I årtionden har Ethernet visat sig vara en relativt billig, rimligt snabb och mycket populär LAN-teknik (local area network).
The History of Ethernet
ingenjörerna Bob Metcalfe och D. R. Boggs utvecklade Ethernet med början 1972. Branschstandarder baserade på deras arbete etablerades 1980 under IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3 uppsättning specifikationer. Ethernet-specifikationer definierar dataöverföringsprotokoll på låg nivå och de tekniska detaljer som tillverkare behöver känna till för att bygga Ethernet-produkter som kort och kablar.
Ethernet-tekniken har utvecklats och mognat under åren sedan. Nuförtiden kan konsumenten förlita sig på vanliga Ethernet-produkter för att fungera som de är designade och för att fungera med varandra.
Ethernet-teknik
Traditionellt Ethernet stöder dataöverföringar med en hastighet av 10 megabit per sekund (Mbps). När prestandabehoven för nätverk ökade med tiden skapade industrin ytterligare Ethernet-specifikationer för Fast Ethernet och Gigabit Ethernet.
Fast Ethernet utökar traditionell Ethernet-prestanda upp till 100 Mbps och Gigabit Ethernet, upp till 1 000 Mbps. Även om de inte är tillgängliga för den genomsnittliga konsumenten, driver 10 Gigabit Ethernet (10 000 Mbps) nu nätverken hos vissa företag, datacenter och Internet2-enheter. Generellt sett begränsar dock kostnaden dess utbredda användning.
Ethernet-kablar tillverkas också enligt någon av flera standardspecifikationer. Den mest populära Ethernet-kabeln som används, kategori 5 (CAT5-kabel) stöder både traditionellt och Fast Ethernet. Kategori 5e (CAT5e) och CAT6-kablar stöder Gigabit Ethernet.
För att ansluta en Ethernet-kabel till en dator (eller andra nätverksenheter), anslut en kabel till enhetens Ethernet-port. Vissa enheter utan Ethernet-stöd kan stödja Ethernet-anslutningar med hjälp av donglar som USB-till-Ethernet-adaptrar. Ethernet-kablar använder kontakter som ser ut som RJ-45-kontakten som används med traditionella telefoner.
I OSI-modellen (Open Systems Interconnection) fungerar Ethernet-tekniken i de fysiska och datalänkslagren - Layer One och Two, respektive. Ethernet stöder alla populära nätverksprotokoll och protokoll på högre nivå, främst TCP/IP.
Typer av Ethernet
Ofta kallad Thicknet, 10Base5 var den första inkarnationen av Ethernet-teknik. Industrin använde Thicknet på 1980-talet tills 10Base2 Thinnet dök upp. Jämfört med Thicknet erbjuder Thinnet fördelen med tunnare (5 millimeter mot 10 millimeter) och mer flexibla kablar, vilket gör det lättare att koppla kontorsbyggnader för Ethernet.
Den vanligaste formen av traditionell Ethernet är dock 10Base-T. Den erbjuder bättre elektriska egenskaper än Thicknet eller Thinnet eftersom 10Base-T-kablar använder oskärmade tvinnade par (UTP) kablar snarare än koaxial. 10Base-T är också mer kostnadseffektiv än alternativ som fiberoptiska kablar.
Det finns andra mindre kända Ethernet-standarder, inklusive 10Base-FL, 10Base-FB och 10Base-FP för fiberoptiska nätverk och 10Broad36 för bredbandskablar (kabel-tv). Fast och Gigabit Ethernet har gjort alla ovanstående traditionella former, inklusive 10Base-T, föråldrade.
Mer om Fast Ethernet
I mitten av 1990-talet mognade Fast Ethernet-tekniken och uppfyllde sina designmål att öka prestandan hos traditionellt Ethernet samtidigt som man undviker behovet av att helt omkabla befintliga Ethernet-nätverk.
Fast Ethernet finns i två stora varianter:
- 100Base-T (med oskärmad partvinnad kabel)
- 100Base-FX (med fiberoptisk kabel)
Den mest populära är 100Base-T, en standard som inkluderar 100Base-TX (Kategori 5 UTP), 100Base-T2 (Kategori 3 eller bättre UTP) och 100Base-T4 (100Base-T2-kablar modifierad för att inkludera två ytterligare trådpar).
Bottom Line
Medan Fast Ethernet förbättrade traditionell Ethernet från 10 megabit till 100 megabit, förbättrar Gigabit Ethernet snabbare Ethernet genom att erbjuda hastigheter på 1 000 megabit (1 gigabit). Gigabit Ethernet gjordes först för att resa över optiska kablar och kopparkablar, men 1000Base-T-standarden stöder det också. 1000Base-T använder Kategori 5-kablar som liknar 100 Mbps Ethernet, men för att uppnå gigabit-hastighet krävs användning av ytterligare trådpar.
Ethernet-topologier och protokoll
Traditionell Ethernet använder en busstopologi, vilket innebär att alla enheter eller värdar i nätverket använder samma delade kommunikationslinje. Varje enhet har en Ethernet-adress, även känd som en MAC-adress. Sändande enheter använder Ethernet-adresser för att ange avsedda mottagare av meddelanden.
Data som skickas över Ethernet finns i form av ramar. En Ethernet-ram innehåller ett sidhuvud, en datasektion och en sidfot med en kombinerad längd på högst 1 518 byte. Ethernet-huvudet innehåller adresserna till både den avsedda mottagaren och avsändaren.
Data som skickas över Ethernet sänds automatiskt till alla enheter i nätverket. Genom att jämföra Ethernet-adressen med adressen i ramhuvudet, testar varje Ethernet-enhet varje ram för att avgöra om den var avsedd för den och läser eller kasserar ramen efter behov. Nätverksadaptrar har den här funktionen i sin hårdvara.
Enheter som vill sända på ett Ethernet-nätverk utför först en preliminär kontroll för att avgöra om mediet är tillgängligt eller om en överföring pågår. Om Ethernet är tillgängligt sänder den sändande enheten till kabeln. Det är dock möjligt att två enheter kommer att utföra detta test på ungefär samma tid och båda sänder samtidigt.
Ethernet-standarden förhindrar inte flera samtidiga överföringar som en prestandaavvägning. Dessa så kallade kollisioner, när de inträffar, gör att båda sändningarna misslyckas och kräver att båda sändande enheterna sänder om. Ethernet använder en algoritm baserad på slumpmässiga fördröjningstider för att bestämma den korrekta vänteperioden mellan återsändningar. Nätverksadaptern implementerar också denna algoritm.
I traditionellt Ethernet är detta protokoll för att sända, lyssna och upptäcka kollisioner känt som CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detection). Vissa nyare former av Ethernet använder inte CSMA/CD. Istället använder de full-duplex Ethernet-protokollet, som stöder punkt-till-punkt samtidig sändning och mottagning utan att lyssna.
Mer om Ethernet-enheter
Ethernetkablar har begränsad räckvidd, och dessa avstånd (så korta som 100 meter) är otillräckliga för att täcka medelstora och stora nätverksinstallationer. En repeater i Ethernet-nätverk gör att flera kablar kan anslutas och större avstånd kan spännas. En bryggenhet kan ansluta ett Ethernet till ett annat nätverk av en annan typ, till exempel ett trådlöst nätverk. En populär typ av repeater-enhet är en Ethernet-hubb. Andra enheter som ibland förväxlas med hubbar är switchar och routrar.
Ethernet-nätverkskort finns också i flera former. Datorer och spelkonsoler har inbyggda Ethernet-adaptrar. USB-till-Ethernet-adaptrar och trådlösa Ethernet-adaptrar kan också konfigureras för att fungera med många enheter.
Sammanfattning
Ethernet är en av internets nyckelteknologier. Trots sin ålder fortsätter Ethernet att driva många av världens lokala nätverk och förbättras ständigt för att möta framtida behov av högpresterande nätverk.
