Ethernet

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 8 mai 2022; verificările necesită 7 modificări .

Ethernet ( în engleză  Ethernet [ˈiːθəˌnɛt] din ether  [ˈiːθə] „ ether ” + rețea „rețea, circuit”) este o familie de tehnologii pentru transferul de date sub formă de pachete între dispozitive pentru computere și rețele industriale .

Standardele Ethernet definesc conexiunile prin cablu și semnalele electrice la nivelul fizic , formatul de cadru și protocoalele de control al accesului media la nivelul de legătură de date al modelului OSI . Ethernetul este descris în principal de standardele grupului IEEE 802.3 . Ethernet a devenit una dintre cele mai comune tehnologii LAN la mijlocul anilor 1990 , înlocuind tehnologiile vechi precum Token Ring , FDDI și ARCNET .

Numele „Ethernet” (literal „rețea terestră” sau „mediu de rețea”) reflectă principiul original al acestei tehnologii: tot ceea ce este transmis de un nod este recepționat simultan de toate celelalte (adică există o oarecare similitudine cu difuzarea ). În prezent, aproape întotdeauna conexiunea are loc prin comutatoare (switch) , astfel încât cadrele trimise de un nod ajung doar la destinație (excepția sunt transmisiile către adresa de difuzare ) - acest lucru crește viteza și securitatea rețelei.

Istorie

Tehnologia Ethernet a fost dezvoltată împreună cu multe dintre primele proiecte ale Xerox PARC Corporation . Este general acceptat că Ethernet a fost inventat pe 22 mai 1973 , când Robert Metcalfe a scris un memoriu șefului PARC despre potențialul tehnologiei Ethernet [2] . Dar Metcalfe a obținut dreptul legal asupra tehnologiei câțiva ani mai târziu. În 1976, el și asistentul său David Boggs au publicat un pamflet numit Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks [3] .

Metcalfe a părăsit Xerox în 1979 și a fondat 3Com pentru a promova computerele și rețelele locale (LAN) . El a reușit să-i convingă pe DEC , Intel și Xerox să lucreze împreună și să dezvolte standardul Ethernet (DIX). Acest standard a fost publicat pentru prima dată la 30 septembrie 1980 . A început o rivalitate cu două mari tehnologii brevetate, Token ring și ARCNET , care au fost în curând zdrobite de valurile care se apropiau de produse Ethernet. În procesul de luptă, 3Com a devenit o companie importantă în această industrie.

Tehnologie

Standardul primelor versiuni (Ethernet v1.0 și Ethernet v2.0) prevede că cablul coaxial este utilizat ca mediu de transmisie , ulterior a devenit posibil să se utilizeze pereche răsucită și cablu optic .

Avantajele utilizării perechii răsucite peste cablu coaxial:

Motivul trecerii la cablul optic a fost nevoia de a mări lungimea segmentului fără repetoare.

Metoda de control al accesului (pentru o rețea pe un cablu coaxial) - acces multiplu cu detecție a purtătorului și detecție a coliziunilor (CSMA / CD, Acces multiplu Carrier Sense cu detectare a coliziunilor), viteza de date 10 Mbps, dimensiunea cadrului de la 64 la 1518 octeți [4 ] , sunt descrise metode de codificare a datelor. Modul de operare este semi-duplex, adică nodul nu poate transmite și primi simultan informații. Numărul de noduri dintr-un segment de rețea partajat este limitat la o limită de 1024 de stații de lucru (specificațiile stratului fizic pot stabili restricții mai stricte, de exemplu, nu mai mult de 30 de stații de lucru se pot conecta la un segment coaxial subțire , iar la un segment coaxial gros - nu mai mult de 100). Cu toate acestea, o rețea construită pe un singur segment partajat devine ineficientă cu mult înainte de a atinge limita numărului de noduri, în principal din cauza modului de funcționare semi-duplex.

În 1995, standardul IEEE 802.3u Fast Ethernet a fost adoptat la o viteză de 100 Mbps și a devenit posibil să funcționeze în modul full duplex . În 1997, standardul IEEE 802.3z Gigabit Ethernet a fost adoptat la 1000 Mbps pentru transmisia prin fibră optică și doi ani mai târziu pentru transmisia prin pereche torsadată.

Format cadru

Există mai multe formate de cadre Ethernet.

Opțional, un cadru Ethernet poate conține o etichetă IEEE 802.1Q pentru a identifica VLAN -ul căreia i se adresează și în cadrul acestuia o etichetă IEEE 802.1p pentru a indica prioritatea.

Diferite tipuri de cadre au format și valoare MTU diferite .

Adrese MAC

La proiectarea standardului Ethernet, s-a prevăzut ca fiecare placă de rețea (precum și interfața de rețea încorporată) să aibă un număr unic de șase octeți ( adresă MAC ) cusat în ea în timpul producției. Acest număr este folosit pentru a identifica expeditorul și destinatarul cadrului și se presupune că atunci când un computer nou (sau alt dispozitiv capabil să facă rețea) apare în rețea, administratorul de rețea nu va trebui să configureze adresa MAC.

Unicitatea adreselor MAC este obținută prin faptul că fiecare producător primește un interval de șaisprezece milioane ( 224 ) de adrese de la comitetul de conducere al IEEE Registration Authority , iar pe măsură ce adresele alocate sunt epuizate, poate solicita un nou interval. Prin urmare, producătorul poate fi determinat din cei trei octeți cei mai importanți ai adresei MAC. Există tabele care vă permit să determinați producătorul după adresa MAC; în special, sunt incluse în programe precum arpalert .

Adresa MAC este citită o dată din ROM atunci când placa de rețea este inițializată și apoi toate cadrele sunt generate de sistemul de operare. Toate sistemele de operare moderne vă permit să îl schimbați. Pentru Windows, de la cel puțin Windows 98, s-a schimbat în registry. Unele drivere de plăci de rețea au făcut posibilă modificarea acestuia în setări, dar schimbarea funcționează absolut pentru orice card.

Cu ceva timp în urmă, când driverele plăcilor de rețea nu îți permiteau să-ți schimbi adresa MAC, iar posibilitățile alternative nu erau prea cunoscute, unii furnizori de internet îl foloseau pentru a identifica o mașină dintr-o rețea atunci când contabilizau traficul. Programele Microsoft Office de la Office 97 au scris adresa MAC a NIC-ului în documentul care este editat ca parte a unui GUID unic [5] .

Varietăți de Ethernet

În funcție de rata de transmitere a datelor și de mediul de transmisie, există mai multe opțiuni tehnologice. Indiferent de metoda de transmisie, stiva de protocoale de rețea și programele funcționează la fel în aproape toate opțiunile de mai jos.

Această secțiune oferă o scurtă descriere a tuturor soiurilor existente oficial. Din anumite motive, pe lângă standardul principal, mulți producători recomandă utilizarea altor medii proprietare - de exemplu, cablul de fibră optică este utilizat pentru a crește distanța dintre punctele de rețea .

Majoritatea plăcilor Ethernet și a altor dispozitive acceptă rate de date multiple, folosind negocierea automată pentru viteză și duplex pentru a obține cea mai bună conexiune posibilă între două dispozitive. Dacă detectarea automată nu funcționează, viteza este ajustată la partener și modul de transmisie semi-duplex este activat. De exemplu, prezența unui port Ethernet 10/100 în dispozitiv indică faptul că acesta poate funcționa prin tehnologiile 10BASE-T și 100BASE-TX, iar portul Ethernet 10/100/1000 acceptă 10BASE-T, 100BASE-TX și 1000BASE- T.

Modificări timpurii ale Ethernetului

Ethernet 10 Mbps

În ciuda faptului că teoretic este posibil să conectați mai mult de două dispozitive care funcționează în modul simplex la un cablu (segment) al unei perechi răsucite , această schemă nu este niciodată folosită pentru Ethernet, spre deosebire de lucrul cu cablu coaxial. Prin urmare, toate rețelele cu perechi răsucite folosesc o topologie în stea, în timp ce rețelele de cablu coaxial folosesc o topologie magistrală. Terminatoarele cu perechi răsucite sunt încorporate în fiecare dispozitiv și nu este nevoie să utilizați terminatoare externe suplimentare pe linie.

Fast Ethernet ( Fast Ethernet , 100 Mbps)

Gigabit Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Gbps)

Variante 2.5 și 5 Gigabit (NBASE-T, MGBASE-T)

În 2014, inițiativele private NBASE-T (Cisco) și MGBASE-T (Broadcom) [14] [15] au apărut să creeze standarde Ethernet cu viteze între 1 și 10 Gbps. Noul standard ar trebui să utilizeze infrastructura de cablu de Categoria 5e existentă pentru distanțe de până la 100 de metri, oferind viteze de 2,5 sau, mai puțin probabil, 5 Gbps. Printre motivele apariției inițiativelor se numără proliferarea routerelor Wi-Fi care suportă viteze de peste 1 gigabit (802.11ac Wave 2, 802.11ad, 802.11ax, LiFi) și incapacitatea de a utiliza standardele Ethernet de 10 Gb/s. peste cabluri lungi categoriile 5e- și a 6-a [16] [17] . Anterior, grupul IEEE 802 a observat că un standard ipotetic 2500BASE-T ar putea fi apropiat ca cost de soluțiile 1000BASE-T [18] .

Standardul pentru Ethernet de 2,5 și 5 Gbps prin cabluri Cat 5e și Cat 6 a fost adoptat în toamna anului 2016 ca IEEE 802.3bz [19] [20] .

10 Gigabit Ethernet (10G Ethernet, 10 Gbps)

Standardul 10 Gigabit Ethernet include șapte standarde fizice media pentru LAN , MAN și WAN . În prezent, este descris de amendamentul IEEE 802.3ae și ar trebui inclus în următoarea revizuire a standardului IEEE 802.3 .

40 Gigabit și 100 Gigabit Ethernet

Conform observațiilor Grupului 802.3ba [22] , cerințele de lățime de bandă pentru sarcinile de calcul și aplicațiile de bază ale rețelei cresc cu rate diferite, ceea ce determină necesitatea a două standarde corespunzătoare pentru următoarele generații de Ethernet - 40 Gigabit Ethernet (sau 40GbE) și 100 Gigabit Ethernet (sau 100GbE). În prezent, serverele , clusterele HPC , sistemele blade , SAN și NAS utilizează tehnologii 1GbE și 10GbE, în timp ce în 2007 și 2008. s-a înregistrat o creștere semnificativă a acestora din urmă. Sistemele moderne (2022) au mai multe șanse să utilizeze 40GbE sau mai mult.

Perspective

Terabit Ethernet (așa se numește pur și simplu tehnologia Ethernet cu o rată de transfer de 1 Tbps) a devenit cunoscută în 2008 dintr-o declarație a creatorului Ethernet Robert Metcalfe la conferința OFC [23] , care a sugerat că tehnologia va fi dezvoltată de către 2015 , deși fără a te exprima cu oarecare încredere, pentru că pentru asta trebuie să rezolvi o mulțime de probleme. Cu toate acestea, în opinia sa, tehnologia cheie care poate servi pentru creșterea în continuare a traficului va fi una dintre cele dezvoltate în deceniul precedent - DWDM .

„Pentru a implementa Ethernet de 1 Tbps, multe limitări trebuie depășite, inclusiv lasere de 1550 nm și modulație de 15 GHz. Rețeaua viitoare are nevoie de noi scheme de modulare, precum și de noi fibre, noi lasere, practic, totul este nou”, a spus Metcalfe. - De asemenea, nu este clar ce arhitectură de rețea va fi necesară pentru a o susține. Poate că rețelele optice ale viitorului vor trebui să folosească fibre de miez în vid sau fibre de carbon în loc de silice . Operatorii vor trebui să implementeze mai multe dispozitive optice și spațiu liber (fără fibre). Bob Metcalfe” [24] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Numit eronat RJ-45 .
  2. ↑ Tehnologia Ethernet sărbătorește a 40-a aniversare și se îmbunătățește (link indisponibil) . mail.ru. _ Preluat la 25 mai 2013. Arhivat din original la 11 august 2014. 
  3. ↑ R.M. Metcalfe și D.R. Boggs . Ethernet: Comutare de pachete distribuite pentru rețelele locale de calculatoare. // ACM Communications, 19(5):395-404, iulie 1976. Arhivat din original la 11 decembrie 2004.  (Engleză)
  4. ↑ RFC 2544 , § 9.1
  5. ↑ MS Office: caracteristici ascunse . Data accesului: 19 iulie 2010. Arhivat din original pe 25 iulie 2012.
  6. ↑ 1 2 3 Categoria 6 Gigabit Ethernet Standard Aprobat Arhivat 30 iunie 2015 la Wayback Machine ianuarie 2002
  7. ↑ Cum funcționează 1000BASE-T Arhivat la 15 ianuarie 2018 la Wayback Machine // Geoff Thompson, Plenaria IEEE802.3, 13 noiembrie 1997
  8. ↑ Ce este 1000BASE-T Standard Arhivat 4 iunie 2015 la Wayback Machine , 2008
  9. ↑ „O specificație Ethernet Full Duplex pentru 1000 Mbit/s (1000BASE-TX) care funcționează prin cablare în pereche torsadată echilibrată de categoria 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001)”
  10. ↑ Gigabit Ethernet Arhivat 7 martie 2015 la Wayback Machine // Enciclopedia PCMag : „1000Base-TX ... necesită cablare de categoria 6 mai scumpă. Nu a prins prea bine din cauza costului mai mare al cablului.”
  11. ↑ Sanjaya Maniktala, „1000BASE‑TX”&hl=en& Power Over Ethernet Interoperability Guide Arhivat 6 martie 2016 la Wayback Machine , 2013, ISBN 978-0-07-179826-6 . pagina 18 „1000Base-TX este acum considerat un eșec comercial și efectiv depășit.”
  12. ↑ Local Area High Speed ​​​​Networks Arhivat 27 aprilie 2016 la Wayback Machine  - Sams, 2000, ISBN 978-1-57870-113-1  - Capitolul 9, pagina 193
  13. ↑ Varieties of Ethernet Arhivat 8 iunie 2010 la Wayback Machine , 31 mai  2008
  14. ↑ Faceți cunoștință cu MGBASE-T: Noul standard Ethernet de 2,5/5 Gbps ușurează rețelele fără fir pentru întreprinderi blocate Arhivat 20 ianuarie 2015 la Wayback Machine 2014-12-01
  15. ↑ How Wi-Fi Is Crippling the Ethernet Standard Arhivat 13 martie 2016 la Wayback Machine , 26 decembrie 2014
  16. ↑ De ce 2,5 și 5 Gbps sunt următoarele viteze Ethernet. Noua Alianță NBASE-T insistă pentru standarde Ethernet intermediare de 2,5 Gbps și 5 Gbps. Arhivat 9 decembrie 2014 la Wayback Machine 30 octombrie 2014
  17. ↑ Cisco, alții împingând 2.5G, 5G Ethernet. Companiile caută să umple golul dintre 1G și 10G pe cuprul existent . Data accesului: 25 ianuarie 2015. Arhivat din original pe 15 februarie 2015.
  18. ↑ Raport CFI 2.5G Arhivat 24 septembrie 2015 la Wayback Machine , IEEE 802
  19. ↑ IEEE 802.3bz Adoptat: Ethernet de 5 Gbps fără modificări de cablu Arhivat 29 septembrie 2016 la Wayback Machine - 3dnews  , 28.09.2016
  20. ↑ Specificația IEEE 802.3bz adoptată - viteze Ethernet de 2,5 Gbps și 5 Gbps standardizate Arhivat 30 septembrie 2016 la Wayback Machine - ixbt  , 27 septembrie 2016
  21. ↑ 1 2 Olifer V. G. , Olifer N. A. Capitolul 13. Rețele Ethernet comutate // Rețele de calculatoare. Principii, tehnologii, protocoale. - a 4-a ed. - Sankt Petersburg: Piter, 2010. - S. 438. - 4500 exemplare.  - ISBN 978-5-49807-389-7 .
  22. ↑ Standarde finalizate în iunie 2010 ca IEEE 802.3ba-2010 (link nu este disponibil) (21 iunie 2010). Arhivat din original pe 24 august 2011. 
  23. ↑ ( ing.  Conferința și Expoziția de Comunicare prin Fibră Optică ; Conferințe și expoziții dedicate comunicațiilor prin fibră optică). Site-ul web al conferinței Arhivat pe 9 noiembrie 2012 la Wayback Machine
  24. ↑ „În drumul către Terabit Ethernet” Copie de arhivă din 1 iunie 2010 la Wayback Machine , Leonid Barash, revista Computer Review

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Ethernet - o familie de tehnologii de rețele locale
Viteze
Articole generale
istoric
Transceiver-uri
Interfețe
Toate articolele despre Ethernet
 conexiune internet
Conexiune prin cablu
Conexiune fără fir
Calitatea conexiunii la internet
( ITU-T Y.1540, Y.1541)		Lățimea de bandă (lățime de bandă) ( ing.  Lățimea de bandă a rețelei ) • Întârziere rețea (timpul de răspuns, ing.  IPTD ) • Fluctuația întârzierii rețelei ( ing.  IPDV ) • Rata pierdere a pachetelor ( ing.  IPLR ) • Rata de eroare a pachetului ( ing.  IPER ) • Factorul de disponibilitate