На протяжении десятилетий Ethernet зарекомендовал себя как относительно недорогая, достаточно быстрая и очень популярная технология LAN (локальной сети).
История Ethernet
Инженеры Боб Меткалф и Д. Р. Боггс разработал Ethernet, начиная с 1972 года. Отраслевые стандарты, основанные на их работе, были установлены в 1980 году в соответствии с набором спецификаций IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике) 802.3. Спецификации Ethernet определяют низкоуровневые протоколы передачи данных, а производители должны знать технические детали для создания продуктов Ethernet, таких как платы и кабели.
Технология Ethernet развивалась и совершенствовалась с тех пор. В настоящее время потребитель может положиться на стандартные продукты Ethernet, которые работают так, как задумано, и взаимодействуют друг с другом.
Технология Ethernet
Традиционный Ethernet поддерживает передачу данных со скоростью 10 мегабит в секунду (Мбит/с). Поскольку требования к производительности сетей со временем возрастали, в отрасли были созданы дополнительные спецификации Ethernet для Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
Fast Ethernet увеличивает производительность традиционного Ethernet до 100 Мбит/с, а Gigabit Ethernet - до 1000 Мбит/с. Несмотря на то, что они недоступны обычному потребителю, 10 Gigabit Ethernet (10 000 Мбит/с) теперь используется в сетях некоторых предприятий, центров обработки данных и объектов Internet2. Однако, как правило, расходы ограничивают его широкое распространение.
Кабели Ethernet также изготавливаются в соответствии с любой из нескольких стандартных спецификаций. Самый популярный из используемых кабелей Ethernet категории 5 (кабель CAT5) поддерживает как традиционный, так и Fast Ethernet. Кабели категории 5e (CAT5e) и CAT6 поддерживают Gigabit Ethernet.
Чтобы подключить кабель Ethernet к компьютеру (или другим сетевым устройствам), подключите кабель к порту Ethernet устройства. Некоторые устройства без поддержки Ethernet могут поддерживать соединения Ethernet с помощью ключей, таких как адаптеры USB-to-Ethernet. В кабелях Ethernet используются разъемы, похожие на разъем RJ-45, используемый в традиционных телефонах.
В модели OSI (Взаимодействие открытых систем) технология Ethernet работает на физическом уровне и уровне канала передачи данных - на первом и втором уровнях соответственно. Ethernet поддерживает все популярные сетевые протоколы и протоколы более высокого уровня, в основном TCP/IP.
Типы Ethernet
Часто называемый Thicknet, 10Base5 был первым воплощением технологии Ethernet. Промышленность использовала Thicknet в 1980-х, пока не появился 10Base2 Thinnet. По сравнению с Thicknet, Thinnet предлагает преимущество более тонкой (5 миллиметров против 10 миллиметров) и более гибкой проводки, что упрощает подключение офисных зданий к сети Ethernet.
Однако наиболее распространенной формой традиционного Ethernet является 10Base-T. Он предлагает лучшие электрические свойства, чем Thicknet или Thinnet, потому что в кабелях 10Base-T используется неэкранированная витая пара (UTP), а не коаксиальный кабель. 10Base-T также более экономичен, чем такие альтернативы, как волоконно-оптические кабели.
Существуют и другие менее известные стандарты Ethernet, в том числе 10Base-FL, 10Base-FB и 10Base-FP для оптоволоконных сетей и 10Broad36 для широкополосных (кабельное телевидение) кабелей. Fast и Gigabit Ethernet сделали все вышеперечисленные традиционные формы, включая 10Base-T, устаревшими.
Подробнее о Fast Ethernet
В середине 1990-х технология Fast Ethernet достигла зрелости и достигла поставленных целей по повышению производительности традиционного Ethernet, избегая при этом необходимости полностью перекачивать существующие сети Ethernet.
Fast Ethernet бывает двух основных разновидностей:
- 100Base-T (с использованием неэкранированной витой пары)
- 100Base-FX (с использованием оптоволоконного кабеля)
Наиболее популярным является 100Base-T, стандарт, который включает 100Base-TX (категория 5 UTP), 100Base-T2 (категория 3 или выше UTP) и 100Base-T4 (кабели 100Base-T2, модифицированные для включения двух дополнительные пары проводов).
Итог
В то время как Fast Ethernet улучшил традиционный Ethernet с 10-мегабитной до 100-мегабитной скорости, Gigabit Ethernet улучшает Fast Ethernet, предлагая скорость 1000 мегабит (1 гигабит). Gigabit Ethernet изначально был предназначен для передачи по оптическим и медным кабелям, но стандарт 1000Base-T также поддерживает его. 1000Base-T использует кабель категории 5, аналогичный 100-мегабитному Ethernet, хотя для достижения гигабитной скорости требуется использование дополнительных пар проводов.
Топологии 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 адрес Ethernet, также известный как MAC-адрес. Отправляющие устройства используют адреса Ethernet для указания предполагаемых получателей сообщений.
Данные, отправляемые через Ethernet, существуют в виде кадров. Фрейм Ethernet содержит заголовок, раздел данных и нижний колонтитул общей длиной не более 1518 байт. Заголовок Ethernet содержит адреса предполагаемого получателя и отправителя.
Данные, отправляемые через Ethernet, автоматически транслируются на все устройства в сети. Сравнивая адрес Ethernet с адресом в заголовке кадра, каждое устройство Ethernet проверяет каждый кадр, чтобы определить, предназначен ли он для него, и считывает или отбрасывает кадр соответствующим образом. Сетевые адаптеры включают эту функцию в свое оборудование.
Устройства, которые хотят передавать по сети Ethernet, сначала выполняют предварительную проверку, чтобы определить, доступна ли среда или идет ли передача. Если Ethernet доступен, отправляющее устройство передает по проводу. Однако возможно, что два устройства будут выполнять этот тест примерно в одно и то же время и оба будут передавать одновременно.
По замыслу, в качестве компромисса с производительностью, стандарт Ethernet не предотвращает многократную одновременную передачу. Эти так называемые коллизии, когда они происходят, приводят к сбою обеих передач и требуют повторной передачи от обоих отправляющих устройств. 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 широковещательной передачи, прослушивания и обнаружения коллизий известен как CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей/обнаружение коллизий). Некоторые новые формы Ethernet не используют CSMA/CD. Вместо этого они используют полнодуплексный протокол Ethernet, который поддерживает одновременную отправку и получение данных в режиме «точка-точка» без необходимости прослушивания.
Подробнее об Ethernet-устройствах
Кабели Ethernet имеют ограниченную длину, и эти расстояния (всего 100 метров) недостаточны для покрытия средних и крупных сетевых установок. Повторитель в сети Ethernet позволяет соединять несколько кабелей и преодолевать большие расстояния. Мостовое устройство может присоединять Ethernet к другой сети другого типа, например к беспроводной сети. Одним из популярных типов повторителей является концентратор Ethernet. Другие устройства, которые иногда путают с концентраторами, - это коммутаторы и маршрутизаторы.
Сетевые адаптеры Ethernet также существуют в нескольких формах. Компьютеры и игровые приставки оснащены встроенными адаптерами Ethernet. Адаптеры USB-to-Ethernet и беспроводные адаптеры Ethernet также можно настроить для работы со многими устройствами.
Обзор
Ethernet - одна из ключевых технологий Интернета. Несмотря на свой возраст, Ethernet продолжает использоваться во многих локальных сетях по всему миру и постоянно совершенствуется, чтобы удовлетворить будущие потребности в высокопроизводительных сетях.
