В автомобилях появится Ethernet

В автомобилях появится Ethernet

Региональные представители:

Глава 3: История и развитие Ethernet

Рассмотрение любой технологии локальных сетей следует начинать с рассмотрения Ethernet. Данная технология на сегодняшний день занимает 95% всего рынка системных технологий. Благодаря какому из факторов она имеет такую популярность – сказать сейчас сложно.

22 мая 1973 г. является датой появления Ethernet. В этот день “отцы” Ethernet Роберт Меткалф и Дэвид Боггс предоставили на суд общественности описание своей экспериментальной сети, которую они создали в Исследовательском центре Xerox. Данные в этой сети передавались со скоростью 2,94 Мбит/с по толстому коаксиальному кабелю. Имя “Ethernet” (эфирная сеть) сеть получила благодаря схожему механизму разделения среды передачи, который использовался в радиосети Гавайского университета ALOHA.

Уже к началу 80-х годов Ethernet имела четкую теоретическую базу. В 1983 году разработанный ранее IEEE (совместными силами Xerox, DEC и Intel) был утвержден в качестве стандарта 802.3.

Особенность Ethernet заключается в методе получения доступа к среде передачи информации. Он является множественным, с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий).

Это значит, что вся передаваемая информация (среда передачи) делится специальными устройствами случайным образом, хаотично. В результате, станции имеют различный доступ к среде, и он всегда будет носить характер не равноправного соперничества. Это все приводит к тому, что возникают задержки в доступе. Чаще всего это проявляется в экстренных случаях перегрузки. Иногда, в таких ситуациях, скорость может стать, равна нулю.

В связи с недетерминированным методом передачи данных до сих пор считается, что Ethernet не может качественно передавать поток данных. Разрабатывались новые технологии, которые были призваны вытеснить технологию Ethernet. Ими стали Tokeng Ring и АТМ. Но сегодня, мы понимаем, что сделать это им не удалось.

Объясняется это, в основном, тем, что данная технология существует уже более 20-ти лет. За время своего существования она много раз видоизменялась и дополнялась. Прародитель семейства 10base5 сильно отличается от современного “гигабита” в полном дуплексе. Тем не менее, отметим, что когда был введен 10base-T, было сохранено взаимодействие кабельной инфраструктуры и всех устройств.

Успех технологии часто объясняют тем, что инновации внедрялись параллельно с ростом потребностей пользователей и еще тем, что развитие происходило от простого к сложному.

Вот несколько фактов в хронологическом порядке.

В марте 1981 фирма 3com выпустила Ethernet-трансивер. Через год, в сентябре 1982 года уже был представлен первый сетевой адаптер для ПК. 1983 год ознаменовался появлением спецификации IEEE 802.3. В этом же году было определено предельное расстояние между точками одного сегмента – 2,5 километра, и шинная топология сети – толстый и тонкий Ethernet (10base5 и 10base2 соответственно). При этом скорость передачи составляла 10 Мбит/сек.

Следующий этап развития технологии начался в 1985 году, когда была запущена 2-я версия спецификации IEEE 802.3, названная Ethernet II. Спецификация предусматривала изменения в структуре заголовка пакета данных и жесткую идентификацию Ethernet устройств – МАС-адресов. Теперь каждый производитель мог зарегистрировать уникальный диапазон в списке адресов. Сегодня данная процедура стоит1250 долларов.

Через 5 лет IEEE утверждает технологию10baseT (витая пара). Технология предусматривала физическую топологию «звезда» и концентраторы (hub), логическая же типология осталась не изменой (CSMA/CD). Основой стандарта послужили изобретения SynOptics Communications, которые объединены под названием LattisNet.

1990 год для сетевых технологий ознаменовался изобретением фирмы “Kalpana”. Данный производитель предложил рынку технологию коммутации, которая предполагала отказ от использования разделяемых линий связи между всеми узлами сегмента. Спустя некоторое время, будущий гигант “Cisco” купил данную фирму и их разработку – коммутатор CPW16.

Начиная с 1992 года, в мире активно применяются коммутаторы (switch). Суть технологии состоит в том, что коммутатор организует независимые виртуальные каналы между парами узлов благодаря использованию адресной информации. Данная информация содержится в МАС адресах. В итоге, пользователь имеет адресную передачу данных, которая была преобразована из недетерминированной модели Ethernet.

Уже в 1993 году был предложен Fast Ethernet. Помимо этого, был введен еще ряд изменений: в стандарт IEEE 802.1p добавлена групповая адресация и восьми уровневая система приоритетов, а в IEEE 802.3x был введен полный дуплекс и контроль соединения для 10baseT.

Закончить можно 1995 годом, когда был введен Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3u (100BaseT). С введением этого стандарта технология приобрела современный вид. Безусловно, развитие продолжается, и сегодня, остановимся на этом более подробно ниже.

Ethernet и internet — есть разница??

Хорошо, что вы зашли. Давайте вместе разберемся, что такое Ethernet. Ведь из всех технологий эта имеет сейчас наибольшее распространение. Возможно, и вы видите мой текст благодаря ей. В данной статье вы найдете основную информацию об Ethernet, включая разбор термина, принцип работы, виды и пр.

Знакомство с семейством

Ethernet представляет собой не одну, а целое семейство технологий, предназначенных для пакетной передачи данных по компьютерным сетям.

Суть заложена в названии: если разделить его на две части, получится ether — эфир и network — сеть.

Из-за созвучности наименований многие путают ethernet и internet. Чтобы вы не попали в число таких людей, объясню разницу. Вы уже знаете, что означает первый термин — это одна из многочисленных технологий; второй — вовсе таковой не является — это всемирная система, объединяющая компьютерные сети. Проще говоря, ethernet является одним из способов получения доступа к интернету.

В чем суть?

Изначально это было что-то вроде радио: один узел отправляет информацию, а все остальные ее принимают. Но на сегодняшний день используются коммутаторы, поэтому отправка данных осуществляется от одного узла до определенного адресата.

Для тех, кому интересна техническая сторона вопроса: представители данного семейства физически реализуется на канальном уровне модели OSI (базового варианта открытых систем), отвечающей за проводные соединения, формат кадров, электросигналы и протоколы управления доступом к среде. В основном, семейство технологий описано стандартами IEEE группы 802.3., разработанными для небольших вычислительных сетей (LAN) и сетей мегаполисов (MAN).

Впервые технология официально была опубликована в 1980-м году. Представляете, сколько лет она удерживает лидирующие позиции. Даже на начальном этапе она изжила своих влиятельных конкурентов Token ring и ARCNET.

Как данные попадают к адресатам?

Чтобы прояснить ситуацию в вашей голове после прочитанного выше, разберем, как на канальном уровне информация распространяется из единого эфира к получателям. Ее обмен выполняется между сетевыми модулями, соединенными с сетью физически.

В современном подключении традиционно одно устройство предполагает один интерфейс. Но бывают случаи, когда у компьютера их несколько, к примеру, если установить в него пару сетевых контроллеров, подключенных к сети.

Каждый модуль в радиусе одной сети обладает уникальным номером — 48-битным MAC-адресом. Его нельзя изменить, так как он устанавливается производителем оборудования при выпуске. Адрес прописывается в 16-ричном виде. Первые 3 байта в нем указывают на изготовителя, а выдает их организация IEEE. Последнюю тройку байтов производитель выдает сам. Именно благодаря этому уникальному номеру пакеты данных узнают своего адресата.

Кстати, передаются они не сплошным потоком, а в неких блоках — кадрах. Их формат зависит от надежности и скорости сети. На то, сколько по максимуму информации поместится в один блок, указывает параметр MTU (maximum transmission unit). Наибольшим числом для стандартов Ethernet является 1500 байт. Из существующих форматов самым популярным сейчас является Version 2.

Способ подключения

Подключение интернета по ethernet осуществляется так: от станции провайдера к вашему ПК, роутеру или модему подводится кабель, вставляется в специально отведенный для него разъем, и выполняется определенная настройка сетевой карты компа.

Что было изначально?

Раньше для этих целей использовался коаксиальный кабель, который определил принцип работы данной технологии. Он является разделяемой средой передачи, то есть одновременно может использоваться несколькими интерфейсами. При помощи одного лишь этого провода можно соединять 2 и более компьютеров. Но в тот или иной момент передачу данных способен осуществлять только один из них, иначе сигналы будут накладываться друг на друга.

Что стало теперь?

Сейчас для подключения используется витая пара, которая способна соединять только 2 узла и применяет разделенные среды для передачи данных в разных направлениях. Можно подключить и больше, если использовать дополнительное оборудование. Раньше в этих целях применялись концентраторы, предполагающие несколько портов. Но сейчас данные аппараты вытеснены коммутаторами, которые работают быстрее и надежнее.

Чем витая пара лучше своего предшественника?

• Демократичной ценой;
• Доступностью дуплексного режима, то есть узел может одновременно принимать и передавать данные;
• Более высокой надежностью: сеть организована по топологии «звезда», поэтому обрыв провода ведет лишь к сбою соединения между двумя узлами, а в ситуации с устаревшим вариантом — к повреждению сегментов сети из-за того, что она выстроена на топологии «общая шина» и нуждается в терминальных резисторах на концах кабеля;
• Тем, что дифференциальный сигнал обеспечивает устойчивость к помехам связи;
• Применением гальванической развязки трансформаторного вида устранило проблему частых поломок сетевых модулей по причине электрических пробоев при подключении через коаксиальный кабель.

Также сейчас применяется оптический кабель, который способен с высокой скоростью передавать информацию на большие расстояния без использования повторителей.

Виды Ethernet

Разновидностей технологии довольно много. Не вижу смысла перечислять каждую, потому что они мало чем отличаются с точки зрения обывателя. Выведу лишь основные группы:

• Первые поколения имели скорость 1-3 Мбит/с.
• Пропускная способность выросла до 10 Мбит/с. Группа насчитывает 9 видов технологий, которые можно различить преимущественно по используемому кабелю и типу подключения в целом.
• Категория «Быстрый Ethernet» получила такое название благодаря 10-кратному увеличению скорости. Включает в себя 7 видов, разница между которыми состоит в тех же критериях, что и в предыдущем варианте.
• Наименование группы «Гигабитный Ethernet» говорит само за себя. Тоже содержит 7 видов физической среды.
• Стандарты на 2,5 и 5 Гбит/с. Придуманы в 2014 году по той причине, что стали широко популярны Wi-Fi-роутеры, способные работать на скорости больше 1 гигабита, но длинные кабели 5-й и 6-й категории не позволяли использовать технологию на 10 Гбит.
• Сейчас категория 10-гигабитного Ethernet встречается часто. Она насчитывает 7 подвидов.
• 40- , 100-гигабитные и терабитные технологии пока не получили большого распространения.

Понимаю, что читать вам пришлось немало, причем технической информации. Но вы потратили время не зря, узнав много нового ;). Еще больше полезной информации вы найдете, если пройдетесь по страницам этого блога.

Что такое Ethernet и как работает

Технология Ethernet

Ethernet — на нем основаны большинство сетей в наше время. Есть большое количество технологий, позволяющих соединить компьютеры в сеть. Каждая из них была разработана в разное время и предназначена для решения определенной задачи.

Технология Ethernet охватывает сразу два нижних уровня модели OSI. Физический и канальный уровни. Далее будем говорить только о физическом уровне модели OSI, то есть о том, как передаются биты данных между двумя соседними устройствами.

В настоящее время для построения локальных сетей используют технологию FastEthernet, которая является новой реализацией технологии Ethernet.

Что такое Ethernet

Эта технология была разработана в 1970 г. исследовательским центром в Пало-Альто, который принадлежит корпорации Xerox, а в 1980 г. на ее основе была принята спецификация IEЕЕ 802.3.

Основной принцип работы, используемый в данной технологии, заключается в следующем. Чтобы начать передачу данных в сети, сетевой адаптер компа «прослушивает» сеть на наличие какого-либо сигнала. Если его нет, то адаптер начинает передачу данных, если же сигнал есть, то передача откладывается на определенный интервал времени. Время монопольного использования разделяемой среды одним узлом ограничивается временем передачи 1-го кадра.

Кадр — это единица данных, которыми обмениваются компьютеры в сети Ethernet. Кадр имеет фиксированный формат и наряду с полем данных содержит различную служебную информацию, к примеру адрес получателя и адрес отправителя. После того как адаптер отправителя поместил кадр в сеть, его начинают принимать все сетевые адаптеры. Каждый адаптер проводит анализ кадра, и если адрес совпадает с их собственным адресом устройства (МАС-адрес), кадр помещается во внутренний буфер сетевого адаптера, если же не совпадает, то он игнорируется.

В том случае, если два или более адаптера, «прослушав» сеть, начинают передавать данные, появляется коллизия (collision). Адаптеры, обнаружив коллизию, прекращают передачу данных, а затем, повторно «прослушав» сеть, повторяют передачу данных через разные промежутки времени.

Чтобы получить пакет данных, который рассчитан для конкретного адаптера, он должен принимать все пакеты, которые появляются в сети.

Что такое Ethernet — коллизии

Как следует из вышесказанного, при большом числе компьютеров в сети и при интенсивном обмене данными очень быстро растет число коллизий, и, как следствие, пропускная способность сети падает. Не исключен случай, когда пропускная способность может упасть до нуля. Но даже в сети где средняя нагрузка не превышает рекомендованную (30-40% от общей полосы пропускания), скорость передачи составляет 70-80% от номинальной.

Однако в настоящее время данная проблемка практически решена, ввиду того, что разработаны устройства, способные разделять потоки данных между теми писишниками, для которых эти данные предназначаются. Другими словами, трафик между портами, подключенными к передающему и принимающему сетевым адаптерам, изолируется от других портов и адаптеров. Такие устройства называются коммутаторами (switch).

Существуют различные реализации данной технологии -Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, которые могут обеспечивать скорость передачи данных 10, 100 и 1000 Мбит/с соответственно.

Стандарт IЕЕЕ 802.3 содержит несколько спецификаций, отличающихся топологией и типом используемого кабеля. К примеру, 10 BASE-5 использует толстый коаксиальный кабель, 10 BASE-2 — тонкий, а 10 BASE-F, 10 BASE-FB, 10 BASE-FL и FOIRL используют оптический кабель. Наиболее популярна спецификация IEЕЕ 802.3 100BASE-TX, в которой для организации сети используется кабель на основе неэкранированных витых пар с разъемами RJ-45.

Реализации сети Ethernet

Перечисленные выше спецификации Ethernet можно описать следующим образом. Первое число в имени спецификации, указывает максимально возможную скорость передачи данных. Например «10» обозначает скорость передачи сигнала 10 Мбит/с. «Base», означает использование в стандарте Baseband-технологии

Первоначально последняя секция в названии спецификации предназначалась для отображения максимальной длины кабельного сегмента (без концентраторов и коммутаторов) в сотнях метров. Однако для удобства и более полного определения сути стандарта в его названии цифры были заменены буквами Т и F. Где Т обозначает twistedpair— витую пару, a F обозначает оптоволокно.

Таким образом, в настоящее время можно встретить сети, основанные на следующих спецификациях:

• 10Base-2 — 10 МГц Ethernet на коаксиальном кабеле с сопротивлением 50 Ом, baseband. 10Base-2 известен как «тонкий Ethernet»;
• 10Base-5 — 10MHzEthernetна стандартном (толстом) коаксильном кабеле с сопротивлением 50 Ом, baseband;
• 10Base-T — 10MHz Ethernet по кабелю витая пара;
• 100 Base-TX — 100MHz Ethernet по кабелю витая пара.

Весьма существенным преимуществом различных вариантов Ethernet является обоюдная совместимость, которая позволяет юзать их совместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.

Полнодуплексный режим

Стандарт технологии Fast Ethernet также включает в себя рекомендации относительно обеспечения возможности полно-дуплексной работы (full—duplexmode) при подключении сетевого адаптера к коммутатору или же при непосредственном соединении коммутаторов между собой.

Суть полно-дуплексного режима заключается в возможности одновременной передачи и приема данных по каналам Тх (канал от передатчика к приемнику) и Rx(канал от приемника к передатчику), при этом скорость передачи возрастает вдвое и достигает 200 Мбит/с. На данный момент почти все производители сетевого оборудования заявляют, что их устройства обеспечивают работу в полно-дуплексном режиме, однако из-за разного толкования стандарта, в частности способов правления потоком кадров, не. всегда удается добиться корректной работы этих устройств и хороших скоростных показателей.