0

Ethernet – основополагающая технология современных компьютерных сетей. Это стандарт, которым пользуются 99% пользователей. Используют все, а вот знают о технологии единицы. Что же, давайте исправим это недоразумение. В сегодняшней статье собраны самые интересные и главные факты об Ethernet.

Интернет начал активно развиваться с середины прошлого столетия. Тогда не было единых стандартов, которые определяли бы принципы соединения разных вычислительных машин. Технологии зарождались и умирали, приобрести широкое распространение получилось только у Ethernet. Именно данная технология внесла огромный вклад в популяризацию компьютерных сетей.

Как появилось общеизвестное название

В 1973 году в лаборатории компании Xerox, которая находилась в городе Пало-Альто (Калифорния), работала довольно большая исследовательская группа. Её возглавлял Роберт Меткалф. Этот изобретатель в то время защищал докторскую диссертацию, которая касалась передачи данных по проводам. Этот процесс Меткалф называл эфиром. Слово эфир на английском – ether.

Кабель являлся средой распространения электромагнитных волн, поэтому именно ему Меткалф дал название «эфир». Компьютерная сеть, созданная при помощи проводов, получила название «эфирная сеть». Следовательно, так и возник Ethernet.

В далеком прошлом основным стандартом компьютерных сетей был Token Ring. Суть технологии заключалась в том, что все данные передавались по замкнутому кругу. Каждый кадр в «кольце» имел токен, равный нулю. Когда компьютер хотел передать данные другой машине, он записывал в доступный фрейм информацию и помечал токен.

Принцип работы Token Ring

Каждый компьютер фильтровал весь поток информации и искал ту, которая адресовалась именно ему. «Чужие» данные передавались следующей машине. Если же адресат был найден, данные копировались на жесткий диск, а значение токена изменялось обратно на 0. Такой подход можно сравнить с конвейерной лентой для выдачи багажа в аэропорту: среди всех чемоданов каждый выбирает свой, не трогая чужой. Минус технологии заключался в том, что каждый компьютер обрабатывал слишком много ненужной информации. Это всё равно что для опознания своего багажа пришлось бы вскрывать каждую сумку на ленте.

Новый стандарт Ethernet тоже объединяет все компьютеры в одну сеть, кабель подключается к каждому компьютеру и работает как среда распространения сигнала. Отличие заключается только в том, что сетевой адаптер аппаратно анализирует заголовок каждого пакета информации, который содержит MAC-адрес узла назначения. Если этот адрес совпадает с MAC-адресом, вшитым в сетевую плату, которая анализирует пакет, значит, пакет предназначается именно ей. Вернее, компьютеру, в котором плата установлена. Только при таком раскладе сетевая плата прерывает центральный процессор, чтобы передать фрейм. В остальных случаях компьютер ни на что не отвлекается. Следовательно, производительность системы никак не ухудшается.

С какими проблемами столкнулись инженеры

По умолчанию все компьютеры слушают эфир, то есть ожидают появления сигналов в кабеле. Если же какое-то устройство желает послать информацию, то в эфире получается неразбериха, которая называется коллизией. Некоторые пакеты при коллизии отбрасываются, компьютер получает запрос на повторную отправку информации. Такие ошибки сказываются на производительности сети: кабель всё-таки один, все машины делят трафик между собой.

Существовала серьезная проблема инсталляции крупной интернет-сети в офисах. Ситуация не имела готовых решений с использованием одного кабеля. Особенно было сложно на фоне того, как телефонные сети подключают каждый телефон отдельным двухжильным витым кабелем, который больше известен как витая пара.

Телефонные системы на витой паре зачастую закладываются в здание на этапе постройки, поэтому компаниям остаётся только включить телефоны в розетки, а в отдельной специальной комнате установить мини-АТС. Такая централизация побудила инженеров создать устройство, к которому каждый компьютер в сети подключался бы отдельно. Требовалось, чтобы такой аппарат имел несколько Ethernet-портов. Так был изобретен Ethernet-хаб.

Сперва хаб работал так же, как и обычный тройник, вставляемый в розетку. В 1978 году Роберт Меткалф решил основать свою компанию 3COM, которая бы занималась внедрением Ethernet в массы. Под данным брендом некоторое время выпускались Ethernet-хабы. Именно эти устройства стали толчком к распространению интернета на основе витой пары.

К сожалению, полностью проблема коллизии не решилась, так как интернет хоть и стал древовидным, он по-прежнему основывался на одном общем кабеле.

Древовидность сети

Весь цифровой шум поступал уже не напрямую к компьютерам, а через хаб. Следовательно, возникла мысль научить устройство фильтровать поток данных.

Хаб содержал не только MAC-адресы отправителей информации, но и получателей. Программисты сделали устройство значительно умнее. Так, когда какая-то машина отправляет данные, хаб записывает её адрес. Сигнал в первый раз всё так же транслируется по всей сети в поисках адресата. Когда адресат находится и посылает ответные данные, то хаб запоминает его порт. В следующий раз пакет информации уже напрямую передаётся нужной машине без необходимости беспокоить всех подряд. В итоге такие умные устройства начали называться Switch-хаб.

Количество MAC-адресов на каждом порту может отличаться от единицы, так как в порт включаются не только конечные компьютеры, но и дополнительные Switch-хабы. Значит, на одном порту может быть даже тысячу MAC-адресов. Главное, что пакеты для определенного MAC посылаются в конкретный порт.

Пересечение данных (коллизия) сохранилось тогда только между портом Switch и сетевой картой компьютера, так как для приема и передачи информации использовалась двужильная витая пара. Проблемы возникали, когда Switch и компьютер отправляли данные одновременно. Эта сложность решилась быстро: специалисты просто добавили еще одну пару жил для того, чтоб прием и передача велись по разным соединениям. Стандартом стал 8-контакный коннектор 8Р8С (его еще ошибочно называют RJ-45 ). 4 витых пары в кабеле образуют 8 электрических соединений между конечным оборудованием и Switch. 1-2 жилы используются для отправки информации, а 3-6 – для приема. Именно в таком виде сегодня известен Ethernet.

Коннектор 8Р8С

Датой рождения Ethernet принято считать 22 мая 1973 года, когда Меткалф впервые записал данный термин. Этот изобретатель сумел убедить таких гигантов, как Intel, Xerox и Dec, использовать именно Ethernet в своих решениях. В 1980 году технология получила номер стандарта IEEE 802.3. Его присвоил Институт стандартов IEEE.

С каждым разом технология Ethernet совершенствовалась. Сперва максимальная скорость составляла 3 Мбит/с (Xerox Ethernet). Затем её повысили до 10 Мбит/с, 100 Мбит/с (Fast Ethernet), 1 Гбит/с (Gigabit Ethernet), 5 Гбит/с, 10 Гбит/с и даже 100 Гбит/с. Последние варианты не так широко распространены. Самый популярный – 100 Мбит/с (именно такую скорость предлагает сегодня большинство провайдеров).

Ваш комментарий

Комментарии

    Пока что комментариев нет. Будьте первыми!