Co je Ethernet?

Počítače a routery jsou vyžadovány pro jakoukoli počítačovou síť. Generují a šíří síťový provoz, resp. Nic z toho však není možné bez nějaké formy komunikačního média. Wi-Fi je dominantním standardem v bezdrátovém prostoru, alespoň pro domácí a podnikové sítě.

Bezdrátové sítě mohou být velmi pohodlné pro použití se zařízeními, která se musí při připojení pohybovat. To však neplatí pro všechna zařízení. Stolní počítače se stěhují jen zřídka a ani tehdy se při přemísťování nepoužívají. I když mohou být připojeny k síti přes Wi-Fi, existuje lepší možnost.

Bezdrátové sítě se musí vypořádat s degradací signálu kvůli překážkám, jako jsou zdi. Funguje také jako jediná vysílací doména, což znamená, že všechna zařízení přijímají veškerý síťový provoz a rozhodnou se ignorovat provoz, který na ně není zaměřen. Kabelová síť nemusí nutně řešit tyto problémy. Jedinou nevýhodou je, že připojená zařízení musí být fyzicky zapojena do sítě. To je v pořádku pro stolní počítače a obecně přijatelné pro notebooky, ale pro mobilní telefony je to zabiják.

Dominantní standard pro kabelové sítě se nazývá Ethernet. Používá se v domácích sítích, podnikových sítích, superpočítačových systémech a automobilových zařízeních. Standardy Ethernetu jsou v současnosti dostupné pro rychlosti sítě až 40 Gb/s.

Poznámka: Rychlosti sítě jsou obvykle uvedeny v jednotkách megabitů za sekundu nebo gigabitů za sekundu. To se liší od megabajtů a gigabajtů. Byty se skládají z 8 bitů, takže přenos megabajtu trvá megabitovému spojení 8 sekund. Jednotky používající bajty jsou vždy označeny velkým „B“. Bity, menší jednotka, používají malé písmeno „b“.

Origins

Ethernet byl poprvé vyvinut v polovině 70. let ve společnosti Xerox PARC. Původní návrh měl šířku pásma 2,94 Mb/s. To bylo poté upgradováno na 10 Mb/s, rychlost, se kterou byl Ethernet poprvé uveden na trh v roce 1980. IEEE jej také v roce 1983 standardizovala jako 802.3. Raný standard 10BASE5 používal „tlustý“ koaxiální kabel, který byl relativně drahý. 10BASE2 byla standardizována v roce 1985 pomocí tenčí, levnější koaxiální kabeláže, aby se snížily náklady na implementaci. Toto snížení nákladů bylo významné, protože většina budov měla pouze kroucenou dvoulinku používanou pro telefonování a potřebovala vést koaxiální kabely od nuly.

Tip: Zápis XBASE-X je poněkud neohrabaný, ale má určitou logiku. První číslo označuje třídu rychlosti sítě. Například 10BASE5 má rychlost sítě třídy 10 Mb/s. Druhé X se používá mírně volněji, ale obecně označuje typ kabelu. Kabel 10BASE2 je užší než kabel 10BASE5. 100BASET používá kroucenou dvojlinku spíše než koaxiální.

V roce 1987 standard 1BASE5 nabídl první verzi Ethernetu s použitím kroucené dvoulinky. I když se jedná o komerční selhání, tento standard stanovil základ pro budoucí vývoj. V roce 1990 byl standardizován 10BASE-T. Byl trendy díky své rychlosti a podpoře stávající kabelové infrastruktury.

Přepněte na Twisted Pair

Zatímco jedním z hlavních důvodů přechodu z koaxiálního kabelu na kroucenou dvojlinku bylo to, že kroucená dvoulinka již byla široce implementována, nebyl to jediný důvod jejího úspěchu. Standardy koaxiálního kabelu byly v podstatě jeden sdílený kabel. Byly vidět přenosy všech ostatních zařízení z jakéhokoli zařízení, ačkoli síťové karty měly snížit provoz, který nebyl určen pro jejich zařízení.

To znamenalo, že všichni hostitelé sdíleli šířku pásma a že jeden problém mohl ovlivnit celou síť. Kolize signálů v síti znamenaly, že kolidující rámce musely být znovu přeneseny.

Twisted pair kabeláž umožňovala přepnutí do hvězdicové topologie, kde každé zařízení mělo svůj vyhrazený odkaz na router nebo switch. Kolizní doména byla zkrácena z celé sítě na každou linku. To také umožnilo dvěma zařízením komunikovat při špičkových rychlostech sítě a přitom nespotřebovávat veškerou šířku pásma pro ostatní zařízení.

Tato konstrukční volba umožnila další zvýšení rychlosti, aby byly možné rozsáhlejší sítě a aby byly možné delší kabely. Pro elektrické ethernetové kabely se stále používá kroucená dvoulinka, i když existují standardy i pro připojení z optických vláken.

Jiné standardy

Ethernet je široký konglomerát standardů potřebných k tomu, aby celá věc fungovala. Typy kabelů jsou standardizované, fyzické konektory, způsoby signalizace, řešení kolizí a adresování. Kabely jsou například standardizovány do kategorií na základě šířky pásma pro délku kabelu. Přesná specifika, jako je stínění a materiály, jsou ponechány na výrobci. To znamená, že zatímco normy mohou uvádět maximální délku kabelu 100 m, vysoce kvalitní kabel může fungovat na delší vzdálenosti.

Fyzické konektory jsou dobře standardizované, přičemž konektor 8P8C je téměř univerzální ethernetový konektor. Některé varianty jsou nabízeny, včetně jedné pro použití v náročných prostředích a jedné určené pro připojení optických vláken. Konektor 8P8C má osm kolíků, z nichž rychlosti 100BASETX a nižší používají pouze 4.

To umožňuje, aby byly další čtyři kabely volitelně použity k napájení, ve standardu zvaném Power over Ethernet nebo PoE. Hlavní nevýhodou konektoru je chatrný uzamykací jazýček, který se dá poměrně snadno zlomit a po rozbití může nechat kabel nespolehlivě uvolněný.

Standardizované způsoby signalizace zahrnují standardní napěťové úrovně, počet kroucených párů v kabelu, vlnovou délku použitého laseru, použití jednovidového nebo vícevidového vlákna a použití polovičního nebo plného duplexu. Ethernet používá 48bitové MAC adresy pro směrování síťového provozu. Tato metoda je tak dobře standardizovaná, že ji používají některé další technologie a jsou vzájemně kompatibilní, včetně Wi-Fi a Wi-Max.

Aktuální využití

Většina domácích sítí, které používají kabelové připojení, bude používat kabel Cat5e, schopný přenášet až 2,5 GBASE-T. Většina domácích sítí však bude pravděpodobně fungovat na FastEthernet ( 100BASE-TX ) nebo gigabitovém ethernetu ( 1000BASE-T ), který Cat5e více než zvládne.

Tip: To je 2,5 Gb/s, 100 Mb/s a 1 000 Mb/s.

40GBASE-T je současný nejrychlejší ethernetový standard s rychlostí 40 Gb/s. Toto bylo standardizováno teprve v roce 2016 a nabízí datové rychlosti skutečně použitelné pouze v prostředí podnikových datových center, takže zatím není tak široce používáno. Navíc 40GBASE-T vyžaduje kabel Cat8, aby byla zajištěna dostatečná šířka pásma.

Závěr

Ethernet je soubor standardů většinou přímo rozpoznatelných podle ethernetového kabelu. Ethernetové kabely jsou ve třídách, přičemž Cat5e je primární standard pro koncové uživatele, protože podporuje šířku pásma až 2,5 Gb/s. Standardy nejen definují, jak fyzicky připojit zařízení přes síť, ale také jak přenášet data. Ethernet je dominantním standardem kabelových sítí.