Sinds enkele decennia heeft Ethernet zichzelf bewezen als een relatief goedkope, redelijk snelle en zeer populaire LAN-technologie. Deze tutorial legt de basisfunctionaliteit van Ethernet uit en hoe deze kan worden gebruikt op thuis- en bedrijfsnetwerken.
De geschiedenis van Ethernet
Ingenieurs Bob Metcalfe en D.R. Boggs ontwikkelde Ethernet vanaf 1972. Industriestandaarden gebaseerd op hun werk werden in 1980 opgericht onder de IEEE 802.3 set van specificaties. Ethernet-specificaties definiëren low-level datatransmissieprotocollen en de technische details die fabrikanten moeten weten om Ethernet-producten zoals kaarten en kabels te bouwen.
Ethernet-technologie is geëvolueerd en gerijpt gedurende een lange periode. De gemiddelde consument kan over het algemeen vertrouwen op standaard Ethernet-producten om te werken zoals ontworpen en om met elkaar te werken.
Ethernet-technologie
Traditioneel Ethernet ondersteunt gegevensoverdracht met een snelheid van 10 megabits per seconde (Mbps). Omdat de prestatiebehoeften van netwerken in de loop van de tijd toenamen, creëerde de industrie aanvullende Ethernet-specificaties voor Fast Ethernet en Gigabit Ethernet. Fast Ethernet breidt traditionele Ethernet-prestaties uit tot 100 Mbps en Gigabit Ethernet tot 1000 Mbps snelheden. Hoewel producten nog niet beschikbaar zijn voor de gemiddelde consument, bestaat er ook 10 Gigabit Ethernet (10.000 Mbps) en worden deze gebruikt op sommige bedrijfsnetwerken en op internet2.
Ethernet-kabels zijn eveneens vervaardigd volgens verschillende standaardspecificaties. De meest populaire Ethernet-kabel die momenteel wordt gebruikt, Categorie 5- of CAT5-kabel, ondersteunt zowel traditioneel als Fast Ethernet. De Category 5e (CAT5e) - en CAT6-kabels ondersteunen Gigabit Ethernet.
Om Ethernet-kabels op een computer (of andere netwerkapparaten) aan te sluiten, sluit een persoon een kabel rechtstreeks op de Ethernet-poort van het apparaat aan. Sommige apparaten zonder Ethernet-ondersteuning kunnen ook Ethernet-verbindingen ondersteunen via dongles zoals USB-naar-Ethernet-adapters. Ethernet-kabels maken gebruik van connectoren die veel weg hebben van de RJ-45-aansluiting die wordt gebruikt met traditionele telefoons.
Voor studenten: in het OSI-model werkt de Ethernet-technologie op de fysieke en datalinklagen - respectievelijk Lagen Een en Twee. Ethernet ondersteunt alle populaire netwerk- en hogere protocollen, voornamelijk TCP / IP.
Typen Ethernet
Vaak genoemd Thicknet, 10Base5 was de eerste incarnatie van Ethernet-technologie. De industrie gebruikte Thicknet in de jaren 1980 tot 10Base2 Thinnet verscheen. In vergelijking met Thicknet bood Thinnet het voordeel van een dunnere (5 millimeter versus 10 millimeter) en meer flexibele bekabeling, waardoor het eenvoudiger is om kantoorgebouwen op Ethernet aan te sluiten.
De meest gebruikelijke vorm van traditioneel Ethernet was echter 10Base-T. 10Base-T biedt betere elektrische eigenschappen dan Thicknet of Thinnet, omdat 10Base-T-kabels niet-afgeschermde getwiste-paar (UTP) bedrading gebruiken in plaats van coaxiaal. 10Base-T bleek ook kosteneffectiever dan alternatieven zoals glasvezelbekabeling.
Er zijn tal van andere minder bekende Ethernet-standaarden, waaronder 10Base-FL, 10Base-FB en 10Base-FP voor glasvezelnetwerken en 10Broad36 voor breedband (kabeltelevisie) -bekabeling. Alle bovenstaande traditionele vormen, inclusief 10Base-T, zijn overbodig gemaakt door Fast en Gigabit Ethernet.
Meer over Fast Ethernet
Halverwege de jaren negentig ontwikkelde de Fast Ethernet-technologie zich verder en voldeed aan zijn ontwerpdoelen a) het verbeteren van de prestaties van traditioneel Ethernet, terwijl b) het vermijden van de noodzaak om bestaande Ethernet-netwerken volledig opnieuw te bekabelen. Fast Ethernet bestaat in twee hoofdvariëteiten:
- 100Base-T (met behulp van niet-afgeschermde kabel met getwist paar)
- 100Base-FX (met behulp van glasvezelkabel)
Verreweg de meest populaire hiervan is 100Base-T, een standaard die 100Base-TX (Categorie 5 UTP), 100Base-T2 (Categorie 3 of betere UTP) en 100Base-T4 (100Base-T2-bekabeling gemodificeerd om twee aanvullende draadparen).
Meer over Gigabit Ethernet
Terwijl Fast Ethernet traditioneel Ethernet verbeterde van 10 Megabit naar 100 Megabit, biedt Gigabit Ethernet dezelfde orde van grootte verbetering ten opzichte van Fast Ethernet door snelheden van 1000 Megabit (1 Gigabit) aan te bieden. Gigabit Ethernet werd voor het eerst gemaakt om te reizen via optische en koperen bekabeling, maar de 1000Base-T-standaard ondersteunt dit ook met succes. 1000Base-T gebruikt Category 5-bekabeling vergelijkbaar met 100 Mbps Ethernet, hoewel het bereiken van gigabitsnelheid het gebruik van extra wirepairs vereist.
Ethernet-topologieën en protocollen
Traditioneel Ethernet maakt gebruik van een bustopologie, wat betekent dat alle apparaten of hosts op het netwerk dezelfde gedeelde communicatielijn gebruiken. Elk apparaat heeft een Ethernet-adres, ook bekend als MAC-adres. Verzendende apparaten gebruiken Ethernet-adressen om de beoogde ontvanger van berichten op te geven.
Gegevens die via Ethernet worden verzonden, bestaan in de vorm van frames. Een Ethernet-frame bevat een header, een gegevenssectie en een voettekst met een gecombineerde lengte van niet meer dan 1518 bytes. De Ethernet-header bevat de adressen van zowel de beoogde ontvanger als de afzender.
Gegevens die via Ethernet worden verzonden, worden automatisch naar alle apparaten in het netwerk verzonden. Door hun Ethernet-adres te vergelijken met het adres in de frameheader, test elk Ethernet-apparaat elk frame om te bepalen of het voor hen is bedoeld en leest of verwijdert het frame naar behoefte. Netwerkadapters nemen deze functie op in hun hardware.
Apparaten die willen verzenden op het Ethernet voeren eerst een voorlopige controle uit om te bepalen of het medium beschikbaar is of dat er een verzending aan de gang is. Als Ethernet beschikbaar is, verzendt het verzendende apparaat naar de draad.Het is echter mogelijk dat twee apparaten deze test ongeveer gelijktijdig uitvoeren en beide gelijktijdig verzenden.
Door ontwerp, als een compromis tussen prestaties, kan de Ethernet-standaard meerdere gelijktijdige overdrachten niet voorkomen. Deze zogenaamde botsingen veroorzaken, wanneer ze optreden, beide transmissies om te falen en vereisen dat beide zendende apparaten opnieuw verzenden. Ethernet gebruikt een algoritme op basis van willekeurige vertragingstijden om de juiste wachtperiode tussen hertransmissies te bepalen. De netwerkadapter implementeert ook dit algoritme.
In traditioneel Ethernet is dit protocol voor het uitzenden, luisteren en detecteren van botsingen bekend als CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). Sommige nieuwere vormen van Ethernet gebruiken geen CSMA / CD. In plaats daarvan gebruiken ze het zogenaamde full-duplex Ethernet-protocol, dat point-to-point gelijktijdige verzendingen en ontvangsten ondersteunt zonder te hoeven luisteren.
Meer over Ethernet-apparaten
Zoals eerder vermeld, zijn Ethernet-kabels beperkt in hun bereik, en die afstanden (zo klein als 100 meter) zijn onvoldoende om middelgrote en grote netwerkinstallaties te dekken. Een repeater in Ethernet-netwerken is een apparaat waarmee meerdere kabels kunnen worden samengevoegd en grotere afstanden kunnen worden overbrugd. Een bridge-apparaat kan een Ethernet-verbinding maken met een ander netwerk van een ander type, zoals een draadloos netwerk. Een populair type repeaterapparaat is een Ethernet-hub. Andere apparaten die soms worden verward met hubs zijn switches en routers.
Ethernet-netwerkadapters bestaan ook in meerdere vormen. Nieuwere personal computers en gameconsoles hebben een ingebouwde Ethernet-adapter. USB-naar-Ethernet-adapters en draadloze Ethernet-adapters kunnen ook worden geconfigureerd om met veel nieuwere apparaten te werken.
Samenvatting
Ethernet is een van de belangrijkste technologieën van internet. Ondanks zijn hoge leeftijd blijft Ethernet vele van 's werelds lokale gebiedsnetwerken van stroom voorzien en verbetert het voortdurend om te voldoen aan de toekomstige behoeften aan krachtige netwerken.
