Care companie a dezvoltat primul standard de rețea Ethernet. Ce este Ethernet - caracteristici ale tehnologiei și principii de funcționare

Ethernet este cea mai comună tehnologie pentru organizarea rețelelor locale. Standardele Ethernet descriu implementarea primelor două straturi ale modelului OSI - conexiuni prin cablu și semnale electrice (stratul fizic), precum și formate de bloc de date și protocoale de control al accesului la rețea (stratul de legătură). Să începem cu ideea din spatele Ethernet-ului. Numele Ethernet provine din două cuvinte englezești - ether (eter) și net (rețea). Ethernet folosește conceptul de undă partajată. Fiecare PC trimite date în acest eter și indică cui i se adresează. Datele pot ajunge la toate PC-urile din rețea, dar numai PC-ul pentru care sunt destinate le procesează. Alte PC-uri ignoră datele altor persoane. Această lucrare este similară cu difuzarea pe posturile de radio. Toate posturile de radio își transmit emisiunile într-un câmp electromagnetic comun - aerul radio. Radioul dvs. primește semnale electromagnetice de la toate posturile. Dar nu asculți totul deodată, ci postul de care ai nevoie.

– cel mai bun raport preț/viteză/capacitate în comparație cu toate celelalte tehnologii

– capacitatea de a utiliza resursele rețelei interne la viteză mare, fără restricții sau plăți suplimentare

– fara investitie initiala pentru echipamente in apartament

– independența fie de disponibilitatea unui cablu de telefonie fixă/televiziune, fie de starea tehnică a acestora

– există multe dispozitive suplimentare pentru conexiune ușoară pe o linie de mai multe computere și/sau alte dispozitive (console de jocuri, camere de supraveghere IP etc.), deoarece aceasta este principala și cea mai comună tehnologie de rețea în prezent și în viitorul apropiat.

– posibilitatea de a obține tarife de mare viteză suficiente pentru cei mai avansați utilizatori

– capacitatea de a schimba rapid, fără probleme și costuri suplimentare pentru echipamente, furnizorii

– necesitatea introducerii cablului suplimentar in apartament

Ethernet nu este unul, ci o întreagă familie de standarde cu caracteristici diferite de utilizator.

Dacă luăm ca bază pentru compararea acestor standarde viteza de transfer de date și distanța maximă posibilă dintre două noduri (diametrul rețelei), obținem următorul tabel de comparație:

Tabelul 1.6.1 Tipuri Tehnologii Ethernet

Tip standard Ethernet	Rata de transfer de date	Diametrul maxim al rețelei

	100 Mbit/s
Gigabit Ethernet	1000 Mbit/s

În primul rând, să ne uităm la principiul construirii rețelelor locale bazate pe prima versiune istorică a Ethernet (10 Mbit/s), care a apărut la sfârșitul anilor 70 ca standard pentru trei companii - Digital, Intel, Xerox.

Această tehnologie, ca și tehnologiile Fast Ethernet și Gigabit Ethernet, se bazează pe conceptul de mediu partajat: fiecare nod primește tot ceea ce este transmis prin rețea; Doar un nod realizează transmisia; restul așteaptă o pauză pentru a începe propria transmisie.

Tehnologia 10G Ethernet se bazează pe un principiu diferit: informațiile nu sunt „împrăștiate” în întreaga rețea, ci sunt „împinse” intenționat de la un nod la altul către destinație. Routerele sunt responsabile pentru mutarea datelor printr-o astfel de rețea. Ele determină nodul vecin la care trebuie mutat pachetul de informații pentru a-l apropia de destinație. Astfel de rețele sunt numite rețele cu comutare de pachete.

Figura 1.6.1 prezintă diagrama Rețele Ethernet pe un cablu coaxial. Segmentul de cablu de la capete este echipat cu terminatoare („prize”) pentru a absorbi semnalul propagat (în figură, terminatoarele sunt desenate ca pătrate negre).

Figura 1.6.1 Diagrama rețelei Ethernet

Cablul conectează adaptoarele de rețea ale computerelor folosind un conector în formă de T.

Cum funcționează Ethernet.

Orice participant poate trimite un mesaj în rețea, dar numai atunci când este „liniștit” - nu există altă transmisie.

De exemplu, nodul 2 (vezi figura de mai sus) ascultă rețeaua și începe să transmită, începând cu adresele expeditorului și destinatarului („calculatorul 2 transmite un mesaj pentru computerul 4”).

Transmisia se deplasează de-a lungul cablului în ambele direcții (absorbite de terminatoare la capete) și toți participanții o aud (inclusiv expeditorul însuși).

Toată lumea, cu excepția computerului 4, ignoră datele transmise, după ce a detectat adresa destinatarului altcuiva, iar computerul 4 primește datele complet.

Este clar că prin această metodă de transmisie este imposibil să se permită o preluare pe termen lung a rețelei de către un singur nod. Dacă computerul 2 decide să trimită un fișier mare către computerul 4, toți ceilalți participanți la rețea nu vor avea în curând posibilitatea de a începe transferul.

Din acest motiv, mesajele sunt transmise împărțite în pachete (în tehnologia Ethernet se numesc cadre). Lungimea pachetului variază de la 64 la 1518 octeți.

După ce a transmis un pachet, nodul întrerupe funcționarea pentru o perioadă, iar dacă rețeaua este „liniștită”, trimite următorul pachet. Dar un alt nod poate profita de pauză și își poate începe sesiunea de transmisie. Astfel, toate nodurile împart un singur mediu (cablu), având șanse egale de a trimite pachete de informații în rețea.

Am vizitat recent un forum de internet unde oamenii discutau despre conexiunile lor de internet prin fibră de 1 Gbps. — Noroc de ei! - Am crezut. Dar este într-adevăr vorba de noroc? Dacă observați că în loc de 1 Gbps obțineți aproximativ 80 Mbps, sau chiar mai puțin, problema poate fi cablul Ethernet greșit.

În acest articol vă vom spune cum să alegeți cablul Ethernet potrivit pentru viteza maximă de conectare la Internet.

WiFi vs Ethernet

Să aflăm imediat că un cablu Ethernet oferă mai mult viteze mari Conexiuni la internet decât Wi-Fi. Da, demon Rețea cu fir– acest lucru este foarte convenabil, dar dacă doriți să obțineți viteza maxima Conexiune la internet, atunci ar trebui să utilizați un cablu Ethernet.

Ethernet la salvare!

Desigur, dacă aveți o rețea cu fir și un internet în bandă largă foarte rapid, nu doriți să utilizați o conexiune de 100 Mbps (Fast Ethernet) între computer și modemul ISP. Ar fi o prostie! Ai nevoie de internet gigabit.

Tot ce aveți nevoie este să vă conectați toate dispozitivele de acasă la un preț ieftin Cabluri Ethernet Cat 6 și folosiți comutatoare gigabit ieftine ca „noduri” pentru a vă conecta dispozitivele.

Rețeaua mea de acasă arată astfel:

Destul de simplu, nu-i așa?

Linia portocalie este un cablu Ethernet Cat 6. Pur și simplu conectați computere, routere, laptop-uri folosind aceste cabluri și totul „funcționează”.

Cu toate acestea, trebuie să rețineți că unele laptop-uri vin cu adaptoare Fast Ethernet ieftine încorporate care oferă viteze de conectare de cel mult 100 Mbps. Dacă aveți această situație cu computerul dvs., cumpărați un adaptor USB-ethernet gigabit.

Dar ce comutatoare și cabluri Ethernet ar trebui să cumpărați?

Aceasta este, de asemenea, o întrebare destul de ușoară.

Pentru comutatoarele Ethernet, aveți nevoie de un „Switch Gigabit Ethernet” de calitate. Vă recomandăm să cumpărați D-Link Gigabit DGS-108 cu 8 porturi, care este perfect pentru uz casnic.

Acest comutator este foarte ușor de utilizat: atunci când conectați cablul Ethernet și conectorul clipește în verde, atunci funcționează la viteza de 1 gigabit. Dacă indicatorul este portocaliu, viteza este de numai 10 sau 100 Mbit/s. În acest fel puteți determina care Adaptor Ethernet utilizat în computerul dvs., așa cum am discutat deja mai sus.

Când vine vorba de cabluri Ethernet, trebuie doar să vă asigurați că utilizați Cat 6 (Categoria 6). Cablurile Ethernet au de obicei o categorie imprimată pe ele, cum ar fi:

Vă rugăm să rețineți că există și alte tipuri de cabluri Ethernet, cum ar fi Cat 5, Cat 5e, Cat 6a etc. Orice cablu care spune Cat 6 este o opțiune excelentă pentru situația noastră (indiferent de litera de la sfârșit, dacă există). Nu ar trebui să cumpărați cabluri Ethernet Cat 5 deoarece sunt concepute pentru a funcționa pe rețele mai mici de 1 Gbps.

Apropo, conectorii de pe cablurile Ethernet nu joacă un rol special în calitatea și viteza semnalului. Patru perechi de fire răsucite din interiorul cablului joacă mult valoare mai mare. Cu cât categoria este mai mare, cu atât cablul va transmite mai repede datele. Acesta este motivul pentru care ar trebui să utilizați Cat 6 sau mai mare. Cat 6 este pentru Gigabit Ethernet!

De asemenea, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la ecranare dacă cumpărați un cablu gata făcut. Doar asigurați-vă că este Cat 6 și că sunteți gata de plecare!

Am pregătit câteva sfaturi și note despre utilizarea cablurilor Ethernet în casa dvs.:

Nu derulați cablul de rețea;
Nu prindeți cablul în uși;
Nu îndoiți cablul în unghi drept; rotunjește-o la colțuri.

Cablul Ethernet Cat 6 este puțin mai puternic decât altele, deoarece are un miez de plastic care găzduiește perechi răsucite de fire. Dar tot nu ar trebui să abuzați de puterea cablului. Cu cât strângeți mai mult cablul, cu atât firele din interior se vor mișca mai mult și cu atât viteza de transfer a datelor va fi mai mică.

Folosind mai multe sfaturi simple, poți să-ți faci singur rețeaua de acasă cât mai repede posibil. O conexiune la Internet de 1 Gbps nu este o problemă, desigur, dacă furnizorul dvs. de internet oferă o bandă largă atât de rapidă.

Ethernet – majoritatea rețelelor din zilele noastre se bazează pe acesta. Există un număr mare de tehnologii care vă permit să conectați computere într-o rețea. Fiecare dintre ele a fost dezvoltat în timp diferitși este conceput pentru a rezolva o problemă specifică.

Tehnologia Ethernet acoperă două niveluri inferioare Modele OSI. Fizice și nivelurile canalelor. Mai departe vom vorbi doar despre stratul fizic al modelului OSI, i.e. despre modul în care biții de date sunt transferați între două dispozitive învecinate.

În prezent, tehnologia este folosită pentru a construi rețele locale RapidEthernet, care este o nouă implementare a tehnologiei Ethernet.

Ce este Ethernet

Această tehnologie a fost dezvoltată în 1970 de Centrul de Cercetare Palo Alto, care aparține corporației Xerox, iar în 1980, specificația IEEE 802.3 a fost adoptată pe baza acesteia.

Principiul de bază de funcționare utilizat în această tehnologie este următorul. Pentru a începe transmiterea datelor în rețea, adaptor de retea Computerul „ascultă” rețeaua pentru orice semnal. Dacă nu este prezent, atunci adaptorul începe transmisia de date, dar dacă există un semnal, atunci transmisia este întârziată pentru un anumit interval de timp. Timp utilizare exclusivă mediul partajat de un nod este limitat de timpul de transmisie al unui cadru.

cadru - este o unitate de date schimbată între calculatoare dintr-o rețea Ethernet. Cadrul are un format fix și, împreună cu câmpul de date, conține diverse informații de serviciu, cum ar fi adresa destinatarului și adresa expeditorului. După ce adaptorul expeditor a plasat cadrul în rețea, toate adaptoarele de rețea încep să-l primească. Fiecare adaptor analizează cadrul, iar dacă adresa se potrivește cu adresa propriei dispozitive (adresa MAC), cadrul este plasat în bufferul intern al adaptorului de rețea, dar dacă nu se potrivește, este ignorat.

În cazul în care două sau mai multe adaptoare, după ce au „ascultat” rețeaua, încep să transmită date, a ciocnire (coliziune). Adaptoarele, după ce au detectat o coliziune, nu mai transmit date și apoi, după ce „ascultă” din nou rețeaua, repetă transmisia de date la intervale diferite.

? NOTĂ. Pentru a primi un pachet de date care este destinat unui anumit adaptor, acesta trebuie să accepte toate pachetele care apar în rețea.

Această metodă de accesare a mediului de transmisie a datelor se numește CSMA/ CD(detecție de acces multiplu/detecție de coliziune cu ajutorul transportatorului) — acces multiplu cu detectarea purtătorului.

Ce este Ethernet - coliziuni

După cum rezultă din cele de mai sus, când un numar mare calculatoare din rețea. iar cu schimbul intensiv de informații, numărul de coliziuni crește foarte repede. și ca rezultat, debitul rețelei scade. Este posibil ca debitul să scadă la zero. Dar chiar și într-o rețea în care sarcina medie nu o depășește pe cea recomandată. Aceasta este 30-40% din lățimea de bandă totală, viteza de transmisie este de 70-80% din nominală.

Cu toate acestea, în prezent această problemă aproape hotărât. Pentru că au dezvoltat dispozitive capabile să împartă fluxurile de date între acele computere pentru care sunt destinate aceste date. Cu alte cuvinte, traficul dintre porturile conectate la adaptoarele de rețea de expediere și de primire este izolat de alte porturi și adaptoare. Se numesc astfel de dispozitive comutatoare (intrerupator).

Există diverse implementări ale acestei tehnologii - Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. De exemplu, pot oferi rate de transfer de date de 10, 100 și, respectiv, 1000 Mbit/s.

Standardul IEEE 802.3 conține mai multe specificații care diferă în topologie și tip de cablu utilizat. De exemplu, 10 BASE-5 utilizează cablu coaxial gros. 10 BASE-2 este un cablu subțire. Și 10 BASE-F, 10 BASE-FB, 10 BASE-FL și FOIRL folosesc cablu optic. Cea mai populară specificație este IEEE 802.3 100BASE-TX. În care se folosește un cablu bazat pe perechi răsucite neecranate cu conectori RJ-45 pentru organizarea rețelei.

Implementări rețele Ethernet

Specificațiile Ethernet enumerate mai sus pot fi descrise după cum urmează. Primul număr din numele specificației indică rata maximă de transfer de date. De exemplu, „10” indică o rată de transmisie a semnalului de 10 Mbit/s. „Base” înseamnă utilizarea tehnologiei Baseband în standard. B aseband- Aceasta este transmisie în bandă îngustă. Cu această metodă de transmitere a datelor prin cablu, fiecare bit de date este codificat. Este codificat printr-un impuls separat electric sau luminos. În acest caz, întregul cablu este utilizat ca un canal de comunicație. Acestea. transmiterea simultană a două semnale nu este posibilă.

Inițial, ultima secțiune din titlul specificației trebuia să fie afișată lungime maxima. Lungimea segmentelor de cablu în sute de metri. Aceasta este fără hub-uri sau comutatoare. Cu toate acestea, pentru comoditate și pentru o definiție mai completă a esenței standardului, totul a fost simplificat. Și acum numerele din numele său au fost înlocuite cu literele T și F. Unde T reprezintă răsucitpereche— pereche răsucită, iar F reprezintă fibră optică.

Astfel, în prezent puteți găsi rețele bazate pe următoarele specificații:

10Base-2 - 10 MHz Ethernet pe cablu coaxial cu o rezistență de 50 Ohmi, bandă de bază. 10Base-2 este cunoscut ca „Ethernet subțire”;
10Base-5 - 10MHzEthernet pe un cablu coaxial standard (gros) cu o rezistență de 50 Ohmi, bandă de bază;
10Base-T - 10MHz Ethernet prin cablu torsadat;
100 Base-TX - 100MHz Ethernet prin cablu pereche torsadată.

Foarte avantaj semnificativ Diferitele opțiuni Ethernet sunt compatibile reciproc. Una care vă permite să le folosiți împreună în aceeași rețea. Și în unele cazuri, fără a schimba măcar sistemul de cablu existent.

MOD FULL DUPLEX

Standardul de tehnologie Fast Ethernet include și recomandări. Recomandări pentru activare operare full duplex (deplin— duplexmodul) atunci când conectați adaptorul de rețea la comutator. Sau la conectarea directă a comutatoarelor între ele.

Esența modului full-duplex este capacitatea de a transmite și primi simultan date pe două canale. Tx (canal de la emițător la receptor) și Rx (canal de la receptor la transmițător). Și în același timp, viteza de transmisie se dublează și ajunge la 200 Mbit/s.

Pe acest moment aproape toti producatorii echipamente de rețea afirmă următoarele. Că dispozitivele lor oferă funcționare full-duplex. Cu toate acestea, datorită interpretărilor diferite ale standardului, în special modul de gestionare a fluxului de personal. Nu este întotdeauna posibilă funcționarea corectă a acestor dispozitive. Și, de asemenea, performanță bună la viteză.

acces cu detecție a purtătorului și detecție a coliziunilor (Acces înmulțit cu sensul de transport cu detectarea coliziunii - CSMA/CD). Toate computerele din rețea au acces la o magistrală comună prin adaptorul de rețea încorporat în fiecare computer folosind semi modul duplex transferuri. Schema pentru conectarea calculatoarelor prin cablu coaxial este prezentată în Fig. 6.1.

Orez. 6.1.

Posturi dintr-o rețea locală tradițională Ethernet pot fi conectate împreună folosind o magistrală fizică sau o topologie stea, dar o topologie logică este întotdeauna o topologie magistrală. Prin aceasta ne referim la faptul că mediul (canalul) este partajat între stații și doar o stație la un moment dat îl poate folosi. De asemenea, se presupune că toate stațiile primesc cadrul transmis de stație (difuzare). Destinația adresată salvează cadrul în timp ce ceilalți îl elimină. În această situație, cum ne putem asigura că două stații nu folosesc mediul în același timp? Răspuns: dacă cadrele lor se ciocnesc între ele. CSMA/CD este conceput pentru a rezolva această problemă conform următoarelor principii:

Fiecare post are un drept egal la mediu (acces colectiv).
Fiecare stație având un cadru pentru a trimite mai întâi „ascultă” (monitorizează) mediul. Dacă nu există date în mediu, stația poate începe să transmită (urmărire frecvență purtătoare).
Se poate întâmpla ca două stații care monitorizează mediul să constate că acesta nu este ocupat și să înceapă să trimită date. În acest caz, apare un conflict, numit coliziune.

Protocolul obligă stația să continue monitorizarea liniei după ce a început transmisia. Dacă există o coliziune, atunci toate stațiile o detectează, fiecare stație de transmisie trimite un semnal de eșec pentru a distruge datele de linie și apoi așteaptă un timp diferit aleatoriu de fiecare dată pentru a încerca din nou. Momente aleatorii împiedică retrimiterea datelor în același timp. Înainte de a începe transmisia, nodul trebuie să se asigure că mediul purtător nu este ocupat, ceea ce este indicat de absența frecvență purtătoare. Dacă mediul este liber, atunci nodul are dreptul să înceapă transmiterea unui cadru de un anumit format. Să presupunem că nodul 2 trebuie să transmită un cadru către nodul N. După ce a descoperit că mediul este liber, nodul 2 începe să transmită cadrul (Fig. 6.2), care este precedat de preambul, constând din 7 octeți de forma 10101010 și un octet Start of Frame Delimiter - SFD tip 10101011. Aceste combinații sunt necesare de către receptor pentru a introduce sincronizarea biților și a cadrelor cu transmițătorul. Cadrul se termină cu un câmp de secvență de control al cadrului (FCS - Frame Check Sequence) lung de 4 octeți (nu este prezentat în Fig. 6.2). Semnalele emițătorului se propagă în ambele direcții de-a lungul cablului și toate nodurile recunosc începutul transmisiei cadru. Numai nodul N îi recunoaște adresa proprie(adresa MAC de destinație) la începutul cadrului și își scrie conținutul în memoria tampon pentru procesare. Din cadrul primit, se determină adresa sursă (adresa MAC sursă) către care trebuie trimis cadrul de răspuns. Destinatarul pachetului la nivelul 3 este determinat în funcție de câmp Tip protocol: valoare 0x0800 - adresa modulului IP, 0806 - adresa modulului ARP. Valorile minime și maxime ale lungimii câmpului pentru protocoale niveluri superioare- 46 și, respectiv, 1500 de octeți. Ordinea transmiterii biților de cadre este: de la stânga la dreapta / de jos în sus (Fig. 6.2), numerele indică lungimile câmpurilor de cadre în octeți.

Orice nod, dacă există un cadru de transmis și un mediu ocupat, este forțat să aștepte eliberarea acestuia. Un semn al sfârșitului transmisiei este dispariția frecvenței purtătoare. După încheierea transmisiei cadrelor, toate nodurile trebuie să reziste la o pauză tehnologică de 9,6 μs pentru a aduce adaptoarele de rețea în starea initialași împiedică același nod să preia din nou mediul.

Orez. 6.2.

Uneori apar situații când un nod a început deja să transmită, dar celălalt nod nu a avut încă timp să detecteze acest lucru și, de asemenea, începe să transmită cadrul său. Se numește această situație de mediu liber capturat de mai multe noduri coliziune. Mecanismul de rezoluție a coliziunilor este următorul (Fig. 6.3):

Orez. 6.3.

Dacă nivelul semnalului primit nu depășește valoarea de prag, atunci nodul continuă transmisia, dar dacă o depășește, atunci nodul nu mai transmite cadrul și trimite o combinație specială de blocaj de 32 de biți (semnal de coliziune) către rețea cu o secvență ad-hoc, care duce pur și simplu la o creștere a nivelului semnalului în rețeaua locală datorită creșterii amplitudinii pulsului Prefixul zonei Manchester semnal total. După aceasta, nodul care a detectat coliziunea se oprește aleatoriu și poate încerca apoi să transmită din nou cadrul. Numărul de reîncercări nu poate depăși 16. Dacă, după a 16-a încercare, cadrul provoacă o coliziune, acesta este renunțat. La cantitati mari noduri, probabilitatea coliziunii crește și debitului Rețeaua Ethernet scade deoarece Rețeaua este din ce în ce mai ocupată cu procesarea coliziunilor și scăderea cadrelor. Trei factori determină modul în care funcționează CSMA/CD: lungimea minimă a cadrului, viteza de transmisie domeniul de date și conflict.

Trebuie să așteptați stația anumit timp pentru a vă asigura că nu există date pe linie - acest timp este egal cu lungimea minimă a cadrului împărțită la viteza de transmisie(timpul necesar pentru a transmite un cadru de lungime minimă) și este proporțional cu timpul necesar primului bit pentru a parcurge distanța maximă a rețelei (domeniul de coliziune). Cu alte cuvinte, avem:

Lungimea minimă a cadrelor/Rata de biți este proporțională cu domeniul de coliziune/Rata de propagare

În tradițional Retea locala Ethernet, lungimea minimă a cadrului este de 520 de biți, viteza de transmisie- 10 Mbit/s, viteza de propagare este aproape egală cu viteza luminii, iar domeniul de conflict este de aproximativ 2500 de metri.

Administrarea sistemului

Tutorial

Ce este un domeniu de coliziune?
Câte perechi sunt folosite pentru Ethernet și de ce?
Ce perechi primesc și care transmit?
Ce limitează lungimea unui segment de rețea?
De ce un cadru nu poate fi mai mic decât o anumită dimensiune?

Dacă nu cunoașteți răspunsurile la aceste întrebări și sunteți prea leneș să citiți standarde și literatură serioasă pe această temă, vă rugăm să consultați pisica.

Unii oameni cred că acestea sunt lucruri evidente, alții vor spune că este o teorie plictisitoare și inutilă. Cu toate acestea, în timpul interviurilor puteți auzi periodic astfel de întrebări. Părerea mea: toți cei care trebuie să ridice un „crimp” 8P8C (acest conector este de obicei numit eronat RJ-45) trebuie să știe despre ce se va discuta mai jos. Nu pretind că am nicio profunzime academică, mă voi abține de la formule și tabele și, de asemenea, vom lăsa în urmă codificarea liniară. Vom vorbi în principal despre fire de cupru, nu despre optică, pentru că... sunt mai răspândite în viața de zi cu zi.

Tehnologia Ethernet descrie simultan cele două straturi inferioare ale modelului OSI. Fizic și canal. Mai departe vom vorbi doar despre fizic, adică. despre modul în care biții sunt transferați între două dispozitive învecinate.

Tehnologia Ethernet face parte din moștenirea bogată a Centrului de Cercetare Xerox PARC. Versiuni timpurii Ethernet a folosit cablu coaxial ca mediu de transmisie, dar de-a lungul timpului a fost complet înlocuit cu fibră optică și cablu cu perechi răsucite. Cu toate acestea, este important să înțelegeți că utilizarea cablu coaxial a determinat în mare măsură principiile funcționării Ethernet. Faptul este că cablul coaxial este un mediu de transmisie partajat. Caracteristică importantă mediu partajat: mai multe interfețe îl pot folosi simultan, dar numai una ar trebui să transmită o dată. Folosind un cablu coaxial, puteți conecta nu numai 2 computere unul la altul, ci și mai mult de două, fără a utiliza echipament activ. Această topologie se numește obosi. Totuși, dacă cel puțin două noduri de pe aceeași magistrală încep să transmită informații simultan, semnalele lor se vor suprapune și receptorii altor noduri nu vor înțelege nimic. Această situație se numește coliziune, și o parte a rețelei pentru care concurează nodurile mediul general transferuri - domeniul de coliziune. Pentru a recunoaște o coliziune, nodul emițător monitorizează constant semnalele din mediu și dacă sunt proprii. semnal transmis diferă de cea observată - este detectată o coliziune. În acest caz, toate nodurile opresc transmiterea și reia transmisia prin Aleatoriu interval de timp.

Diametrul domeniului de coliziune și dimensiunea minimă a cadrului

Acum să ne imaginăm ce se va întâmpla dacă, în rețeaua prezentată în figură, nodurile A și C încep să transmită în același timp, dar reușesc să o termine înainte de a primi semnalul reciproc. Acest lucru este posibil cu un scurt suficient mesaj transmisși un cablu suficient de lung, pentru că așa cum știm din curiculumul scolar, viteza de propagare a oricăror semnale în cel mai bun scenariu este C=3*108 m/s. Deoarece fiecare dintre nodurile de transmisie va primi un contrasemnal numai după ce a terminat deja de transmis mesajul său - faptul că a avut loc o coliziune nu va fi stabilit de niciunul dintre ele, ceea ce înseamnă că nu va exista nicio retransmisie de cadre. Dar nodul B va primi o sumă de semnale la intrare și nu va putea primi corect niciunul dintre ele. Pentru a preveni apariția acestei situații, este necesar să se limiteze dimensiunea domeniului de coliziune și minim Marimea ramei. Nu este greu de ghicit că aceste cantități sunt direct proporționale între ele. În cazul în care volumul informatiile transmise nu atinge cadrul minim, acesta este mărit datorită câmpului special pad, al cărui nume poate fi tradus ca substituent.

Astfel, cu cât dimensiunea potențială a segmentului de rețea este mai mare, cu atât se cheltuiește mai multă suprasarcină pentru transferul bucăților de date. mărime mică. Dezvoltatorii de tehnologie Ethernet au trebuit să caute o cale de mijloc între acești doi parametri și dimensiune minimă dimensiunea cadrului a fost setată la 64 de octeți.

Operare torsadată și full duplex

Perechea torsadată ca mediu de transmisie diferă de cablul coaxial prin faptul că poate conecta doar două noduri și utilizează medii separate pentru a transmite informații în direcții diferite. O pereche este utilizată pentru transmitere (1,2 pini, de obicei fire portocaliu și alb-portocaliu) și o pereche pentru recepție (3,6 pini, de obicei fire verde și alb-verde). Pe echipamentele de rețea active, este invers. Nu este greu de observat că lipsește perechea centrală de contacte: 4, 5. Această pereche a fost lăsată liber în mod intenționat, dacă introduceți un RJ11 în aceeași priză, va ocupa exact contactele libere. Astfel, puteți utiliza un cablu și o priză pentru LAN și, de exemplu, telefon. Perechile din cablu sunt selectate astfel încât să minimizeze influența reciprocă a semnalelor unul asupra celuilalt și să îmbunătățească calitatea comunicației. Firele unei perechi sunt răsucite împreună, astfel încât influența zgomotului extern asupra ambelor fire din pereche să fie aproximativ aceeași.
Pentru a conecta două dispozitive de același tip, de exemplu două computere, se folosește un așa-numit cablu încrucișat, în care o pereche conectează contactele 1,2 de pe o parte și 3,6 de cealaltă, iar a doua invers: 3 ,6 contacte pe o parte și 1,2 pe cealaltă. Acest lucru este necesar pentru a conecta receptorul la transmițător; dacă utilizați un cablu drept, obțineți un receptor-receptor, emițător-transmițător. Deși acum asta contează doar dacă lucrezi cu niște echipamente arhaice, pentru că... Aproape tot echipament modern acceptă Auto-MDIX - o tehnologie care permite interfeței să determine automat ce pereche primește și care transmite.

Apare întrebarea: de unde vine limitarea lungimii segmentului Ethernet prin pereche răsucită dacă nu există un mediu partajat? Chestia este că primele rețele construite pe cabluri torsadate au folosit hub-uri. Un hub (cu alte cuvinte, un repetor cu mai multe intrări) este un dispozitiv care are mai multe porturi Ethernet și transmite pachetul primit către toate porturile, cu excepția celui de la care provine pachetul. Astfel, dacă hub-ul a început să primească semnale de la două porturi simultan, atunci nu știa ce să transmită către porturile rămase; a fost o coliziune. Același lucru este valabil și pentru primele rețele Ethernet care utilizează optică (10Base-FL).

Atunci de ce să folosiți un cablu cu 4 perechi dacă sunt folosite doar două din cele 4 perechi? O întrebare rezonabilă și iată câteva motive pentru a face acest lucru:

Un cablu cu 4 perechi este mecanic mai fiabil decât un cablu cu 2 perechi.
Cablul cu 4 perechi nu va trebui schimbat la trecerea la Gigabit Ethernet sau 100BaseT4, care utilizează deja toate cele 4 perechi
Dacă o pereche este ruptă, puteți folosi una gratuită și nu reconectați cablul
Posibilitatea de a utiliza tehnologia Power over Ethernet

În ciuda acestui fapt, în practică folosesc adesea un cablu cu 2 perechi, conectează 2 computere simultan folosind un cablu cu 4 perechi sau folosesc perechi gratuite pentru a conecta un telefon.

Gigabit Ethernet

Spre deosebire de predecesorii săi, Gigabit Ethernet folosește întotdeauna toate cele 4 perechi pentru transmisie simultan. Și în două direcții deodată. În plus, informațiile sunt codificate nu în două niveluri ca de obicei (0 și 1), ci în patru (00,01,10,11). Acestea. Nivelul de tensiune la un moment dat codifică nu unul, ci doi biți deodată. Acest lucru a fost făcut pentru a reduce frecvența de modulație de la 250 MHz la 125 MHz. În plus, a fost adăugat un al cincilea nivel pentru a crea redundanță de cod. Face posibilă corectarea erorilor în timpul recepției. Acest tip de codare se numește codare de amplitudine a impulsului pe cinci niveluri (PAM-5). Mai mult, pentru a folosi toate perechile simultan Pentru a primi și a transmite, adaptorul de rețea scade propriul său semnal transmis din semnalul total pentru a obține semnalul transmis de cealaltă parte. În acest fel, modul full-duplex este implementat pe un canal.

Mai departe mai mult

10 Gigabit Ethernet este deja folosit pe scară largă de furnizori, dar nu este folosit în segmentul SOHO, deoarece Se pare că Gigabit Ethernet este suficient acolo. 10GBE utilizează fibră monomodală și multimodală, cu sau fără multiplexare pe divizare a lungimii de undă, cabluri de cupru cu conectori InfiniBand, precum și cabluri torsadate în standardul 10GBASE-T sau IEEE 802.3an-2006 ca mediu de distribuție.

40 Gigabit Ethernet (sau 40 GbE) și 100 Gigabit Ethernet (sau 100 GbE). Dezvoltarea acestor standarde a fost finalizată în iulie 2010. ÎN în prezent Producătorii de top de echipamente de rețea, cum ar fi Cisco, Juniper Networks și Huawei, dezvoltă și lansează deja primele routere care acceptă aceste tehnologii.

În concluzie, merită menționat tehnologie promițătoare Terabit Ethernet. Bob Metcalfe, creatorul, a sugerat că tehnologia va fi dezvoltată până în 2015 și a mai spus:

Pentru a realiza Ethernet de 1 TB/s, trebuie depășite multe limitări, inclusiv lasere de 1550 nm și modulație de 15 GHz. Pentru viitoarea retea avem nevoie de noi scheme de modulație, precum și de fibre optice noi, lasere noi, în general, totul nou

UPD: Mulțumesc hubbrowser-ului că mi-a spus că conectorul pe care l-am numit RJ45 toată viața este de fapt 8P8C.
UPD2:: Mulțumim utilizatorului pentru că a explicat de ce sunt folosiți pinii 1,2,3 și 6.