Какво е Ethernet?

Компютрите и рутерите са необходими за всяка компютърна мрежа. Те съответно генерират и разпространяват мрежов трафик. Нищо от това обаче не е възможно без някаква форма на комуникационна среда. Wi-Fi е доминиращият стандарт в безжичното пространство, поне за домашни и корпоративни мрежи.

Безжичната мрежа може да бъде много удобна за използване с устройства, които трябва да могат да се движат, докато са свързани. Това обаче не е така за всички устройства. Настолните компютри рядко се местят и дори тогава не се използват, докато се местят. Въпреки че могат да бъдат свързани в мрежа чрез Wi-Fi, има по-добър вариант.

Безжичните мрежи трябва да се справят с влошаване на сигнала поради препятствия като стени. Той също така действа като един домейн за излъчване, което означава, че всички устройства получават целия мрежов трафик и избират да игнорират този трафик, който не е насочен към тях. Не е задължително кабелната мрежа да се справя с тези проблеми. Единственият недостатък е, че свързаните устройства трябва да бъдат физически свързани към мрежата. Това е добре за настолни компютри и като цяло е приемливо за лаптопи, но е убиец за мобилни телефони.

Доминиращият стандарт за кабелни мрежи се нарича Ethernet. Използва се в домашни мрежи, корпоративни мрежи, суперкомпютърни системи и автомобилни устройства. Понастоящем се предлагат Ethernet стандарти за мрежови скорости до 40Gb/s.

Забележка: Мрежовите скорости обикновено са посочени в единици мегабита в секунда или гигабита в секунда. Това е различно от мегабайтите и гигабайтите. Байтовете са съставени от 8 бита, така че са необходими 8 секунди за мегабитова връзка, за да прехвърли мегабайт. Единиците, използващи байтове, винаги се означават с главна буква „B“. Битовете, по-малката единица, използват малка буква „b“.

Произход

Ethernet е разработен за първи път в средата на 70-те години в Xerox PARC. Оригиналният дизайн имаше честотна лента от 2,94Mb/s. След това това беше надстроено до 10Mb/s, скоростта, с която Ethernet беше комерсиализиран за първи път през 1980 г. IEEE също го стандартизира като 802.3 през 1983 г. Ранният стандарт 10BASE5 използваше „дебел“ коаксиален кабел, който беше сравнително скъп. 10BASE2 е стандартизиран през 1985 г. с помощта на по-тънък, по-евтин коаксиален кабел за намаляване на разходите за внедряване. Това намаление на разходите беше значително, тъй като повечето сгради разполагаха само с кабели с усукана двойка, използвани за телефония и трябваше да пуснат коаксиалните кабели от нулата.

Съвет: Нотацията XBASE-X е малко тромава, но има известна логика. Първото число показва класа на скоростта на мрежата. Например 10BASE5 има мрежова скорост от клас 10Mb/s. Вторият X се използва малко по-свободно, но като цяло отбелязва типа кабел. Кабелът 10BASE2 е по-тесен от кабела 10BASE5. 100BASET използва кабел с усукана двойка, а не коаксиален.

През 1987 г. стандартът 1BASE5 предлага първата версия на Ethernet, която използва кабели с усукана двойка. Макар и търговски провал, този стандарт постави основата за бъдещи разработки. През 1990 г. 10BASE-T е стандартизиран. Беше модерен благодарение на скоростта и поддръжката на съществуващата кабелна инфраструктура.

Преминете към Twisted Pair

Въпреки че една от основните причини за преминаването от коаксиален кабел към усукана двойка беше, че кабелите с усукана двойка вече бяха широко разпространени, това не беше единствената причина за неговия успех. Стандартите за коаксиален кабел по същество бяха един споделен кабел. Всички предавания на други устройства от всяко устройство бяха видени, въпреки че мрежовите карти трябваше да изпускат трафик, който не е предназначен за тяхното устройство.

Това означаваше, че всички хостове споделят честотната лента и че един проблем може да засегне цялата мрежа. Сблъсъците на сигнала в мрежата означават, че сблъскващите се кадри трябва да бъдат препредадени.

Окабеляването с усукана двойка позволи превключване към звездна топология, където всяко устройство имаше своя специална връзка към рутера или комутатора. Домейнът на сблъсък беше съкратен от цялата мрежа до всяка връзка. Освен това позволи на две устройства да комуникират при пикови мрежови скорости, като същевременно не заемат цялата честотна лента за други устройства.

Този избор на дизайн позволи скоростите да бъдат увеличени допълнително, за да бъдат възможни по-обширни мрежи и за по-дълги дължини на кабелите. Кабелите с усукана двойка все още се използват за електрически Ethernet кабели, въпреки че съществуват стандарти и за фиброоптични връзки.

Други стандарти

Ethernet е широк конгломерат от стандарти, необходими, за да може всичко да работи. Типовете кабели са стандартизирани, физически конектори, методи за сигнализиране, обработка на сблъсъци и адресиране. Например кабелите са стандартизирани в категории въз основа на честотната лента за дължината на кабела. Точните специфики, като екраниране и материали, са оставени на производителя. Това означава, че докато стандартите може да изброяват максимална дължина на кабела от 100 м, висококачественият кабел може да работи на по-големи разстояния.

Физическите конектори са добре стандартизирани, като конекторът 8P8C е почти универсалният Ethernet конектор. Предлагат се някои варианти, включително един за използване в тежки условия и един, предназначен за оптични връзки. Конекторът 8P8C има осем пина, от които скорости на и под 100BASETX използват само 4.

Това позволява другите четири кабела да бъдат използвани по избор за осигуряване на захранване, в стандарт, наречен Power over Ethernet или PoE. Основният недостатък на конектора е крехкото заключващо ухо, което е относително лесно за счупване и, след като бъде счупено, може да остави кабела ненадеждно разхлабен.

Стандартизираните методи за сигнализиране включват стандартни нива на напрежение, броя на усуканите двойки в кабела, дължината на вълната на използвания лазер, използването на едно- или многомодово влакно и използването на полу- или пълен дуплекс. Ethernet използва 48-битови MAC адреси за маршрутизиране на мрежовия трафик. Този метод е толкова добре стандартизиран, че някои други технологии го използват и са взаимно съвместими, включително Wi-Fi и Wi-Max.

Текущо използване

Повечето домашни мрежи, които използват кабелна връзка, ще използват кабел Cat5e, способен да предава до 2,5GBASE-T. Повечето домашни мрежи обаче вероятно ще работят на FastEthernet ( 100BASE-TX ) или гигабитов Ethernet ( 1000BASE-T ), с които Cat5e е повече от способен да се справи.

Съвет: Това е съответно 2,5 Gb/s, 100 Mb/s и 1000 Mb/s.

40GBASE-T е текущият най-бърз Ethernet стандарт със скорости от 40Gb/s. Това беше стандартизирано едва през 2016 г. и предлага скорости на данни, които наистина могат да се използват само в среди на корпоративни центрове за данни, така че все още не е толкова широко използвано. Освен това 40GBASE-T изисква кабел Cat8, за да осигури достатъчна честотна лента.

Заключение

Ethernet е колекция от стандарти, които се разпознават директно от Ethernet кабела. Ethernet кабелите се предлагат в класове, като Cat5e е основният стандарт за крайните потребители, тъй като поддържа честотна лента до 2,5 Gb/s. Стандартите не само определят как физически да се свързват устройства в мрежа, но и как да се прехвърлят данни. Ethernet е доминиращият стандарт за кабелни мрежи.