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 разработали Ethernet с 1972 года. Промышленные 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 протоколы передачи данных низкого уровня и технические детали, которые необходимо знать производителям для создания продуктов Ethernet, таких как карты и кабели .
С тех пор технология Ethernet развивалась и развивалась. В настоящее время потребитель может полагаться на готовые продукты Ethernet для работы в соответствии с проектами и для совместной работы.
Технология Ethernet
Традиционный Ethernet поддерживает передачу данных со скоростью 10 мегабит в секунду (Мбит / с). Поскольку требования к производительности сетей со временем увеличивались, в отрасли были созданы дополнительные спецификации Ethernet для Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
Fast Ethernet расширяет традиционную производительность Ethernet до 100 Мбит / с, а Gigabit Ethernet — до 1000 Мбит / с. Хотя они не доступны для среднего потребителя, 10 Gigabit Ethernet (10 000 Мбит / с) теперь питает сети некоторых предприятий, центров обработки данных и объектов Internet2. Как правило, однако, расходы ограничивают его широкое распространение.
Кабели Ethernet также изготавливаются по любой из нескольких стандартных спецификаций. Самый популярный кабель 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 использованием ключей, таких как адаптеры USB-Ethernet . В кабелях Ethernet используются разъемы, похожие на разъемы RJ-45, используемые в традиционных телефонах.
В модели OSI (Open Systems Interconnection) технология Ethernet работает на физическом и канальном уровнях — на первом и втором уровнях соответственно. Ethernet поддерживает все популярные сетевые и высокоуровневые протоколы, главным образом TCP / IP .
Типы Ethernet
Часто называемый Thicknet, 10Base5 был первым воплощением технологии Ethernet. Промышленность использовала Thicknet в 1980-х годах, пока не появился 10Base2 Thinnet. По сравнению с Thicknet, Thinnet обладает преимуществом более тонких (5 миллиметров против 10 миллиметров) и более гибких кабелей, что упрощает подключение офисных зданий к Ethernet.
Однако наиболее распространенной формой традиционного Ethernet является 10Base-T. Он предлагает лучшие электрические свойства, чем Thicknet или Thinnet, поскольку в кабелях 10Base-T используется неэкранированная витая пара (UTP), а не коаксиальная. 10Base-T также более экономичен, чем альтернативы, такие как оптоволоконные кабели.
Существуют другие менее известные стандарты Ethernet, в том числе 10Base-FL, 10Base-FB и 10Base-FP для оптоволоконных сетей и 10Broad36 для широкополосного (кабельного телевидения) кабеля. Fast и Gigabit Ethernet сделали все вышеперечисленные традиционные формы, включая 10Base-T, устаревшими.
Подробнее о Fast Ethernet
В середине 1990-х годов технология Fast Ethernet стала более зрелой и достигла своих целей в области разработки: повысить производительность традиционного Ethernet, избегая при этом необходимости полностью переподключать существующие сети Ethernet.
Fast Ethernet выпускается в двух основных вариантах:
- 100Base-T (с использованием неэкранированной витой пары)
- 100Base-FX (с использованием оптоволоконного кабеля)
Наиболее популярными являются 100Base-T, стандарт, который включает 100Base-TX (UTP категории 5), 100Base-T2 (UTP категории 3 или выше) и 100Base-T4 (кабели 100Base-T2, модифицированные для включения двух дополнительных пар проводов).
Подробнее о гигабитном Ethernet
В то время как Fast Ethernet улучшил традиционный Ethernet с 10-мегабитной до 100-мегабитной скорости, Gigabit Ethernet улучшает Fast Ethernet, предлагая скорости 1000 мегабит (1 Гигабит). Сначала Gigabit Ethernet был разработан для передачи по оптическим и медным кабелям, но стандарт 1000Base-T также поддерживает его. 1000Base-T использует кабели категории 5, аналогичные Ethernet 100 Мбит / с, хотя для достижения гигабитной скорости требуется использование дополнительных проводных пар.
Топологии и протоколы Ethernet
Традиционный Ethernet использует топологию шины, что означает, что все устройства или хосты в сети используют одну общую линию связи. Каждое устройство обладает адресом Ethernet, также известным как MAC-адрес . Отправляющие устройства используют адреса Ethernet для указания предполагаемых получателей сообщений.
Данные, отправляемые через Ethernet, существуют в форме фреймов. Фрейм Ethernet содержит заголовок, раздел данных и нижний колонтитул общей длиной не более 1518 байт. Заголовок Ethernet содержит адреса как предполагаемого получателя, так и отправителя.
Данные, отправляемые через Ethernet, автоматически передаются 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 в зависимости от ситуации. Сетевые адаптеры включают эту функцию в свое оборудование.
Устройства, которые хотят передавать данные в сети Ethernet, сначала выполняют предварительную проверку, чтобы определить, доступен ли носитель или идет ли передача. Если Ethernet доступен, отправляющее устройство передает на провод. Возможно, однако, что два устройства будут выполнять этот тест примерно в одно и то же время, и оба будут передавать одновременно.
Конструктивно, в качестве компромисса производительности, стандарт Ethernet не предотвращает множественные одновременные передачи. Эти так называемые коллизии, когда они происходят, вызывают сбой обеих передач и требуют повторной передачи обоими отправляющими устройствами. Ethernet использует алгоритм, основанный на случайных временах задержки, для определения правильного периода 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 (обнаружение множественного доступа / обнаружение коллизий в режиме несущей). Некоторые новые формы Ethernet не используют CSMA / CD. Вместо этого они используют полнодуплексный протокол Ethernet, который поддерживает одновременную отправку и прием «точка-точка» без прослушивания.
Подробнее об устройствах Ethernet
Кабели Ethernet имеют ограниченную досягаемость, и эти расстояния (до 100 метров) недостаточны для охвата средних и крупных сетевых установок. Повторитель в сети Ethernet позволяет соединять несколько кабелей и прокладывать большие расстояния. Мостовое устройство может соединять Ethernet с другой сетью другого типа, такой как беспроводная сеть. Одним из популярных типов ретрансляторов является концентратор Ethernet . Другими устройствами, которые иногда путают с концентраторами, являются коммутаторы и маршрутизаторы .
Сетевые адаптеры Ethernet также существуют в нескольких формах. Компьютеры и игровые приставки оснащены встроенными адаптерами Ethernet. Адаптеры USB-Ethernet и беспроводные адаптеры Ethernet также можно настроить для работы со многими устройствами.
Резюме
Ethernet является одной из ключевых технологий Интернета. Несмотря на свой возраст, Ethernet продолжает питать многие локальные сети в мире и постоянно совершенствуется для удовлетворения будущих потребностей в высокопроизводительных сетях.