Ethernet

Ethernet

Ethernet är den traditionella tekniken för att ansluta enheter i ett trådbundet LAN (Local Area Network) eller WAN (Wide Area Network) så att de kan kommunicera med varandra via ett protokoll – en uppsättning regler eller ett gemensamt nätverksspråk. Ethernet beskriver hur nätverksenheter kan formatera och överföra data så att andra enheter i samma lokala nätverkssegment eller campusnätverkssegment kan känna igen, ta emot och bearbeta informationen. En Ethernet-kabel är den fysiska, inkapslade ledningen som data transporteras över.

Anslutade enheter som får åtkomst till ett geografiskt lokaliserat nätverk med en kabel – det vill säga med en trådbunden snarare än trådlös anslutning – använder sannolikt Ethernet. Från företag till spelare, olika slutanvändare är beroende av fördelarna med Ethernet-anslutning, som inkluderar tillförlitlighet och säkerhet.

Vid jämförelse med trådlös LAN-teknik (WLAN) är Ethernet vanligtvis mindre sårbart för störningar. Den kan också erbjuda en högre grad av nätverkssäkerhet och kontroll än trådlös teknik eftersom enheterna måste anslutas med hjälp av fysiska kablar. Detta gör det svårt för utomstående att komma åt nätverksdata eller kapa bandbredd för icke godkända enheter.

Varför används Ethernet?

Ethernet används för att ansluta enheter i ett nätverk och är fortfarande en populär form av nätverksanslutning. För lokala nätverk som används av specifika organisationer – t.ex. företagskontor, skolor och sjukhus – används Ethernet på grund av dess höga hastighet, säkerhet och tillförlitlighet.

Ethernet blev till en början populärt på grund av sin billiga prislapp jämfört med den konkurrerande tekniken på den tiden, t.ex. IBM:s Token Ring. I takt med att nätverkstekniken utvecklades säkerställde Ethernet sin förmåga att utvecklas och leverera högre prestandanivåer, samtidigt som man bibehöll bakåtkompatibilitet, dess fortsatta popularitet. Ethernet ursprungliga kapacitet på 10 megabit per sekund tiofaldigades till 100 Mbps i mitten av 1990-talet, och Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. (IEEE) fortsätter att leverera ökad prestanda med successiva uppdateringar. Nuvarande versioner av Ethernet kan stödja verksamhet på upp till 400 gigabit per sekund (Gbps).

Fördelar och nackdelar

Ethernet har många fördelar för användarna, vilket är anledningen till att det blev så populärt. Det finns dock några nackdelar också.

Fördelar

• relativt låg kostnad;
• bakåtkompatibilitet;
• generellt resistent mot brus;
• god kvalitet på dataöverföringen;
• hastighet;
• tillförlitlighet; och
• datasäkerhet — vanliga brandväggar kan användas.

Nackdelar

• Det är avsett för mindre nätverk med kortare avstånd.
• Mobiliteten är begränsad.
• Användning av längre kablar kan skapa överhörning.
• Det fungerar inte bra med realtidstillämpningar eller interaktiva tillämpningar.
• Ökad trafik gör att Ethernet-hastigheten sjunker.
• Mottagare bekräftar inte mottagning av datapaket.
• Vid felsökning är det svårt att spåra vilken specifik kabel eller nod som orsakar problemet.

Ethernet vs. Wi-Fi

Wi-Fi är den mest populära typen av nätverksanslutning. Till skillnad från trådbundna anslutningstyper, t.ex. Ethernet, kräver den ingen fysisk kabel för att anslutas, utan data överförs via trådlösa signaler.

Skillnader mellan Ethernet- och Wi-Fi-anslutningar

Ethernetanslutning

• överför data via en kabel;
• begränsad rörlighet — en fysisk kabel krävs;
• mer hastighet, tillförlitlighet och säkerhet än Wi-Fi;
• konsekvent hastighet;
• datakryptering krävs inte;
• minskad latenstid; och
• mer komplicerad installationsprocess.

Wi-Fi anslutning

• överför data genom trådlösa signaler i stället för via en kabel;
• bättre rörlighet, eftersom inga kablar krävs;
• inte lika snabbt, tillförlitligt eller säkert som Ethernet;
• mer praktiskt – användare kan ansluta till internet var som helst;
• inkonsistent hastighet – Wi-Fi är känsligt för signalstörningar;
• kräver datakryptering;
• högre latenstid än Ethernet;
• enklare installationsprocess.

Hur Ethernet fungerar

IEEE specificerar i den standardfamilj som kallas IEEE 802.3 att Ethernetprotokollet berör både Layer 1 (fysiskt lager) och Layer 2 (datalänkskikt) i OSI-nätverksprotokollmodellen (Open Systems Interconnection).

Ethernet definierar två överföringsenheter: packet och frame. Ramen innehåller inte bara nyttolasten av data som överförs, utan även följande:

• de fysiska MAC-adresserna (Media Access Control) för både avsändaren och mottagaren;
• virtual LAN (VLAN) taggning och information om tjänstekvalitet (QoS); och
• felkorrigeringsinformation för att upptäcka överföringsproblem.

Varje ram är inlindad i ett paket som innehåller flera byte information för att upprätta anslutningen och markera var ramen börjar.

Ingenjörer vid Xerox utvecklade först Ethernet på 1970-talet; Ethernet gick till en början över koaxialkablar. I dag använder ett typiskt Ethernet LAN speciella kvaliteter av tvinnade parkablar eller fiberoptiska kablar. Tidigt Ethernet anslöt flera enheter till nätverkssegment genom hubbar – enheter på lager 1 som ansvarar för att transportera nätverksdata – med hjälp av antingen en daisy chain- eller stjärntopologi.

Och om två enheter som delar en hubb försöker sända data samtidigt kan paketen kollidera och skapa problem med anslutningen. För att lindra dessa digitala trafikstockningar utvecklade IEEE protokollet CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), som gör det möjligt för enheterna att kontrollera om en viss linje används innan de påbörjar nya överföringar.

Senare gav Ethernet-hubbarna till stor del vika för nätverksväxlar. Eftersom en hubb inte kan skilja mellan punkter på ett nätverkssegment kan den inte skicka data direkt från punkt A till punkt B. När en nätverksenhet skickar en överföring via en ingångsport kopierar hubben i stället datan och distribuerar den till alla tillgängliga utgångsportar.

En switch däremot skickar på ett intelligent sätt till en given port endast den trafik som är avsedd för dess enheter, i stället för att kopiera alla överföringar på nätverkssegmentet, vilket förbättrar säkerheten och effektiviteten.

I likhet med andra nätverkstyper måste involverade datorer innehålla ett nätverksgränssnittskort (NIC) för att kunna ansluta till Ethernet.

Typer av Ethernet-kablar

Arbetsgruppen IEEE 802.3 godkände den första Ethernet-standarden 1983. Sedan dess har tekniken fortsatt att utvecklas och omfattar nya medier, högre överföringshastigheter och förändringar i raminnehållet:

• 802.3ac introducerades för att rymma VLAN- och prioritetsmärkning.
• 802.3af definierar Power over Ethernet (PoE), vilket är avgörande för de flesta installationer av Wi-Fi och IP-telefoni (Internet Protocol).
• 802.11a, b, g, n, ac och ax definierar motsvarigheten till Ethernet för WLAN:s.
• 802.3u introducerade 100BASE-T (även känt som Fast Ethernet) med dataöverföringshastigheter på upp till 100 Mbps. Termen BASE-T anger att man använder sig av tvinnade parkablar.

Gigabit Ethernet har hastigheter på 1 000 Mbps — 1 gigabit eller 1 miljard bitar per sekund (bps) — 10 GbE, upp till 10 Gbps, och så vidare. Nätverkstekniker använder 100BASE-T främst för att ansluta slutanvändardatorer, skrivare och andra enheter, för att hantera servrar och lagringsutrymmen och för att uppnå högre hastigheter för nätverkets backbone-segment. Med tiden tenderar den typiska hastigheten för varje anslutning att öka.

Ethernetkablar ansluter nätverksenheter till lämpliga routrar eller modem, och olika kablar arbetar med olika standarder och hastigheter. Exempelvis stöder kategori 5 (Cat5)-kabeln traditionell och 100BASE-T Ethernet, kategori 5e (Cat5e)-kabeln kan hantera GbE och kategori 6 (Cat6) arbetar med 10 GbE.

Det finns också crossover-kablar för Ethernet, som ansluter två enheter av samma typ, och som gör det möjligt att koppla ihop två datorer utan att det finns en switch eller router mellan dem.