Čo je Ethernet?

Pre každú počítačovú sieť sú potrebné počítače a smerovače. Generujú a šíria sieťovú prevádzku, resp. Nič z toho však nie je možné bez určitej formy komunikačného média. Wi-Fi je dominantným štandardom v bezdrôtovom priestore, aspoň pre domáce a podnikové siete.

Bezdrôtové pripojenie k sieti môže byť veľmi pohodlné na použitie so zariadeniami, ktoré sa musia počas pripojenia pohybovať. Nie je to však prípad všetkých zariadení. Stolové počítače sa presúvajú len zriedka, a dokonca ani vtedy sa pri presúvaní nepoužívajú. Aj keď môžu byť prepojené cez Wi-Fi, existuje lepšia možnosť.

Bezdrôtové siete sa musia vysporiadať s degradáciou signálu v dôsledku prekážok, ako sú steny. Funguje tiež ako jediná vysielacia doména, čo znamená, že všetky zariadenia prijímajú všetku sieťovú prevádzku a rozhodnú sa ignorovať tú prevádzku, ktorá na ne nie je zameraná. Káblová sieť nemusí nutne riešiť tieto problémy. Jedinou nevýhodou je, že pripojené zariadenia musia byť fyzicky zapojené do siete. To je v poriadku pre stolné počítače a všeobecne prijateľné pre notebooky, no pre mobilné telefóny je to zabijak.

Dominantný štandard pre káblové siete sa nazýva Ethernet. Používa sa v domácich sieťach, podnikových sieťach, superpočítačových systémoch a automobilových zariadeniach. Štandardy Ethernet sú v súčasnosti dostupné pre rýchlosti siete až 40 Gb/s.

Poznámka: Rýchlosti siete sú zvyčajne uvedené v jednotkách megabitov za sekundu alebo gigabitov za sekundu. Toto sa líši od megabajtov a gigabajtov. Bajty sa skladajú z 8 bitov, takže prenos megabajtu pri megabitovom spojení trvá 8 sekúnd. Jednotky používajúce bajty sú vždy označené veľkým „B“. Bity, menšie jednotky, používajú malé písmeno „b“.

Pôvod

Ethernet bol prvýkrát vyvinutý v polovici 70-tych rokov v Xerox PARC. Pôvodný dizajn mal šírku pásma 2,94 Mb/s. To bolo potom upgradované na 10 Mb/s, rýchlosť, pri ktorej bol Ethernet prvýkrát komercializovaný v roku 1980. IEEE ho tiež štandardizovala ako 802.3 v roku 1983. Skorý štandard 10BASE5 používal „hrubý“ koaxiálny kábel, ktorý bol relatívne drahý. 10BASE2 bol štandardizovaný v roku 1985 pomocou tenšej, lacnejšej koaxiálnej kabeláže na zníženie nákladov na implementáciu. Toto zníženie nákladov bolo významné, pretože väčšina budov mala len krútenú dvojlinku používanú na telefonovanie a potrebovala viesť koaxiálne káble od začiatku.

Tip: Zápis XBASE-X je trochu nemotorný, ale má určitú logiku. Prvé číslo označuje triedu rýchlosti siete. Napríklad 10BASE5 má rýchlosť siete triedy 10 Mb/s. Druhé X sa používa trochu voľnejšie, ale vo všeobecnosti označuje typ kábla. Kábel 10BASE2 je užší ako kábel 10BASE5. 100BASET používa namiesto koaxiálneho kábla krútenú dvojlinku.

V roku 1987 štandard 1BASE5 ponúkol prvú verziu Ethernetu s použitím krútenej dvojlinky. Hoci ide o komerčný neúspech, tento štandard stanovil základ pre budúci vývoj. V roku 1990 bol štandardizovaný 10BASE-T. Bol trendy vďaka svojej rýchlosti a podpore existujúcej káblovej infraštruktúry.

Prepnite na krútený pár

Zatiaľ čo jedným z hlavných dôvodov prechodu z koaxiálneho kábla na krútenú dvojlinku bola skutočnosť, že krútená dvojlinka už bola široko implementovaná, nebol to jediný dôvod jej úspechu. Štandardy koaxiálnych káblov boli v podstate jedným zdieľaným káblom. Všetky ostatné zariadenia vysielali z akéhokoľvek zariadenia, hoci sieťové karty mali znížiť prevádzku, ktorá nebola určená pre ich zariadenie.

To znamenalo, že všetci hostitelia zdieľali šírku pásma a že jeden problém mohol ovplyvniť celú sieť. Kolízie signálov v sieti znamenali, že kolidujúce rámce bolo potrebné znova preniesť.

Twisted pair kabeláž umožňovala prepnutie do hviezdicovej topológie, kde každé zariadenie malo svoj vlastný odkaz na router alebo switch. Kolízna doména bola skrátená z celej siete na každý odkaz. To tiež umožnilo dvom zariadeniam komunikovať pri špičkových sieťových rýchlostiach, pričom nespotrebovali celú šírku pásma pre ostatné zariadenia.

Táto voľba dizajnu umožnila ďalšie zvýšenie rýchlosti, aby boli možné rozsiahlejšie siete a aby boli možné väčšie dĺžky káblov. Pre elektrické ethernetové káble sa stále používa krútená dvojlinka, hoci existujú štandardy aj pre optické pripojenia.

Iné normy

Ethernet je široká konglomerácia štandardov potrebných na to, aby celá vec fungovala. Typy káblov sú štandardizované, fyzické konektory, spôsoby signalizácie, riešenie kolízií a adresovanie. Napríklad káble sú štandardizované do kategórií na základe šírky pásma pre dĺžku kábla. Presné špecifiká, ako je tienenie a materiály, sú ponechané na výrobcovi. To znamená, že zatiaľ čo normy môžu uvádzať maximálnu dĺžku kábla 100 m, vysokokvalitný kábel môže fungovať na väčšie vzdialenosti.

Fyzické konektory sú dobre štandardizované, pričom konektor 8P8C je takmer univerzálny ethernetový konektor. Niektoré varianty sú ponúkané, vrátane jedného pre použitie v náročných prostrediach a jedného určeného na pripojenie pomocou optických vlákien. Konektor 8P8C má osem kolíkov, z ktorých rýchlosti 100BASETX a nižšie používajú iba 4.

To umožňuje, aby sa ďalšie štyri káble voliteľne použili na napájanie v štandarde nazývanom Power over Ethernet alebo PoE. Hlavnou nevýhodou konektora je krehký uzamykací jazýček, ktorý sa dá relatívne ľahko zlomiť a po rozbití môže kábel nespoľahlivo uvoľniť.

Štandardizované spôsoby signalizácie zahŕňajú štandardné úrovne napätia, počet krútených párov v kábli, vlnovú dĺžku použitého lasera, použitie jednovidového alebo viacvidového vlákna a použitie polovičného alebo plného duplexu. Ethernet používa 48-bitové MAC adresy na smerovanie sieťovej prevádzky. Táto metóda je tak dobre štandardizovaná, že ju používajú niektoré ďalšie technológie a sú vzájomne kompatibilné, vrátane Wi-Fi a Wi-Max.

Aktuálne využitie

Väčšina domácich sietí, ktoré používajú káblové pripojenie, bude používať kábel Cat5e, ktorý je schopný prenášať až 2,5 GBASE-T. Väčšina domácich sietí však bude pravdepodobne fungovať na FastEthernet ( 100BASE-TX ) alebo gigabitovom ethernete ( 1000BASE-T ), ktorý Cat5e dokáže viac než zvládnuť.

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

40GBASE-T je súčasný najrýchlejší ethernetový štandard s rýchlosťou 40 Gb/s. Toto bolo štandardizované až v roku 2016 a ponúka rýchlosti dát, ktoré sú skutočne využiteľné len v prostrediach podnikových dátových centier, takže zatiaľ nie je tak rozšírené. Okrem toho 40GBASE-T vyžaduje kábel Cat8 na zabezpečenie dostatočnej šírky pásma.

Záver

Ethernet je súbor štandardov väčšinou priamo rozpoznateľných podľa ethernetového kábla. Ethernetové káble sa dodávajú v triedach, pričom Cat5e je primárnym štandardom pre koncových používateľov, pretože podporuje šírku pásma až 2,5 Gb/s. Normy nielen definujú, ako fyzicky pripojiť zariadenia cez sieť, ale aj ako prenášať dáta. Ethernet je dominantný štandard káblovej siete.