В течение нескольких десятилетий Ethernet зарекомендовал себя как относительно недорогая, разумно быстрая и очень популярная технология ЛВС. В этом руководстве объясняются основные функции Ethernet и способы их использования в домашних и бизнес-сетях.
История Ethernet
Инженеры Боб Меткалф и Д.Р. Boggs разработала Ethernet, начиная с 1972 года. Стандарты промышленности, основанные на их работе, были установлены в 1980 году в соответствии со спецификацией IEEE 802.3. Спецификации Ethernet определяют низкоуровневые протоколы передачи данных, а производители технических данных должны знать, как создавать продукты Ethernet, такие как карты и кабели.
Технология Ethernet развилась и созрела в течение длительного периода времени. Средний потребитель обычно может полагаться на готовые продукты Ethernet, чтобы работать в соответствии с проектами и работать друг с другом.
Технология Ethernet
Традиционный Ethernet поддерживает передачу данных со скоростью 10 мегабит в секунду (Мбит / с). С течением времени производительность сетей возрастала, и в отрасли появились дополнительные спецификации Ethernet для Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Fast Ethernet расширяет традиционную производительность Ethernet со скоростью до 100 Мбит / с и Gigabit Ethernet со скоростью до 1000 Мбит / с. Хотя продукты еще не доступны среднему потребителю, 10 Gigabit Ethernet (10 000 Мбит / с) также существуют и используются в некоторых бизнес-сетях и в Интернете2.
Кабели Ethernet также изготавливаются по любой из нескольких стандартных спецификаций. Самый популярный Ethernet-кабель, используемый в настоящее время, кабель категории 5 или CAT5, поддерживает как традиционные, так и Fast Ethernet. Кабели категории 5e (CAT5e) и CAT6 поддерживают Gigabit Ethernet.
Чтобы подключить кабели Ethernet к компьютеру (или другим сетевым устройствам), человек подключает кабель непосредственно к порту Ethernet устройства. Некоторые устройства без поддержки Ethernet могут также поддерживать соединения Ethernet через ключи, например, адаптеры USB-Ethernet. Кабели Ethernet используют разъемы, которые очень похожи на разъем RJ-45, используемый с традиционными телефонами.
Для студентов: В модели OSI технология Ethernet работает на физическом уровне и каналах передачи данных - слоях 1 и 2 соответственно. Ethernet поддерживает все популярные сетевые и высокоуровневые протоколы, в основном TCP / IP.
Типы Ethernet
Часто называемый Thicknet, 10Base5 был первым воплощением технологии Ethernet. В промышленности использовались Thicknet в 1980-х годах до появления 10Base2 Thinnet. По сравнению с Thicknet, Thinnet предложила преимущество более тонкого (5 миллиметров против 10 миллиметров) и более гибкой кабельной системы, что упростило проводку офисных зданий для Ethernet.
Однако наиболее распространенной формой традиционного Ethernet было 10Base-T. 10Base-T предлагает лучшие электрические свойства, чем Thicknet или Thinnet, потому что кабели 10Base-T используют неэкранированную витую пару (UTP), а не коаксиальную. 10Base-T также оказался более экономичным, чем альтернативы, такие как волоконно-оптические кабели.
Существуют многочисленные другие менее известные стандарты Ethernet, в том числе 10Base-FL, 10Base-FB и 10Base-FP для волоконно-оптических сетей и 10Broad36 для широкополосного (кабельного телевидения). Все вышеупомянутые традиционные формы, в том числе 10Base-T, устарели Fast и Gigabit Ethernet.
Подробнее о Fast Ethernet
В середине 1990-х годов технология Fast Ethernet созрела и соответствовала ее целям проектирования: a) повышение производительности традиционного Ethernet, в то время как b) избежание необходимости повторного подключения существующих сетей Ethernet. Fast Ethernet поставляется в двух основных вариантах:
- 100Base-T (с использованием неэкранированного кабеля витой пары)
- 100Base-FX (с использованием волоконно-оптического кабеля)
Самым популярным из них является 100Base-T, стандарт, который включает в себя 100Base-TX (UTP категории 5), 100Base-T2 (категория 3 или лучше UTP) и 100Base-T4 (100Base-T2-кабель, модифицированный для включения двух дополнительных проводные пары).
Подробнее о Gigabit Ethernet
В то время как Fast Ethernet улучшил традиционный Ethernet с скорости от 10 Мбит до 100 мегабит, Gigabit Ethernet может похвастаться таким же поправкой на скорость по сравнению с Fast Ethernet, предлагая скорость 1000 мегабит (1 гигабит). Gigabit Ethernet впервые был разработан для использования в оптических и медных кабелях, но стандарт 1000Base-T также успешно поддерживает его. 1000Base-T использует кабели категории 5, аналогичные Ethernet 100 Мбит / с, хотя для достижения скорости гигабита требуется использование дополнительных пар провод.
Топология и протоколы Ethernet
Традиционный Ethernet использует топологию шины, что означает, что все устройства или хосты в сети используют одну и ту же общую линию связи. Каждое устройство имеет Ethernet-адрес, также известный как MAC-адрес. Отправляющие устройства используют адреса Ethernet для указания предполагаемого получателя сообщений.
Данные, передаваемые по Ethernet, существуют в формах фреймов. Кадр Ethernet содержит заголовок, раздел данных и нижний колонтитул, имеющий общую длину не более 1518 байт. Заголовок Ethernet содержит адреса как предполагаемого получателя, так и отправителя.
Данные, передаваемые по Ethernet, автоматически передаются на все устройства в сети. Сравнивая свой Ethernet-адрес с адресом в заголовке кадра, каждое устройство Ethernet проверяет каждый кадр, чтобы определить, был ли он предназначен для них, и, при необходимости, считывает или отбрасывает кадр. Сетевые адаптеры включают эту функцию в свое оборудование.
Устройства, которые хотят передавать по Ethernet, сначала выполняют предварительную проверку, чтобы определить, доступен ли носитель или идет ли передача в настоящий момент. Если Ethernet доступен, передающее устройство передает на провод.Возможно, однако, что два устройства будут выполнять этот тест примерно в одно и то же время и оба передают одновременно.
По дизайну, как компромисс производительности, стандарт Ethernet не предотвращает множественную одновременную передачу. Эти так называемые коллизии, когда они происходят, вызывают сбои обеих передач и требуют, чтобы оба устройства пересылали повторно. Ethernet использует алгоритм, основанный на случайных временах задержки, чтобы определить правильный период ожидания между повторными передачами. Сетевой адаптер также реализует этот алгоритм.
В традиционном Ethernet этот протокол для широковещания, прослушивания и обнаружения коллизий известен как CSMA / CD (обнаружение множественного доступа с несколькими несущими / обнаружение конфликтов). Некоторые новые формы Ethernet не используют CSMA / CD. Вместо этого они используют так называемый полнодуплексный Ethernet-протокол, который поддерживает двухточечные одновременные отправки и приема без необходимости прослушивания.
Подробнее об устройствах Ethernet
Как упоминалось ранее, кабели Ethernet ограничены по своему охвату, и эти расстояния (всего 100 метров) недостаточны для охвата средних и крупных сетевых установок. Ретранслятор в сети Ethernet - это устройство, которое позволяет подключать несколько кабелей и увеличивать расстояния. Мостовое устройство может подключаться к сети Ethernet другой сети другого типа, например, к беспроводной сети. Одним из популярных типов ретрансляторов является концентратор Ethernet. Другие устройства, иногда путающиеся с концентраторами, - это коммутаторы и маршрутизаторы.
Сетевые адаптеры Ethernet также существуют в нескольких формах. Новые персональные компьютеры и игровые консоли оснащены встроенным адаптером Ethernet. Адаптеры USB-to-Ethernet и адаптеры беспроводной Ethernet также могут быть настроены для работы со многими новыми устройствами.
Резюме
Ethernet - одна из ключевых технологий Интернета. Несмотря на свой преклонный возраст, Ethernet продолжает работать во многих локальных сетях мира и постоянно улучшается для удовлетворения будущих потребностей в высокопроизводительных сетях.
