Vad är Ethernet?

Datorer och routrar krävs för alla datornätverk. De genererar respektive sprider nätverkstrafik. Inget av det är dock möjligt utan någon form av kommunikationsmedium. Wi-Fi är den dominerande standarden i det trådlösa utrymmet, åtminstone för hem- och företagsnätverk.

Trådlöst nätverk kan vara mycket bekvämt att använda med enheter som måste kunna röra sig medan de är anslutna. Detta är dock inte fallet för alla enheter. Stationära datorer flyttas sällan, och inte ens då används de när de flyttas. Även om de kan anslutas till nätverk via Wi-Fi, finns det ett bättre alternativ.

Trådlöst nätverk måste hantera signalförsämring på grund av hinder som väggar. Den fungerar också som en enda sändningsdomän, vilket innebär att alla enheter tar emot all nätverkstrafik och väljer att ignorera den trafiken som inte är riktad mot dem. Ett trådbundet nätverk behöver inte nödvändigtvis ta itu med dessa problem. Enda nackdelen är att anslutna enheter måste vara fysiskt inkopplade i nätverket. Detta är bra för stationära datorer och allmänt acceptabelt för bärbara datorer, men det är en mördare för mobiltelefoner.

Den dominerande standarden för trådbundna nätverk kallas Ethernet. Det används i hemnätverk, företagsnätverk, superdatorsystem och fordonsenheter. Ethernet-standarder är för närvarande tillgängliga för nätverkshastigheter på upp till 40 Gb/s.

Obs: Nätverkshastigheter anges vanligtvis i enheter av megabit per sekund eller gigabit per sekund. Detta skiljer sig från megabyte och gigabyte. Bytes är gjorda av 8 bitar, så det tar 8 sekunder för en megabitanslutning att överföra en megabyte. Enheter som använder bytes betecknas alltid med stort "B". Bits, den mindre enheten, använder ett gement "b."

Ursprung

Ethernet utvecklades först i mitten av 1970-talet på Xerox PARC. Den ursprungliga designen hade en bandbredd på 2,94 Mb/s. Detta uppgraderades sedan till 10 Mb/s, den hastighet med vilken Ethernet först kommersialiserades 1980. IEEE standardiserade det också som 802.3 1983. Den tidiga 10BASE5-standarden använde "tjock" koaxialkabel, vilket var relativt dyrt. 10BASE2 standardiserades 1985 med tunnare, billigare koaxialkablar för att minska implementeringskostnaderna. Denna kostnadsminskning var betydande eftersom de flesta byggnader bara hade de tvinnade kablarna som användes för telefoni och behövde dra koaxialkablarna från grunden.

Tips: XBASE-X-notationen är något klumpig men har en viss logik. Den första siffran anger klassen för nätverkshastighet. Till exempel har 10BASE5 en nätverkshastighet på 10Mb/s klass. Det andra X är något mer löst men anger i allmänhet kabeltypen. 10BASE2-kabeln är smalare än 10BASE5-kabeln. 100BASET använder en partvinnad kabel snarare än koaxial.

1987 erbjöd 1BASE5-standarden den första versionen av Ethernet som använde tvinnade kablar. Även om den var ett kommersiellt misslyckande, satte denna standard grunden för framtida utveckling. 1990 standardiserades 10BASE-T. Det var trendigt tack vare dess snabbhet och stöd för befintlig kabelinfrastruktur.

Byt till Twisted Pair

Medan en av huvudorsakerna till bytet från koaxialkabel till tvinnat par var att tvinnade kablar redan var allmänt implementerade, var det inte den enda anledningen till dess framgång. Koaxialkabelstandarderna var i huvudsak en delad kabel. Alla andra enheters överföringar från vilken enhet som helst sågs, även om nätverkskorten var tänkta att tappa trafik som inte var avsedd för deras enhet.

Detta innebar att alla värdar delade på bandbredden och att ett problem kunde påverka hela nätverket. Signalkollisioner i nätverket gjorde att de kolliderande ramarna behövde återsändas.

Twisted pair-kablar tillät en switch till stjärntopologin, där varje enhet hade sin dedikerade länk till routern eller en switch. Kollisionsdomänen förkortades från hela nätverket till varje länk. Det gjorde det också möjligt för två enheter att kommunicera med högsta nätverkshastigheter samtidigt som de inte förbrukade all bandbredd för andra enheter.

Detta designval gjorde att hastigheterna kunde ökas ytterligare, för att mer omfattande nätverk skulle vara möjligt och för att längre kabellängder skulle vara möjliga. Twisted pair-kablar används fortfarande för elektriska Ethernet-kablar, även om standarder finns för fiberoptiska anslutningar också.

Andra standarder

Ethernet är ett brett konglomerat av standarder som krävs för att få det hela att fungera. Typerna av kablar är standardiserade, fysiska kontakter, signaleringsmetoder, kollisionshantering och adressering. Till exempel är kablar standardiserade i kategorier baserade på bandbredd för kabellängden. De exakta detaljerna, såsom skärmning och material, lämnas upp till tillverkaren. Detta innebär att även om standarderna kan ange en maximal kabeldragning på 100 m, kan en kabel av hög kvalitet fungera över längre avstånd.

Fysiska kontakter är väl standardiserade, med 8P8C-kontakten som den nästan universella Ethernet-kontakten. Vissa varianter erbjuds, bland annat en för användning i tuffa miljöer och en designad för fiberoptiska anslutningar. 8P8C-kontakten har åtta stift, varav hastigheter vid och under 100BASETX endast använder 4.

Detta gör att de andra fyra kablarna kan användas valfritt för att ge ström, i en standard som kallas Power over Ethernet eller PoE. Den största nackdelen med kontakten är den tunna låsfliken som är relativt lätt att bryta och, när den väl är bruten, kan den lämna kabeln otillförlitligt lös.

Standardiserade signaleringsmetoder inkluderar standardspänningsnivåer, antalet tvinnade par i en kabel, våglängden på lasern som används, användningen av enkel- eller multimodfiber och användningen av halv- eller fullduplex. Ethernet använder 48-bitars MAC-adresser för att dirigera nätverkstrafik. Denna metod är så väl standardiserad att vissa andra tekniker använder den och är interkompatibla, inklusive Wi-Fi och Wi-Max.

Aktuell användning

De flesta hemnätverk som använder en kabelansluten anslutning kommer att använda en Cat5e-kabel, som kan överföra upp till 2,5 GBASE-T. De flesta hemnätverk kommer dock troligen att fungera på FastEthernet ( 100BASE-TX ) eller gigabit ethernet ( 1000BASE-T ), som Cat5e är mer än kapabel att hantera.

Tips: Det är 2,5 Gb/s, 100 Mb/s respektive 1000 Mb/s.

40GBASE-T är den nuvarande snabbaste Ethernet-standarden med hastigheter på 40 Gb/s. Detta standardiserades först 2016 och erbjuder datahastigheter som bara kan användas i företagsdatacentermiljöer, så det är inte så flitigt använt ännu. Dessutom kräver 40GBASE-T en Cat8-kabel för att ge tillräcklig bandbredd.

Slutsats

Ethernet är en samling standarder som mestadels direkt kan kännas igen av Ethernet-kabeln. Ethernet-kablar finns i klasser, där Cat5e är den primära standarden för slutanvändare eftersom den stöder bandbredder på upp till 2,5 Gb/s. Standarderna definierar inte bara hur man fysiskt ansluter enheter över ett nätverk utan också hur man överför data. Ethernet är den dominerande trådbundna nätverksstandarden.