Introducere în tehnologia rețelei Ethernet

Conectarea la Ethernet a multor rețele locale din lume

De câteva decenii, Ethernet sa dovedit a fi o tehnologie LAN relativ ieftină, relativ rapidă și foarte populară. Acest tutorial explică funcționalitatea de bază a Ethernet și modul în care poate fi utilizată pe rețelele de acasă și de afaceri.

Istoria Ethernet

Inginerii Bob Metcalfe și DR Boggs au dezvoltat Ethernet începând cu anul 1972. Standardele industriale bazate pe activitatea lor au fost create în 1980 conform setului de specificații IEEE 802.3. Specificațiile Ethernet definesc protocoalele de transmisie de date la un nivel scăzut, iar producătorii de detalii tehnice trebuie să știe să construiască produse Ethernet cum ar fi cardurile și cablurile.

Tehnologia Ethernet a evoluat și sa maturizat pe o perioadă lungă de timp. Consumatorul mediu se poate baza, în general, pe produsele Ethernet de pe raft pentru a funcționa așa cum este proiectat și pentru a lucra unul cu celălalt.

Tehnologia Ethernet

Traditional Ethernet acceptă transferuri de date la o viteză de 10 megabiți pe secundă (Mbps) . Pe măsură ce nevoile de performanță ale rețelelor au crescut în timp, industria a creat specificații Ethernet suplimentare pentru Fast Ethernet și Gigabit Ethernet. Fast Ethernet extinde performanța Ethernet tradițională de până la 100 Mbps și Gigabit Ethernet cu viteze de până la 1000 Mbps. Deși produsele nu sunt încă disponibile pentru consumatorul mediu, există și 10 Gigabit Ethernet (10.000 Mbps) și sunt utilizate în anumite rețele de afaceri și pe Internet2.

Cablurile Ethernet sunt de asemenea fabricate conform oricăreia dintre specificațiile standard. Cel mai popular cablu Ethernet în utilizare curentă, cablu de categorie 5 sau CAT5 , suportă atât tradițional, cât și Fast Ethernet. Cablurile de categoria 5e (CAT5e) și CAT6 suportă Gigabit Ethernet.

Pentru a conecta cablurile Ethernet la un computer (sau la alt dispozitiv de rețea), o persoană conectează un cablu direct în portul Ethernet al dispozitivului. Unele dispozitive fără suport Ethernet pot, de asemenea, să susțină conexiuni Ethernet prin intermediul unor adaptoare, cum ar fi adaptoarele USB-to-Ethernet . Cablurile Ethernet utilizează conectori care seamănă foarte mult cu conectorul RJ-45 utilizat cu telefoanele tradiționale.

Pentru studenți: În modelul OSI, tehnologia Ethernet operează la straturile fizice și de legătură de date - straturile 1 și, respectiv, două. Ethernet acceptă toate protocoalele de rețea populare și de nivel superior, în principal TCP / IP .

Tipuri de Ethernet

Deseori denumit Thicknet, 10Base5 a fost prima încarnare a tehnologiei Ethernet. Industria a folosit Thicknet în anii 1980 până când a apărut Thinnet 10Base2. În comparație cu Thicknet, Thinnet a oferit avantajul unor cabluri mai subțiri (5 milimetri vs 10 milimetri) și mai flexibile, făcând mai ușoară conectarea clădirilor de birouri pentru Ethernet.

Cea mai comună formă de Ethernet tradițional, cu toate acestea, a fost 10Base-T. 10Base-T oferă proprietăți electrice mai bune decât Thicknet sau Thinnet, deoarece cablurile 10Base-T utilizează mai degrabă cablajul neîngrădit (UTP) decât coaxial. 10Base-T, de asemenea, s-au dovedit mai rentabile decât alternative ca cablarea cu fibră optică.

Există numeroase alte standarde Ethernet mai puțin cunoscute, printre care 10Base-FL, 10Base-FB și 10Base-FP pentru rețelele cu fibră optică și 10Broad36 pentru cablare în bandă largă (televiziune prin cablu). Toate formele tradiționale de mai sus, inclusiv 10Base-T, au fost depășite de Ethernet Fast și Gigabit.

Mai multe despre Fast Ethernet

La mijlocul anilor 1990, tehnologia Fast Ethernet sa maturizat și și-a îndeplinit obiectivele de proiectare de a) creșterea performanței Ethernet-ului tradițional în timp ce b) evitarea necesității de a re-cabla complet rețelele Ethernet existente. Fast Ethernet vine în două mari soiuri:

Cel mai popular dintre acestea este 100Base-T, un standard care include 100Base-TX (categoria 5 UTP), 100Base-T2 (categoria 3 sau mai bună UTP) și 100Base-T4 perechi de fire).

Mai multe despre Gigabit Ethernet

În timp ce Fast Ethernet a îmbunătățit standardul Ethernet tradițional de la viteze de 10 Megabit la 100 Megabit, Gigabit Ethernet are aceeași îmbunătățire a ordinii de magnitudine față de Fast Ethernet, oferind viteze de 1000 megabiți (1 Gigabit). Gigabit Ethernet a fost inițial realizat pentru a călători prin cabluri optice și de cupru, dar standardul 1000Base-T o susține cu succes. 1000Base-T utilizează cabluri de categoria 5 similare Ethernet de 100 Mbps, deși atingerea vitezei de gigabit necesită utilizarea de perechi de fire suplimentare.

Topologii și protocoale Ethernet

Traditional Ethernet utilizează o topologie a magistralei, ceea ce înseamnă că toate dispozitivele sau gazdele din rețea utilizează aceeași linie de comunicație partajată. Fiecare dispozitiv are o adresă Ethernet, cunoscută și sub numele de adresă MAC . Dispozitivele de trimitere utilizează adrese Ethernet pentru a specifica destinatarul destinat mesajelor.

Datele transmise prin Ethernet există în formele de cadre. Un cadru Ethernet conține un antet, o secțiune de date și un subsol având o lungime combinată de cel mult 1518 octeți. Antetul Ethernet conține adresele atât destinatarului destinat, cât și expeditorului.

Datele transmise prin Ethernet sunt transmise automat tuturor dispozitivelor din rețea. Prin compararea adresei lor Ethernet cu adresa din antetul cadrului, fiecare dispozitiv Ethernet testează fiecare cadru pentru a determina dacă a fost destinat pentru acestea și citește sau aruncă cadrele după cum este cazul. Adaptoarele de rețea incorporează această funcție în hardware-ul lor.

Dispozitivele care doresc să transmită pe Ethernet fac mai întâi o verificare preliminară pentru a stabili dacă mediul este disponibil sau dacă o transmisie este în curs de desfășurare. Dacă Ethernetul este disponibil, dispozitivul de trimitere transmite pe fir. Este posibil, totuși, ca două dispozitive să efectueze acest test aproximativ în același timp și ambele să transmită simultan.

Prin design, ca compromis de performanță, standardul Ethernet nu împiedică transmisia simultană simultană. Aceste așa-numite coliziuni, atunci când apar, determină ambele transmisii să eșueze și necesită ambele dispozitive de transmisie să re-transmită. Ethernet utilizează un algoritm bazat pe timpi de întârziere aleatorii pentru a determina perioada de așteptare corespunzătoare între re-transmisii. Adaptorul de rețea implementează de asemenea acest algoritm.

În standardul Ethernet, acest protocol pentru difuzarea, ascultarea și detectarea coliziunilor este cunoscut sub numele de CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Detection Collision). Unele forme noi de Ethernet nu utilizează CSMA / CD. În schimb, ele folosesc așa-numitul protocol Ethernet complet duplex, care acceptă trimiterile și recepționările simultane punct-la-punct fără a fi nevoie de ascultare.

Mai multe despre dispozitivele Ethernet

După cum am menționat mai devreme, cablurile Ethernet sunt limitate la îndemâna lor, iar aceste distanțe (de cel puțin 100 de metri) nu sunt suficiente pentru a acoperi instalațiile de rețea medii și mari. Un repetor în rețea Ethernet este un dispozitiv care permite conectarea mai multor cabluri și distanțe mai mari care urmează a fi extinse. Un dispozitiv bridge poate să se alăture unui Ethernet unei alte rețele de alt tip, cum ar fi o rețea fără fir. Un tip popular de dispozitiv de repetare este un hub Ethernet. Alte dispozitive, uneori confundate cu hub-urile, sunt switch-urile și routerele .

Adaptoarele de rețea Ethernet există de asemenea în mai multe forme. Noile computere personale și console de jocuri dispun de un adaptor Ethernet încorporat. Adaptoarele USB-to-Ethernet și adaptoarele Ethernet wireless pot fi, de asemenea, configurate pentru a funcționa cu mai multe dispozitive mai noi.

rezumat

Ethernet este una dintre tehnologiile cheie ale Internetului. În ciuda vârstei avansate, Ethernet continuă să alimenteze multe din rețelele locale din lumea întreagă și continuă să se îmbunătățească pentru a satisface nevoile viitoare de rețele de înaltă performanță.