Ethernet
Ethernet je tradiční technologie pro propojení zařízení v kabelové místní síti (LAN) nebo rozsáhlé síti (WAN), která jim umožňuje vzájemnou komunikaci prostřednictvím protokolu – souboru pravidel nebo společného síťového jazyka. Ethernet popisuje, jak mohou síťová zařízení formátovat a přenášet data, aby je ostatní zařízení ve stejném segmentu místní nebo univerzální sítě mohla rozpoznat, přijmout a zpracovat. Kabel Ethernet je fyzické, zapouzdřené vedení, po kterém data putují.
Připojená zařízení přistupující ke geograficky lokalizované síti pomocí kabelu — tedy pomocí kabelového, nikoli bezdrátového připojení — pravděpodobně používají Ethernet. Různí koncoví uživatelé, od podniků až po hráče počítačových her, jsou závislí na výhodách připojení Ethernet, mezi které patří spolehlivost a bezpečnost.
V porovnání s technologií bezdrátových sítí LAN (WLAN) je Ethernet obvykle méně náchylný k narušení. Může také nabídnout vyšší stupeň zabezpečení a kontroly sítě než bezdrátová technologie, protože zařízení se musí připojit pomocí fyzické kabeláže. To ztěžuje cizím osobám přístup k datům sítě nebo přebírání šířky pásma pro nesankcionovaná zařízení.
Proč se používá Ethernet?
Ethernet se používá k propojení zařízení v síti a je stále oblíbenou formou síťového připojení. Pro místní sítě používané specifickými organizacemi – jako jsou kanceláře firem, školní areály a nemocnice – se Ethernet používá pro svou vysokou rychlost, bezpečnost a spolehlivost.
Ethernet si zpočátku získal oblibu díky své nízké ceně ve srovnání s konkurenčními technologiemi té doby, jako byl Token Ring společnosti IBM. Jak síťové technologie postupovaly, schopnost Ethernetu vyvíjet se a poskytovat vyšší úroveň výkonu při zachování zpětné kompatibility mu zajistila trvalou popularitu. Původní propustnost sítě Ethernet 10 megabitů za sekundu se v polovině 90. let zvýšila desetkrát na 100 Mb/s a Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. (IEEE) pokračuje ve zvyšování výkonu s dalšími aktualizacemi. Současné verze sítě Ethernet podporují provoz až 400 gigabitů za sekundu (Gb/s).
Výhody a nevýhody
Ethernet má pro uživatele mnoho výhod, a proto se stal tak oblíbeným. Existuje však i několik nevýhod.
Výhody
- relativně nízká cena;
- zpětná kompatibilita;
- obecně odolný proti šumu;
- dobrá kvalita přenosu dat;
- rychlost;
- spolehlivost a
- bezpečnost dat — lze použít běžné firewally.
Nevýhody
- Je určen pro menší sítě na kratší vzdálenosti.
- Mobilita je omezená.
- Při použití delších kabelů může docházet k přeslechům.
- Nepracuje dobře s aplikacemi pracujícími v reálném čase nebo interaktivními aplikacemi.
- Při zvýšeném provozu klesá rychlost sítě Ethernet.
- Přijímače nepotvrzují příjem datových paketů.
- Při řešení problémů je obtížné vysledovat, který konkrétní kabel nebo uzel problém způsobuje.
Ethernet vs. Wi-Fi
Wi-Fi je nejoblíbenějším typem síťového připojení. Na rozdíl od drátových typů připojení, jako je Ethernet, nevyžaduje fyzické připojení kabelem; data jsou přenášena prostřednictvím bezdrátových signálů.
Rozdíl mezi připojením Ethernet a Wi-Fi
Připojení Ethernet
- přenáší data po kabelu;
- omezená mobilita — je vyžadován fyzický kabel;
- vyšší rychlost, spolehlivost a zabezpečení než Wi-Fi;
- konzistentní rychlost;
- nevyžaduje se šifrování dat;
- nižší latence a
- složitější proces instalace.
Připojení Wi-Fi
- přenáší data prostřednictvím bezdrátových signálů, nikoliv po kabelu;
- lepší mobilita, protože nejsou nutné kabely;
- není tak rychlé, spolehlivé a bezpečné jako Ethernet;
- pohodlnější — uživatelé se mohou připojit k internetu odkudkoli;
- nestálá rychlost — Wi-Fi je náchylné k rušení signálu;
- vyžaduje šifrování dat;
- vyšší latence než Ethernet a
- jednodušší proces instalace.
Jak funguje Ethernet
IEEE v rodině norem nazvané IEEE 802.3 specifikuje, že protokol Ethernet se dotýká jak vrstvy 1 (fyzická vrstva), tak vrstvy 2 (vrstva datového spoje) v modelu síťového protokolu OSI (Open Systems Interconnection).
Ethernet definuje dvě jednotky přenosu: paket a rámec. Rámec obsahuje nejen užitečné zatížení přenášených dat, ale také:
- fyzické adresy MAC (Media Access Control) odesílatele i příjemce;
- označení virtuální sítě LAN (VLAN) a informace o kvalitě služby (QoS); a
- informace o opravě chyb pro zjištění problémů s přenosem.
Každý rámec je zabalen do paketu, který obsahuje několik bajtů informací pro navázání spojení a označení místa, kde rámec začíná.
Inženýři společnosti Xerox poprvé vyvinuli Ethernet v 70. letech 20. století; Ethernet zpočátku probíhal po koaxiálních kabelech. Dnes typická síť Ethernet LAN používá speciální třídy kroucených párů kabelů nebo optické kabely. Rané sítě Ethernet propojovaly více zařízení do síťových segmentů prostřednictvím rozbočovačů – zařízení 1. vrstvy odpovědných za přenos síťových dat – pomocí řetězové nebo hvězdicové topologie.
Pokud se však dvě zařízení, která sdílejí rozbočovač, snaží přenášet data ve stejnou dobu, mohou pakety kolidovat a způsobit problémy s připojením. Aby se tyto zácpy v digitálním provozu zmírnily, vyvinula organizace IEEE protokol CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), který umožňuje zařízením před zahájením nového přenosu zkontrolovat, zda je daná linka využívána.
Později rozbočovače sítě Ethernet z velké části ustoupily síťovým přepínačům. Protože rozbočovač nedokáže rozlišovat mezi jednotlivými body síťového segmentu, nemůže posílat data přímo z bodu A do bodu B. Místo toho, kdykoli síťové zařízení vyšle přenos přes vstupní port, rozbočovač data zkopíruje a rozdělí je na všechny dostupné výstupní porty.
Proti tomu přepínač inteligentně posílá na kterýkoli port pouze přenosy určené pro jeho zařízení, nikoli kopie všech a všech přenosů v síťovém segmentu, čímž zvyšuje bezpečnost a efektivitu.
Stejně jako u jiných typů sítí musí zapojené počítače pro připojení k síti Ethernet obsahovat kartu síťového rozhraní (NIC).
Typy kabelů Ethernet
Pracovní skupina IEEE 802.3 schválila první standard Ethernet v roce 1983. Od té doby se technologie dále vyvíjela a zahrnovala nová média, vyšší přenosové rychlosti a změny v obsahu rámců:
- 802.3ac byl zaveden kvůli VLAN a označování priorit.
- 802.3af definuje napájení přes Ethernet (PoE), které je klíčové pro většinu nasazení Wi-Fi a telefonie přes internetový protokol (IP).
- 802.11a, b, g, n, ac a ax definují ekvivalent Ethernetu pro sítě WLAN.
- 802.3u zavedl 100BASE-T – známý také jako Fast Ethernet – s rychlostí přenosu dat až 100 Mb/s.
- 802.3u zavedl 100BASE-T – známý také jako Fast Ethernet. Termín BASE-T označuje použití kroucené dvojlinky.
Gigabitový Ethernet se pyšní rychlostí 1 000 Mb/s — 1 gigabit nebo 1 miliarda bitů za sekundu (bps) — 10 GbE, až 10 Gb/s atd. Síťoví inženýři používají 100BASE-T převážně k připojení počítačů koncových uživatelů, tiskáren a dalších zařízení; ke správě serverů a úložišť; a k dosažení vyšších rychlostí pro páteřní segmenty sítě. Postupem času má typická rychlost jednotlivých připojení tendenci se zvyšovat.
Ethernetové kabely připojují síťová zařízení k příslušným směrovačům nebo modemům, přičemž různé kabely pracují s různými standardy a rychlostmi. Například kabel kategorie 5 (Cat5) podporuje tradiční a 100BASE-T Ethernet, kabel kategorie 5e (Cat5e) zvládne GbE a kabel kategorie 6 (Cat6) pracuje s 10 GbE.
Existují také křížené kabely Ethernet, které spojují dvě zařízení stejného typu a umožňují propojení dvou počítačů, aniž by mezi nimi byl přepínač nebo směrovač.
Kabel kategorie 5 (Cat5e) podporuje tradiční a 100BASE-T Ethernet.