Co to jest Ethernet?

Komputery i routery są wymagane w każdej sieci komputerowej. Generują i propagują odpowiednio ruch sieciowy. Jednak nic z tego nie jest możliwe bez jakiejś formy medium komunikacyjnego. Wi-Fi jest dominującym standardem w przestrzeni bezprzewodowej, przynajmniej w sieciach domowych i korporacyjnych.

Sieć bezprzewodowa może być bardzo wygodna w użyciu z urządzeniami, które muszą mieć możliwość poruszania się po podłączeniu. Nie dotyczy to jednak wszystkich urządzeń. Komputery stacjonarne są rzadko przenoszone, a nawet wtedy nie są używane podczas przenoszenia. Chociaż można je połączyć w sieć przez Wi-Fi, istnieje lepsza opcja.

Sieci bezprzewodowe muszą radzić sobie z degradacją sygnału spowodowaną przeszkodami, takimi jak ściany. Działa również jako pojedyncza domena rozgłoszeniowa, co oznacza, że ​​wszystkie urządzenia odbierają cały ruch sieciowy i ignorują ten ruch, który nie jest do nich skierowany. Sieć przewodowa niekoniecznie musi radzić sobie z tymi problemami. Jedynym minusem jest to, że podłączone urządzenia muszą być fizycznie podłączone do sieci. Jest to dobre dla komputerów stacjonarnych i ogólnie akceptowalne dla laptopów, ale jest zabójcze dla telefonów komórkowych.

Dominującym standardem dla sieci przewodowych jest Ethernet. Jest używany w sieciach domowych, sieciach korporacyjnych, systemach superkomputerowych i urządzeniach samochodowych. Standardy Ethernet są obecnie dostępne dla prędkości sieci do 40 Gb/s.

Uwaga: Szybkości sieci są zwykle podawane w jednostkach megabitów na sekundę lub gigabitów na sekundę. Różni się to od megabajtów i gigabajtów. Bajty składają się z 8 bitów, więc przesyłanie megabajta zajmuje 8 sekund łączu megabitowemu. Jednostki używające bajtów są zawsze oznaczane wielką literą „B”. Bity, mniejsza jednostka, używają małej litery „b”.

Pochodzenie

Ethernet został po raz pierwszy opracowany w połowie lat 70. XX wieku w firmie Xerox PARC. Pierwotny projekt miał przepustowość 2,94 Mb/s. Szybkość ta została następnie ulepszona do 10 Mb/s, czyli prędkości, z jaką sieć Ethernet została po raz pierwszy wprowadzona na rynek w 1980 r. W 1983 r. IEEE ustandaryzowała ją również jako 802.3. Wczesny standard 10BASE5 wykorzystywał „gruby” kabel koncentryczny, który był stosunkowo drogi. 10BASE2 został znormalizowany w 1985 roku przy użyciu cieńszego, tańszego okablowania koncentrycznego w celu zmniejszenia kosztów wdrożenia. Ta redukcja kosztów była znacząca, ponieważ większość budynków miała tylko skrętkę używaną do telefonii i wymagała poprowadzenia kabli koncentrycznych od podstaw.

Wskazówka: notacja XBASE-X jest nieco niezgrabna, ale ma pewną logikę. Pierwsza liczba wskazuje klasę szybkości sieci. Na przykład 10BASE5 ma prędkość sieci klasy 10 Mb/s. Drugi X jest nieco luźniejszy, ale ogólnie określa typ kabla. Kabel 10BASE2 jest węższy niż kabel 10BASE5. 100BASET wykorzystuje skrętkę dwużyłową zamiast kabla koncentrycznego.

W 1987 roku standard 1BASE5 oferował pierwszą wersję Ethernetu wykorzystującą skrętkę dwużyłową. Chociaż komercyjna porażka, norma ta położyła podwaliny pod przyszły rozwój. W 1990 roku standaryzowano 10BASE-T. Był modny dzięki swojej szybkości i obsłudze istniejącej infrastruktury kablowej.

Przełącz na skrętkę

Chociaż jednym z głównych powodów przejścia z kabla koncentrycznego na skrętkę było to, że okablowanie skrętki było już szeroko stosowane, nie był to jedyny powód jej sukcesu. Standardy kabli koncentrycznych były zasadniczo jednym wspólnym kablem. Widziano transmisje wszystkich innych urządzeń z dowolnego urządzenia, chociaż karty sieciowe miały odrzucać ruch nieprzeznaczony dla ich urządzenia.

Oznaczało to, że wszystkie hosty współdzieliły przepustowość i jeden problem mógł mieć wpływ na całą sieć. Kolizje sygnałów w sieci oznaczały konieczność retransmisji kolidujących ramek.

Okablowanie typu skrętka umożliwiło przejście do topologii gwiazdy, w której każde urządzenie miało swoje dedykowane łącze do routera lub przełącznika. Domena kolizyjna została skrócona z całej sieci do każdego łącza. Pozwoliło to również dwóm urządzeniom komunikować się z maksymalną prędkością sieci, nie zużywając całej przepustowości dla innych urządzeń.

Ten wybór projektowy pozwolił na dalsze zwiększenie prędkości, aby możliwe były bardziej rozległe sieci i dłuższe kable. Okablowanie skrętkowe jest nadal używane w elektrycznych kablach ethernetowych, chociaż istnieją również standardy dotyczące połączeń światłowodowych.

Inne standardy

Ethernet to szeroki konglomerat standardów wymaganych do tego, aby całość działała. Rodzaje kabli to znormalizowane, fizyczne złącza, metody sygnalizacji, obsługa kolizji i adresowanie. Na przykład kable są podzielone na kategorie w oparciu o przepustowość dla długości kabla. Dokładne specyfikacje, takie jak ekranowanie i materiały, pozostawia się producentowi. Oznacza to, że chociaż normy mogą określać maksymalną długość kabla wynoszącą 100 m, kabel wysokiej jakości może działać na większe odległości.

Fizyczne złącza są dobrze ustandaryzowane, a złącze 8P8C jest prawie uniwersalnym złączem ethernetowym. Oferowane są różne warianty, w tym jeden do użytku w trudnych warunkach i jeden przeznaczony do połączeń światłowodowych. Złącze 8P8C ma osiem styków, z których przy prędkościach 100BASETX i niższych wykorzystuje się tylko 4.

Pozwala to na opcjonalne wykorzystanie pozostałych czterech kabli do zasilania, w standardzie zwanym Power over Ethernet lub PoE. Główną wadą złącza jest słaba zakładka blokująca, która jest stosunkowo łatwa do złamania, a po zerwaniu może pozostawić kabel niewiarygodnie luźny.

Standaryzowane metody sygnalizacji obejmują standardowe poziomy napięcia, liczbę skręconych par w kablu, długość fali używanego lasera, użycie światłowodu jedno- lub wielomodowego oraz użycie pół- lub pełnego dupleksu. Ethernet używa 48-bitowych adresów MAC do kierowania ruchem sieciowym. Ta metoda jest tak dobrze ustandaryzowana, że ​​niektóre inne technologie z niej korzystają i są wzajemnie kompatybilne, w tym Wi-Fi i Wi-Max.

Bieżące użycie

Większość sieci domowych korzystających z połączenia kablowego będzie korzystać z kabla Cat5e, zdolnego do transmisji do 2,5 GBASE-T. Jednak większość sieci domowych będzie prawdopodobnie działać na FastEthernet ( 100BASE-TX ) lub Gigabit Ethernet ( 1000BASE-T ), z którymi Cat5e jest więcej niż w stanie obsłużyć.

Wskazówka: to odpowiednio 2,5 Gb/s, 100 Mb/s i 1000 Mb/s.

40GBASE-T to obecnie najszybszy standard Ethernet o prędkości 40 Gb/s. Zostało to ustandaryzowane dopiero w 2016 roku i oferuje prędkości danych naprawdę użyteczne tylko w środowiskach korporacyjnych centrów danych, więc nie jest jeszcze tak szeroko stosowane. Ponadto 40GBASE-T wymaga kabla Cat8, aby zapewnić wystarczającą przepustowość.

Wniosek

Ethernet to zbiór standardów rozpoznawanych głównie przez kabel ethernetowy. Kable Ethernet dzielą się na klasy, przy czym Cat5e jest podstawowym standardem dla użytkowników końcowych, ponieważ obsługuje przepustowość do 2,5 Gb/s. Normy określają nie tylko sposób fizycznego łączenia urządzeń przez sieć, ale także sposób przesyłania danych. Ethernet jest dominującym standardem sieci przewodowych.