Wat is ethernet?

Computers en routers zijn vereist voor elk computernetwerk. Ze genereren respectievelijk verspreiden netwerkverkeer. Dit alles is echter niet mogelijk zonder enige vorm van communicatiemedium. Wi-Fi is de dominante standaard in de draadloze ruimte, althans voor thuis- en bedrijfsnetwerken.

Draadloos netwerken kan erg handig zijn voor gebruik met apparaten die moeten kunnen bewegen terwijl ze verbonden zijn. Dit is echter niet het geval voor alle apparaten. Desktopcomputers worden zelden verplaatst en zelfs dan worden ze tijdens het verplaatsen niet gebruikt. Hoewel ze via Wi-Fi in een netwerk kunnen worden opgenomen, is er een betere optie.

Draadloze netwerken hebben te maken met signaalverslechtering als gevolg van obstakels zoals muren. Het fungeert ook als een enkel uitzenddomein, wat betekent dat alle apparaten al het netwerkverkeer ontvangen en ervoor kiezen om dat verkeer te negeren dat niet op hen is gericht. Een bekabeld netwerk hoeft niet noodzakelijkerwijs met deze problemen om te gaan. Het enige nadeel is dat aangesloten apparaten fysiek op het netwerk moeten worden aangesloten. Dit is prima voor desktopcomputers en over het algemeen acceptabel voor laptops, maar het is een moordenaar voor mobiele telefoons.

De dominante standaard voor bedrade netwerken wordt Ethernet genoemd. Het wordt gebruikt in thuisnetwerken, bedrijfsnetwerken, supercomputersystemen en auto-apparaten. Ethernet-standaarden zijn momenteel beschikbaar voor netwerksnelheden tot 40Gb/s.

Opmerking: netwerksnelheden worden doorgaans vermeld in eenheden van megabits per seconde of gigabits per seconde. Dit onderscheidt zich van megabytes en gigabytes. Bytes zijn gemaakt van 8 bits, dus het duurt 8 seconden voordat een megabitverbinding een megabyte overbrengt. Eenheden die bytes gebruiken, worden altijd aangeduid met een hoofdletter "B". Bits, de kleinere eenheid, gebruik een kleine letter "b".

Oorsprong

Ethernet werd halverwege de jaren 70 voor het eerst ontwikkeld bij Xerox PARC. Het originele ontwerp had een bandbreedte van 2,94Mb/s. Dit werd vervolgens geüpgraded naar 10Mb/s, de snelheid waarmee Ethernet voor het eerst op de markt werd gebracht in 1980. IEEE standaardiseerde het ook als 802.3 in 1983. De vroege 10BASE5-standaard gebruikte "dikke" coaxiale kabel, die relatief duur was. 10BASE2 werd in 1985 gestandaardiseerd met behulp van dunnere, goedkopere coaxkabels om de implementatiekosten te verlagen. Deze kostenbesparing was aanzienlijk, aangezien de meeste gebouwen alleen de twisted pair-bekabeling hadden die voor telefonie werd gebruikt en die nodig waren om de coaxkabels vanaf nul te laten lopen.

Tip: De XBASE-X-notatie is wat onhandig maar heeft enige logica. Het eerste cijfer geeft de klasse van de netwerksnelheid aan. 10BASE5 heeft bijvoorbeeld een netwerksnelheid van 10Mb/s. De tweede X wordt iets losser gebruikt, maar geeft over het algemeen het kabeltype aan. De 10BASE2-kabel is smaller dan de 10BASE5-kabel. 100BASET gebruikt een twisted pair-kabel in plaats van coaxiaal.

In 1987 bood de 1BASE5-standaard de eerste versie van Ethernet die twisted pair-bekabeling gebruikte. Hoewel een commerciële mislukking, legde deze standaard de basis voor toekomstige ontwikkelingen. In 1990 werd 10BASE-T gestandaardiseerd. Het was trendy dankzij zijn snelheid en ondersteuning voor bestaande kabelinfrastructuur.

Schakel over naar Twisted Pair

Hoewel een van de belangrijkste redenen voor de overstap van coaxkabel naar twisted pair was dat twisted pair-bekabeling al op grote schaal werd toegepast, was dit niet de enige reden voor het succes. De coaxiale kabelstandaarden waren in wezen één gedeelde kabel. De transmissies van alle andere apparaten vanaf elk apparaat werden gezien, hoewel de netwerkkaarten bedoeld waren om verkeer te laten vallen dat niet voor hun apparaat was bedoeld.

Dit betekende dat alle hosts de bandbreedte deelden en dat één probleem het hele netwerk kon beïnvloeden. Signaalbotsingen in het netwerk betekenden dat de botsende frames opnieuw moesten worden verzonden.

Twisted pair-bekabeling maakte een overstap naar de stertopologie mogelijk, waarbij elk apparaat zijn eigen link naar de router of een switch had. Het collision-domein werd ingekort van het hele netwerk tot elke link. Het zorgde er ook voor dat twee apparaten met maximale netwerksnelheden konden communiceren terwijl niet alle bandbreedte voor andere apparaten werd verbruikt.

Door deze ontwerpkeuze konden de snelheden verder worden verhoogd, werden uitgebreidere netwerken mogelijk en werden grotere kabellengtes mogelijk. Twisted pair-bekabeling wordt nog steeds gebruikt voor elektrische ethernetkabels, hoewel er ook standaarden bestaan ​​voor glasvezelverbindingen.

Andere normen

Ethernet is een breed conglomeraat van standaarden die nodig zijn om het geheel te laten werken. De soorten kabels zijn gestandaardiseerd, fysieke connectoren, signaleringsmethoden, afhandeling van botsingen en adressering. Zo worden kabels gestandaardiseerd in categorieën op basis van bandbreedte voor de lengte van de kabel. De exacte details, zoals afscherming en materialen, worden aan de fabrikant overgelaten. Dit betekent dat hoewel de normen een maximale kabellengte van 100 meter kunnen vermelden, een kabel van hoge kwaliteit mogelijk over langere afstanden kan werken.

Fysieke connectoren zijn goed gestandaardiseerd, waarbij de 8P8C-connector de bijna universele ethernetconnector is. Er worden enkele varianten aangeboden, waaronder een voor gebruik in ruwe omgevingen en een die is ontworpen voor glasvezelverbindingen. De 8P8C-connector heeft acht pinnen, waarvan snelheden op en onder 100BASETX er slechts 4 gebruiken.

Hierdoor kunnen de andere vier kabels optioneel worden gebruikt om stroom te leveren, in een standaard genaamd Power over Ethernet of PoE. Het belangrijkste nadeel van de connector is het dunne vergrendelingslipje dat relatief gemakkelijk te breken is en, eenmaal gebroken, de kabel onbetrouwbaar los kan laten.

Gestandaardiseerde signaleringsmethoden omvatten standaard spanningsniveaus, het aantal getwiste paren in een kabel, de golflengte van de gebruikte laser, het gebruik van single- of multi-mode glasvezel en het gebruik van half- of full-duplex. Ethernet gebruikt 48-bits MAC-adressen om netwerkverkeer te routeren. Deze methode is zo goed gestandaardiseerd dat sommige andere technologieën deze gebruiken en onderling compatibel zijn, waaronder Wi-Fi en Wi-Max.

Huidig ​​gebruik

De meeste thuisnetwerken die een bekabelde verbinding gebruiken, gebruiken een Cat5e-kabel, die tot 2,5GBASE-T kan verzenden. De meeste thuisnetwerken zullen echter waarschijnlijk werken op FastEthernet ( 100BASE-TX ) of gigabit ethernet ( 1000BASE-T ), wat Cat5e meer dan aankan.

Tip: Dat is respectievelijk 2,5Gb/s, 100Mb/s en 1000Mb/s.

40GBASE-T is de huidige snelste ethernetstandaard met snelheden van 40Gb/s. Dit werd pas in 2016 gestandaardiseerd en biedt datasnelheden die alleen echt bruikbaar zijn in enterprise datacenteromgevingen, dus het wordt nog niet zo veel gebruikt. Bovendien heeft 40GBASE-T een Cat8-kabel nodig om voldoende bandbreedte te bieden.

Conclusie

Ethernet is een verzameling standaarden die meestal direct herkenbaar zijn aan de ethernetkabel. Ethernet-kabels zijn er in klassen, waarbij Cat5e de primaire standaard is voor eindgebruikers omdat het bandbreedtes tot 2,5 Gb/s ondersteunt. De standaarden definiëren niet alleen hoe apparaten fysiek via een netwerk moeten worden aangesloten, maar ook hoe gegevens moeten worden overgedragen. Ethernet is de dominante bedrade netwerkstandaard.