Ethernet
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
| Protokollok | |
|---|---|
| Alkalmazási | FTP, HTTP, IMAP, IRC, POP3, SIP, SMTP, SNMP, SSH, Telnet, Bittorrent, ... |
| Szállítási | SCTP, TCP, RTP, UDP, IL, RUDP, ... |
| Hálózati | IPv4, IPv6, ... |
| Adatkapcsolati | Ethernet, Wi-Fi, Token ring, FDDI, PPP, ... |
| Fizikai | RS-232, 100Base-TX, 1000Base-TX, 10Base2, 10Base-T, ... |
A Digital, Intel, Xerox (DIX) által kidolgozott alapsávú LAN-ra vonatkozó specifikáció. Az Ethernet (továbbiakban ETH) hálózatok az ütközések feloldására A Csma/cd-t használják. Számos kábeltípuson (koax, réz, stb) működik legalább 10Mbps sebességgel. Az ETH hasonló az IEEE 802.3 szabványhoz.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Története
Az Ethernet az 1970-es évek elején kidolgozott ALOHANET-tel kapcsolatos fejlesztéseknek az eredménye. A Bob Metcalfe és David Boggs 1976-ban tervezték meg és valósították meg az első helyi hálózatot, a Xerox Palo Alto-i kutatási központjában. A nevét az éterről (Ether) kapta, amelynek létét a fizikusok James Clerk Maxwell 19. századi felfedezését követően is feltételezték. (Maxwell az elektromágneses sugárzásokat hullámegyenletekkel Maxwell-egyenletek írta le, és kézenfekvőnek látszott, hogy e hullámok terjedéséhez a térben valamilyen könnyű közeg szükséges. Az éter létét végül az 1887-ben végrehajtott Michelson-Morley kísérlet cáfolta meg.)
Az Ethernet esetén a közeg nem vákuum, henem egy speciális koaxiális kábel volt, amely akár 2,5 km hosszú lehetett, (500 méterenként egy ismétlővel). A kábelre csavarozott adóvevőkkel legfeljebb 256 gépet lehetett csatlakoztatni. A központi kábelnek, amelyhez a gépek csatlakoztak sokcsatlakozós kábel (multidrop cable) volt a neve, és 2,94 Mb/s-os sebességgel tudott üzemelni. Ez az Ethernet olyan sikeres volt, hogy a DEC, az Intel és a Xerox (DIX) 1978-ban megállapodott egy közös, 10 Mb/s-os Ethernet szabványban, amely a DIX szabvány nevet kapta. Ebből a szabványból jött létre a IEEE 802.3 szabvány 1983-ban.
Mivel a Xerox nem mutatott nagy érdeklődést az amúgy sikeres Ethernet iránt, Bob Metcalfe megalapította a saját cégét, a 3Com-ot, hogy Ethernet csatolókat adjon el PC-khez. Eddig hozzávetőlegesen 100 millió darab kelt el belőlük.
Az Ethernet azóta is fejlődik, létezik már a 100 Mb/s-os és még nagyobb sebességű változat is, a kábelezés is változott.
[szerkesztés] Más Ethernet szabványok
A 802.3 szabvány nem az egyedüli Ethernet szabvány. A bizottság szabványosította a vezérjeles sínt (token bus, 802.4), és a vezérjeles gyűrűt (token ring, 802.5). A három, egymással gyakorlatilag nem kompatibilis szabvány nem műszaki okok miatt született. A General Motors az autógyártásban a 803.4 szabványhoz ragaszkodott, az IBM pedig tonken ring-et favorizálta. Gyakorlatilag mára mindkét szabvány halott, annak ellenére, hogy az IBM dolgozik egy gigabites változaton (803.5v).
[szerkesztés] Az Ethernet (802.3) család
Az Ethernet egy állomása a közvetítő közeggel (kábel) való állandó kapcsolatot kihasználva bele tud hallgatni a csatornába, így ki tudja várni, amíg a csatorna felszabadul, és a saját üzenetét leadhatja anélkül, hogy ezzel más üzenet sérüljön, tehát a torlódás elkerülhető. A csatornát az állomások folyamatosan figyelik, ha ütközést tapasztalnak, akkor zavarni kezdik a csatornát, hogy figyelmeztessék a küldőket, ezután véletlen ideig várnak, majd adni kezdenek. Ha ezek után további ütközések történnek, az eljárás ugyanez, de a véletlenszerű várakozás idejét kétszeresére növelik, így időben szétszórják a versenyhelyzeteket, esélyt adva arra, hogy valaki adni tudjon.
A DIX Ethernet és a 802.3 Ethernet adatkereteket küld a kábelen. Az adatkeretek kicsit eltérő formátumúak a két Ethernet esetében, de mindkét Ethernet a manchester kódolást használja. A token ring (802.5) az adatkeretek kódolásánál a manchester kódolás egy változatát, a differenciálmanchester kódolást használja.
[szerkesztés] A klasszikus Ethernet
A megnevezés első száma az átviteli sebességet jelöli, az ezt követő Base az alapsávú átvitelre utal. A következő szám, koaxiális kábel esetén a kábel hosszát adja meg 100 méteres egységekre kerekítve. A klasszikus Ethernet kábelek leggyakoribb típusai:
| Megnevezés | Kábel | Max. szegmenshossz | Csomópont/szegmens | Megjegyzés |
|---|---|---|---|---|
| 10Base5 | vastag koaxiális | 500 m | 100 | Eredeti kábel, mára idejétmúlta |
| 10Base2 | vékony koaxiális | 185 m | 30 | Nincs szükség elosztóra |
| 10Base-T | sodrott érpár | 100 m | 1024 | A legolcsóbb rendszer |
| 10Base-F | optikai | 2000 m | 1024 | Épületek között |
- A 10Base5
A vastag Ethernet (thick Ethernet) esetében a kábel egy sárga kerti öntözőcsöre emlékeztet, amelyen a lehetséges csatlakozási pontok 2,5 méterenként meg vannak jelölve. (A szabvány a sárga színt nem írja elő, de javasolja.)
Egy állomás csatlakoztatása úgynevezett vámpír csatlakozóval történik, ahol egy vékony tüskét nyomnak a kábelbe, amíg a koaxiális kábel központi vezetékét el nem érik. A vámpír csatlakozó közvetlenül kapcsolódik egy adó-vevő egységhez, ami egy speciális kábelen keresztül csatlakozik a számítógépben lévő csatolókártyához.
A forgalmazás 10 Mb/s-os alapsávú (baseband) jelekkel történik. Létezett a szélessávú változat, a 10Board36, de idővel eltűnt a piacról.
- A 10Base2
A vékony Ethernet (thin Ethernet) estében a kábel jobban hajlítható, vékonyabb, és gyári BNC csatlakozókat és T elosztókat használ. A BNC csatlakozókról a jel egy koaxiális kábelen keresztül jut a számítógép csatolókártyájához - a kábel a hossza korlátozott - a csatolókártya tartalmazza a szükséges adó-vevő áramköröket is.
-
- A 10Base-T
Az irodai környezetben szokásos, csavart érpárokat használó megoldás, a számítógépek közvetlenül egy elosztóhoz csatlakoznak.
-
- A 10Base-F
Optikai csatolás van az egységek között, ezért mind biztonsági szempontból, mind zavarvédelmi szempontból kedvezőbb az előbbieknél, viszont jóval drágább. Tipikusan épületek közötti kapcsolat kiépítéséhez használatos.
- A kapcsolt Ethernet
[szerkesztés] A gyors Ethernet (802.3u)
1992-ben összehívták a bizottságot, hogy készítsenek egy új szabványt, egy gyorsabb LAN-ra, megtartva a 802.3 minden egyéb előírását. Egy másik elképzelés szerint viszont teljesen át kell mindent alakítani, biztosítani kell a valós idejű forgalmat, valamint a digitális hangátvitelt. A nevet - üzleti okokból - meg akarták tartani. A bizottság az első változatot fogadta el, és elkészítette a 802.3u-t. Az el nem fogadott javaslat hívei elkészítették a saját szabványukat, a 802.12-t, ami nem terjedt el.
A gyors Ethernet eredeti kábelezése:
| Megnevezés | Kábel | Max. szegmenshossz | Megjegyzés |
|---|---|---|---|
| 100Base-T4 | sodrott érpár | 100 m | 3-as kategóriájú UTP |
| 100Base-TX | sodrott érpár | 100 m | Duplex 100Mb/s (5.kat. UTP) |
| 100Base-FX | fényvezető szál | 2000 m | Nagy távolságra, duplex 100Mb/s |
[szerkesztés] A gigabites Ethernet (802.3.z)
A gyors Etherenet szabványt követően 1995-ben a 802-es bizottság egy még gyorsabb Ethernet tervein kezdett dolgozni. A célkitűzések a következők voltak: 10x gyorsabb sebesség, kompatibilitás az eddigi Ethernetekkel. A végső szavány, a 802.3z eleget tett a feltételeknek.
A gigabites Ethernet - eltérően a klasszikus Ethernet-től - pont-pont felépítésű. A legegyszerűbb topológiánál a két számítógép van gigabites Ethernettel összekapcsolva. Gyakoribb az a megoldás, amikor egy kapcsoló vagy elosztó köt össze több számítógépet, vagy további elosztókat vagy további kapcsolókat. Minden esetben egy Ethernet kábel végén pontosan egy-egy eszköz található csak.
A gigabites Ethernet két működési módot támogat: a duplex és félduplex működést. "Normális" esetnek a duplex módot tekintik, a forgalom mindkét irányban egyidőben folyhat. Ezt akkor használják, ha egy központi kapcsolót vagy a periférián lévő gépekkel, vagy más kapcsolókkal kötnek össze. Ekkor minden adatot pufferelnek, így bármelyik gép és kapcsoló tetszés szerinti időben küldheti el az adatait (kereteit). Az adónak nem kell figyelnie a csatorna forgalmát, mert a versengés kizárt. Mivel a kábel egy gépet és egy kapcsolót köt össze, csak ez a gép adhat a kapcsoló felé, a duplex megoldás miatt az esetleges ellenirányú adatküldés biztosan sikeres lesz. Nincs tehát versengés, a Csma/cd protokol használata felesleges, a maximális kábelhosszt a jel erőssége határozza meg, nem pedig egy zajlöket adóhoz való visszajutás ideje. A kapcsolóknak módjukban áll keverni és egyeztetni a sebességeket, és automatikusan konfigurálhatják a hálózatot is, hasonlóan a gyors Ethernethez.
Ha a számítógépek nem kapcsolóhoz, hanem elosztóhoz kapcsolódnak, akkor a félduplex módot használják. Az elsztó nem puffereli a beérkező kereteket. A kapcsoló belül villamosan összeköti az összes vonalat, hasonlóan a klasszikus Ethernetnél alkalmazott megoldáshoz. Az ütközések nem kizárhatók, tehát szükséges a Csma/cd protokol használata. Mivel a legrövidebb keretet (64 byte) 100-szor gyorsabban lehet elküldeni, a maximális távolság is 100-szor kisebb, azaz 25 méteres lesz, hogy megmaradjon az a sajátosság, hogy az adás még a legrosszabb esetben is addig tart, amíg a zajlöket visszaér az adóhoz. Egy 2500 méter hosszú kábel esetében, 1 Gb/s sebesség mellett az adó már régen végzett egy 64 byte-os keret adásával, amikor a keret a kábel hosszának tizedét sem tette még meg (a visszaútról nem is beszélve).
A bizottság - érthetően - elfogadhatatlannak tartotta a 25 méteres távolságot, ezért bevezette a vivőkiterjesztés (carrier extension) és a keretfűzés (frame bursting) funkciókat. Így a kábelhossz 200 méterre kiterjeszthető.
Ellentmondásos, hogy egy szervezet, amelyik a gigabites Ethernet megvalósítása mellett dönt, de elosztókkal köti össze a gépeket, ezzel tulajdonképen a klasszikus Ethernetet szimulálja. Tény, hogy az elosztók valamivel olcsóbbak a kapcsolóknál, és a gigabites Ethernet illesztő-kártyák elég drágák. Ha ezt a relatív drágaságot az olcsóbb elosztókkal akarja a szervezet ellensúlyozni, akkor ezzel egyben a hálózata teljesítményét drasztikusan csökkenti. A bizottságnak viszont a kitűzött viszafelé kompatibilitás előírása - és szokás - miatt a 802.3z szabványban meg kellett engednie ezt a lehetőséget.
A gigabites Ethernet kábelezése:
| Megnevezés | Kábel | Max. szegmenshossz | Megjegyzés |
|---|---|---|---|
| 1000Base-SX | fényvezető szál | 550 m | Többmódusú fényvezető szál (50 vagy 62,5 mikron) |
| 1000Base-LX | fényvezető szál | 5000 m | Egy- vagy többmódusú fényvezető szál (50 vagy 62,5 mikron) |
| 1000Base-CX | 2 pár STP | 25 m | Árnyékolt, sodrott érpár |
| 1000Base-T | 4 pár UTP | 100 m | Szabványos 5-ös kategóriájú UTP |
- 1000Base-T
- 1000Base-SX
- 1000Base-LX
- 1000Base-CX
Based on work by 