Ethernet - основоположна технологія сучасних комп'ютерних мереж. Це стандарт, яким користуються 99% користувачів. Використовують всі, а ось знають про технології одиниці. Що ж, давайте виправимо це непорозуміння. У сьогоднішній статті зібрані найцікавіші і головні факти про Ethernet.
Інтернет почав активно розвиватися з середини минулого століття. Тоді не було єдиних стандартів, які визначали б принципи з'єднання різних обчислювальних машин. Технології зароджувалися і вмирали, набути широкого поширення вийшло тільки у Ethernet. Саме дана технологія внесла величезний внесок у популяризацію комп'ютерних мереж.
Як з'явилося загальновідоме назва
У 1973 році в лабораторії компанії Xerox, яка перебувала в місті Пало-Альто (Каліфорнія), працювала досить велика дослідницька група. Її очолював Роберт Меткалф. Цей винахідник в той час захищав докторську дисертацію, яка стосувалася передачі даних по дротах. Цей процес Меткалф називав ефіром. Слово ефір англійською - ether.
Кабель був середовищем поширення електромагнітних хвиль, тому саме йому Меткалф дав назву «ефір». Комп'ютерна мережа, створена за допомогою дротів, отримала назву «ефірна мережа». Отже, так і виник Ethernet.
У далекому минулому основним стандартом комп'ютерних мереж був Token Ring. Суть технології полягала в тому, що всі дані передавалися по замкнутому колу. Кожен кадр в «кільці» мав токен, рівний нулю. Коли комп'ютер хотів передати дані іншій машині, він записував в доступний фрейм інформацію і позначав токен.
Кожен комп'ютер фільтрував весь потік інформації і шукав ту, яка адресувалася саме йому. «Чужі» дані передавалися наступній машині. Якщо ж адресат був знайдений, дані копіювалися на жорсткий диск, а значення токена змінювалося назад на 0. Такий підхід можна порівняти з конвеєрною стрічкою для видачі багажу в аеропорту: серед всіх валіз кожен вибирає свій, не чіпаючи чужий. Мінус технології полягав в тому, що кожен комп'ютер обробляв занадто багато непотрібної інформації. Це все одно що для впізнання свого багажу довелося б розкривати кожну сумку на стрічці.
Новий стандарт Ethernet теж об'єднує всі комп'ютери в одну мережу, кабель підключається до кожного комп'ютера і працює як середовище поширення сигналу. Відмінність полягає лише в тому, що мережевий адаптер апаратно аналізує заголовок кожного пакета інформації, який містить MAC-адресу вузла призначення. Якщо ця адреса збігається з MAC-адресою, вшитим в мережеву плату, яка аналізує пакет, значить, пакет призначається саме їй. Вірніше, комп'ютера, в якому плата встановлена. Тільки при такому розкладі мережева плата перериває центральний процесор, щоб передати фрейм. В інших випадках комп'ютер ні на що не відволікається. Отже, продуктивність системи ніяк не погіршується.
З якими проблемами зіткнулися інженери
За замовчуванням всі комп'ютери слухають ефір, тобто очікують появи сигналів в кабелі. Якщо ж якийсь пристрій бажає послати інформацію, то в ефірі виходить плутанина, яка називається колізією. Деякі пакети при колізії відкидаються, комп'ютер отримує запит на повторну відправку інформації. Такі помилки позначаються на продуктивності мережі: кабель все-таки один, всі машини ділять трафік між собою.
Існувала серйозна проблема інсталяції великої інтернет-мережі в офісах. Ситуація не мала готових рішень з використанням одного кабелю. Особливо було складно на тлі того, як телефонні мережі підключають кожен телефон окремим двожильним крученим кабелем, який більше відомий як кручена пара.
Телефонні системи на кручений парі часто закладаються в будівлю на етапі будівництва, тому компаніям залишається тільки включити телефони в розетки, а в окремій спеціальній кімнаті встановити міні-АТС. Така централізація спонукала інженерів створити пристрій, до якого кожен комп'ютер в мережі підключався б окремо. Було потрібно, щоб такий апарат мав кілька Ethernet-портів. Так був винайдений Ethernet-хаб.
Спершу хаб працював так само, як і звичайний трійник, що вставляється в розетку. У 1978 році Роберт Меткалф вирішив заснувати свою компанію 3COM, яка б займалася впровадженням Ethernet в маси. Під даним брендом деякий час випускалися Ethernet-хаби. Саме ці пристрої стали поштовхом до поширення інтернету на основі кручений пари.
На жаль, повністю проблема колізії не наважилася, так як інтернет хоч і став деревовидним, він як і раніше грунтувався на одному загальному кабелі.
Весь цифровий шум надходив вже не безпосередньо до комп'ютерів, а через хаб. Отже, виникла думка навчити пристрій фільтрувати потік даних.
Хаб містив не тільки MAC-адреса відправника інформації, але і одержувачів. Програмісти зробили пристрій значно розумніші. Так, коли якась машина відправляє дані, хаб записує її адресу. Сигнал в перший раз все так же транслюється по всій мережі в пошуках адресата. Коли адресат знаходиться і посилає відповідні дані, то хаб запам'ятовує його порт. Наступного разу пакет інформації вже безпосередньо передається потрібної машині без необхідності турбувати всіх підряд. В результаті такі розумні пристрої почали називатися Switch-хаб.
Кількість MAC-адрес на кожному порту може відрізнятися від одиниці, так як в порт включаються не тільки кінцеві комп'ютери, але і додаткові Switch-хаби. Значить, на одному порту може бути навіть тисячу MAC-адрес. Головне, що пакети для певного MAC надсилаються в конкретний порт.
Перетин даних (колізія) збереглося тоді тільки між портом Switch і мережевою картою комп'ютера, так як для прийому і передачі інформації використовувалася двожильна кручена пара. Проблеми виникали, коли Switch і комп'ютер відправляли дані одночасно. Ця складність зважилася швидко: фахівці просто додали ще одну пару жив для того, щоб прийом і передача велися з різних сполук. Стандартом став 8-контакний коннектор 8Р8С (його ще помилково називають RJ-45). 4 кручених пари в кабелі утворюють 8 електричних з'єднань між кінцевим обладнанням та Switch. 1-2 жили використовуються для відправки інформації, а 3-6 - для прийому. Саме в такому вигляді сьогодні відомий Ethernet.
Датою народження Ethernet прийнято вважати 22 травня 1973 року, коли Меткалф вперше записав цей термін. Цей винахідник зумів переконати таких гігантів, як Intel, Xerox і Dec, використовувати саме Ethernet в своїх рішеннях. У 1980 році технологія отримала номер стандарту IEEE 802.3. Його присвоїв Інститут стандартів IEEE.
З кожним разом технологія Ethernet удосконалювалася. Спершу максимальна швидкість становила 3 Мбіт / с (Xerox Ethernet). Потім її підвищили до 10 Мбіт / с, 100 Мбіт / с (Fast Ethernet), 1 Гбіт / с (Gigabit Ethernet), 5 Гбіт / с, 10 Гбіт / с і навіть 100 Гбіт / с. Останні варіанти не так широко поширені. Найпопулярніший - 100 Мбіт / с (саме таку швидкість пропонує сьогодні більшість провайдерів).