Ethernet - technika, w której zawarte są standardy wykorzystywane w budowie z reguły lokalnych sieci komputerowych. Zawiera w sobie ona specyfikację przewodów oraz przesyłanych nimi sygnałów. Ethernet opisuje także format ramek oraz protokoły z dwóch najniższych warstw Modelu OSI. Jego specyfikacja była podana w standardzie IEEE 802.
Ethernet jest najpopularniejszym standardem w sieciach lokalnych. Odmienne wykorzystywane specyfikacje to Token Ring, FDDI czy Arcnet.
Ethernet stał się opracowany przez Roberta Metcalfe'a w Xerox PARC czyli ośrodku badawczym firmy Xerox oraz opublikowany w roku 1976. Bazuje na idei węzłów podłączonych do wspólnego medium oraz wysyłających oraz odbierających za jego pomocą specjalne komunikaty (ramki). Ta metoda komunikacji nosi nazwę CSMA/CD (ang. Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Wszystkie węzły posiadają niepowtarzalny adres MAC.
Klasyczne sieci Ethernet posiadają cztery cechy wspólne. Są to:
- parametry czasowe,
- format ramki,
- proces transmisji
- podstawowe reguły obowiązujące przy ich projektowaniu.
Standardem jest izolacja o wytrzymałości minimum 250V~ pomiędzy kablem a komputerem (niektóre firmy, np. 3Com, stosowały lepszą, co skutkowało dużo większą trwałością ich kart sieciowych).
Ramka sieci Ethernet
Istnieją 3 standardy ramek:
- Ethernet wersja 1 - już nie używana,
- Ethernet wersja 2 (Ethernet II) - zwana też ramką DIX od firm DEC, Intel oraz Xerox, które opracowały wspólnie ten typ ramki oraz opublikowały w 1978. Jest ona w tej chwili najczęściej stosowana,
- IEEE 802.x LLC,
Ramki różnią się pomiędzy sobą długościami nagłówków, maksymalną długością ramki (MTU) oraz innymi szczegółami. Zróżnicowane typy ramek potrafią równocześnie korzystać z tej samej sieci.
Budowa ramki Ethernet wersja 1:
Ramka sieci Ethernet wersja 1
- Preambuła - składająca się z 7 bajtów złożonych z naprzemiennych jedynek oraz zer:
10101010101010101010101010101010101010101010101010101010
co w zapisie szesnastkowym daje:
AAAAAAAAAAAAAA
Taki ciąg liczb dopuszcza na szybką synchronizację odbiorników.
- SFD - (ang. start frame delimiter), czyli znacznik początkowy ramki w postaci sekwencji 8 bitów (1 bajt):
10101011
w zapisie szesnastkowym
AB
- typ (2 bajty) - jeżeli wartość jest równa albo większa od 1536 (w zapisie szesnastkowym 0x0600), to wyznacza typ protokołu który jest używany, jeżeli mniejsza to oznacza długość danych w ramce
- dane (46 - 1500 bajtów) - jeżeli dane mniejsze niż 46 bajtów, to uzupełniane są zerami
- suma kontrolna (4 bajty) CRC[1].
Wczesne wersje Ethernetu
- Xerox Ethernet - oryginalna implementacja firmy Xerox używająca ramek formatu 1 oraz 2.
- 10BASE5 zwana też ang.Thicknet albo "gruby koncentryk" - standard z 1980 roku IEEE 802.3 używający grubego (12 mm) kabla koncentrycznego o impedancji falowej 50 om oraz żółtym kolorze (ten kabel - nazywany Yellow Ethernet Cable - produkowano specjalnie do tej sieci). Umożliwiał budowę segmentów o długości do 500 m. Aktualnie już nie stosowany, ale czasami da się spotkać jeszcze pracujące instalacje. Pracował z szybkością 10 Mb/s.
- 10BROAD36 – przestarzały, pracował na 75 om kablu TV.
- 1BASE5 - przestarzały, pracował z szybkością 1 Mb/s.
- StarLAN 1 - pierwsza implementacja kabla typu skrętka.
Wersje 10 Mbit/s
- 10BASE2 zwany też ang. ThinNet, Cheapernet albo "cienki koncentryk" - używa kabla koncentrycznego RG-58 o impedancji 50 omów oraz średnicy prawie 6 mm. Kabel musi biec pomiędzy wszystkimi kartami sieciowymi wpiętymi do sieci. Karty podłącza się za pomocą tzw. "trójnika", do którego podpina się także kabel za pomocą złącz BNC. Na obu końcach kabla montowany jest rezystor (tzw. terminator) o rezystancji 50 om. Maksymalna długość segmentu wynosiła 185 m. chociaż rozwiązania poniektórych firm np. 3Com dopuszczały 300 m. Przez wiele lat była to dominująca forma sieci Ethernet. Jej wadą było to, że uszkodzenie kabla w jednym miejscu powodowało zanik dostępu do sieci w całym segmencie (dotykało wszystkie komputery). Niewątpliwą zaletą była mała cena, wynikała ona przede wszystkim z braku niegdyś bardzo kosztownego huba sieciowego, jak też z faktu, że początkowo karty na skrętkę były droższe od kart z wejściem koncentrycznym, analogicznie kabel.
- StarLAN 10 – pierwsza implementacja kabla typu 'skrętka' przy szybkości 10 Mbit/s.
- 10Base-T – pracuje na 4 żyłach (2 pary 'skrętki') kategorii 3 albo 5. Każda karta sieciowa musi być podłączona do huba albo switcha.
W standardzie 10Base-T nie określono limitu długości kabla. Zamiast tego standaryzacji poddano parametry, które musi spełniać połączenie sieciowe. W efekcie standardowa, nieekranowana skrętka daje zasięg do około 110 metrów (niektóre źródła podają także wartość 105 metrów). Kable wysokiej jakości potrafią pracować na odcinkach o długości 150 metrów albo dłuższych. Właściwości połączenia da się sprawdzić odpowiednim testerem. W przeciwieństwie do 10BASE2 awaria kabla w jednym miejscu powodowała zanik dostępu do sieci tylko jednego komputera dlatego 10Base-T wyparł 10Base2.
- FOIRL (ang. Fiber-optic inter-repeater link) – pierwotny standard Ethernetu za pomocą światłowodu.
- 10BASE-F – rodzina standardów 10BASE-FL, 10BASE-FB oraz 10BASE-FP Ethernetu; łączenie za pomocą światłowodu.
- 10BASE-FL – ulepszony standard FOIRL. Jedyny z szeroko stosowanych z rodziny 10BASE-F.
- 10BASE-FB – przeznaczony do łączenia hubów albo switchy; przestarzały.
- 10BASE-FT – do sieci nie wymagających elementów aktywnych (hubów, switchy); łączenie za pomocą światłowodu; wcale nie zaimplementowany.
|
Medium Transmisyjne |
Sposób wysyłania sygnałów |
Topologia |
Maksymalna długość segmentu |
Maksymalna ilość węzłów dołączonych segmentów |
Średnica kabla |
| 10BASE5 |
Kabel koncentryczny 50 [om] |
Baseband(manchester) |
Magistrala |
500m |
100 |
10mm |
| 10BASE2 |
Kabel koncentryczny 50[om] |
Baseband(manchester) |
Magistrala |
185m |
30 |
5mm |
| 10Base-T |
Nieekranowana skrętka przewodów |
Baseband(manchester) |
Gwiazda |
100m |
- |
4-6 mm |
| 10Base-FT |
Światłowód |
Manchester on-off |
Gwiazda |
500m |
33 |
62,5/125um |
Fast Ethernet
- 100Base-TX – podobny do 10BASE-T, ale z szybkością 100Mb/s. Wymaga 2 par z 4 parowej skrętki kategorii 5, używa wtyków RJ45. Aktualnie jeden z najpopularniejszych standardów sieci opartych na 'skrętce'.
- 100Base-T4 – Używa 4 par 'skrętki' kategorii 3. Aktualnie przestarzały.
- 100Base-T2 – Miał używać 2 par 'skrętki' kategorii 3 jednak nie ma sprzętu sieciowego wspierającego ten typ Ethernetu.
- 100BASE-FX – Ethernet 100Mb/s za pomocą włókien światłowodowych wielomodowych. Zasięg rozwiązania wynosi do 2km.
- 100Base-LX – Ethernet 100Mb/s za pomocą włókien światłowodowych.
- 100Base-LX10 – Ethernet 100Mb/s za pomocą włókien światłowodowych jedno oraz wielomodowych. Zasięg dla jednomodów wynosi 10km, dla wielomodów 550m.
- 100Base-SX – Ethernet 100Mb/s za pomocą włókien światłowodowych wielomodowych. Zasięg około 460 m.
- 100Base-CX – Ethernet 100Mb/s za pomocą 2 par skrętki. Zasięg około 25 m.
Standard Fast Ethernet jest aktualnie jednym z najpopularniejszych sieci Ethernet. Jest to sieć wydatnie szybsza od Ethernetu, z powodu używania standardowo przełączników pakietów zamiast hubów, dzięki czemu nie ma kolizji w dużych sieciach. Powoli jest wypierany przez Gigabit Ethernet.
Gigabit Ethernet
- 1000BASE-T – 1 Gb/s na kablu miedzianym - popularnej skrętce kat. 5 albo wyższej. Gdyż kabel kategorii 6 może bez strat przenosić do 125 Mb/s, osiągniecie 1000 Mb/s wymaga użycia czterech par przewodów oraz modyfikacji układów transmisyjnych dającej możliwość transmisji ok. 250 Mb/s na jedną parę przewodów w skrętce.
- 1000BASE-SX – 1 Gb/s na światłowodzie (do 550 m).
- 1000BASE-LX – 1 Gb/s na światłowodzie. Zoptymalizowany dla połączeń na dłuższe dystanse (do 10 km) za pomocą światłowodów jednomodowych.
- 1000BASE-LH – 1 Gb/s na światłowodzie (do 10 km).
- 1000BASE-CX – 1 Gb/s na specjalnym kablu miedzianym zwanym kablem koncentrycznym na odległość do 25 m używany dawniej do łączenia ze sobą koncentratorów, przełączników. Aktualnie przestarzały oraz wyparty przez 1000BASE-T.
10 Gigabit Ethernet
- 10GBASE-SR – 10 Gb/s przeznaczony dla światłowodów wielomodowych o maksymalnym zasięgu od 26 do 82 m (przy 850nm). Umożliwia także zasięg 300 m na nowych światłowodach wielomodowych 2000MHz/km.
- 10GBASE-LX4 – stosując modulację typu 'WDM' dopuszcza zasięg 240 albo 300 m za pomocą światłowodów wielomodowych (przy 1310nm) albo 10 km za pomocą jednomodowych.
- 10GBASE-LR – Ethernet za pomocą światłowodów jednomodowych na odległość 10 km.
- 10GBASE-ER – Ethernet za pomocą światłowodów jednomodowych na odległość 40 km.
- 10GBASE-SW, 10GBASE-LW oraz 10GBASE-EW – odpowiedniki 10GBASE-SR, 10GBASE-LR oraz 10GBASE-ER używające transmisji synchronicznej na tych samych typach światłowodów oraz na te same odległości.
- 10GBASE-T – najnowszy standard w tej kategorii. Umożliwia transmisję o prędkości 10 Gb/s na odległość 100 m kablem nieekranowanym UTP kategorii 6a/7. Możliwe jest także wykorzystanie kabla kategorii 6 – wtedy maksymalna długość kabla nie powinna przekraczać 55m.
100 Gigabit Ethernet
23 listopada 2006 r. naukowcy z IEEE rozpoczęli prace nad opracowaniem technologii, która umożliwiałaby wprowadzenie nowego standardu sieci Ethernet o prędkości do 100 Gb/s. W czerwcu 2010 roku standard ten (802.3ba) stał się zaakceptowany[2] przez IEEE.
Inne standardy
- Ethernet bezprzewodowy - opisany w IEEE 802.11. Wymiana danych z szybkościami od 11 do 300 Mb/s za pomocą urządzeń radiowych.
- 100BaseVG - standard zaproponowany przez firmę Hewlett-Packard o szybkości 100 Mb/s na 2 parach skrętki kategorii 3. Nie zdobył uznania.
Sprawdź też
Przypisy
Linki zewnętrzne
