Що таке Ethernet?

Для будь-якої комп’ютерної мережі потрібні комп’ютери та маршрутизатори. Вони відповідно генерують і поширюють мережевий трафік. Однак нічого з цього неможливо без певної форми комунікаційного середовища. Wi-Fi є домінуючим стандартом у бездротовому просторі, принаймні для домашніх і корпоративних мереж.

Бездротова мережа може бути дуже зручною для використання з пристроями, які повинні мати можливість рухатися під час підключення. Однак це стосується не всіх пристроїв. Настільні комп’ютери рідко переміщують, і навіть тоді вони не використовуються під час переміщення. Хоча їх можна об’єднати в мережу через Wi-Fi, є кращий варіант.

Бездротова мережа має справу з погіршенням сигналу через такі перешкоди, як стіни. Він також діє як єдиний широкомовний домен, тобто всі пристрої отримують весь мережевий трафік і вирішують ігнорувати цей трафік, не спрямований на них. Дротова мережа не обов’язково має мати справу з цими проблемами. Єдиним недоліком є ​​те, що підключені пристрої повинні бути фізично підключені до мережі. Це добре для настільних комп’ютерів і загалом прийнятно для ноутбуків, але це вбивця для мобільних телефонів.

Домінуючий стандарт дротових мереж називається Ethernet. Він використовується в домашніх мережах, корпоративних мережах, суперкомп’ютерних системах і автомобільних пристроях. Стандарти Ethernet наразі доступні для швидкості мережі до 40 Гбіт/с.

Примітка. Зазвичай швидкість мережі вказується в мегабітах на секунду або гігабітах на секунду. Це відрізняється від мегабайтів і гігабайтів. Байти складаються з 8 біт, тому для мегабітного з’єднання потрібно 8 секунд, щоб передати мегабайт. Одиниці, що використовують байти, завжди позначаються великою літерою «B». Біти, менші одиниці, використовують малу літеру «b».

Витоки

Ethernet був вперше розроблений у середині 1970-х років у Xerox PARC. Оригінальний дизайн мав пропускну здатність 2,94 Мбіт/с. Потім її було підвищено до 10 Мбіт/с — швидкості, з якою Ethernet було вперше комерціалізовано в 1980 році. IEEE також стандартизував її як 802.3 у 1983 році. Ранній стандарт 10BASE5 використовував «товстий» коаксіальний кабель, який був відносно дорогим. 10BASE2 був стандартизований у 1985 році з використанням тоншого та дешевшого коаксіального кабелю для зменшення витрат на впровадження. Це зниження витрат було значним, оскільки в більшості будівель використовувалися лише кабелі типу вита пара, які використовуються для телефонії, і коаксіальні кабелі потрібно було прокласти з нуля.

Порада: Нотація XBASE-X дещо незграбна, але має певну логіку. Перша цифра вказує на клас швидкості мережі. Наприклад, 10BASE5 має клас швидкості мережі 10 Мбіт/с. Другий X використовується трохи вільніше, але зазвичай позначає тип кабелю. Кабель 10BASE2 вужчий за кабель 10BASE5. 100BASET використовує кабель вита пара, а не коаксіальний.

У 1987 році стандарт 1BASE5 запропонував першу версію Ethernet з використанням витої пари. Незважаючи на комерційну невдачу, цей стандарт заклав основу для майбутніх розробок. У 1990 році 10BASE-T був стандартизований. Це було модно завдяки швидкості та підтримці існуючої кабельної інфраструктури.

Перейти на кручену пару

Хоча однією з головних причин переходу від коаксіального кабелю до витої пари було те, що кабелі з витою парою вже були широко впроваджені, це була не єдина причина її успіху. Стандарти коаксіального кабелю по суті являли собою один спільний кабель. Передачі всіх інших пристроїв з будь-якого пристрою були виявлені, хоча мережеві карти мали пропускати трафік, не призначений для їхнього пристрою.

Це означало, що всі хости спільно використовували пропускну здатність і одна проблема могла вплинути на всю мережу. Колізії сигналів у мережі означали, що конфліктні кадри потрібно було повторно передати.

Кабелі типу «вита пара» дозволяли перемикатися на топологію «зірка», де кожен пристрій мав окремий канал зв’язку з маршрутизатором або комутатором. Домен зіткнень був скорочений від усієї мережі до кожного посилання. Це також дозволило двом пристроям спілкуватися на максимальній швидкості мережі, не споживаючи всю пропускну здатність для інших пристроїв.

Цей вибір конструкції дозволив ще більше збільшити швидкість, зробити можливими більші мережі та збільшити довжину кабелю. Вита пара все ще використовується для електричних кабелів Ethernet, хоча існують стандарти і для оптоволоконних з’єднань.

Інші стандарти

Ethernet — це широкий набір стандартів, необхідних для того, щоб усе працювало. Типи кабелів стандартизовані, фізичні роз’єми, методи сигналізації, обробка колізій і адресація. Наприклад, кабелі стандартизовані на категорії на основі пропускної здатності для довжини кабелю. Точні особливості, такі як екранування та матеріали, залишаються на розсуд виробника. Це означає, що хоча стандарти можуть вказувати максимальну довжину кабелю 100 м, високоякісний кабель може працювати на більших відстанях.

Фізичні роз’єми добре стандартизовані, при цьому роз’єм 8P8C є майже універсальним роз’ємом Ethernet. Пропонуються деякі варіанти, у тому числі один для використання в суворих умовах і один, призначений для волоконно-оптичних з’єднань. Роз’єм 8P8C має вісім контактів, з яких на швидкості 100BASETX і нижче використовуються лише 4.

Це дозволяє додатково використовувати інші чотири кабелі для забезпечення живлення за стандартом під назвою Power over Ethernet або PoE. Основним недоліком роз’єму є неміцний фіксатор, який відносно легко зламати, і після розриву кабель може ненадійно роз’єднатися.

Стандартизовані методи сигналізації включають стандартні рівні напруги, кількість кручених пар у кабелі, довжину хвилі використовуваного лазера, використання одномодового або багатомодового волокна, а також використання напів- або повного дуплексу. Ethernet використовує 48-розрядні MAC-адреси для маршрутизації мережевого трафіку. Цей метод настільки добре стандартизований, що деякі інші технології використовують його та взаємосумісні, зокрема Wi-Fi та Wi-Max.

Поточне використання

Більшість домашніх мереж, які використовують кабельне з’єднання, використовуватимуть кабель Cat5e, здатний передавати до 2,5GBASE-T. Однак більшість домашніх мереж, швидше за все, працюватимуть на FastEthernet ( 100BASE-TX ) або гігабітному Ethernet ( 1000BASE-T ), з якими Cat5e більш ніж здатний працювати.

Порада: це 2,5 Гбіт/с, 100 Мбіт/с і 1000 Мбіт/с відповідно.

40GBASE-T — це найшвидший на даний момент стандарт Ethernet зі швидкістю 40 Гбіт/с. Це було стандартизовано лише в 2016 році та забезпечує швидкість передачі даних, яку можна використовувати лише в корпоративних центрах обробки даних, тому ще не так широко використовується. Крім того, для забезпечення достатньої пропускної здатності 40GBASE-T потрібен кабель Cat8.

Висновок

Ethernet — це набір стандартів, які здебільшого безпосередньо розпізнаються за допомогою кабелю Ethernet. Кабелі Ethernet бувають класами, причому Cat5e є основним стандартом для кінцевих користувачів, оскільки він підтримує пропускну здатність до 2,5 Гбіт/с. Стандарти не лише визначають, як фізично підключати пристрої через мережу, а й як передавати дані. Ethernet є домінуючим стандартом дротової мережі.