ETHERNET

Helyi hálózatok csoportosítása: Átviteli közeg alapján

Ethernet

Az ETHERNET a legsikeresebb LAN szabvány.

Alrétegek:

Történet (Bemutató)

Más LAN 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).

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.

Számos szabványváltozat:

1Base5 (Starlan), 10Base5 (Ethernet), 10Base2 (Cheapernet)
10BaseT, 10BaseF, 10Broad36
100BaseTX, 100BaseFX, 100BaseT2, 100BaseT4
1000Base-LX, 1000Base-SX, 1000Base-CX, 1000Base-T
10GBase-SR, 10GBase-SW,…, 10GBase-LX4
100BaseVG, 100VG-AnyLANA klasszikus Ethernet

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 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 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.

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.

tbase5 vanpir
tbase2    
         

 

 

Az Ethernet keret

A kapcsolt Ethernet

(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 2 fényvezető szál 2000 m Nagy távolságra, duplex 100Mb/s

 

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

IEEE 802.3ae -10 Gbit/sEthernet (XGE)

 

IEEE 802.3 Ethernet –összefoglalás