Po desetiletí se Ethernet osvědčil jako relativně levná, přiměřeně rychlá a velmi oblíbená technologie LAN (lokální sítě).
Historie Ethernetu
Inženýři Bob Metcalfe a D. R. Boggs vyvinul Ethernet od roku 1972. Průmyslové standardy založené na jejich práci byly stanoveny v roce 1980 v rámci sady specifikací IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3. Specifikace Ethernetu definují nízkoúrovňové protokoly přenosu dat a technické podrobnosti, které výrobci potřebují znát, aby mohli vytvářet produkty Ethernet, jako jsou karty a kabely.
Ethernetová technologie se od té doby vyvinula a dospěla. V dnešní době se spotřebitel může spolehnout na to, že hotové ethernetové produkty budou fungovat tak, jak byly navrženy, a budou vzájemně spolupracovat.
Technologie Ethernet
Tradiční Ethernet podporuje datové přenosy rychlostí 10 megabitů za sekundu (Mbps). Jak se požadavky na výkon sítí v průběhu času zvyšovaly, průmysl vytvořil další specifikace Ethernetu pro Fast Ethernet a Gigabit Ethernet.
Rychlý Ethernet rozšiřuje výkon tradičního Ethernetu až na 100 Mb/s a gigabitový Ethernet až na 1 000 Mb/s. Ačkoli nejsou dostupné běžnému spotřebiteli, 10gigabitový Ethernet (10 000 Mbps) nyní napájí sítě některých podniků, datová centra a internetové2 entity. Obecně však náklady omezují jeho široké přijetí.
Ethernetové kabely jsou rovněž vyráběny podle některé z několika standardních specifikací. Nejoblíbenější používaný ethernetový kabel kategorie 5 (kabel CAT5) podporuje tradiční i rychlý Ethernet. Kabely kategorie 5e (CAT5e) a CAT6 podporují gigabitový Ethernet.
Chcete-li připojit ethernetový kabel k počítači (nebo jiným síťovým zařízením), zapojte kabel do ethernetového portu zařízení. Některá zařízení bez podpory Ethernetu mohou podporovat připojení Ethernet pomocí hardwarových klíčů, jako jsou adaptéry USB-to-Ethernet. Ethernetové kabely používají konektory, které vypadají jako konektor RJ-45 používaný u tradičních telefonů.
V modelu OSI (Open Systems Interconnection) funguje technologie Ethernet na fyzické a datové vrstvě – vrstvě jedna a druhá. Ethernet podporuje všechny oblíbené síťové a vyšší protokoly, hlavně TCP/IP.
Typy Ethernetu
10Base5, často označovaný jako Thicknet, byl první inkarnací technologie Ethernet. Průmysl používal Thicknet v 80. letech, dokud se neobjevil 10Base2 Thinnet. Ve srovnání s Thicknetem nabízí Thinnet výhodu tenčí (5 milimetrů vs. 10 milimetrů) a flexibilnější kabeláže, což usnadňuje propojování kancelářských budov pro Ethernet.
Nejběžnější formou tradičního Ethernetu je však 10Base-T. Nabízí lepší elektrické vlastnosti než Thicknet nebo Thinnet, protože kabely 10Base-T používají spíše nestíněnou kroucenou dvojlinku (UTP) než koaxiální. 10Base-T je také cenově výhodnější než alternativy, jako jsou kabely z optických vláken.
Existují další méně známé ethernetové standardy, včetně 10Base-FL, 10Base-FB a 10Base-FP pro sítě z optických vláken a 10Broad36 pro širokopásmové (kabelové televizní) kabely. Díky rychlému a gigabitovému Ethernetu jsou všechny výše uvedené tradiční formy, včetně 10Base-T, zastaralé.
Více o Fast Ethernet
V polovině 90. let 20. století dozrála technologie Fast Ethernet a splnila své konstrukční cíle spočívající ve zvýšení výkonu tradičního Ethernetu, aniž by bylo nutné zcela překabelovat stávající sítě Ethernet.
Rychlý Ethernet se dodává ve dvou hlavních variantách:
- 100Base-T (pomocí nestíněného krouceného párového kabelu)
- 100Base-FX (pomocí optického kabelu)
Nejpopulárnější je 100Base-T, standard, který zahrnuje 100Base-TX (kategorie 5 UTP), 100Base-T2 (kategorie 3 nebo lepší UTP) a 100Base-T4 (kabeláž 100Base-T2 upravená tak, aby zahrnovala dvě další páry vodičů).
Sečteno podtrženo
Zatímco Fast Ethernet zlepšil tradiční Ethernet z 10-Megabit na 100-Megabitovou rychlost, Gigabit Ethernet vylepšuje Fast Ethernet tím, že nabízí rychlosti 1 000 megabitů (1 Gigabit). Gigabitový Ethernet byl nejprve vyroben pro cestování po optické a měděné kabeláži, ale standard 1000Base-T jej také podporuje. 1000Base-T používá kabeláž kategorie 5 podobnou 100 Mb/s Ethernetu, i když dosažení gigabitové rychlosti vyžaduje použití dalších párů vodičů.
Ethernetové topologie a protokoly
Tradiční Ethernet využívá topologii sběrnice, což znamená, že všechna zařízení nebo hostitelé v síti používají stejnou sdílenou komunikační linku. Každé zařízení má ethernetovou adresu, známou také jako MAC adresa. Odesílající zařízení používají ethernetové adresy k určení zamýšlených příjemců zpráv.
Data odeslaná přes Ethernet existují ve formě rámců. Ethernetový rámec obsahuje záhlaví, datovou sekci a zápatí s kombinovanou délkou ne větší než 1 518 bajtů. Ethernetová hlavička obsahuje adresy zamýšleného příjemce i odesílatele.
Data odeslaná přes Ethernet jsou automaticky vysílána do všech zařízení v síti. Porovnáním ethernetové adresy s adresou v záhlaví rámce každé ethernetové zařízení otestuje každý rámec, aby zjistilo, zda byl pro něj určen, a podle potřeby rámec přečte nebo zahodí. Síťové adaptéry začleňují tuto funkci do svého hardwaru.
Zařízení, která chtějí vysílat v síti Ethernet, nejprve provedou předběžnou kontrolu, aby se zjistilo, zda je médium dostupné nebo zda probíhá přenos. Pokud je k dispozici Ethernet, vysílající zařízení vysílá na drát. Je však možné, že dvě zařízení provedou tento test přibližně ve stejnou dobu a obě budou vysílat současně.
Podle návrhu standard Ethernet nebrání vícenásobným současným přenosům. Tyto takzvané kolize, když k nim dojde, způsobí selhání obou přenosů a vyžadují, aby obě odesílající zařízení přenesla znovu. Ethernet používá k určení správné čekací doby mezi opakovanými přenosy algoritmus založený na náhodných dobách zpoždění. Síťový adaptér také implementuje tento algoritmus.
V tradičním Ethernetu je tento protokol pro vysílání, poslech a detekci kolizí známý jako CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detection). Některé novější formy Ethernetu nepoužívají CSMA/CD. Místo toho používají plně duplexní protokol Ethernet, který podporuje současné odesílání a přijímání point-to-point bez nutnosti naslouchání.
Více o ethernetových zařízeních
Ethernetové kabely mají omezený dosah a tyto vzdálenosti (do 100 metrů) nestačí k pokrytí středních a velkých síťových instalací. Opakovač v síti Ethernet umožňuje připojení více kabelů a překlenutí větších vzdáleností. Přemosťovací zařízení se může připojit k síti Ethernet k jiné síti jiného typu, například k bezdrátové síti. Jedním z oblíbených typů opakovacích zařízení je ethernetový rozbočovač. Další zařízení, která se někdy zaměňují s rozbočovači, jsou přepínače a směrovače.
Ethernetové síťové adaptéry existují také v několika formách. Počítače a herní konzole jsou vybaveny vestavěnými ethernetovými adaptéry. Adaptéry USB-to-Ethernet a bezdrátové ethernetové adaptéry lze také nakonfigurovat tak, aby fungovaly s mnoha zařízeními.
Shrnutí
Ethernet je jednou z klíčových technologií internetu. I přes svůj věk Ethernet nadále pohání mnoho světových lokálních sítí a neustále se zlepšuje, aby vyhovoval budoucím potřebám vysoce výkonných sítí.
