Ethernet
Ethernet jest tradycyjną technologią łączenia urządzeń w przewodowej sieci lokalnej (LAN) lub sieci rozległej (WAN), umożliwiając im komunikowanie się ze sobą za pomocą protokołu – zestawu reguł lub wspólnego języka sieciowego. Ethernet opisuje, w jaki sposób urządzenia sieciowe mogą formatować i przesyłać dane, aby inne urządzenia w tym samym segmencie sieci lokalnej lub kampusowej mogły rozpoznawać, odbierać i przetwarzać informacje. Kabel Ethernet jest fizycznym, obudowanym przewodem, po którym poruszają się dane.
Podłączone urządzenia uzyskujące dostęp do geograficznie zlokalizowanej sieci za pomocą kabla – to znaczy z połączeniem przewodowym, a nie bezprzewodowym – prawdopodobnie używają Ethernetu. Od firm po graczy, różni użytkownicy końcowi polegają na korzyściach płynących z połączenia Ethernet, które obejmują niezawodność i bezpieczeństwo.
W porównaniu z bezprzewodową technologią LAN (WLAN), Ethernet jest zazwyczaj mniej podatny na zakłócenia. Może również oferować większy stopień bezpieczeństwa sieci i kontroli niż technologia bezprzewodowa, ponieważ urządzenia muszą łączyć się za pomocą fizycznego okablowania. To utrudnia osobom postronnym dostęp do danych sieciowych lub porwanie pasma dla niesankcjonowanych urządzeń.
Dlaczego używany jest Ethernet?
Ethernet jest używany do łączenia urządzeń w sieci i jest nadal popularną formą połączenia sieciowego. Dla sieci lokalnych używanych przez określone organizacje — takie jak biura firm, kampusy szkolne i szpitale — Ethernet jest używany ze względu na jego wysoką prędkość, bezpieczeństwo i niezawodność.
Ethernet początkowo stał się popularny ze względu na jego niedrogą cenę w porównaniu do konkurencyjnych technologii w tym czasie, takich jak IBM Token Ring. W miarę rozwoju technologii sieciowej, zdolność Ethernetu do ewolucji i dostarczania wyższych poziomów wydajności, przy jednoczesnym zachowaniu kompatybilności wstecznej, zapewniła mu trwałą popularność. Pierwotna przepustowość Ethernetu wynosząca 10 megabitów na sekundę wzrosła dziesięciokrotnie do 100 Mb/s w połowie lat 90-tych, a Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. (IEEE) kontynuuje dostarczanie zwiększonej wydajności z kolejnymi aktualizacjami. Obecne wersje Ethernetu mogą obsługiwać operacje do 400 gigabitów na sekundę (Gbps).
Wady i zalety
Ethernet ma wiele korzyści dla użytkowników, dlatego stał się tak popularny. Ma jednak również kilka wad.
Wady
- stosunkowo niski koszt;
- zgodność wstecz;
- ogólnie odporny na zakłócenia;
- dobra jakość transferu danych;
- szybkość;
- niezawodność; oraz
- zabezpieczenie danych – można stosować popularne zapory sieciowe.
Wady
- Jest przeznaczony dla mniejszych sieci o mniejszej odległości.
- Mobilność jest ograniczona.
- Użycie dłuższych kabli może powodować przesłuchy.
- Nie działa dobrze z aplikacjami czasu rzeczywistego lub interaktywnymi.
- Zwiększony ruch powoduje spadek prędkości sieci Ethernet.
- Odbiorniki nie potwierdzają odbioru pakietów danych.
- Podczas rozwiązywania problemów trudno jest wyśledzić, który konkretnie kabel lub węzeł jest przyczyną problemu.
Ethernet vs. Wi-Fi
Wi-Fi jest najpopularniejszym typem połączenia sieciowego. W przeciwieństwie do typów połączeń przewodowych, takich jak Ethernet, nie wymaga fizycznego kabla do połączenia; dane są przesyłane za pomocą sygnałów bezprzewodowych.
Różnice między połączeniami Ethernet i Wi-Fi
Połączenie Ethernet
- transmituje dane przez kabel;
- ograniczona mobilność — wymagany jest fizyczny kabel;
- większa prędkość, niezawodność i bezpieczeństwo niż Wi-Fi;
- stała prędkość;
- szyfrowanie danych nie jest wymagane;
- mniejsze opóźnienia; oraz
- bardziej złożony proces instalacji.
Połączenie Wi-Fi
- przesyła dane przez sygnały bezprzewodowe, a nie przez kabel;
- lepsza mobilność, ponieważ nie są wymagane kable;
- nie jest tak szybkie, niezawodne ani bezpieczne jak Ethernet;
- większa wygoda — użytkownicy mogą łączyć się z Internetem z dowolnego miejsca;
- niestała prędkość — sieć Wi-Fi jest podatna na zakłócenia sygnału;
- wymaga szyfrowania danych;
- większe opóźnienia niż sieć Ethernet; oraz
- prostszy proces instalacji.
Jak działa Ethernet
IEEE określa w rodzinie standardów zwanych IEEE 802.3, że protokół Ethernet dotyka zarówno warstwy 1 (warstwa fizyczna) jak i warstwy 2 (warstwa łącza danych) w modelu protokołu sieciowego Open Systems Interconnection (OSI).
Ethernet definiuje dwie jednostki transmisji: pakiet i ramkę. Ramka zawiera nie tylko ładunek przesyłanych danych, ale także następujące elementy:
- adresy fizyczne kontroli dostępu do nośnika (MAC) nadawcy i odbiorcy;
- oznaczenia wirtualnej sieci LAN (VLAN) i informacje o jakości usług (QoS); oraz
- informacje o korekcji błędów w celu wykrycia problemów z transmisją.
Każda ramka jest opakowana w pakiet, który zawiera kilka bajtów informacji do ustanowienia połączenia i oznaczenia miejsca rozpoczęcia ramki.
Inżynierowie z firmy Xerox po raz pierwszy opracowali Ethernet w latach 70-tych; Ethernet początkowo działał przez kable koncentryczne. Obecnie typowa sieć Ethernet LAN wykorzystuje specjalne gatunki skrętki lub okablowania światłowodowego. Wczesny Ethernet łączył wiele urządzeń w segmenty sieci poprzez koncentratory – urządzenia warstwy 1 odpowiedzialne za transport danych sieciowych – stosując topologię łańcucha lub gwiazdy.
Jednakże, jeśli dwa urządzenia, które dzielą koncentrator, próbują transmitować dane w tym samym czasie, pakiety mogą się zderzać i powodować problemy z łącznością. Aby złagodzić te cyfrowe korki, IEEE opracowała protokół CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), który umożliwia urządzeniom sprawdzenie, czy dana linia jest w użyciu przed rozpoczęciem nowej transmisji.
Później koncentratory Ethernet w dużej mierze ustąpiły miejsca przełącznikom sieciowym. Ponieważ koncentrator nie może rozróżniać punktów na segmencie sieci, nie może przesyłać danych bezpośrednio z punktu A do punktu B. Zamiast tego, gdy urządzenie sieciowe wysyła transmisję przez port wejściowy, koncentrator kopiuje dane i rozsyła je do wszystkich dostępnych portów wyjściowych.
W przeciwieństwie do tego, przełącznik inteligentnie wysyła do dowolnego portu tylko ruch przeznaczony dla jego urządzeń, a nie kopie wszystkich transmisji w segmencie sieci, co zwiększa bezpieczeństwo i wydajność.
Podobnie jak w przypadku innych typów sieci, komputery uczestniczące muszą zawierać kartę interfejsu sieciowego (NIC), aby połączyć się z Ethernetem.
Typy kabli Ethernet
Grupa robocza IEEE 802.3 zatwierdziła pierwszy standard Ethernet w 1983 roku. Od tego czasu technologia nadal ewoluuje i obejmuje nowe media, wyższe prędkości transmisji i zmiany w zawartości ramek:
- 802.3ac został wprowadzony, aby pomieścić VLAN i tagowanie priorytetów.
- 802.3af definiuje Power over Ethernet (PoE), które jest kluczowe dla większości wdrożeń Wi-Fi i telefonii Internet Protocol (IP).
- 802.11a, b, g, n, ac i ax definiują odpowiednik Ethernetu dla sieci WLAN.
- 802.3u wprowadziło 100BASE-T — znane również jako Fast Ethernet — z prędkością transmisji danych do 100 Mb/s. Termin BASE-T wskazuje na użycie okablowania typu skrętka.
Gigabit Ethernet szczyci się prędkością 1000 Mb/s — 1 gigabit lub 1 miliard bitów na sekundę (bps) — 10 GbE, do 10 Gb/s, i tak dalej. Inżynierowie sieciowi używają 100BASE-T głównie do łączenia komputerów użytkowników końcowych, drukarek i innych urządzeń; do zarządzania serwerami i pamięcią masową; oraz do osiągania wyższych prędkości w segmentach szkieletu sieci. Z czasem typowa prędkość każdego połączenia ma tendencję do zwiększania się.
Kable Ethernet łączą urządzenia sieciowe z odpowiednimi routerami lub modemami, przy czym różne kable pracują z różnymi standardami i prędkościami. Na przykład kabel kategorii 5 (Cat5) obsługuje tradycyjny i 100BASE-T Ethernet, kabel kategorii 5e (Cat5e) radzi sobie z GbE, a kategoria 6 (Cat6) pracuje z 10 GbE.
Istnieją również kable krosowe Ethernet, które łączą dwa urządzenia tego samego typu, umożliwiając połączenie dwóch komputerów bez przełącznika lub routera między nimi.
Kable krosowe Ethernet.