Materiál z PIE.Wiki. Ethernetové standardy a rozhraní

Technologie Ethernet umožňuje použití různých přenosových médií, pro každé z nich existuje standardní typový název XBaseY, kde X- přenosová rychlost, Mbit/s (10, 100, 1000 ...); Základna - klíčové slovo(označuje modulovaný přenos); Y- konvenční označení přenosového média a komunikačního dosahu. Všechny moderní verze Ethernetu používají kroucený dvoulinkový kabel nebo optická vlákna a hvězdicovou topologii. Centrální uspořádání hvězdy může být opakovač (aka rozbočovač) nebo přepínač. Možné je i bodové spojení dvou uzlů. U starších verzí se koaxiální kabel vyznačoval sběrnicovou topologií, jejíž hlavní nevýhodou je malá spolehlivost celé sítě. Existuje také exotická verze pasivní optické sběrnice 10BaseFP. Někdy se používají sítě media konvertory(media converter) převádějící typy rozhraní. Nejčastěji se používají převodníky "twisted pair" na optiku, dále se používají převodníky jednovidového vlákna na vícevidové.

Pro Ethernet s rychlostí 10 Mbps existují následující standardy.

? 10Základ 5- síť na silném koaxiálním kabelu RG-8 (50 Ohm) se sběrnicovou topologií, maximální délka segmentu kabelu je 500m. síťový adaptér musí mít rozhraní AUI připojené kabelovou sponou (4 stíněné kroucené páry) k transceiveru nainstalovanému na kabelu. V současné době se nepoužívá pro nové sítě (drahé, těžkopádné, neefektivní a neperspektivní).

? 10Základ 2- síť na tenkém koaxiálním kabelu RG-58 (50 Ohm) se sběrnicovou topologií, maximální délka segmentu kabelu je 185 m. Pro připojení musí mít síťový adaptér konektor rozhraní BNC (nebo AUI s transceiverem). Jedná se o nejlevnější (z hlediska vybavení) síťovou variantu; nejsou žádné vyhlídky na rozvoj.

? 10BaseT- kroucená dvoulinka kategorie 3 a vyšší (2 páry vodičů), délka paprsku - až 100 m (na kabelu kategorie 5 se dostanete na vzdálenost 200 m, ale nedoporučuje se to). Pro připojení musí mít síťový adaptér konektor rozhraní RJ-45 (nebo AUI s transceiverem). Tento efektivní varianta síť vstupní úroveň, umožňuje rozšířit šířku pásma nahrazením rozbočovačů opakovačů přepínači. S kabeláží kategorie 5 a vyšší umožňuje pohybovat se rychlostí 100 a dokonce 1000 Mbps (s výměnou karet a hubů).

? 10BaseF a FOIRL- síť na optickém kabelu (pár vláken). Pro připojení musí mít adaptér rozhraní AUI, na kterém je nainstalován optický transceiver. Používají se levné multimódové transceivery (vlnová délka - 850 nm) s dosahem až 1 km. Pro velké vzdálenosti (desítky kilometrů na jednovidovém vláknu) se používají jednovidové transceivery (1310 nm), které mohou pracovat i s multividovým vláknem (až 2 km).

Pro sítě Rychlý Ethernet s rychlostí 100 Mbps existují následující standardy.

? 100BaseTX- kroucená dvojlinka kategorie 5 a vyšší (2 páry vodičů), délka paprsku - až 100 m. Síťový adaptér se připojuje přes konektor RJ-45. Toto je oblíbená a optimální (cena / výkon) možnost připojení uzlů k síti. S kvalitní kabeláží umožňuje přejít na rychlost 1000 Mbit/s (s výměnou karet a hubů).

? 100BaseT4- kroucená dvoulinka kategorie 3 a vyšší (4 páry vodičů), délka paprsku - až 100 m. Konektor RJ-45, vzácná možnost.

? 100BaseFX- síť na optickém kabelu (pár vláken). Použité jednovidové transceivery (1310 nm), které mohou pracovat s multimódovým vláknem (až 2 km). Dojezd v plně duplexním režimu je desítky kilometrů.

? 100BaseSX- síť na optickém kabelu s levnými multimódovými transceivery (850 nm), dosah - až 300 m. Kompatibilní s 10BaseF, je podporováno automatické vyjednávání režimu a rychlosti (10/100).

Pro sítě Gigabit Ethernet s rychlostí 1000 Mbps existují následující standardy.

? 1000BaseCX- připojení aktivního zařízení krátkým (do 25 m) STP kabelem nebo dvouosým kabelem.

? 1000BaseT- připojení kroucenou dvojlinkou kategorie 5 a vyšší (4 páry) na vzdálenost až 100 m. Konektory RJ-45.

? 1000BaseSX- připojení přes dvojici multimodových vláken, dosah - 200–500 m (v závislosti na parametrech vlákna).

? 1000 BaseLX- připojení přes dvojici jednovidových vláken, dosah - až 50 km (v závislosti na parametrech transceiverů).

Výše byla uvedena omezení délky každého fyzického připojení v síti, pro operativnost (spolehlivý provoz protokolu pro řešení kolizí) však musí být splněny i další podmínky, podrobně popsané v literatuře. Problém zmenšení průměru kolizní domény je řešen pomocí přepínačů a překonání kolizní omezení délky každého spojení je zajištěno přepnutím do plně duplexního komunikačního režimu (ve kterém ke kolizím jako takovým nedochází). Pro sítě 10 Mbit Ethernet musí být splněny následující podmínky.

Pro koaxiální - pravidlo "5-4-3": maximálně 5 segmentů může připojit maximálně 4 opakovače, stanice (adaptéry) lze připojit maximálně ve 3 segmentech.

Pro kroucenou dvojlinku (a optiku) - mezi žádnou dvojicí uzlů nemohou být více než 4 opakovače (rozbočovače).

Pro všechny sítě: průměr kolizní domény - největší vzdálenost (délka „elektrického“ kabelu mezi párem uzlů) - by neměl přesáhnout 5 km.

Počet uzlů v kolizní doméně není větší než 1024 (ve skutečnosti by jich nemělo být více než 30-50).

Pro sítě Rychlý Ethernet omezení jsou přísnější.

Průměr kolizní domény - ne více než 205 m.

Počet opakovačů v kolizní doméně není větší než dva třídy II, maximálně jedna třída I.

PROTI Gigabit Ethernet jsou použity pouze přepínače, takže platí pouze omezení délky připojení.

Pro optické spoje se používají různé konektory: ST, SC, MT-RJ a další. Koaxiální konektory pro "tlusté" a "tenké" kabely se liší (řada "N" a BNC). Všimněte si, že každý koaxiální segment musí být ukončen 50 ohmovými terminátory a v jednom bodě uzemněn. „Uzemnění obvodu“ počítače není galvanicky spojeno se stíněním koaxiálního konektoru, proto se vyhněte náhodnému dotyku konektorů BNC kovovými částmi, které jsou připojeny k šasi počítače. Koaxiální sítě vyžadují správné uzemnění, porušení pravidel je plné vyhoření adaptérů.

Pro kroucenou dvojlinku se používají konektory RJ-45 (obr. 10.1), obsazení pinů konektoru síťového adaptéru (port MDI) je uvedeno v tabulce. 10.1. Porty na rozbočovačích 10BaseT, 100BaseTX a 100BaseT4 jsou porty MDIX se signály TX a RX obrácenými. Pro připojení koncových uzlů k portům aktivního zařízení (propojení portů MDI-MDIX, obr.10.2, A) je použit "rovný" kabel (obr. 10.3, A), pro přímé připojení adaptérů (MDI-MDI, obr.10.2, b) nebo propojení dvou komunikačních zařízení (MDIX-MDIX) použijte "křížený" kabel (obr. 10.3, b). U komunikačních zařízení je zpravidla jeden z portů vybaven přepínačem MDI-MDIX nebo přídavným konektorem.

Rýže. 10.1... Konektor RJ-45: A- Vidlička, b- zásuvka

Tabulka 10.1... Konektor RJ-45 pro adaptér Ethernet

Kontakt	10BaseT / 100BaseTX	100BaseT4	1000BaseTX
1	Tx +	Tx_D1 +	BI_D1 +
2	Tx-	Tx_D1-	BI_D1-
3	Rx +	Rx_D2 +	BI_D2 +
4	Nepřipojený	BI_D3 +	BI_D3 +
5	Nepřipojený	BI_D3-	BI_D3-
6	Rx-	Rx_D2-	BI_D2-
7	Nepřipojený	BI_D4 +	BI_D4 +
8	Nepřipojený	BI_D4-	BI_D4-

Rýže. 10.2... Síť 10BaseT / 100BaseTX: A- hvězda, b- point-to-point spojení

Rýže. 10.3... Kabely rozhraní Ethernet: A- "rovný", b- "přejít"

PROTI lokální sítě obvykle se používá kabelové vedení, skládající se z pevných kabelů, zakončených zástrčkami a propojovacími kabely. Pevná kabeláž je provedena tak, aby poskytovala „přímé“ připojení kolíků konektorů rozhraní. Propojovací kabely mohou být rovné nebo křížené. Všimněte si, že připojení kolíků 4, 5, 7 a 8 jsou vyžadována pouze u 100BaseT4 a 1000BaseTX, ale neinterferují s 10BaseT a 100BaseTX, takže kabeláž je jedna.

Gigabit Ethernet 1000BaseTX používá pouze přímé kabely. Univerzální porty jsou kompatibilní s Fast Ethernetem (auto-negotiate). Pokud propojíte dva porty Gigabit Ethernet kříženým kabelem, budou komunikovat v režimu 100BaseTX.

Pro výše uvedené implementace kroucené dvoulinky Ethernet, protokol vyjednávání režimu(autonegotiation), která se provádí pokaždé, když je navázáno spojení po fyzickém připojení a/nebo inicializaci portu. Protokol je založen na výměně servisních impulsů (jsou odlišné od rámců přenášené informace). Tento protokol umožňuje připojeným portům vybrat nejúčinnější režim dostupný pro oba porty. Priority režimu v sestupném pořadí: 1000BaseT, 100BaseTX plný duplex, 100BaseT4, 100BaseTX poloviční duplex, 10BaseT plný duplex, 10BaseT poloviční duplex. Protokol autonegotiation může být zakázán (nebo neimplementován), v takovém případě je režim provozu vynucen při konfiguraci portu. Možnost přepínání režimů se odráží v názvech portů (například Fast Ethernet 10/100), podpora režimu 100BaseT4 není běžná.

Pro optické možnosti se také objevil odpovídající protokol, ale jeho možnosti jsou omezené kvůli pravděpodobnému nesouladu vlnových délek používaných v různých možnostech. Je pravda, že automatické vyjednávání zde není tak nutné, protože optických připojení je mnohem méně, jsou pečlivě plánována a často se nekonfigurují.

Standard Ethernet (10 Mbit/s) definuje rozhraní AUI (Attachment Unit Interface), pomocí kterého lze k adaptéru připojit transceiver (transceiver) pro libovolné přenosové médium. Transceiver obsahuje koncové obvody vysílače, přijímače a detektoru kolize. Přiřazení pinů rozhraní AUI je uvedeno v tabulce. 10.2 je zde použit konektor DB-15 (samice na adaptéru, samec na transceiveru).

Tabulka 10.2... Ethernet AUI konektor

Kontakt	Signál
1	Kolize
2	Srážka +
3	Vysílat +
4	Příjem (obrazovka)
5	Přijmout +
6	DC napájení GND
7	Nepřipojený
8	Nepřipojený
9	Srážka -
10	Přenést -
11	Vysílat (obrazovka)
12	Přijmout -
13	DC napájení (+ 12B)
14	DC napájení (obrazovka)
15	Nepřipojený

Standard Fast Ethernet obsahuje rozhraní MII (Media Independent Interface). V MII jsou data pro přijímač a vysílač přenášena v nekódované podobě po 4bitových paralelních sběrnicích (s taktovací frekvencí 2,5 a 25 MHz pro rychlosti 10, resp. 100 Mbps) nebo v sériovém kódu (pro 10 Mbps). Rozhraní obsahuje signály synchronizace a ovládání přijímače a vysílače, stavu linky (přítomnost nosiče, kolize) a také sériové ovládací rozhraní SMI (viz část 11.2), přes které lze komunikovat s řídicími registry transceiveru. Identifikován byl i fyzický konektor pro zasunutí výměnných modulů (40pinový, dvouřadý), který se však v PC prakticky nevyskytuje.

Tutorial

Co je to kolizní doména?
Kolik párů se používá pro Ethernet a proč?
Pro jaké páry je příjem a pro jaké vysílání?
Co omezuje délku segmentu sítě?
Proč nemůže být rám menší než určitá velikost?

Pokud neznáte odpovědi na tyto otázky, ale jste příliš líní číst normy a seriózní literaturu k tématu, prosím pod kat.

Někdo si myslí, že to jsou samozřejmé věci, jiný řekne, že nudná a zbytečná teorie. Nicméně v rozhovorech můžete pravidelně slyšet podobné otázky. Můj názor: každý, kdo si musí vyzvednout krimpovací 8P8C, by si měl být vědom toho, o čem bude řeč níže (tento konektor se obvykle mylně nazývá RJ-45). Nepředstírám akademickou hloubku, zdržím se vzorců a tabulek a také lineární kódování necháme přes palubu. Půjde hlavně o měděné dráty, ne o optiku, tk. jsou rozšířenější v běžném životě.

Technologie Ethernet popisuje dvě spodní vrstvy modelu OSI najednou. Fyzické a kanálové. Dále budeme hovořit pouze o fyzickém, tzn. jak se bity přenášejí mezi dvěma sousedními zařízeními.

Technologie Ethernet je součástí bohatého dědictví výzkumného centra Xerox PARC. Rané verze Ethernetu používaly jako přenosové médium koaxiální kabel, ale postupem času byl zcela nahrazen vláknem a kroucenou dvojlinkou. Je však důležité pochopit, že použití koaxiálního kabelu do značné míry určilo, jak Ethernet funguje. Jde o to, že koaxiální kabel je sdílené přenosové médium. Důležitá vlastnost sdíleného prostředí: může být používáno současně několika rozhraními, ale současně by mělo vysílat pouze jedno. Pomocí koaxiálního kabelu můžete propojit nejen 2 počítače k sobě, ale i více než dva, bez použití aktivního vybavení. Tato topologie se nazývá pneumatika... Pokud však alespoň dva uzly na stejné sběrnici začnou současně vysílat informace, pak se jejich signály překrývají a přijímače ostatních uzlů nebudou ničemu rozumět. Tato situace se nazývá kolize a část sítě, kde uzly soutěží o společné přenosové médium kolizní doména... Aby vysílací uzel rozpoznal kolizi, neustále sleduje signály v okolí, a pokud se jeho vlastní vysílaný signál liší od pozorovaného, je kolize zaznamenána. V tomto případě všechny uzly přestanou vysílat a obnoví přenos náhodnýčasový interval.

Průměr kolizní domény a minimální velikost rámu

Nyní si představme, co by se stalo, kdyby v síti znázorněné na obrázku začnou uzly A a C současně vysílat, ale stihnou jej ukončit dříve, než přijmou navzájem svůj signál. To je možné s dostatečně krátkou přenášenou zprávou a dostatečně dlouhým kabelem, protože jak víme ze školních osnov, rychlost šíření jakýchkoli signálů je v nejlepším případě C = 3 * 10 8 m/s. Protože každý z vysílacích uzlů přijme opačný signál až poté, co již ukončil vysílání své zprávy - skutečnost, že došlo ke kolizi, žádný z nich nezjistí, což znamená, že nedojde k opětovnému přenosu rámců. Ale uzel B na vstupu bude přijímat součet signálů a nebude schopen správně přijímat žádný z nich. Aby k takové situaci nedošlo, je nutné omezit velikost kolizní domény a minimální velikost rámečku. Není těžké uhodnout, že tyto hodnoty jsou navzájem přímo úměrné. Pokud množství přenášených informací nedosahuje minimálního rámce, pak je zvýšeno díky speciálnímu poli pad, jehož název lze přeložit jako zástupný symbol.

Čím větší je potenciální velikost segmentu sítě, tím více režijních nákladů je vynaloženo na přenos malých datových bloků. Pro vývojáře Ethernetové technologie Mezi těmito dvěma parametry jsem musel hledat střední cestu a minimální velikost rámce byla nastavena na 64 bajtů.

Twisted pair a plně duplexní provoz

Kroucená dvoulinka jako přenosové médium se liší od koaxiálního kabelu tím, že může propojit pouze dva uzly a používá samostatná média pro přenos informací v různých směrech. Jeden pár se používá pro přenos (1,2 pinů, obvykle oranžové a bílo-oranžové vodiče) a jeden pár pro příjem (3,6 pinů, obvykle zelené a bílo-zelené vodiče). Na aktivním síťovém zařízení naopak. Není těžké si všimnout, že chybí středový pár kontaktů: 4, 5. Tento pár byl speciálně ponechán volný, pokud zasunete RJ11 do stejné zásuvky, vezme jen volné kontakty. Můžete tak použít jeden kabel a jednu zásuvku, pro LAN a například telefon. Páry v kabelu jsou voleny tak, aby minimalizovaly vzájemné ovlivňování signálů na sebe a zlepšily kvalitu komunikace. Vodiče jednoho páru jsou spolu stočeny tak, aby vliv vnějšího rušení na oba vodiče v páru byl přibližně stejný.
Pro spojení dvou zařízení stejného typu, například dvou počítačů, se používá tzv. křížený kabel, kdy jeden pár spojuje kontakty 1,2 jedné strany a 3,6 druhé a druhý naopak: 3,6 kontaktů jedné. strana a 1 , 2 další. To je nutné pro připojení přijímače k vysílači, pokud použijete rovný kabel, získáte přijímač-přijímač, vysílač-vysílač. I když teď záleží jen na tom, jestli pracujete s nějakým archaickým vybavením, protože téměř všechna moderní zařízení podporují Auto-MDIX - technologii, která umožňuje rozhraní automaticky určit, který pár přijímá a který vysílá.

Nabízí se otázka: odkud pochází omezení délky segmentu Ethernetu přes kroucenou dvojlinku, když neexistuje žádné sdílené médium? Je to proto, že první kroucené dvoulinky používaly rozbočovače. Hub (jinými slovy vícevstupový opakovač) je zařízení, které má několik ethernetových portů a vysílá přijatý paket na všechny porty kromě toho, ze kterého paket přišel. Pokud tedy koncentrátor začal přijímat signály ze dvou portů najednou, pak nevěděl, co má vysílat do ostatních portů, byla to kolize. Totéž platilo o prvních ethernetových sítích využívajících optiku (10Base-FL).

Proč tedy používat 4-párový kabel, když jsou použity pouze dva ze 4 párů? Rozumná otázka a zde je několik důvodů, proč to udělat:

4-párový kabel je mechanicky spolehlivější než 2-párový kabel.
4párový kabel není třeba měnit při přechodu na Gigabit Ethernet nebo 100BaseT4, které již využívají všechny 4 páry
Pokud je jeden pár přerušen, můžete místo něj použít volný a nepřestavujte kabel.
Schopnost používat technologii Power over ethernet

Navzdory tomu v praxi často používají 2-párový kabel, propojují 2 počítače najednou, jeden 4-párový kabel nebo využívají volné páry pro připojení telefonu.

Gigabit Ethernet

Na rozdíl od svých předchůdců využívá gigabitový Ethernet pro přenos vždy všechny 4 páry současně. Navíc ve dvou směrech najednou. Informace jsou navíc kódovány nikoli dvěma úrovněmi jako obvykle (0 a 1), ale čtyřmi (00,01,10,11). Tito. napěťová úroveň v každém daném okamžiku nekóduje jeden, ale dva bity najednou. To se provádí za účelem snížení modulační frekvence z 250 MHz na 125 MHz. Navíc byla přidána pátá úroveň pro vytvoření redundance kódu. Umožňuje opravit chyby příjmu. Tento typ kódování se nazývá pětiúrovňové kódování pulzní amplitudy (PAM-5). Navíc za účelem využití všech párů zároveň Pro příjem a vysílání síťový adaptér odečítá svůj vlastní vysílaný signál od celkového signálu, aby přijal signál vysílaný druhou stranou. Plně duplexní režim je tedy realizován přes jeden kanál.

Dále více

10gigabitový Ethernet poskytovatelé jej již využívají jako celek, ale v segmentu SOHO se nepoužívá, od r zřejmě je dostatek gigabitového Ethernetu. 10GBE používá jedno a vícevidové vlákno, s nebo bez komprese vlnové délky, měděné kabely s konektorem InfiniBand a kroucený pár ve standardu 10GBASE-T nebo IEEE 802.3an-2006.

40 Gigabit Ethernet (nebo 40GbE) a 100gigabitový Ethernet (příp 100GbE). Vývoj těchto standardů byl dokončen v červenci 2010. V současné době se přední výrobci síťových zařízení, jako jsou Cisco, Juniper Networks a Huawei, již zabývají vývojem a uvedením prvních routerů podporujících tyto technologie. Přidat štítky

Ethernetové standardy definují kabelová připojení a elektrické signály na fyzické vrstvě, tedy ve formátu
rámce a protokoly řízení přístupu k médiím - na linkové vrstvě modelu OSI. Ethernet je především
popsané standardy IEEE 802.3. Ethernet se stal nejrozšířenější technologií LAN uprostřed
90. let minulého století, nahrazující zastaralé technologie jako Arcnet, FDDI a Token ring.

Historie stvoření

Technologie Ethernet byla vyvinuta ve spojení s mnoha ranými projekty Xerox PARC.
Všeobecně se uznává, že Ethernet byl vynalezen 22. května 1973, kdy Robert Metcalfe
napsal zprávu pro vedoucího PARC o potenciálu technologie Ethernet. Ale zákonné právo na to
Metcalfe obdržel technologii o několik let později. V roce 1976 on a jeho asistent David Boggs
vydala brožuru s názvem Ethernet: Distribuované přepínání paketů pro místní počítačové sítě.

Metcalfe opustil Xerox v roce 1979 a založil 3Com na podporu počítačů a místních
počítačové sítě (LAN). Podařilo se mu přesvědčit DEC, Intel a Xerox, aby spolupracovaly a vyvíjely se
Ethernet standard (DIX). Tato norma byla poprvé publikována 30. září 1980. On začal
rivalita se dvěma hlavními patentovanými technologiemi: token ring a ARCNET – které byly brzy
pohřben pod valícími se vlnami ethernetových produktů. V procesu boje se hlavní společností stal 3Com
v tomto odvětví.

Technika

Standard prvních verzí (Ethernet v1.0 a Ethernet v2.0) určuje, že jako přenosové médium
používá se koaxiální kabel, později bylo možné použít kroucenou dvojlinku a optický
kabel.

Důvody přechodu byly:

schopnost pracovat v duplexním režimu;
nízké náklady na kabel "twisted pair";
vyšší spolehlivost sítí v případě poruchy kabelu;
vysoká odolnost proti šumu při použití diferenciálního signálu;
Možnost napájení kabelem do uzlů s nízkou spotřebou, např. IP telefonů (Power over Ethernet, POE standard);
chybějící galvanické spojení (tok proudu) mezi uzly sítě. Při použití koaxiálního kabelu v ruských podmínkách, kde zpravidla není uzemnění počítačů, bylo použití koaxiálního kabelu často doprovázeno poruchou síťových karet a někdy dokonce úplným „vyhořením“ systémové jednotky. .

Důvodem přechodu na optický kabel byla potřeba zvětšit délku segmentu bez opakovačů.

Metoda řízení přístupu (pro síť zapnuto) - Carrier Sense Multiple Access and
detekce kolize (CSMA / CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), přenosová rychlost
data 10 Mbit/s, velikost paketu od 72 do 1526 bajtů, jsou popsány způsoby kódování dat. Pracovní doba
poloviční duplex, to znamená, že uzel nemůže současně vysílat a přijímat informace. Počet uzlů v
jeden sdílený síťový segment je omezen na 1024 pracovních stanic (specifikace
fyzická vrstva může nastavit přísnější omezení, například pro tenký koaxiální segment
nelze připojit více než 30 pracovních stanic a k tlustému koaxiálnímu segmentu nelze připojit více než 100). ale
síť postavená na jednom sdíleném segmentu se stává neefektivní dlouho před dosažením
limitní hodnota počtu uzlů, především z důvodu poloduplexního provozu.

V roce 1995 byl přijat standard IEEE 802.3u Fast Ethernet s rychlostí 100 Mbit/s a bylo možné
plně duplexní provoz. V roce 1997 byl přijat standard IEEE 802.3z Gigabit Ethernet s rychlostí
1000 Mbps pro přenos přes optické vlákno ao dva roky později pro přenos přes kroucenou dvoulinku.

Ethernetové odrůdy

Existuje několik technologických možností v závislosti na rychlosti přenosu dat a přenosovém médiu.
Bez ohledu na způsob přenosu stohu síťový protokol a programy fungují téměř stejně
všechny níže uvedené možnosti.

Většina ethernetových karet a dalších zařízení podporuje více přenosových rychlostí,
pomocí automatického vyjednávání rychlosti a duplexu k dosažení toho nejlepšího
spojení mezi dvěma zařízeními. Pokud autodetekce selže, rychlost se přizpůsobí
partnera a je povolen poloduplexní přenos. Například přítomnost ethernetového portu v zařízení
10/100 znamená, že přes něj můžete pracovat pomocí technologií 10BASE-T a 100BASE-TX a port
Ethernet 10/100/1000 - Podporuje standardy 10BASE-T, 100BASE-TX a 1000BASE-T.
Rané úpravy Ethernetu

Xerox Ethernet - originální technologie, rychlost 3Mbps, existoval ve dvou verzích Verze 1 a Verze 2, formát rámců Nejnovější verze je stále široce používán.
10BROAD36 - není rozšířený. Jeden z prvních standardů umožňujících práci na dlouhé vzdálenosti. Použita širokopásmová modulační technologie podobná té, která se používá
v kabelových modemech. Jako médium pro přenos dat byl použit koaxiální kabel.
1BASE5 - také známý jako StarLAN, byl první modifikací technologie Ethernet, která používala kroucené dvoulinky. Pracoval rychlostí 1 Mbit/s, ale komerční využití nenašel.

10 Mbps Ethernet

10BASE5, IEEE 802.3 (také nazývaný "Thick Ethernet") byl původní vývoj technologie s rychlostí přenosu dat 10 Mbps. Podle raného standardu IEEE používá 50ohmový koaxiální kabel (RG-8) s maximální délkou segmentu 500 metrů.
10BASE2, IEEE 802.3a (nazývaný "Thin Ethernet") - je použit kabel RG-58 s maximální délkou segmentu 185 metrů, pro připojení kabelu k síti byly počítače vzájemně propojeny
karta potřebuje T-konektor a kabel potřebuje BNC konektor. U každého jsou vyžadovány terminátory
konec. Po mnoho let byl tento standard hlavním standardem pro technologii Ethernet.
StarLAN 10 - První design, který používá kroucený dvoulinkový kabel pro přenos dat rychlostí 10 Mbps.

Později se vyvinul do standardu 10BASE-T.

Nehledě na to, že je teoreticky možné připojit více než
dvě zařízení pracující v simplexním režimu, takové schéma se pro Ethernet nikdy nepoužívá, v
rozdíl oproti práci s. Proto všechny sítě s kroucenými páry používají hvězdicovou topologii,
zatímco koaxiální kabelové sítě jsou založeny na sběrnicové topologii. Terminátory pro práci na
kroucené dvoulinky jsou zabudovány do každého zařízení a není potřeba používat další externí zakončení linky.

10BASE-T, IEEE 802.3i - 4 kroucené dvoulinky (twisted pair) kategorie-3 nebo kategorie-5 se používají pro přenos dat. Maximální délka segmentu je 100 metrů.
FOIRL - (zkratka pro Fiber-optic inter-repeater link). Základní standard pro technologii Ethernet využívající optický kabel pro přenos dat. Maximální vzdálenost přenosu dat bez opakovače je 1 km.
10BASE-F, IEEE 802.3j – hlavní termín pro rodinu ethernetových standardů 10 Mb/s využívajících optický kabel až do vzdálenosti 2 kilometrů: 10BASE-FL, 10BASE-FB a 10BASE-FP. Z výše uvedených je široce používán pouze 10BASE-FL.
10BASE-FL (Fiber Link) - Vylepšená verze standardu FOIRL. Zlepšení se týkalo zvýšení délky úseku až na 2 km.
10BASE-FB (Fiber Backbone) - Dnes již nepoužívaný standard, byl určen pro spojení opakovačů do páteře.
10BASE-FP (Fibre Passive) - Pasivní hvězdicová topologie, která nevyžaduje opakovače - nebyla nikdy použita.

Fast Ethernet (Fast Ethernet, 100 Mbps)

100BASE-T je obecný termín pro standardy používané jako médium pro přenos dat. Délka segmentu až 100 metrů. Zahrnuje standardy 100BASE-TX, 100BASE-T4 a 100BASE-T2.
100BASE-TX, IEEE 802.3u je evolucí standardu 10BASE-T pro použití ve hvězdných sítích. Je použit kroucený pár kategorie 5, ve skutečnosti jsou použity pouze dva nestíněné páry vodičů, podporován plně duplexní přenos dat, vzdálenost až 100m.
100BASE-T4 je standard využívající kroucenou dvojlinku kategorie 3. Zapojeny jsou všechny čtyři páry vodičů, přenos dat je v polovičním duplexu. Prakticky nepoužívaný.
100BASE-T2 je kroucený dvoulinkový standard kategorie 3. Používají se pouze dva páry vodičů. Je podporován full duplex, kdy se signály šíří na každém páru v opačných směrech. Přenosová rychlost v jednom směru je 50 Mbps. Prakticky nepoužívaný.
100BASE-SX je standard využívající multimódové vlákno. Maximální délka segmentu je 400 metrů v polovičním duplexu (pro zaručenou detekci kolize) nebo 2 kilometry v plném duplexu.
100BASE-FX je standard využívající jednovidové vlákno. Maximální délka je pouze omezena
velikost útlumu v optickém kabelu a výkon vysílačů, podle různých materiálů od 2x do 10
kilometrů
100BASE-FX WDM je standard využívající jednovidové vlákno. Maximální délka je pouze omezena
velikost útlumu v optickém kabelu a výkon vysílačů. Existují dvě rozhraní
typy, liší se vlnovou délkou vysílače a jsou označeny buď čísly (vlnová délka) nebo jednou latinkou
písmeno A (1310) nebo B (1550). Pouze spárovaná rozhraní mohou pracovat v párech: na jedné straně vysílač
při 1310 nm a na druhé straně - při 1550 nm.

Gigabit Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Gbps)

1000BASE-T, IEEE 802.3ab je standard kroucené dvoulinky kategorie 5e. Na přenosu dat se podílejí 4 páry. Rychlost přenosu dat je 250 Mbps na jeden pár. Způsob kódování je PAM5, základní frekvence je 62,5 MHz. Vzdálenost až 100 metrů
1000BASE-TX byl vytvořen Asociací telekomunikačního průmyslu.
Industry Association, TIA) a zveřejněné v březnu 2001 jako „Physical Layer Specification
duplexní Ethernet 1000 Mbps (1000BASE-TX) symetrická kabeláž Cat 6
(ANSI / TIA / EIA-854-2001) "(eng." Plně duplexní specifikace Ethernet pro 1000 Mbis/s (1000BASE-TX)
Provoz vyvážené kroucené dvoulinky kategorie 6 (ANSI / TIA / EIA-854-2001) "). Standardní, použití
oddělený příjem a vysílání (jeden pár v každém směru), což značně zjednodušuje konstrukci
transceivery. Dalším podstatným rozdílem mezi 1000BASE-TX je absence obvodu
digitální kompenzace snímacího a zpětného šumu, což má za následek složitost, spotřebu energie
a cena procesorů je nižší než u procesorů 1000BASE-T. Ale v důsledku toho pro
stabilní provoz této technologie vyžaduje kabelový systém Vysoká kvalita takže 1000BASE-TX
lze použít pouze kabel kategorie 6. Na základě tohoto standardu téměř nikdy nebyl vytvořen
produkty, ačkoli 1000BASE-TX používá jednodušší protokol než standard 1000BASE-T, a proto může
používat jednodušší elektroniku.
1000BASE-X je obecný termín pro standardy se zásuvnými GBIC nebo SFP transceivery.
1000BASE-SX, IEEE 802.3z je standard využívající multimódové vlákno. Vzdálenost průchodu
signál bez opakovače až 550 metrů.
1000BASE-LX, IEEE 802.3z je standard využívající jednovidové vlákno. Vzdálenost průchodu
signál bez opakovače do 5 kilometrů.
použitý.
1000BASE-CX - standard pro krátké vzdálenosti (do 25 metrů) pomocí twinaxiálního kabelu
s charakteristickou impedancí 75 Ohm (každý ze dvou vlnovodů). Nahrazeno standardem 1000BASE-T a již ne
použitý.
1000BASE-LH (Long Haul) je standard využívající jednovidové vlákno. Vzdálenost průchodu
signál bez opakovače až 100 kilometrů.

10gigabitový Ethernet

Nový standard 10 Gigabit Ethernet zahrnuje sedm fyzické mediální standardy pro LAN, MAN a
WAN. V současnosti se na něj vztahuje dodatek IEEE 802.3ae a měl by být zahrnut do příští revize.
standard IEEE 802.3.

10GBASE-CX4 - technologie 10gigabitového Ethernetu pro krátké vzdálenosti (až 15 metrů) pomocí měděného kabelu CX4 a konektorů InfiniBand.
10GBASE-SR – technologie 10gigabitového Ethernetu pro krátké vzdálenosti (až 26 nebo 82 metrů, v
v závislosti na typu kabelu) se používá vícevidové vlákno. Podporuje také vzdálenosti až 300
metrů pomocí nového multimódového vlákna (2000 MHz/km).
10GBASE-LX4 - Využívá multiplexování s dělením vlnové délky pro podporu vzdáleností od 240 do 300 metrů přes multimódové vlákno. Podporuje také vzdálenosti až 10 kilometrů při použití jednoho režimu
vlákna.
10GBASE-LR a 10GBASE-ER – tyto standardy podporují vzdálenosti až 10 a 40 kilometrů
resp.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW a 10GBASE-EW – Tyto standardy používají fyzické rozhraní, které je kompatibilní
podle rychlosti a formátu dat s rozhraním OC-192 / STM-64 SONET / SDH. Jsou podobné standardům 10GBASE-SR,
10GBASE-LR a 10GBASE-ER, protože používají stejné typy kabelů a přenosové vzdálenosti.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 – přijato v červnu 2006 po 4 letech vývoje. Použití
stíněný kroucený pár. Vzdálenosti - až 100 metrů.

Příběh

Technologie Ethernet byla vyvinuta ve spojení s mnoha ranými projekty Xerox PARC. Obecně se uznává, že Ethernet byl vynalezen 22. května 1973, kdy Robert Metcalfe ( Robert Metcalfe) napsal zprávu pro vedoucího PARC o potenciálu technologie Ethernet. Ale Metcalfe získal zákonné právo na technologii o několik let později. V roce 1976 vydal se svým asistentem Davidem Boggsem brožuru s názvem „Ethernet: Distribuované přepínání paketů pro místní počítačové sítě“. R. M. Metcalfe a D. R. Boggs... Ethernet: Distribuované přepínání paketů pro místní počítačové sítě. // ACM Communications, 19 (5): 395-404, červenec 1976.

Metcalfe opustil Xerox v roce 1979 a založil 3Com na podporu počítačů a lokálních sítí (LAN). Podařilo se mu přesvědčit DEC, Intel a Xerox, aby spolupracovaly a vyvinuly standard Ethernet (DIX). Tato norma byla poprvé publikována 30. září 1980. Začalo to soupeření se dvěma hlavními patentovanými technologiemi, Token Ring a Arcnet, které byly brzy pohřbeny pod valícími se vlnami ethernetových produktů. V tomto procesu se 3Com stal hlavní společností v oboru.

Technika

Standard prvních verzí (Ethernet v1.0 a Ethernet v2.0) určuje, že jako přenosové médium je použit koaxiální kabel, později bylo možné použít kroucenou dvojlinku a optický kabel.

Oblíbené typy Ethernetu jsou označovány jako 10Base2, 100BaseTX atd. Zde první prvek označuje přenosovou rychlost, Mbps. Druhý prvek:

Základna - přímý (nemodulovaný) přenos,
Široký – používá širokopásmový kabel s frekvenčním multiplexováním.

Třetí prvek: délka zaobleného kabelu ve stovkách metrů (10Base2 - 185 m, 10Base5 - 500 m) nebo přenosové médium (T, TX, T2, T4 - kroucené páry, FX, FL, FB, SX a LX - vlákno, CX - twinaxiální kabel pro gigabitový Ethernet).

Důvody pro přechod na kroucenou dvojlinku byly:

schopnost pracovat v duplexním režimu;
nízké náklady na kabel "twisted pair";
vyšší spolehlivost sítí v případě poruchy kabelu;
vysoká odolnost proti šumu při použití diferenciálního signálu;
Možnost napájení kabelem do uzlů s nízkou spotřebou, např. IP telefonů (Power over Ethernet, POE standard);
chybějící galvanické spojení (tok proudu) mezi uzly sítě. Při použití koaxiálního kabelu v ruských podmínkách, kde zpravidla není uzemnění počítačů, bylo použití koaxiálního kabelu často doprovázeno poruchou síťových karet a někdy dokonce úplným „vyhořením“ systémové jednotky. .

Důvodem přechodu na optický kabel byla potřeba zvětšit délku segmentu bez opakovačů.

Metoda řízení přístupu (pro síť na koaxiálním kabelu) - vícenásobný přístup s rozpoznáváním nosné a detekcí kolize (CSMA / CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), datová rychlost 10 Mbps, velikost paketu od 72 do 1526 bajtů, popsané způsoby kódování dat . Provozní režim je poloduplexní, to znamená, že uzel nemůže současně vysílat a přijímat informace. Počet uzlů v jednom sdíleném síťovém segmentu je omezen limitní hodnotou 1024 pracovních stanic (specifikace fyzické vrstvy mohou stanovit přísnější omezení, např. k tenkému koaxiálnímu segmentu nelze připojit více než 30 pracovních stanic a maximálně 100 na tlustý koaxiální segment). Síť postavená na jediném sdíleném segmentu se však stává neúčinnou dlouho před dosažením limitu počtu uzlů, a to především kvůli polovičnímu duplexnímu provozu.

Většina ethernetových karet a dalších zařízení podporuje více přenosových rychlostí pomocí automatického vyjednávání rychlosti a duplexu pro dosažení nejlepšího možného spojení mezi těmito dvěma zařízeními. Pokud automatické snímání nefunguje, rychlost se přizpůsobí partnerovi a zapne se poloduplexní přenos. Například přítomnost portu Ethernet 10/100 v zařízení znamená, že může pracovat pomocí technologií 10BASE-T a 100BASE-TX a port Ethernet 10/100/1000 podporuje 10BASE-T, 100BASE-TX a 1000BASE- T.

Rané úpravy Ethernetu

Ethernet Xerox- původní technologie, 3Mbit/s, existovala ve dvou verzích, verze 1 a verze 2, formát rámců nejnovější verze je stále široce používán.
10ŠIROKÉ36- nezískal širokou distribuci. Jeden z prvních standardů umožňujících práci na dlouhé vzdálenosti. Použitá širokopásmová modulační technologie podobná technologii používané v kabelových modemech. Jako médium pro přenos dat byl použit koaxiální kabel.
1BASE5- známá také jako StarLAN, byla první modifikací technologie Ethernet využívající kroucenou dvojlinku. Pracoval rychlostí 1 Mbit/s, ale komerční využití nenašel.

10 Mbps Ethernet

10BASE5, IEEE 802.3 (také nazývaný "Thick Ethernet") byl původní vývoj technologie s rychlostí přenosu dat 10 Mbps. Podle raného standardu IEEE používá 50ohmový koaxiální kabel (RG-8) s maximální délkou segmentu 500 metrů.
10BASE2, IEEE 802.3a (nazývaný "Thin Ethernet") - používá se kabel RG-58 s maximální délkou segmentu 200 metrů, počítače byly vzájemně propojeny, pro připojení kabelu k síťová karta potřebujete T-konektor a kabel musí mít BNC konektor. Na každém konci jsou vyžadovány terminátory. Po mnoho let byl tento standard hlavním standardem pro technologii Ethernet.
StarLAN 10- První vývoj využívající kroucenou dvojlinku pro přenos dat rychlostí 10 Mbit/s. Později se vyvinul do standardu 10BASE-T.

Přestože je teoreticky možné na jeden kroucený dvoulinkový kabel (segment) připojit více než dvě zařízení pracující v simplexním režimu, u Ethernetu se takové schéma na rozdíl od práce s koaxiálním kabelem nikdy nepoužívá. Proto všechny sítě s kroucenými páry používají hvězdicovou topologii, zatímco koaxiální sítě využívají sběrnicovou topologii. Zakončovací prvky s kroucenou dvojlinkou jsou zabudovány v každém zařízení a na lince není nutné používat další externí zakončení.

10BASE-T, IEEE 802.3i - pro přenos dat se používají 4 vodiče krouceného párového kabelu (dva kroucené páry) kategorie-3 nebo kategorie-5. Maximální délka segmentu je 100 metrů.
FOIRL- (zkratka pro Fiber-optic inter-repeater link). Základní standard pro technologii Ethernet využívající optický kabel pro přenos dat. Maximální vzdálenost přenosu dat bez opakovače je 1 km.
10BASE-F, IEEE 802.3j – hlavní termín pro rodinu ethernetových standardů 10 Mb/s používajících kabely z optických vláken až do vzdálenosti 2 kilometrů: 10BASE-FL, 10BASE-FB a 10BASE-FP. Z výše uvedených je široce používán pouze 10BASE-FL.
10BASE-FL(Fibre Link) - Vylepšená verze standardu FOIRL. Zlepšení se týkalo zvýšení délky úseku až na 2 km.
10BASE-FB(Fibre Backbone) - Dnes již nepoužívaný standard, byl určen pro spojení opakovačů do páteře.
10BASE-FP(Fiber Passive) - Pasivní hvězdicová topologie, která nevyžaduje opakovače - nikdy nepoužito.

Fast Ethernet (Fast Ethernet, 100 Mbps)

100BASE-T je obecný termín pro standardy používající kroucenou dvojlinku jako médium pro přenos dat. Délka segmentu až 100 metrů. Zahrnuje standardy 100BASE-TX, 100BASE-T4 a 100BASE-T2.
100BASE-TX IEEE 802.3u je evolucí standardu 10BASE-T pro použití ve hvězdicových sítích. Je použit kroucený pár kategorie 5, ve skutečnosti jsou použity pouze dva nestíněné páry vodičů, podporován plně duplexní přenos dat, vzdálenost až 100m.
100BASE-T4- standard využívající kroucenou dvojlinku kategorie 3. Jsou zapojeny všechny čtyři páry vodičů, přenos dat je v polovičním duplexu. Prakticky nepoužívaný.
100BASE-T2- standard používající kroucený pár kategorie 3. Jedná se pouze o dva páry vodičů. Je podporován full duplex, kdy se signály šíří na každém páru v opačných směrech. Přenosová rychlost v jednom směru je 50 Mbps. Prakticky nepoužívaný.
100BASE-SX je standard využívající multimódové vlákno. Maximální délka segmentu je 400 metrů v polovičním duplexu (pro zaručenou detekci kolize) nebo 2 kilometry v plném duplexu.
100BASE-FX je standard využívající jednovidové vlákno. Maximální délka je omezena pouze útlumem v optickém kabelu a výkonem vysílačů.
100BASE-FX WDM je standard využívající jednovidové vlákno. Maximální délka je omezena pouze útlumem v optickém kabelu a výkonem vysílačů. Rozhraní jsou dvojího typu, liší se vlnovou délkou vysílače a jsou označena buď čísly (vlnová délka) nebo jedním latinským písmenem A (1310) nebo B (1550). Pouze spárovaná rozhraní mohou pracovat ve dvojicích: na jedné straně je vysílač na 1310 nm a na druhé straně na 1550 nm.

Rychlý Ethernet

Fast Ethernet (IEEE802.3u, 100BASE-X) je soubor standardů pro přenos dat v počítačových sítích rychlostí až 100 Mbit/s, na rozdíl od klasického Ethernetu (10 Mbit/s).

Gigabit Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Gbps)

1000BASE-T IEEE 802.3ab je standard používající kroucenou dvojlinku kategorie 5e. Všechny 4 páry se podílejí na přenosu dat. Přenosová rychlost je 250 Mbps na jeden pár Metoda kódování je PAM5, základní frekvence je 62,5 MHz.
1000BASE-TX byla vytvořena Sdružením telekomunikačního průmyslu (angl. Sdružení telekomunikačního průmyslu, TIA) a zveřejněné v březnu 2001 jako Specifikace fyzické vrstvy pro symetrické kabelové systémy Duplex Ethernet 1000 Mbps (1000BASE-TX) kategorie 6 (ANSI / TIA / EIA-854-2001). "Specifikace Full Duplex Ethernet pro 1 000 Mbis / s (1 000BASE-TX) provozující vyváženou kroucenou kabeláž kategorie 6 (ANSI / TIA / EIA-854-2001)"). Standard používá oddělený přenos a příjem (1 pár pro vysílání, 1 pár pro příjem, data jsou přenášena pro každý pár rychlostí 500 Mbit/s), což značně zjednodušuje konstrukci transceiverů. Ale v důsledku toho je pro stabilní provoz s touto technologií vyžadován vysoce kvalitní kabelový systém, takže 1000BASE-TX může používat pouze kabel kategorie 6. Dalším podstatným rozdílem 1000BASE-TX je absence digitálního kompenzačního obvodu pro snímače a zpětný šum, v důsledku čehož se složitost, úroveň spotřeby a cena procesorů snižuje než u procesorů 1000BASE-T. Na tomto standardu prakticky neexistují žádné produkty, i když 1000BASE-TX používá jednodušší protokol než standard 1000BASE-T, a proto může používat jednodušší elektroniku.
1000BASE-X je obecný termín pro standardy se zásuvnými GBIC nebo SFP transceivery.
1000BASE-SX IEEE 802.3z je standard využívající multimódové vlákno. Dosah přenosu signálu bez opakovače je až 550 metrů.
1000BASE-LX IEEE 802.3z je standard využívající jednovidové vlákno. Dosah přenosu signálu bez opakovače je až 80 kilometrů.
1000BASE-CX- standard pro krátké vzdálenosti (do 25 metrů) pomocí twinax kabelu s charakteristickou impedancí 150 ohmů. Nahrazeno standardem 1000BASE-T a nyní se nepoužívá.
1000BASE-LH(Long Haul) je standard využívající jednovidové vlákno. Dosah přenosu signálu bez opakovače je až 100 kilometrů.

10gigabitový Ethernet

Nový standard 10 Gigabit Ethernet zahrnuje sedm standardů fyzických médií pro LAN, MAN a WAN. V současnosti se na něj vztahuje dodatek IEEE 802.3ae a měl by být zahrnut do příští revize standardu IEEE 802.3.

10GBASE-CX4- Technologie 10 Gigabit Ethernet pro krátké vzdálenosti (až 15 metrů) pomocí měděného kabelu CX4 a konektorů InfiniBand.
10GBASE-SR- Technologie 10gigabitového Ethernetu pro krátké vzdálenosti (až 26 nebo 82 metrů, v závislosti na typu kabelu), s využitím multimódového vlákna. Podporuje také vzdálenosti až 300 metrů pomocí nového multimódového vlákna (2000 MHz/km).
10GBASE-LX4- Využívá multiplexování s dělením vlnové délky pro podporu vzdáleností od 240 do 300 metrů přes vícevidové vlákno. Podporuje také vzdálenosti až 10 kilometrů při použití jednovidového vlákna.
10GBASE-LR a 10GBASE-ER- tyto standardy podporují vzdálenosti až 10 a 40 kilometrů.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW a 10GBASE-EW- Tyto standardy používají fyzické rozhraní, které je rychlostí a formátem dat kompatibilní s rozhraním OC-192 / STM-64 SONET / SDH. Jsou podobné standardům 10GBASE-SR, 10GBASE-LR a 10GBASE-ER, protože používají stejné typy kabelů a přenosové vzdálenosti.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 - přijata v červnu 2006 po 4 letech vývoje. Používá stíněný kroucený dvoulinkový kabel. Vzdálenosti - až 100 metrů.

Standard 10gigabitového Ethernetu je stále příliš mladý, takže bude chvíli trvat, než pochopíme, který z výše uvedených standardů pro přenosová média bude na trhu skutečně žádaný. 10 gigabitů za sekundu ještě není limit. Vývoj 1000 G Ethernetu a vyšší již probíhá.