Mikä on Ethernet?

Kaikki tietokoneverkot tarvitsevat tietokoneita ja reitittimiä. Ne tuottavat ja levittävät verkkoliikennettä vastaavasti. Tämä ei kuitenkaan ole mahdollista ilman jonkinlaista viestintävälinettä. Wi-Fi on hallitseva standardi langattomassa tilassa, ainakin koti- ja yritysverkoissa.

Langaton verkko voi olla erittäin kätevä käytettäväksi sellaisten laitteiden kanssa, joiden on voitava liikkua ollessaan yhteydessä. Tämä ei kuitenkaan koske kaikkia laitteita. Pöytätietokoneita siirretään harvoin, ja silloinkaan niitä ei käytetä siirron aikana. Vaikka ne voidaan yhdistää Wi-Fi-verkkoon, on olemassa parempi vaihtoehto.

Langattoman verkon on käsiteltävä signaalin heikkenemistä esteiden, kuten seinien, vuoksi. Se toimii myös yhtenä lähetysalueena, mikä tarkoittaa, että kaikki laitteet vastaanottavat kaiken verkkoliikenteen ja päättävät jättää huomiotta sen liikenteen, joka ei ole suunnattu niille. Kiinteän verkon ei välttämättä tarvitse käsitellä näitä ongelmia. Ainoa haittapuoli on, että liitetyt laitteet on kytkettävä fyysisesti verkkoon. Tämä on hyvä pöytätietokoneille ja yleisesti hyväksyttävä kannettaville tietokoneille, mutta se on tappaja matkapuhelimille.

Langallisten verkkojen hallitseva standardi on nimeltään Ethernet. Sitä käytetään kotiverkoissa, yritysverkoissa, supertietokonejärjestelmissä ja autolaitteissa. Ethernet-standardit ovat tällä hetkellä saatavilla jopa 40 Gb/s verkkonopeuksille.

Huomautus: Verkon nopeudet ilmoitetaan tyypillisesti megabitteinä sekunnissa tai gigabitteinä sekunnissa. Tämä eroaa megatavuista ja gigatavuista. Tavut koostuvat 8 bitistä, joten megatavun siirto megabittiyhteydellä kestää 8 sekuntia. Tavua käyttävät yksiköt merkitään aina isolla B-kirjaimella. Bitit, pienempi yksikkö, käyttävät pieniä kirjaimia "b".

Alkuperät

Ethernet kehitettiin ensimmäisen kerran 1970-luvun puolivälissä Xerox PARCissa. Alkuperäisen suunnittelun kaistanleveys oli 2,94 Mb/s. Tämä päivitettiin sitten 10 Mb/s nopeuteen, jolla Ethernet otettiin ensimmäisen kerran kaupallisiksi vuonna 1980. IEEE standardoi sen myös 802.3:ksi vuonna 1983. Varhainen 10BASE5-standardi käytti "paksua" koaksiaalikaapelia, joka oli suhteellisen kallista. 10BASE2 standardoitiin vuonna 1985 käyttämällä ohuempaa ja halvempaa koaksiaalikaapelointia käyttöönottokustannusten vähentämiseksi. Tämä kustannusten aleneminen oli merkittävää, koska useimmissa rakennuksissa oli vain puhelintoiminnassa käytetty kierretty parikaapeli, joka tarvittiin koaksiaalikaapeleiden ohjaamiseen tyhjästä.

Vinkki: XBASE-X-merkintä on hieman kömpelö, mutta siinä on logiikkaa. Ensimmäinen numero ilmaisee verkon nopeusluokan. Esimerkiksi 10BASE5:n verkkonopeus on 10 Mb/s. Toinen X on hieman väljemmin käytetty, mutta yleensä se merkitsee kaapelin tyypin. 10BASE2-kaapeli on kapeampi kuin 10BASE5-kaapeli. 100BASET käyttää kierrettyä parikaapelia koaksiaalisen sijaan.

Vuonna 1987 1BASE5-standardi tarjosi ensimmäisen Ethernet-version, jossa käytettiin kierrettyä parikaapelia. Vaikka tämä standardi oli kaupallinen epäonnistuminen, se loi pohjan tulevalle kehitykselle. Vuonna 1990 10BASE-T standardisoitiin. Se oli trendikäs nopeudensa ja olemassa olevan kaapeliinfrastruktuurin tuen ansiosta.

Vaihda kierrettyyn pariin

Vaikka yksi tärkeimmistä syistä siirtymiseen koaksiaalikaapelista kierrettyyn pariin oli se, että kierretty parikaapeli oli jo laajalti käytössä, se ei ollut ainoa syy sen menestykseen. Koaksiaalikaapelistandardit olivat pohjimmiltaan yksi jaettu kaapeli. Kaikkien muiden laitteiden lähetykset mistä tahansa laitteesta nähtiin, vaikka verkkokorttien piti pudottaa liikennettä, joka ei ollut tarkoitettu heidän laitteelleen.

Tämä tarkoitti, että kaikki isännät jakoivat kaistanleveyden ja että yksi ongelma voi vaikuttaa koko verkkoon. Signaalien törmäykset verkossa tarkoittivat, että törmäävät kehykset piti lähettää uudelleen.

Kierretty parikaapeli mahdollisti kytkimen tähtitopologiaan, jossa jokaisella laitteella oli oma linkkinsä reitittimeen tai kytkimeen. Törmäysalue lyhennettiin koko verkosta jokaiseen linkkiin. Se salli myös kahden laitteen kommunikoida verkon huippunopeuksilla, mutta ne eivät kuluttaneet kaikkea kaistanleveyttä muille laitteille.

Tämä suunnitteluvalinta mahdollisti nopeuksien kasvattamisen entisestään, laajemmat verkot ja pidemmät kaapelipituudet mahdollistivat. Kierrettyä parikaapelia käytetään edelleen sähkö-ethernet-kaapeleissa, vaikka standardit ovat olemassa myös kuituoptisille liitännöille.

Muut standardit

Ethernet on laaja joukko standardeja, joita tarvitaan, jotta koko homma toimisi. Kaapelityypit ovat standardoituja, fyysisiä liittimiä, merkinantomenetelmiä, törmäyskäsittelyä ja osoitusta. Esimerkiksi kaapelit standardoidaan luokkiin kaapelin pituuden kaistanleveyden perusteella. Tarkat tiedot, kuten suojaukset ja materiaalit, jätetään valmistajan päätettäväksi. Tämä tarkoittaa, että vaikka standardien mukaan kaapelin enimmäispituus on 100 metriä, korkealaatuinen kaapeli voi toimia pitkiä matkoja.

Fyysiset liittimet ovat hyvin standardoituja, ja 8P8C-liitin on lähes universaali ethernet-liitin. Joitakin vaihtoehtoja tarjotaan, mukaan lukien yksi käytettäväksi ankarissa ympäristöissä ja toinen, joka on suunniteltu valokuituliitäntöihin. 8P8C-liittimessä on kahdeksan nastaa, joista 100BASETX:n ja sitä pienemmät nopeudet käyttävät vain neljää.

Tämän ansiosta neljää muuta kaapelia voidaan valinnaisesti käyttää virran tuottamiseen standardissa nimeltä Power over Ethernet tai PoE. Liittimen pääasiallinen haittapuoli on ohut lukituskieleke, joka on suhteellisen helppo rikkoa ja joka voi rikkoutuessaan jättää kaapelin epäluotettavan löysäksi.

Standardoituja signalointimenetelmiä ovat vakiojännitetasot, kaapelin kierrettyjen parien lukumäärä, käytetyn laserin aallonpituus, yksi- tai monimuotokuidun käyttö sekä puoli- tai täysdupleksi. Ethernet käyttää 48-bittisiä MAC-osoitteita verkkoliikenteen reitittämiseen. Tämä menetelmä on niin hyvin standardoitu, että jotkut muut tekniikat käyttävät sitä ja ovat keskenään yhteensopivia, mukaan lukien Wi-Fi ja Wi-Max.

Nykyinen käyttö

Useimmat kaapeliyhteyttä käyttävät kotiverkot käyttävät Cat5e-kaapelia, joka pystyy lähettämään jopa 2,5 GBASE-T:tä. Useimmat kotiverkot toimivat kuitenkin todennäköisesti FastEthernetillä ( 100BASE-TX ) tai gigabitin ethernetillä ( 1000BASE-T ), joita Cat5e on enemmän kuin kykenevä käsittelemään.

Vinkki: Se on 2,5 Gb/s, 100 Mb/s ja 1000 Mb/s.

40GBASE-T on tämän hetken nopein ethernet-standardi 40 Gb/s nopeudella. Tämä standardisoitiin vasta vuonna 2016 ja tarjoaa datanopeuksia, jotka ovat todella käyttökelpoisia yritysten datakeskusympäristöissä, joten se ei ole vielä niin laajalti käytössä. Lisäksi 40GBASE-T vaatii Cat8-kaapelin riittävän kaistanleveyden tarjoamiseksi.

Johtopäätös

Ethernet on kokoelma standardeja, jotka useimmiten tunnistetaan suoraan ethernet-kaapelista. Ethernet-kaapelit tulevat luokkiin, ja Cat5e on ensisijainen standardi loppukäyttäjille, koska se tukee jopa 2,5 Gb/s kaistanleveyttä. Standardit määrittelevät paitsi laitteiden fyysisen liittämisen verkon kautta myös tiedonsiirron. Ethernet on hallitseva langallinen verkkostandardi.