РефератGigabit Ethernet

Ethernet(езернет, [ˈiːθərˌnɛt] від англ.ether[ˈiːθər] «ефір») - пакетна технологія передачі даних переважно локальних комп'ютерних мереж.

Стандарти Ethernet визначають провідні з'єднання та електричні сигнали на фізичному рівні, формат кадрів та протоколи керування доступом до середовища – на канальному рівні моделі OSI. Ethernet переважно описується стандартами IEEE групи 802.3. Ethernet став найпоширенішою технологією ЛОМ у середині 90-х років минулого століття, витіснивши такі застарілі технології, як Arcnet, FDDI та Token ring.

Технологія Ethernet була розроблена разом із багатьма першими проектами корпорації Xerox PARC. Загальноприйнято вважати, що Ethernet був винайдений 22 травня 1973 року, коли Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) склав доповідну записку для глави PARC про потенціал технології Ethernet. Але законне право на технологію Меткалф отримав за кілька років. В 1976 він і його асистент Девід Боггс (Dav & gt; [1] .

2. Технологія

У стандарті перших версій (Ethernet v1.0 і Ethernet v2.0) вказано, що як передавальне середовище використовується коаксіальний кабель, надалі з'явилася можливість використовувати кручену пару і оптичний кабель.

Переваги використання крученої пари в порівнянні з коаксіальним кабелем:

Причиною переходу на оптичний кабель була потреба збільшити довжину сегмента без повторювачів.

Метод керування доступом (для мережі на коаксіальному кабелі) - множинний доступ з контролем несучої та виявленням колізій (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), швидкість передачі даних 10 Мбіт/с, розмір пакета від 72 до 1526 байт, описані методи кодування даних Режим роботи напівдуплексний, тобто вузол не можеодночасно передавати та приймати інформацію. Кількість вузлів в одному сегменті мережі, що розділяється, обмежена граничним значенням в 1024 робочих станції (специфікації фізичного рівня можуть встановлювати більш жорсткі обмеження, наприклад, до сегмента тонкого коаксіалу може підключатися не більше 30 робочих станцій, а до сегменту товстого коаксіалу - не більше 100). Однак мережа, побудована на одному сегменті, що розділяється, стає неефективною задовго до досягнення граничного значення кількості вузлів, в основному через напівдуплексного режиму роботи.

В 1995 прийнятий стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet зі швидкістю 100 Мбіт/с і з'явилася можливість роботи в режимі повний дуплекс. У 1997 році був прийнятий стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet зі швидкістю 1000 Мбіт/с для передачі оптичного волокна і ще через два роки для передачі по кручений парі.

3. Формат кадру

Існує декілька форматів Ethernet-кадра.

Початковий Version I (більше не застосовується).
Ethernet Version 2 або Ethernet-кадр II, ще званий DIX (абревіатура перших літер фірм-розробників DEC, Intel, Xerox) найбільш поширена і використовується до цього дня. Часто використовується безпосередньо протоколом Інтернету.

Novell – внутрішня модифікація IEEE 802.3 без LLC (Logical Link Control).
Кадр IEEE 802.2 LLC.
Кадр IEEE 802.2 LLC/SNAP.
Деякі мережні карти Ethernet, вироблені компанією Hewlett-Packard використовували під час роботи кадр формату IEEE 802.12, що відповідає стандарту 100VG-AnyLAN.

Різні типи кадру мають різний формат та значення MTU.

5. Різновиди Ethernet

Залежно від швидкості передачі даних та передавального середовища існує декількаваріантів технології. Незалежно від способу передачі стек мережного протоколу і програми працюють однаково практично у всіх випадках.

У цьому розділі наведено короткий опис усіх офіційно існуючих різновидів. З деяких причин, на додаток до основного стандарту, багато виробників рекомендують користуватися іншими запатентованими носіями — наприклад, для збільшення відстані між точками мережі використовується волоконно-оптичний кабель.

Більшість Ethernet-карт та інших пристроїв мають підтримку кількох швидкостей передачі даних, використовуючи автовизначення (autonegotiation) швидкості та дуплексності, для досягнення найкращого з'єднання між двома пристроями. Якщо автовизначення не спрацьовує, швидкість підлаштовується під партнера і включається режим напівдуплексної передачі. Наприклад, наявність у пристрої порту Ethernet 10/100 говорить про те, що через нього можна працювати за технологіями 10BASE-T та 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 – підтримує стандарти 10BASE-T, 100BASE-TX та 1000BA T.

5.1. Ранні модифікації Ethernet

Xerox Ethernet— оригінальна технологія, швидкість 3Мбіт/с, існувала у двох варіантах Version 1 та Version 2, формат кадру останньої версії досі має широке застосування.
1BROAD36— широкого поширення не набув. Один із перших стандартів, що дозволяє працювати на великих відстанях. Використовував технологію широкосмугової модуляції, схожу на ту, що використовується у кабельних модемах. Як середовище передачі використовувався коаксіальний кабель.
1BASE5— також відомий як StarLAN, став першою модифікацією Ethernet-технології, що використовує кручені пари. Працював на швидкості 1 Мбіт/с, але не знайшов комерційногозастосування.

5.2. 10 Мбіт/с Ethernet

10BASE5, IEEE 802.3 (називається також «Товстий Ethernet») — початкова розробка технології зі швидкістю передачі 10 Мбіт/с. Наслідуючи ранній стандарт IEEE використовує коаксіальний кабель з хвильовим опором 50 Ом (RG-8), з максимальною довжиною сегмента 500 метрів.
10BASE2, IEEE 802.3a (званий "Тонкий Ethernet") - використовується кабель RG-58, з максимальною довжиною сегмента 185 метрів, комп'ютери приєднувалися один до одного, для підключення кабелю до мережної картки потрібен T-конектор, а на кабелі має бути BNC-конектор. Потрібна наявність термінаторів кожному кінці. Багато років цей стандарт був основним технології Ethernet.
StarLAN 10- Перша розробка, що використовує кручені пари для передачі даних на швидкості 10 Мбіт/с. Надалі еволюціонував у стандарт 10BASE-T.

Незважаючи на те, що теоретично можливе підключення до одного кабелю (сегменту) кручений пари більш ніж двох пристроїв, що працюють у симплексному режимі, така схема ніколи не застосовується для Ethernet, на відміну від роботи з коаксіальним кабелем. Тому всі мережі на кручений парі використовують топологію «зірка», тоді як мережі на коаксіальному кабелі побудовані на топології «шина». Термінатори для роботи з кручений пари вбудовані в кожен пристрій, і застосовувати додаткові зовнішні термінатори в лінії не потрібно.

5.3. Швидкий Ethernet (Fast Ethernet, 100 Мбіт/с)

5.4. Гігабітний Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбіт/с)

5.5. 10-гігабітний Ethernet

Новий стандарт 10-гігабітного Ethernet включає сім стандартів фізичного середовища для LAN, MAN і WAN. В даний час він описується виправленням IEEE 802.3ae і повинен увійти в наступнуревізію стандарту IEEE 802.3.

5.6. 40-гігабітний та 100-гігабітний Ethernet

Згідно зі спостереженнями Групи 802.3ba [5] , вимоги до смуги пропускання для обчислювальних завдань та додатків ядра мережі зростають з різними швидкостями, що визначає необхідність двох відповідних стандартів для наступних поколінь Ethernet - 40 Gigabit Ethernet (або 40GbE) та 100 Gigabit Ether ). В даний час сервери, високопродуктивні обчислювальні кластери, блейд-системи, SAN та NAS використовують технології 1GbE та 10GbE, при цьому у 2007 та 2008 рр. було відзначено значне зростання останньої.

5.7. Перспективи

Про Terabit Ethernet (так спрощено називають технологію Ethernet зі швидкістю передачі 1 Тб/с) стало відомо в 2008 році із заяви творця Ethernet Боба Меткалфа на конференції OFC [6] який припустив, що технологія буде розроблена до 2015 року, щоправда, не висловивши при це будь-якої впевненості, адже для цього доведеться вирішити чимало проблем. Однак, на його думку, ключовою технологією, яка може обслужити подальше зростання трафіку, стане одна із розроблених у попередньому десятилітті — DWDM.

«Щоб реалізувати Ethernet 1 Тб/с, необхідно подолати безліч обмежень, включаючи 1550-нанометрові лазери та модуляцію із частотою 15 ГГц. Для майбутньої мережі потрібні нові схеми модуляції, а також нове оптоволокно, нові лазери, загалом все нове, - сказав Меткалф. — Неясно також, яка мережева архітектура буде потрібна для її підтримки. Можливо, оптичні мережі майбутнього повинні використовувати волокно з вакуумною серцевиною або вуглецеві волокна замість кремнієвих. Оператори повинні будуть впроваджувати більш повністю оптичні пристрої та оптику у вільному просторі (безволоконну). Боб Меткалф »[7].