Για δεκαετίες, το Ethernet έχει αποδειχθεί ως μια σχετικά φθηνή, σχετικά γρήγορη και πολύ δημοφιλής τεχνολογία LAN (τοπικό δίκτυο).
Η ιστορία του Ethernet
Μηχανικοί Bob Metcalfe και D. R. Ο Boggs ανέπτυξε το Ethernet ξεκινώντας το 1972. Τα βιομηχανικά πρότυπα με βάση τη δουλειά τους θεσπίστηκαν το 1980 υπό το σύνολο προδιαγραφών IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3. Οι προδιαγραφές Ethernet ορίζουν πρωτόκολλα μετάδοσης δεδομένων χαμηλού επιπέδου και τις τεχνικές λεπτομέρειες που πρέπει να γνωρίζουν οι κατασκευαστές για την κατασκευή προϊόντων Ethernet, όπως κάρτες και καλώδια.
Η τεχνολογία Ethernet έχει εξελιχθεί και ωριμάσει τα τελευταία χρόνια. Σήμερα, ο καταναλωτής μπορεί να βασιστεί σε προϊόντα Ethernet εκτός ραφιού για να λειτουργήσει όπως έχει σχεδιαστεί και να συνεργαστεί μεταξύ τους.
Τεχνολογία Ethernet
Το παραδοσιακό Ethernet υποστηρίζει μεταφορές δεδομένων με ρυθμό 10 megabit ανά δευτερόλεπτο (Mbps). Καθώς οι ανάγκες απόδοσης των δικτύων αυξάνονταν με την πάροδο του χρόνου, η βιομηχανία δημιούργησε πρόσθετες προδιαγραφές Ethernet για Fast Ethernet και Gigabit Ethernet.
Το Fast Ethernet επεκτείνει την παραδοσιακή απόδοση Ethernet έως και 100 Mbps και το Gigabit Ethernet, έως και 1.000 Mbps. Αν και δεν είναι διαθέσιμα στον μέσο καταναλωτή, τα 10 Gigabit Ethernet (10.000 Mbps) τροφοδοτούν πλέον τα δίκτυα ορισμένων επιχειρήσεων, κέντρων δεδομένων και οντοτήτων Internet2. Γενικά, ωστόσο, το κόστος περιορίζει την ευρεία υιοθέτησή του.
Τα καλώδια Ethernet επίσης κατασκευάζονται με οποιαδήποτε από τις διάφορες τυπικές προδιαγραφές. Το πιο δημοφιλές καλώδιο Ethernet που χρησιμοποιείται, η Κατηγορία 5 (καλώδιο CAT5) υποστηρίζει τόσο το παραδοσιακό όσο και το Fast Ethernet. Τα καλώδια κατηγορίας 5e (CAT5e) και CAT6 υποστηρίζουν Gigabit Ethernet.
Για να συνδέσετε ένα καλώδιο Ethernet σε υπολογιστή (ή άλλες συσκευές δικτύου), συνδέστε ένα καλώδιο στη θύρα Ethernet της συσκευής. Ορισμένες συσκευές χωρίς υποστήριξη Ethernet μπορούν να υποστηρίξουν συνδέσεις Ethernet χρησιμοποιώντας dongles, όπως προσαρμογείς USB-to-Ethernet. Τα καλώδια Ethernet χρησιμοποιούν υποδοχές που μοιάζουν με την υποδοχή RJ-45 που χρησιμοποιείται με τα παραδοσιακά τηλέφωνα.
Στο μοντέλο OSI (Open Systems Interconnection), η τεχνολογία Ethernet λειτουργεί στα επίπεδα φυσικής και σύνδεσης δεδομένων - Επίπεδα Ένα και Δύο, αντίστοιχα. Το Ethernet υποστηρίζει όλα τα δημοφιλή πρωτόκολλα δικτύου και υψηλότερου επιπέδου, κυρίως TCP/IP.
Τύποι Ethernet
Συχνά αναφέρεται ως Thicknet, το 10Base5 ήταν η πρώτη ενσάρκωση της τεχνολογίας Ethernet. Η βιομηχανία χρησιμοποίησε το Thicknet στη δεκαετία του 1980 μέχρι να εμφανιστεί το 10Base2 Thinnet. Σε σύγκριση με το Thicknet, το Thinnet προσφέρει το πλεονέκτημα της λεπτότερης (5 χιλιοστά έναντι 10 χιλιοστών) και πιο ευέλικτης καλωδίωσης, καθιστώντας ευκολότερη την καλωδίωση κτιρίων γραφείων για Ethernet.
Η πιο κοινή μορφή παραδοσιακού Ethernet, ωστόσο, είναι το 10Base-T. Προσφέρει καλύτερες ηλεκτρικές ιδιότητες από το Thicknet ή το Thinnet επειδή τα καλώδια 10Base-T χρησιμοποιούν καλωδίωση μη θωρακισμένου συνεστραμμένου ζεύγους (UTP) αντί για ομοαξονική. Το 10Base-T είναι επίσης πιο οικονομικό από εναλλακτικές λύσεις όπως η καλωδίωση οπτικών ινών.
Υπάρχουν άλλα λιγότερο γνωστά πρότυπα Ethernet, συμπεριλαμβανομένων των 10Base-FL, 10Base-FB και 10Base-FP για δίκτυα οπτικών ινών και 10Broad36 για καλωδίωση ευρυζωνικής (καλωδιακής τηλεόρασης). Το Fast και το Gigabit Ethernet έχουν κάνει όλες τις παραπάνω παραδοσιακές μορφές, συμπεριλαμβανομένου του 10Base-T, ξεπερασμένες.
Περισσότερα για το Fast Ethernet
Στα μέσα της δεκαετίας του 1990, η τεχνολογία Fast Ethernet ωρίμασε και πέτυχε τους σχεδιαστικούς στόχους της για αύξηση της απόδοσης του παραδοσιακού Ethernet αποφεύγοντας την ανάγκη πλήρους επανακαλωδίωσης των υπαρχόντων δικτύων Ethernet.
Το Fast Ethernet διατίθεται σε δύο μεγάλες ποικιλίες:
- 100Base-T (χρησιμοποιώντας μη θωρακισμένο καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους)
- 100Base-FX (με χρήση καλωδίου οπτικών ινών)
Το πιο δημοφιλές είναι το 100Base-T, ένα πρότυπο που περιλαμβάνει 100Base-TX (Κατηγορία 5 UTP), 100Base-T2 (Κατηγορία 3 ή καλύτερη UTP) και 100Base-T4 (100Base-T2 καλωδίωση τροποποιημένη ώστε να περιλαμβάνει δύο πρόσθετα ζεύγη συρμάτων).
Κατώτατη γραμμή
Ενώ το Fast Ethernet βελτίωσε την παραδοσιακή ταχύτητα Ethernet από 10 Megabit σε 100 Megabit, το Gigabit Ethernet βελτιώνει το Fast Ethernet προσφέροντας ταχύτητες 1.000 Megabit (1 Gigabit). Το Gigabit Ethernet κατασκευάστηκε για πρώτη φορά για να ταξιδεύει μέσω οπτικών και χάλκινων καλωδίων, αλλά το υποστηρίζει και το πρότυπο 1000Base-T. Το 1000Base-T χρησιμοποιεί καλώδια κατηγορίας 5 παρόμοια με Ethernet 100 Mbps, αν και η επίτευξη ταχύτητας gigabit απαιτεί τη χρήση πρόσθετων ζευγών καλωδίων.
Τοπολογίες και πρωτόκολλα Ethernet
Το παραδοσιακό Ethernet χρησιμοποιεί μια τοπολογία διαύλου, που σημαίνει ότι όλες οι συσκευές ή οι κεντρικοί υπολογιστές στο δίκτυο χρησιμοποιούν την ίδια κοινόχρηστη γραμμή επικοινωνίας. Κάθε συσκευή διαθέτει μια διεύθυνση Ethernet, γνωστή και ως διεύθυνση MAC. Οι συσκευές αποστολής χρησιμοποιούν διευθύνσεις Ethernet για να καθορίσουν τους προβλεπόμενους παραλήπτες των μηνυμάτων.
Τα δεδομένα που αποστέλλονται μέσω Ethernet υπάρχουν με τη μορφή πλαισίων. Ένα πλαίσιο Ethernet περιέχει μια κεφαλίδα, μια ενότητα δεδομένων και ένα υποσέλιδο με συνδυασμένο μήκος όχι μεγαλύτερο από 1.518 byte. Η κεφαλίδα Ethernet περιέχει τις διευθύνσεις τόσο του παραλήπτη όσο και του αποστολέα.
Τα δεδομένα που αποστέλλονται μέσω του Ethernet μεταδίδονται αυτόματα σε όλες τις συσκευές του δικτύου. Συγκρίνοντας τη διεύθυνση Ethernet με τη διεύθυνση στην κεφαλίδα του πλαισίου, κάθε συσκευή Ethernet δοκιμάζει κάθε πλαίσιο για να προσδιορίσει εάν προοριζόταν για αυτό και διαβάζει ή απορρίπτει το πλαίσιο ανάλογα με την περίπτωση. Οι προσαρμογείς δικτύου ενσωματώνουν αυτή τη λειτουργία στο υλικό τους.
Οι συσκευές που θέλουν να εκπέμψουν σε ένα δίκτυο Ethernet πραγματοποιούν πρώτα έναν προκαταρκτικό έλεγχο για να προσδιορίσουν εάν το μέσο είναι διαθέσιμο ή εάν μια μετάδοση βρίσκεται σε εξέλιξη. Εάν το Ethernet είναι διαθέσιμο, η συσκευή αποστολής μεταδίδεται στο καλώδιο. Ωστόσο, είναι πιθανό δύο συσκευές να εκτελούν αυτήν τη δοκιμή περίπου την ίδια στιγμή και να εκπέμπουν και οι δύο ταυτόχρονα.
Σχεδιαστικά, ως αντιστάθμιση απόδοσης, το πρότυπο Ethernet δεν αποτρέπει πολλαπλές ταυτόχρονες μεταδόσεις. Αυτές οι λεγόμενες συγκρούσεις, όταν συμβαίνουν, προκαλούν αποτυχία και των δύο μεταδόσεων και απαιτούν την αναμετάδοση και των δύο συσκευών αποστολής. Το Ethernet χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο που βασίζεται σε τυχαίους χρόνους καθυστέρησης για να καθορίσει τη σωστή περίοδο αναμονής μεταξύ των αναμεταδόσεων. Ο προσαρμογέας δικτύου υλοποιεί επίσης αυτόν τον αλγόριθμο.
Στο παραδοσιακό Ethernet, αυτό το πρωτόκολλο για μετάδοση, ακρόαση και ανίχνευση συγκρούσεων είναι γνωστό ως CSMA/CD (carrier sens multiple access/collision detection). Ορισμένες νεότερες μορφές Ethernet δεν χρησιμοποιούν CSMA/CD. Αντίθετα, χρησιμοποιούν το full-duplex πρωτόκολλο Ethernet, το οποίο υποστηρίζει ταυτόχρονη αποστολή και λήψη από σημείο σε σημείο χωρίς να απαιτείται ακρόαση.
Περισσότερα για τις συσκευές Ethernet
Τα καλώδια Ethernet είναι περιορισμένα στην εμβέλειά τους και αυτές οι αποστάσεις (ακόμη και 100 μέτρα) είναι ανεπαρκείς για την κάλυψη μεσαίων και μεγάλων εγκαταστάσεων δικτύου. Ένας επαναλήπτης στη δικτύωση Ethernet επιτρέπει τη σύνδεση πολλών καλωδίων και τη διέλευση μεγαλύτερων αποστάσεων. Μια συσκευή γέφυρας μπορεί να συνδέσει ένα Ethernet σε άλλο δίκτυο διαφορετικού τύπου, όπως ένα ασύρματο δίκτυο. Ένας δημοφιλής τύπος συσκευής επαναλήπτη είναι ένας διανομέας Ethernet. Άλλες συσκευές που μερικές φορές συγχέονται με τους διανομείς είναι οι διακόπτες και οι δρομολογητές.
Οι προσαρμογείς δικτύου Ethernet υπάρχουν επίσης σε πολλές μορφές. Οι υπολογιστές και οι κονσόλες παιχνιδιών διαθέτουν ενσωματωμένους προσαρμογείς Ethernet. Οι προσαρμογείς USB-to-Ethernet και οι ασύρματοι προσαρμογείς Ethernet μπορούν επίσης να ρυθμιστούν ώστε να λειτουργούν με πολλές συσκευές.
Σύνοψη
Το Ethernet είναι μία από τις βασικές τεχνολογίες του Διαδικτύου. Παρά την ηλικία του, το Ethernet συνεχίζει να τροφοδοτεί πολλά από τα τοπικά δίκτυα του κόσμου και βελτιώνεται συνεχώς για να καλύψει τις μελλοντικές ανάγκες για δικτύωση υψηλής απόδοσης.
