Ethernet on osoittautunut vuosikymmeniä suhteellisen halvaksi, kohtuullisen nopeaksi ja erittäin suosituksi LAN-teknologiaksi (Local Area Network).
Ethernetin historia
Insinöörit Bob Metcalfe ja DR Boggs kehittivät Ethernetin vuodesta 1972 alkaen. Heidän työhönsä perustuvat alan standardit perustettiin vuonna 1980 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3-spesifikaatioiden mukaisesti. Ethernet-spesifikaatiot määrittelevät matalan tason tiedonsiirtoprotokollat ja tekniset yksityiskohdat, jotka valmistajien on tiedettävä rakentaakseen Ethernet-tuotteita, kuten kortteja ja kaapeleita. Ethernet-tekniikka on kehittynyt ja kypsynyt vuosien aikana. Nykyään kuluttajat voivat luottaa siihen, että valmiit Ethernet-tuotteet toimivat suunnitellusti ja toimivat yhdessä.
Ethernet-tekniikkaa
Perinteinen Ethernet tukee tiedonsiirtoa nopeudella 10 megabittiä sekunnissa (Mbps). Koska verkkojen suorituskykyvaatimukset kasvoivat ajan myötä, teollisuus loi lisää Ethernet-spesifikaatioita Fast Ethernetille ja Gigabit Ethernetille. Fast Ethernet laajentaa perinteisen Ethernetin suorituskyvyn 100 Mbps:iin ja Gigabit Ethernetin 1 000 Mbps:iin. Vaikka 10 Gigabit Ethernet (10 000 Mbps) ei olekaan keskivertokuluttajan käytettävissä, se toimii nyt joidenkin yritysten, datakeskusten ja Internet2-yksiköiden verkoissa. Yleisesti ottaen kuitenkin kustannukset rajoittavat sen laajaa käyttöä. Ethernet-kaapeleita valmistetaan myös yhden useista standardimäärityksistä. Suosituin käytössä oleva Ethernet-kaapeli, Category 5 (CAT5-kaapeli) tukee sekä perinteistä että Fast Ethernetiä. Luokan 5e (CAT5e) ja CAT6 kaapelit tukevat Gigabit Ethernetiä. Liitä Ethernet-kaapeli tietokoneeseen (tai muihin verkkolaitteisiin) kytkemällä kaapeli laitteen Ethernet-porttiin. Jotkut laitteet, joissa ei ole Ethernet-tukea, voivat tukea Ethernet-yhteyksiä dongleilla, kuten USB-Ethernet-sovittimilla. Ethernet-kaapeleissa käytetään liittimiä, jotka näyttävät perinteisissä puhelimissa käytetyltä RJ-45-liittimeltä.
OSI (Open Systems Interconnection) -mallissa Ethernet-tekniikka toimii fyysisellä ja datalinkkikerroksella – Layer One ja Two, vastaavasti. Ethernet tukee kaikkia suosittuja verkko- ja korkeamman tason protokollia, pääasiassa TCP/IP:tä.
Ethernet-tyypit
10Base5, jota usein kutsutaan nimellä Thicknet, oli Ethernet-tekniikan ensimmäinen inkarnaatio. Teollisuus käytti Thicknetiä 1980-luvulla, kunnes 10Base2 Thinnet ilmestyi. Thicknetiin verrattuna Thinnet tarjoaa ohuemman (5 millimetriä vs. 10 millimetriä) ja joustavamman kaapeloinnin etuna, mikä helpottaa toimistorakennusten kytkemistä Ethernetiin. Perinteisen Ethernetin yleisin muoto on kuitenkin 10Base-T. Se tarjoaa paremmat sähköiset ominaisuudet kuin Thicknet tai Thinnet, koska 10Base-T-kaapeleissa käytetään suojaamatonta kierrettyä paria (UTP) koaksiaalisen sijaan. 10Base-T on myös kustannustehokkaampi kuin vaihtoehdot, kuten valokuitukaapelointi. Muita vähemmän tunnettuja Ethernet-standardeja on olemassa, mukaan lukien 10Base-FL, 10Base-FB ja 10Base-FP valokuituverkkoihin ja 10Broad36 laajakaistakaapelointiin (kaapelitelevisio). Fast ja Gigabit Ethernet ovat tehneet kaikki yllä mainitut perinteiset muodot, mukaan lukien 10Base-T, vanhentuneet.
Lisätietoja Fast Ethernetistä
1990-luvun puolivälissä Fast Ethernet -tekniikka kehittyi ja saavutti suunnittelutavoitteet parantaa perinteisen Ethernetin suorituskykyä välttäen samalla tarvetta johdottaa kokonaan uudelleen olemassa olevia Ethernet-verkkoja. Fast Ethernet on saatavana kahdessa pääversiossa:
- 100Base-T (suojaamattomalla kierretyllä parikaapelilla)
- 100Base-FX (valokuitukaapelilla)
Suosituin on 100Base-T, standardi, joka sisältää 100Base-TX (luokka 5 UTP), 100Base-T2 (luokka 3 tai parempi UTP) ja 100Base-T4 (100Base-T2-kaapelointi, jota on muokattu kahdella lisäjohtoparilla).
Lisätietoja Gigabit Ethernetistä
Vaikka Fast Ethernet paransi perinteistä Ethernetiä 10 megabitistä 100 megabittiin, Gigabit Ethernet parantaa Fast Ethernetiä tarjoamalla 1 000 megabitin (1 gigabitin) nopeudet. Gigabit Ethernet luotiin ensin kulkemaan optisten ja kuparikaapeleiden kautta, mutta myös 1000Base-T-standardi tukee sitä. 1000Base-T käyttää luokan 5 kaapeleita, jotka ovat verrattavissa 100 Mbps Ethernetiin, vaikka gigabitin nopeuksien saavuttaminen vaatii lisäjohtoparien käyttöä.
Ethernet-topologiat ja protokollat
Perinteinen Ethernet käyttää väylätopologiaa, mikä tarkoittaa, että kaikki verkon laitteet tai isännät käyttävät samaa jaettua tietoliikennelinjaa. Jokaisella laitteella on Ethernet-osoite, joka tunnetaan myös nimellä MAC-osoite. Lähettävät laitteet käyttävät Ethernet-osoitteita viestien aiottujen vastaanottajien määrittämiseen. Ethernetin kautta lähetetty data on olemassa kehysten muodossa. Ethernet-kehys sisältää otsikon, dataosan ja alatunnisteen, joiden yhteenlaskettu pituus on enintään 1 518 tavua. Ethernet-otsikko sisältää sekä aiotun vastaanottajan että lähettäjän osoitteet. Ethernetin kautta lähetettävät tiedot lähetetään automaattisesti kaikkiin verkon laitteisiin. Vertaamalla Ethernet-osoitetta kehyksen otsikossa olevaan osoitteeseen jokainen Ethernet-laite testaa jokaista kehystä määrittääkseen, oliko se sille tarkoitettu, ja lukee tai poistaa kehyksen tarpeen mukaan. Verkkosovittimet sisältävät tämän ominaisuuden laitteistoonsa. Laitteet, jotka haluavat lähettää Ethernet-verkossa, tekevät ensin alustavan tarkistuksen selvittääkseen, onko tietoväline käytettävissä vai onko siirto käynnissä. Jos Ethernet on käytettävissä, lähettävä laite lähettää langan kautta. On kuitenkin mahdollista, että kaksi laitetta suorittaa tämän testin suunnilleen samaan aikaan ja molemmat lähettävät samaan aikaan. Suorituskyvyn kompromissina Ethernet-standardi ei estä useita samanaikaisia lähetyksiä. Nämä niin sanotut törmäykset aiheuttavat molempien lähetysten epäonnistumisen ja vaativat molempien lähetyslaitteiden lähettämisen uudelleen. Ethernet käyttää satunnaisiin viiveaikoihin perustuvaa algoritmia määrittääkseen sopivan latenssin uudelleenlähetysten välillä. Verkkosovitin toteuttaa myös tämän algoritmin. Perinteisessä Ethernetissä tämä lähetyksen, kuuntelun ja törmäysten havaitsemisen protokolla tunnetaan nimellä CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detection). Jotkin uudemmat Ethernet-muodot eivät käytä CSMA/CD:tä. Sen sijaan he käyttävät full-duplex Ethernet-protokollaa, joka tukee pisteestä pisteeseen samanaikaista lähetystä ja vastaanottoa ilman kuuntelua.
Lisää Ethernet-laitteista
Ethernet-kaapeleita on rajoitetusti, ja nämä etäisyydet (jopa 100 metriä) eivät riitä kattamaan keskikokoisia ja suuria verkkoasennuksia. Ethernet-verkkojen toistimen avulla voidaan liittää useita kaapeleita yhteen ja suurempia etäisyyksiä voidaan silloittaa. Siltalaite voi yhdistää Ethernetin toiseen erityyppiseen verkkoon, kuten langattomaan verkkoon. Suosittu toistintyyppi on Ethernet-keskitin. Muita laitteita, jotka joskus sekoitetaan keskittimiin, ovat kytkimet ja reitittimet. Ethernet-verkkosovittimia on myös useissa muodoissa. Tietokoneissa ja pelikonsoleissa on sisäänrakennetut Ethernet-sovittimet. USB-Ethernet-sovittimet ja langattomat Ethernet-sovittimet voidaan myös määrittää toimimaan useiden laitteiden kanssa.
Yleiskatsaus
Ethernet on yksi Internetin tärkeimmistä teknologioista. Iästään huolimatta Ethernet antaa edelleen virtaa monille maailman lähiverkoille, ja sitä parannetaan jatkuvasti vastaamaan tuleviin korkean suorituskyvyn verkkoihin.