Ethernet

Schemat sieci Ethernet

Karta sieciowa

Ethernet to standard wykorzystywany w budowie lokalnych sieci komputerowych. Obejmuje on specyfikację kabli oraz przesyłanych nimi sygnałów. Ethernet opisuje również format pakietów i protokoły z dwóch najniższych warstw Modelu OSI. Jego specyfikacja została podana w standardzie 802.3 IEEE. Ethernet jest najpopularniejszym standardem w sieciach lokalnych. Inne wykorzystywane specyfikacje to Token Ring, FDDI czy Arcnet. Ethernet został opracowany w Xerox PARC czyli ośrodku badawczym firmy Xerox i opublikowany w roku 1976. Ethernet bazuje na idei węzłów podłączonych do wspólnego medium i wysyłających i 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 unikalny adres MAC.

Klasyczne sieci Ethernet mają cztery cechy wspólne. Są to: parametry czasowe, format ramki, proces transmisji oraz podstawowe reguły obowiązujące przy ich projektowaniu.

Ramka sieci Ethernet

Istnieją 4 standardy ramek:

• Ethernet wersja 1 - już nie używana,
• Ethernet wersja 2 (Ethernet II) - zwana też ramką DIX od firm DEC, Intel i Xerox, które opracowały wspólnie ten typ ramki i opublikowały w 1978. Jest ona w tej chwili najczęściej stosowana,
• IEEE 802.x LLC,
• IEEE 802.x LLC/SNAP.

Ramki różnią się pomiędzy sobą długościami nagłówków, maksymalną długością ramki (MTU) i innymi szczegółami. Różne typy ramek mogą jednocześnie korzystać z tej samej sieci.

Preambuła	SFD	Adres docelowy (MAC)	Adres źródłowy (MAC)	Długość pola danych	Dane (pole wypełnienia)	FCS
7	1	6	6	2	od 46 do 1500	4

Preambuła - naprzemienny ciąg bitów 1 i 0 oznaczający początek ramki. SFD - specjalny bajt 10101011 oznaczający koniec preambuły (należy zauważyć, że różni się od bajtów w preambule dwoma bitami 1 na końcu)

Wczesne wersje Ethernetu

• Xerox Ethernet - oryginalna implementacja firmy Xerox używająca ramek formatu 1 i 2.
• 10BASE5 zwana też ang.Thicknet albo "gruby koncentryk" - standard z 1980 roku IEEE 802.3 używający grubego (12 mm) kabla koncentrycznego o impedancji 50 Ohm. Umożliwiał budowę segmentów o długości do 500 m. Obecnie już nie stosowany, ale czasami można spotkać jeszcze pracujące instalacje. Pracował z szybkością 10 Mb/s.
• 10BROAD36 – przestarzały, pracował na 75 Ohm 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 lub "cienki koncentryk" - używa kabla koncentrycznego o średnicy ok. 5 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 impedancji 50 Ohm. Maksymalna długość segmentu wynosiła 185 m. chociaż rozwiązania niektórych 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.
• StarLAN 10 - pierwsza implementacja kabla typu 'skrętka' przy szybkości 10 Mbit/s.
• 10Base-T - pracuje na 4 żyłach (2 pary 'skrętki') kategorii 3 lub 5. Każda karta sieciowa musi być podłączona do huba lub switcha. Maksymalna długość kabla wynosi 120 m. 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 i 10BASE-FP Ethernetu za pomocą światłowodu.
• 10BASE-FL - ulepszony standard FOIRL. Jedyny z szeroko stosowanych z rodziny 10BASE-F.
• 10BASE-FB - przeznaczony do łączenia hubów lub switchy, przestarzały.
• 10BASE-FP - do sieci nie wymagających elementów aktywnych (hubów, switchy), nigdy nie zaimplementowany.

FastEthernet

• 100BASE-T - rodzina 3 standardów Ethernetu 100 Mb/s na kablu typu skrętka obejmująca 100BASE-TX, 100BASE-T4 i 100BASE-T2.
  • 100BASE-TX - podobny do 10BASE-T, ale z szybkością 100 Mb/s. Wymaga 2 par skrętki i kabli kategorii 5. Obecnie jeden z najpopularniejszych standardów sieci opartych na 'skrętce'.
  • 100BASE-T4 - Używa 4 par 'skrętki' kategorii 3. Obecnie przestarzały.
  • 100BASE-T2 - Miał używać 2 par 'skrętki' kategorii 3 jednak nie ma sprzętu sieciowego wspierającego ten typ Ethernetu.
• 100BASE-FX - Ethernet 100 Mb/s za pomocą włókien światłowodowych.

Gigabit Ethernet

• 1000BASE-T - 1 Gb/s na kablu miedzianym kat. 5 lub wyższej. Ponieważ kabel kategorii 5e może bez strat przenosić do 125 Mbit na sekundę, osiągniecie 1000 Mb/s wymaga użycia czterech par przewodów oraz modyfikacji układów transmisyjnych dającej możliwość transmisji ok. 250Mb/s na jedną parę przewodów w skrętce.
• 1000BASE-SX - 1 Gb/s na światłowodzie (do 550 m).
• 1000BASE-LX - 1 Gb/s na światłowodzie (do 550 m). Zoptymalizowany dla połączeń na dłuższe dystanse (do 10 km) za pomocą światłowodów jednomodowych.
• 1000BASE-LH - 1 Gb/s na światłowodzie (do 100 km).
• 1000BASE-CX - 1 Gb/s na specjalnym kablu miedzianym na odległość do 25 m. Obecnie przestarzały i 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' umożliwia zasięg 240 lub 300 m za pomocą światłowodów wielomodowych (przy 1310nm) lub 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 i 10GBASE-EW - odpowiedniki 10GBASE-SR, 10GBASE-LR i 10GBASE-ER używające transmisji synchronicznej na tych samych typach światłowodów i 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 również wykorzystanie kabla kategorii 6 – wtedy maksymalna długość kabla nie powinna przekraczać 55m.

Inne standardy

• Ethernet bezprzewodowy - opisany w IEEE 802.11. Wymiana danych z szybkościami od 11 do 54 Mbit/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.

Zobacz też

• karta sieciowa
• sieć lokalna
• sieć bezprzewodowa
• Token Ring
• FDDI
• RJ-45 (opis połączenia kabla)