Ethernet

Камбінаваная сеткавая Ethernet-картка, якая падтрымлівае далучэнне як праз кааксіяльны кабель, так і праз кабель тыпу «вітая пара».

Ethernet (эзэрнэт, ад лац.: aether — этэр) — базавая тэхналогія лакальных вылічальных (камп’ютарных) сетак з камутацыяй пакетаў, якая выкарыстоўвае пратокол CSMA/CD (множны доступ з кантролем нясучай ды выяўленнем калізій). Гэты пратакол дазваляе у кожны момант часу толькі адзін сеанс перадачы ў лагічным сегменце сеткі. Пры з’яўленні двух і больш сеансаў перадачы адначасова ўзнікае калізія, якая фіксуецца станцыяй, якая ініцыюе перадачу. Станцыя аварыйна спыняе працэс і чакае завяршэння сеансу перадачы, а потым зноў намагаецца паўтарыць перадачу.

Ethernet-сеткі функцыянуюць на скарасцях 10 Мбіт/с, Fast Ethernet — на скарасцях 100 Мбіт/с, Gigabit Ethernet — на скарасцях 1000 Мбіт/с, 10 Gigabit Ethernet — на скарасцях 10 Гбіт/с. У канцы лістапада 2006 года было прынята рашэнне аб пачатку распрацоўкі наступнай версіі стандарту з дасягненнем скорасці 100 Гбіт/с (100 Gigabit Ethernet). Асноўныя стандарты Ethernet

Тэхналогія і разнавіднасці Ethernet

З самага пачатка Ethernet засноўваўся на ідэі сувязі камп’ютараў праз адзіны кааксіяльны кабель, які выконвае ролю транзітнага асяроддзя. Метад перадачы быў падобны да метаду радыётрансляцыі (хоць і з істотнымі адрозненнямі, напрыклад, у кабелі значна лягчэй выявіць калізію, чым у радыёэфіры). Агульны сеткавы кабель, праз які вялася перадача, быў падобным на эфір, і з гэтай аналогіі паходзіць назва Ethernet (англ.: net — «сетка»).

З цягам часу з адносна простай пачатковай спецыфікацыі Ethernet развіўся ў складную сеціўную тэхналогію, якая зараз выкарыстоўваецца ў большасці камп’ютарных сістэм. Каб зменьшыць кошт, спрасціць кіраванне і выяўленне памылак у сетцы, кааксіяльны кабель пазней быў заменены сувязямі тыпу «point — point», якія злучаліся паміж сабой канцэнтратарамі/камутатарамі (хабамі/світчамі). Сваім камерцыйным поспехам тэхналогія Ethernet абавязана з’яўленню стандарта з ужываннем кабеля тыпу «вітая пара» як транзітнага асяроддзя.

На фізічным узроўні станцыі Ethernet размаўляюць паміж сабой з дапамогай перадачы пакетаў — невялікіх блокаў даных, якія высылаюцца і дастаўляюцца асобна. Кожная Ethernet-станцыя мае свой ўласны 48-бітны MAC-адрас, які выкарыстоўваецца як канцавы пункт альбо крыніца для кожнага пакета. Сеткавыя карткі, як правіла, не прымаюць пакетаў, якія адрасаваныя іншым Ethernet-станцыям. Унікальны МАС-адрас запісваецца ў кантролер кожнай сеткавай карткі.

Нягледзячы на сур'ёзныя змены ад 10-Мбітнага тоўстага кааксіялу да 1-Гбітнага оптавалаконнага злучэння кшталту «point-point», розныя варыянты Ethernetу на ніжэйшым узроўні амаль аднолькавыя з погляду праграміста і могуць лёгка злучацца паміж сабой з дапамогай таннага абсталявання. Гэта магчыма, бо фармат кадра застаецца нязменным, нягледзячы на розныя працэдуры доступу да сеткі.

Ethernet — архітэктура сеткі, якая грунтуецца на тапалогіі лагічнай шыны, з падзяляльным асяроддзем перадачы, метады доступу да асяроддзя перадачы CSMA/CD апісаны стандартам IEEE 802.3. Паводле фізічнай рэалізацыі адрозніваюць:

• 10BASE5 — Thick («тоўсты») Ethernet;
• 10Base2 — Thin («тонкі») Ethernet;
• 10BaseT — Twisted-pair Ethernet (Ethernet на вітой пары);
• 10Broad36 — сетка на шырокапалосным 75-Омным кааксіяльным кабелі;
• 10BaseF — некалькі варыянтаў сеткі на оптавалаконным кабелі;
• 100BaseT — стандарты FastEthernet на вітой пары (100BaseT4, 100BaseTX).

Першы элемент ва ўмоўным пазначэнні архітэктуры — скорасць перадачы ў Мбіт/с; другі элемент пазначае спосаб перадачы: Base — прамая немадуляваная перадача, Broad — выкарыстанне шырокапалоснага кабелю з частотным ушчыльненнем каналаў; трэці элемент — асяроддзе перадачы (T — вітая пара, F — оптавалакно) альбо даўжыня сегмента кабеля ў сотнях метраў (сучасныя сеткавыя адаптары даюць магчымасць павялічваць даўжыню сегмента, напрыклад для 10Base2, да 250—300 метраў).

Тэхналогія Ethernet (далучэнне Інтернет праз асобны кабель)

Тоўсты Ethernet

Ужываюцца таксама сінонімы — ThickNet, Yellow (жоўты), 10Base5. «Тоўсты» Ethernet уведзены ў 60-х гадах. Класічны варыянт выкарыстоўвае тоўсты кааксіяльны кабель RG-11 жоўтага колеру з пасярэбраным цэнтральным дротам і падвойным экранаваннем. Кабель мае хвалевы супраціў 50 Ом, малое затуханне ды высокую ступень аховы ад вонкавых уплываў. На канцах кабеля ўсталёўваюцца 50-Омныя апоры (тэрмінатары), адзін з якіх зазямляецца. Кабель мае праз кожныя 2,5 м разметку ў выглядзе рыс, якія пазначаюць месца магчымага далучэння альбо разрэзу. Адрэзкі кабеля могуць злучацца раз'ёмамі. Для ўключэння вузла на кабель мантуецца трансівер MAU (актыўная прылада з сілкаваннем 12В), які можа падключацца праз T-канэктар альбо шляхам праколвання кабеля («вампір»).Трансівер злучаецца з сеткавым адаптарам з дапамогай адмысловага кабельнага спуска (AUI Cable) даўжынёй да 50 м. Кабельны спуск змяшчае лініі сілкавання трансівера і экранавання вітой пары для сігналаў прыёму, перадачы ды выяўлення калізій. Як «жоўты» кабель, так і кабельны спуск маюць таўшчыню да 1 см. Жорсткасть кабеляў стварае дадатковыя эксплуатацыйныя праблемы. Кошт абсталявання і складанасць мантажу не спрыяюць шырокаму выкарыстанню гэтай архітэктуры. Часам «тоўсты» Ethernet выкарыстоўваюць для пракладвання базавых (храбтовых, Backbone) сегментаў у працэсе пабудовы кампусных сетак.

Асноўныя характарыстыкі:

• максімальная даўжыня сегмента — 500 м;
• максімальная колькасць сегментаў, злучаных з выкарыстаннем паўтаральнікаў — 5 (агульная даўжыня — 2500 м);
• тры з пяці сегментаў могуць выкарыстоўвацца для ўключэння вузлоў (Trunk Segments), два іншыя — як паўтаральнікі (Link Segments);
• у адным сегменце (Trunk) можа быць да 100 вузлоў разам з паўтаральнікамі.

Тонкі Ethernet

Ужывальныя таксама сінонімы — ThinNet, 10Base2. Адзін з самых папулярных варыянтаў архітэктур для лакальных сетак выкарыстоўвае тонкі кааксіяльны кабель RG-58. Кабель мае хвалевае супраціўленне 50 Ом, сярэднія затуханні і ступень аховы ад вонкавых уплываў. На канцы кабеля ўсталёўваюцца 50-Омныя апоры, адна з якіх зазямляецца. Адрэзкі кабеля могуць злучацца I ды T-канэктарамі, адлегласць паміж якімі не можа быць менш за 50 см. Уключэнне вузла, якое заўжды суправаджаецца разразаннем кабеля, можа здзяйсняцца праз T-канэктар альбо Т-падобнае адгалінаванне ад Т-канэктара, якое не можа перавышаць 10 см. Такія абмежаванні ствараюць эксплуатацыйныя складанасці. Адсутнасць кантакту ў якім-небудзь месцы сегменту (надзвычай распаўсюджаная няспраўнасць) выводзіць з строю ўсю сетку. Перашкоды ў працы магчымы таксама з прычыны датыкання T-канэктараў да металічных карпусоў іншых раз'ёмаў камп’ютара. Аптымальны спосаб выкарыстання — для пракладкі базавай сеткі паміж кабельнымі цэнтрамі.

Асноўныя характарыстыкі:

• максімальная даўжыня сегмента — 200 м;
• максімальная колькасць сегментаў, злучаных з выкарыстаннем паўтаральнікаў — 5 (агульная даўжыня — 1000 м);
• тры з пяці сегментаў могуць выкарыстоўвацца для ўключэння вузлоў (Trunk Segments), два іншыя — як паўтаральнікі (Link Segments);
• у адным сегменце (Trunk) можа быць да 30 вузлоў разам з паўтаральнікамі.

Магчымы варыянты супольнага выкарыстання «тоўстага» і «тонкага» кабелю ў адным сегменце праз адмысловыя пераходныя раз'ёмы.

Ethernet на вітой пары

Удасканаленне сеткавых прылад, у прыватнасці адаптараў, дало магчымасць шырока выкарыстоўваць вітую пару як асяроддзе перадачы. У межах стандарту Ethernet створаны спецыфікацыі 10BaseT, які ўжывае дзве неэкранаваныя вітыя пары UTP (Unshielded Twisted Pair) 3, 4 альбо 5 катэгорыі, і 100BaseT4, які грунтуецца на чатырох вітых парах UTP 5 категорыі альбо экранаванай вітой пары STP (Shielded Twisted Pair). Для сувязі паміж вузламі сеткі патрэбна мець дзве вітыя пары праваднікоў: адна — для перадачы, другая — для прыёму інфармацыі. Звычайна замест двух кабеляў па адной пары вітых праваднікоў у кожным выкарыстоўваюць адзін кабель з чатырма парамі праваднікоў. Акрамя эканоміі ды тэхнічных пераваг, гэта стварае магчымасць пераходу на больш скарасныя сеткавыя архітэктуры без замены самога кабеля.

Фізічная тапалогія — зорка: кожны вузел сеткі злучаецца са сваім портам кабельнага цэнтра кабельным промнем, які не павінен перавышаць даўжыню 100 м. На канцах кабеля з дапамогай адмысловага абціскальнага інструмента ўсталёўваюцца 8-кантактныя раз'ёмы RJ-45. Найбольш распаўсюджанымі з’яўляюцца 8- ды 16-портавыя кабельныя цэнтры, якія камплектуюцца вонкавымі адаптарамі электрасілкавання. Звычайна адзін з портаў прызначаецца для злучэння з наступным кабельным цэнтрам (перакрыжаванымі парамі праваднікоў). Большасць кабельных цэнтраў маюць такія ж раз'ёмы для далучэння тонкага кааксіяльнага кабеля, што дае магчымасць гнутка камбінаваць фізічную тапалогію сеткі Ethernet і абодва найбольш распаўсюджаныя тыпы кабелю. Найбольш уразлівае месца Ethernet на вітой пары — кабельны цэнтр, выхад са строю якога паралізуе ўсе вузлы сеткі, злучаныя з ім вітымі парамі.

Варта адзначыць асноўныя характарыстыкі і перавагі вітой пары:

• фізічная тапалогія — зорка;
• максімальная даўжыня промня — 100 м;
• да кожнага вузла далучаецца толькі адзін кабель;
• пашкоджанне кабеля выводзіць са строю толькі адзін сеткавы вузел;
• несанкцыянаванае праслухоўванне пакетаў у сетцы ускладняецца;

Фармат кадра

Распаўсюджаны фармат кадра Ethernet II

Існуе некалькі фарматаў Ethernet-кадра.

• Першасны Version I (больш не ўжываецца).
• Ethernet Version 2 ці Ethernet-кадр II, так званы DIX (абрэвіятура першых літар фірм-распрацоўнікаў DEC, Intel, Xerox) — самая вядомая і выкарыстоўваецца у цяперашні час. Часта выкарыстоўваецца непасрэдна пратаколам інтэрнэт.
• Novell — унутраная мадыфікацыя IEEE 802.3 без LLC (Logical link control).
• Кадр IEEE 802.2 LLC.
• Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.
• Некаторыя сеткавыя карткі Ethernet, якія выпускаліся кампаніяй Hewlett-Packard выкарыстоўвалі для працы кадр фармату IEEE 802.12, адпаведна стандарту 100VG-AnyLAN.

Як дапаўненне Ethernet-кадр можа змяшчаць тэг IEEE 802.1Q для ідэнтыфікацыі VLAN, да якой ён адрасаваны, і IEEE 802.1p для ўказання прыярытэту.

Розныя тыпы кадру маюць розны фармат і значэнне MTU.

Спасылкі

• http://nvworld.ru/news/tags/ethernet/ -Новости Ethernet;
• http://www.axis.com/ru/products/video/about_networkvideo/ip_networks.htm Архівавана 24 верасня 2014. — Локальная сеть и Ethernet;