T2 okablowanie zmodyfikowane tak, aby zawierało dwa dodatkowe pary przewodów).
Dolna linia
Podczas gdy Fast Ethernet poprawił szybkość tradycyjnego Ethernetu z 10 megabitów do 100 megabitów, Gigabit Ethernet ulepsza Fast Ethernet, oferując prędkości 1000 megabitów (1 Gigabit). Gigabit Ethernet został po raz pierwszy stworzony do podróżowania po okablowaniu optycznym i miedzianym, ale standard 1000Base-T również go obsługuje. 1000Base-T wykorzystuje okablowanie kategorii 5 podobne do 100 Mb/s Ethernet, chociaż osiągnięcie gigabitowej prędkości 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 posiada adres Ethernet, zwany również adresem MAC. Urządzenia nadawcze używają adresów Ethernet do określenia zamierzonych odbiorców wiadomości.
Dane wysyłane 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 zamierzonego odbiorcy, jak i nadawcy.
Dane wysyłane przez Ethernet są automatycznie rozsyłane do wszystkich urządzeń w sieci. Porównując adres Ethernet z adresem w nagłówku ramki, każde urządzenie Ethernet testuje każdą ramkę w celu określenia, czy jest ona przeznaczona dla niej i odpowiednio odczytuje lub odrzuca ramkę. Karty sieciowe zawierają tę funkcję w swoim sprzęcie.
Urządzenia, które chcą transmitować w sieci Ethernet, najpierw przeprowadzają wstępne sprawdzenie, czy medium jest dostępne lub czy transmisja jest w toku. Jeśli Ethernet jest dostępny, urządzenie wysyłające transmituje po kablu. Możliwe jest jednak, że dwa urządzenia wykonają ten test mniej więcej w tym samym czasie i oba nadadzą jednocześnie.
Zgodnie z projektem, jako kompromis wydajności, standard Ethernet nie zapobiega wielu jednoczesnym transmisjom. Te tak zwane kolizje, gdy wystąpią, powodują niepowodzenie obu transmisji i wymagają retransmisji obu urządzeń wysyłających. Ethernet wykorzystuje algorytm oparty na losowych czasach opóźnień w celu określenia właściwego czasu oczekiwania między retransmisjami. Karta sieciowa również implementuje ten algorytm.
W tradycyjnej sieci Ethernet ten protokół rozgłaszania, nasłuchiwania i wykrywania kolizji jest znany jako CSMA/CD (wykrywanie wielokrotnego dostępu/wykrywania kolizji z wykrywaniem nośnej). Niektóre nowsze formy Ethernetu nie używają CSMA/CD. Zamiast tego używają pełnodupleksowego protokołu Ethernet, który obsługuje jednoczesne wysyłanie i odbieranie punkt-punkt bez konieczności nasłuchiwania.
Więcej informacji o urządzeniach Ethernet
Kable Ethernet mają ograniczony zasięg, a odległości te (nawet 100 metrów) są niewystarczające do pokrycia średnich i dużych instalacji sieciowych. Wzmacniacz w sieci Ethernet umożliwia łączenie wielu kabli i łączenie większych odległości. Urządzenie pomostowe może dołączyć Ethernet do innej sieci innego typu, takiej jak sieć bezprzewodowa. Jednym z popularnych typów wzmacniaczy jest koncentrator Ethernet. Inne urządzenia czasami mylone z koncentratorami to przełączniki i routery.
Karty sieciowe Ethernet również istnieją w wielu formach. Komputery i konsole do gier mają wbudowane adaptery Ethernet. Adaptery USB-Ethernet i bezprzewodowe adaptery Ethernet można również skonfigurować do pracy z wieloma urządzeniami.
Podsumowanie
Ethernet to jedna z kluczowych technologii internetowych. Pomimo swojego wieku, Ethernet nadal zasila wiele światowych sieci lokalnych i stale się rozwija, aby sprostać przyszłym potrzebom w zakresie wysokowydajnej sieci.
