Ethernet относится к технологии проводных сетей передачи данных, которая соединяет программное и/или аппаратное обеспечение друг с другом. Обычно это делается через кабель локальной сети, поэтому Ethernet часто упоминается как технология локальной сети. Таким образом, Ethernet позволяет обмениваться данными между конечными устройствами. Это могут быть компьютеры, принтеры, серверы, дистрибутивы и т.д. Объединенные в локальную сеть, эти устройства устанавливают соединения по протоколу Ethernet и могут обмениваться пакетами данных друг с другом. Текущим и наиболее широко используемым протоколом для этого является IEEE 802.3.
Ethernet был разработан в начале 1970-х годов, но сетевая система первоначально использовалась внутри компании Xerox. Только в начале 1980-х Ethernet превратился в стандартизированный продукт. Однако только в середине десятилетия Ethernet получил широкое распространение, когда ряд компаний-производителей начали работать с Ethernet и сопутствующими продуктами. Технологии внесли значительный вклад в то, что персональный компьютер произвел революцию в мире труда. Стандарт IEEE 802.3, широко распространенный сегодня, используется, например. B. используется в офисах, домах, контейнерах и перевозчиках.
Если в первой версии технологии скорость составляла всего 3 мегабита в секунду, то сегодня протоколы Ethernet обеспечивают скорость до 1000 мегабит в секунду. Ранние Ethernet были ограничены одним зданием, сегодня Ethernet по оптоволокну может охватывать до 10 километров. В процессе развития Ethernet занял доминирующее положение среди технологий локальных сетей и превзошел многих конкурентов. Кроме того, так называемый Ethernet реального времени в настоящее время является отраслевым стандартом для коммуникационных приложений.
Определение Ethernet
Ethernet — это технология, которая позволяет устройствам в проводных сетях передачи данных взаимодействовать друг с другом. Таким образом, устройства, подключенные к сети Ethernet, могут образовывать сеть и обмениваться пакетами данных. Это создает локальную сеть ( LAN ) через соединения Ethernet.
Как работает Ethernet? Тогда и сейчас
Каждому устройству в сети Ethernet назначается собственный адрес, называемый MAC -адресом (48 бит). Члены этой общей сети могут передавать сообщения по радиочастоте. Ethernet использует для этого метод основной полосы частот и метод мультиплексирования. Для связи друг с другом используется плавный алгоритм CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей/обнаружение коллизий). Сетевая топология Ethernet логична, поэтому структура может быть, например. B. быть реализован в виде шины или звезды.
Многие устройства могут быть связаны друг с другом через Ethernet. Для этого каждому конечному устройству назначается собственный MAC-адрес.
Общение с помощью этого алгоритма похоже на обсуждение за круглым столом, где каждый участник дает другому договорить. Если два сообщения сталкиваются, участники пытаются передать их снова через случайные промежутки времени. Поскольку для успешной связи требуется как отправка, так и прием, не должно происходить перегрузки данными, например, если отправленное сообщение слишком сильное для довольно слабого приема. В противном случае данные могут быть потеряны. Скорость сигнала и скорость передачи регулируют бесперебойную связь, устанавливая правила для кадров данных.
Чтобы предотвратить конфликт данных, соответствующий сигнал помехи должен поступить на приемник до пакета данных. Однако, поскольку большинство сетей сегодня работают в полнодуплексном режиме, эта проблема встречается редко. Однако это было важно для раннего развития технологии Ethernet.
Сеть использует алгоритм Ethernet для регулирования обмена пакетами данных без коллизий.
Первоначально каждое сообщение, отправляемое в сети, в основном направлялось на все конечные устройства. Затем они должны были отфильтровать полученные данные и решить, имеют ли они отношение к ним. Эта общая шина допускала широковещательные сообщения, но также регистрировала весь трафик для каждого участника — явный недостаток безопасности раннего Ethernet. Хотя данные могли быть зашифрованы, сам трафик данных не мог контролироваться индивидуально. Даже концентраторы не могут закрыть эту брешь в безопасности. Мосты и коммутаторы, с помощью которых можно сегментировать Ethernet, помогают в современных сетях.
Однако даже эти методы не решают всех проблем. злоупотребление, напр. B. из-за лавинной рассылки MAC-адресов и подмены MAC-адресов по-прежнему представляет угрозу для стабильности сети и безопасности передаваемых пакетов данных. Поэтому безопасная работа в сети Ethernet требует серьезного использования всех подключенных систем и регулярного анализа данных (например, анализа LAN) для выявления теоретических случаев неправильного использования и сбоев.
Пока объем данных не перегружает Ethernet, он работает нормально. Однако если загрузка емкости превышает 50 процентов, может возникнуть перегрузка данных. В ходе технического развития персональных компьютеров и постоянно увеличивающегося объема данных сети Ethernet также должны были развиваться дальше, чтобы идти в ногу с технологическими достижениями. Коммутаторы обеспечивают, например, более эффективное распределение пакетов данных и снижают риск коллизий. Современные кабельные технологии, такие как витые пары и оптоволокно, имеют более высокие скорости передачи, соответствующие требованиям современных сетей.
Другим нововведением является » Ethernet Flow Control «. С помощью этого механизма передача данных может быть временно остановлена, чтобы облегчить поток данных в другом месте. Это особенно полезно в полнодуплексном режиме, когда сеть обслуживает относительно большое количество конечных устройств. Затем управление потоком временно отключает определенных членов сети, чтобы оптимизировать общую надежность сети. Однако это может привести к потерям скорости, которые затем можно сдержать с помощью других механизмов, таких как протокол управления передачей.
В прошлом Ethernet в основном использовал обычные коаксиальные кабели. Однако сегодня медные и оптоволоконные кабели с витой парой являются отраслевым стандартом, обеспечивающим гораздо более высокую скорость передачи и большие расстояния. Еще одним преимуществом является то, что медные кабели также могут питать подключенные устройства. Этот метод, также известный как Power over Ethernet (PoE), обеспечивает более энергоэффективные сети и указан в IEEE 802.3af.
История Ethernet
Ethernet развился из ALOHAnet, радиосети Гавайского университета. В исследовательском центре Xerox в Пало-Альто дальновидный Роберт Меткалф работал над ранней версией протокола проводного Ethernet еще в начале 1970-х годов. Изначально это предназначалось для облегчения внутренней работы и активного тестирования. Фаза тестирования завершилась в 1976 году научной статьей, которую Меткалф опубликовал вместе с Дэвидом Боггсом. Она описала локальные сети связанных персональных компьютеров.
В 1979 году Меткалф основал свою собственную компанию 3com, чтобы ускорить разработку компьютеров и локальных сетей и сделать Ethernet стандартом. Он совершил свой прорыв в 1980 году, приняв Ethernet 1.0, который затем получил дальнейшее развитие в Институте инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). Этот процесс привел к изобретению других технологий, включая протокол CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей/обнаружение коллизий), позже известный как IEEE 802.3. Также были созданы новаторские протоколы Token Bus (802.4) и Token Ring (802.5).
Такие инновации, как Cheapernet, Ethernet-on-Broadband и StarLAN, были добавлены в период с 1983 по 1986 год, прежде чем стандарт Ethernet привлек к себе более широкое внимание многих производителей. В результате некоторые малые предприятия начали использовать сети Ethernet на рабочих местах, но по-прежнему по четырехпроводным телефонным линиям. Только в начале 1990-х годов Ethernet-соединения были разработаны с использованием витой пары и оптоволоконных кабелей, что привело к введению стандарта 100 Мбит/с для Ethernet в соответствии с IEEE 80.2.3u в 1995 году. В то же время был утвержден стандарт беспроводной локальной сети (802.11). Поэтому 1995 год считается годом рождения современного Интернета.
Обзор: технологии и термины Ethernet
| техника/термин | Объяснение |
| LAN (локальная сеть) | Компьютерная сеть, соединяющая несколько систем локально |
| Switching | Коммутация регулирует путь пакета данных в сети; Входящие и исходящие пакеты определяются по отправителю и получателю |
| Управление потоком Ethernet | Передача данных в сети Ethernet временно остановлена; Цель — меньше потерь данных и больше эффективности |
| CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей/обнаружение конфликтов) | Процедура доступа к среде, которая определяет, каким системам в сети разрешен доступ к среде передачи; предотвращает столкновения |
| Кадр/кадр данных Ethernet | Модуль протокола, который содержит важную информацию для передачи данных, включая MAC-адрес. |
| MAC-адрес/адрес устройства | Уникальный адрес, присвоенный устройству в компьютерной сети |
| PoE (питание через Ethernet) | Кабель Ethernet может питать целевое устройство |
| Коаксиальный кабель | Двухжильный кабель, до 10 Мбит/с (устаревшая технология) |
| Витая пара | Кабель витая пара, поддерживает PoE, до 10 Гбит/с |
| Опто-волоконный кабель | Волоконно-оптический кабель, большая дальность действия, возможна огромная скорость передачи (теоретически примерно до 70 терабит/с) |
| Полудуплексный режим | Связь возможна только попеременно в одном направлении (устаревшая технология) |
| Полнодуплексный режим | Связь возможна в обоих направлениях одновременно |
Обзор: стандарты Ethernet
| Стандарт Ethernet | обозначение | скорость передачи данных | кабельная техника | Год издания |
| 802.3 | 10Base5 | 10 Мбит/с | коаксиальный кабель | 1983 г. |
| 802.3а | 10Base2 | 10 Мбит/с | коаксиальный кабель | 1988 г. |
| 802.3i | 10Base-T | 10 Мбит/с | витая пара | 1990 г. |
| 802.3j | 10Base Флорида | 10 Мбит/с | опто-волоконный кабель | 1992 г. |
| 802.3у | 100Base-TX, 100Base-FX, 100Base-SX | 100 Мбит/с | витая пара, оптоволоконный кабель | 1995 г. |
| 802.3z | 1000Base-SX, 1000Base-LX | 1 Гбит/с | опто-волоконный кабель | 1998 г. |
| 802.3аб | 1000Base-T | 1 Гбит/с | витая пара | 1999 г. |
| 802.3ae | 10GBase-SR, 10GBase-SW, 10GBase-LR, 10GBase-LW, 10GBase-ER, 10GBase-EW, 10GBase-LX4 | 10 Гбит/с | опто-волоконный кабель | 2002 г. |
| 802.он | 10GBase-T | 10 Гбит/с | витая пара | 2006 г. |
