Jau desmitiem gadu Ethernet ir sevi pierādījis kā salīdzinoši lētu, samērā ātru un ļoti populāru LAN (lokālā tīkla) tehnoloģiju.
Ethernet vēsture
Inženieri Bobs Metkalfs un D. R. Boggs izstrādāja Ethernet, sākot ar 1972. gadu. Nozares standarti, pamatojoties uz viņu darbu, tika izveidoti 1980. gadā saskaņā ar IEEE (Elektrotehnikas un elektronikas inženieru institūta) 802.3 specifikāciju kopumu. Ethernet specifikācijas nosaka zema līmeņa datu pārraides protokolus un tehniskās detaļas, kas ražotājiem jāzina, lai izveidotu Ethernet produktus, piemēram, kartes un kabeļus.
Ethernet tehnoloģija kopš tā laika ir attīstījusies un nobriedusi. Mūsdienās patērētāji var paļauties uz jau pieejamiem Ethernet produktiem, lai tie darbotos, kā paredzēts, un sadarbotos viens ar otru.
Ethernet tehnoloģija
Tradicionālais Ethernet atbalsta datu pārsūtīšanu ar ātrumu 10 megabiti sekundē (Mbps). Tā kā laika gaitā tīklu veiktspējas vajadzības pieauga, nozare izveidoja papildu Ethernet specifikācijas Fast Ethernet un Gigabit Ethernet.
Fast Ethernet paplašina tradicionālo Ethernet veiktspēju līdz 100 Mb/s un Gigabit Ethernet līdz 1000 Mb/s. Lai gan tie nav pieejami vidusmēra patērētājam, 10 gigabitu Ethernet (10 000 Mb/s) tagad nodrošina dažu uzņēmumu, datu centru un Internet2 entītiju tīklus. Tomēr parasti izdevumi ierobežo tā plašo ieviešanu.
Ethernet kabeļi arī tiek ražoti atbilstoši jebkurai no vairākām standarta specifikācijām. Vispopulārākais izmantotais Ethernet kabelis, 5. kategorija (CAT5 kabelis), atbalsta gan tradicionālo, gan ātro Ethernet. 5e kategorijas (CAT5e) un CAT6 kabeļi atbalsta Gigabit Ethernet.
Lai Ethernet kabeli pievienotu datoram (vai citām tīkla ierīcēm), pievienojiet kabeli ierīces Ethernet portam. Dažas ierīces bez Ethernet atbalsta var atbalstīt Ethernet savienojumus, izmantojot sargspraudņus, piemēram, USB-Ethernet adapterus. Ethernet kabeļos tiek izmantoti savienotāji, kas izskatās kā RJ-45 savienotājs, ko izmanto tradicionālajos tālruņos.
OSI (Open Systems Interconnection) modelī Ethernet tehnoloģija darbojas fiziskajā un datu posma slānī – attiecīgi pirmajā un otrajā slānī. Ethernet atbalsta visus populāros tīklus un augstāka līmeņa protokolus, galvenokārt TCP/IP.
Ethernet veidi
Bieži saukts par Thicknet, 10Base5 bija pirmais Ethernet tehnoloģijas iemiesojums. Nozare izmantoja Thicknet 1980. gados, līdz parādījās 10Base2 Thinnet. Salīdzinot ar Thicknet, Thinnet piedāvā plānāku (5 milimetru pret 10 milimetru) un elastīgāku kabeļu priekšrocību, atvieglojot biroja ēku savienošanu ar Ethernet.
Tomēr visizplatītākā tradicionālā Ethernet forma ir 10Base-T. Tas piedāvā labākas elektriskās īpašības nekā Thicknet vai Thinnet, jo 10Base-T kabeļi izmanto neekranētu vītā pāra (UTP) vadu, nevis koaksiālo. 10Base-T ir arī rentablāks nekā alternatīvas, piemēram, optiskās šķiedras kabeļi.
Ir arī citi mazāk zināmi Ethernet standarti, tostarp 10Base-FL, 10Base-FB un 10Base-FP optisko šķiedru tīkliem un 10Broad36 platjoslas (kabeļtelevīzijas) kabeļiem. Fast un Gigabit Ethernet ir padarījuši visas iepriekš minētās tradicionālās formas, tostarp 10Base-T, novecojušas.
Vairāk par Fast Ethernet
Deviņdesmito gadu vidū Fast Ethernet tehnoloģija nobriedās un sasniedza savus dizaina mērķus, proti, palielināt tradicionālā Ethernet tīkla veiktspēju, vienlaikus izvairoties no nepieciešamības pilnībā pārvadīt esošos Ethernet tīklus.
Fast Ethernet ir pieejams divās galvenajās versijās:
- 100Base-T (izmantojot neekranētu vītā pāra kabeli)
- 100Base-FX (izmantojot optisko šķiedru kabeli)
Populārākais ir 100Base-T - standarts, kas ietver 100Base-TX (5. kategorijas UTP), 100Base-T2 (3. kategorijas vai labāka UTP) un 100Base-T4 (100Base-T2 kabeļi, kas modificēti, iekļaujot divus papildu vadu pāri).
Bottom Line
Kamēr Fast Ethernet uzlaboja tradicionālo Ethernet ātrumu no 10 megabitiem līdz 100 megabitiem, Gigabit Ethernet uzlabo Fast Ethernet, piedāvājot ātrumu 1000 megabitu (1 gigabitu). Gigabit Ethernet vispirms tika izveidots, lai pārvietotos pa optiskajiem un vara kabeļiem, taču to atbalsta arī 1000Base-T standarts. 1000Base-T izmanto 5. kategorijas kabeļus, kas līdzīgi 100 Mb/s Ethernet, lai gan, lai sasniegtu gigabitu ātrumu, ir jāizmanto papildu vadu pāri.
Ethernet topoloģijas un protokoli
Tradicionālais Ethernet izmanto kopnes topoloģiju, kas nozīmē, ka visas tīklā esošās ierīces vai resursdatori izmanto vienu koplietojamo sakaru līniju. Katrai ierīcei ir Ethernet adrese, kas pazīstama arī kā MAC adrese. Sūtīšanas ierīces izmanto Ethernet adreses, lai norādītu paredzētos ziņojumu adresātus.
Dati, kas nosūtīti, izmantojot Ethernet, pastāv kadru veidā. Ethernet rāmis satur galveni, datu sadaļu un kājeni, kuru kopējais garums nepārsniedz 1518 baitus. Ethernet galvenē ir gan paredzētā adresāta, gan sūtītāja adreses.
Pa Ethernet nosūtītie dati tiek automātiski pārraidīti uz visām tīkla ierīcēm. Salīdzinot Ethernet adresi ar adresi kadra galvenē, katra Ethernet ierīce pārbauda katru kadru, lai noteiktu, vai tas ir tam paredzēts, un attiecīgi nolasa vai izmet rāmi. Tīkla adapteri iekļauj šo funkciju savā aparatūrā.
Ierīces, kuras vēlas pārraidīt Ethernet tīklā, vispirms veic iepriekšēju pārbaudi, lai noteiktu, vai datu nesējs ir pieejams un vai notiek pārraide. Ja Ethernet ir pieejams, sūtītāja ierīce pārraida uz vadu. Tomēr ir iespējams, ka divas ierīces veiks šo pārbaudi aptuveni vienā laikā un abas pārraidīs vienlaikus.
Pēc konstrukcijas, kā veiktspējas kompromiss, Ethernet standarts nenovērš vairākas vienlaicīgas pārraides. Šīs tā sauktās sadursmes, kad tās notiek, izraisa abu pārraides kļūmi un prasa abām sūtīšanas ierīcēm atkārtotu pārraidi. Ethernet izmanto algoritmu, kas balstīts uz nejaušiem aizkaves laikiem, lai noteiktu pareizo gaidīšanas periodu starp atkārtotām pārraidēm. Tīkla adapteris arī ievieš šo algoritmu.
Tradicionālajā Ethernet tīklā šis apraides, klausīšanās un sadursmju noteikšanas protokols ir pazīstams kā CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detection). Dažas jaunākas Ethernet formas neizmanto CSMA/CD. Tā vietā viņi izmanto pilnu duplekso Ethernet protokolu, kas atbalsta vienlaicīgu nosūtīšanu un saņemšanu no punkta uz punktu bez klausīšanās.
Vairāk par Ethernet ierīcēm
Ethernet kabeļu sasniedzamība ir ierobežota, un šie attālumi (līdz 100 metriem) nav pietiekami, lai aptvertu vidējas un lielas tīkla instalācijas. Ethernet tīkla atkārtotājs ļauj savienot vairākus kabeļus un nodrošināt lielāku attālumu. Tilta ierīce var pievienot Ethernet tīklu citam cita veida tīklam, piemēram, bezvadu tīklam. Viens populārs atkārtotāja ierīču veids ir Ethernet centrmezgls. Citas ierīces, ko dažreiz sajauc ar centrmezgliem, ir slēdži un maršrutētāji.
Ethernet tīkla adapteri pastāv arī vairākos veidos. Datoros un spēļu konsolēs ir iebūvēti Ethernet adapteri. USB-Ethernet adapterus un bezvadu Ethernet adapterus var arī konfigurēt darbam ar daudzām ierīcēm.
Kopsavilkums
Ethernet ir viena no galvenajām interneta tehnoloģijām. Neskatoties uz savu vecumu, Ethernet turpina darbināt daudzus pasaules lokālos tīklus un nepārtraukti pilnveidojas, lai apmierinātu nākotnes vajadzības pēc augstas veiktspējas tīklu izveides.
