Что такое Ethernet? Стандарты

Мы подробно рассмотрим, что такое Ethernetи расскажем об основе современных сетей.

Знание того, что представляет собой технология Ethernet, может иметь решающее значение для понимания способов подключения разных комьютеров к интернету. Эта технология и стандарты лежащие в её основе очень важны для мира сетевых технологий.

Несмотря на то, что Ethernet может быть сложным, особенно для тех, кто не знаком с путями мира сетевых технологий, понимание того, как работают соединения Ethernet имеет решающее значение для сохранения работы в ИТ. Более того, если взять эту информацию на вооружение, можно многое сделать для решения проблем, связанных с неисправными сетями.

Для того чтобы разобраться в Ethernet на более высоком уровне, необходимо ознакомиться с рядом стандартов, которые приведены ниже. Как и в случае со многими другими стандартами в ИТ, в них может быть трудно разобраться, особенно когда новые версии стандартов имеют схожие названия и при этом вносят значительные улучшения в технологию.

Прекрасным примером этого является USB Type C. После выхода USB 3.2 был проведён полный ребрендинг, в результате которого более медленные соединения USB 3.0 и 3.1 были переименованы в USB 3.2 Gen 1 и USB 3.2 Gen 2. Тем временем USB 3.2 был переименован в USB 3.2 2x2.

Технология протокола TCP/IP - это ключевая теория, лежащая в основе Ethernet, впервые предложенная Робертом Меткалфом в его докторской диссертации в 70-х годах. Затем эта технология была стандартизирована в патенте компании Xerox, которая наняла его и указала Батлера Лэмпсона, Чака Тэккера и Дэвида Броггса в качестве соизобретателей. Это было начало развития технологии под руководством изобретателей-первопроходцев.

Но поскольку ничего подобного никогда не существовало, не было и существующих стандартов или основ, на которых можно было бы базировать технологию Ethernet. Документацию пришлось писать с нуля, и, как результат, бумажная работа, связанная с Ethernet, занимает много времени.

История развития Ethernet

Когда Ethernet только был создан, технология включала в себя коаксиальные кабели различных марок. Эти кабели чаще назывались drop leads или patch leads, которые представляли собой большие и жесткие 15-контактные разъемы. Эта концепция была быстро пересмотрена, и прорыв произошел в виде более тонкого коаксиала с разъемами типа "бочонок" для стыков и настенных розеток.

На столь ранней стадии не было необходимости настраивать какие-либо элементы программного обеспечения или перекомпилировать программы для перехода от одного стандарта проводки к другому, которые, как утверждают некоторые, происходят из более широкого стандарта работы вокруг семиуровневой транспортной модели OSI. Хотя это вполне может быть так, но при этом не учитывается базовая основа Ethernet из одного из самых ранних стандартов. Это связано с тем, что Ethernet фактически не требует какой-либо определенной компоновки пакета.

Открытость внедрения позволила с самого начала расширить стандарт до высокой степени. Это особенно волнует предприятия, поскольку это становится ключевой причиной потенциального роста расходов на ИТ. Поскольку во многих зданиях для обслуживания пользователей используется Ethernet по неэкранированной витой паре (UTP), это может быть реальным преимуществом, но также и некоторым недостатком.

Это связано с тем, что успех UTP в качестве формата бизнес-сетей был настолько огромен, что раннее и довольно строгое следование стандартам осталось в тени. Прошли те времена, когда каждый отдельный кусок провода во всей инсталляции сопровождался трудоемким и исчерпывающим отчетом о качестве сигнала, или когда вы видели квалифицированных техников, укладывающих кабель в тщательно проложенные лотки.

В некоторых случаях можно встретить прямолинейных электриков, прокладывающих кабели Cat5E с помощью гвоздей для крепления кабеля, аккуратно врезающихся в твердые проводники внутри UTP-корпуса - они прекрасно выглядели, пока машины подключались на скорости 10 Мбит/с, но совершенно не работают при гигабитном Ethernet по UTP. Новый стандарт требует, чтобы все восемь проводников в оболочке кабеля функционировали в полном соответствии со спецификацией, что быстро выявляет поспешную или невежественную практику монтажа.

Объяснение стандартов Ethernet

10BASE5

Предоставление	Толстый коаксиальный кабель
Статус	Официально снят с производства в 2003 году
Дальность	500 м в зависимости от промежуточных разъёмов
Поглощение	Только в раннем периоде
Жизненный цикл	Окончен

10BASE2

Предоставление	Тонкий коаксиальный кабель, 50 Ом, бочкообразный скручивающийся разъем
Статус	Поэтапное снятие с производства в 2011 году
Дальность	Варьируется в зависимости от монтажа
Поглощение	Очень широко распространена в 1980-х годах. Важнейшая технология для карт локальной сети Novell.
Жизненный цикл	Все еще живут в нескольких местах, но уже созрели для замены.

10BASE4/10BASE-T

Предоставление	Неэкранированная витая пара, 8 жил.
Статус	Почти универсальна - используется и в более быстрых стандартах
Дальность	100 м от коммутатора или ретранслятора
Поглощение	Ключевой поставщик сетей для большей части планеты
Жизненный цикл	Неопределенно

10BASE-F

Предоставление	Оптическое волокно (2 нити)
Статус	Иногда встречается в ранней проводке кампуса, телекоммуникациях и так далее - диапазон в 2 км остается полезным, и повторить усилия по прокладке кабелей может оказаться невозможным
Дальность	2 км
Поглощение	Небольшой, поскольку оптоволокно дорого и сложно в обслуживании
Жизненный цикл	Текущий

100BASE-T

Предоставление	Неэкранированная витая пара, 8 жил.
Статус	Почти универсальна - передача данных с настольного компьютера подходит идеально
Дальность	100 м по медному проводу
Поглощение	Кабель Cat5E является наиболее распространенным (хотя могут встречаться и другие варианты)
Жизненный цикл	Неопределенно

1000BASE-T

Предоставление	Неэкранированная витая пара, 8 жил.
Статус	Серверные комнаты, коммутаторы, настольные компьютеры - не все кабельные системы хорошо поддерживают скорость Гбит.
Дальность	100 м по медному проводу
Поглощение	Все еще не так широко распространен, как мог бы быть
Жизненный цикл	Неопределенно

10GBASE-T

Предоставление	Витая пара Cat6A,
Статус	В основном серверные комнаты - различная проводка окупается за счет более высоких скоростей
Дальность	От 25 м до 400 м в зависимости от установки
Поглощение	Медленно, так как многим трудно осознать преимущества скорости.
Жизненный цикл	Начальный

25, 40 & 100BASE-T

Предоставление	Кабель Cat8 как минимум
Статус	Серверные центры обработки данных, массивы хранения данных - все они являются подмножествами проекта 100 Гбит.
Дальность	30 м (одна полоса) до 30 км (4-полосное волокно)
Поглощение	Низкий, поскольку развертывание является сложной и специализированной задачей
Жизненный цикл	Скорее всего, будет длинным, но только в специализированных развертываниях

Будущее сети Ethernet

Легко предположить, что темпы роста скорости и устойчивых возможностей будут продолжать увеличиваться, а путь к 10-гигабитной широкополосной сети привел к тому, что 10-гигабитный Ethernet стал функционировать поверх обычного Cat5E. Этот шаг сопровождается некоторым первым шагом: отказом от некоторых ранее универсальных и надежных стандартных функций.

Те, кто усердно следит за гонкой скоростей, будут усмехаться. Передовой край развития стандартов и оборудования в настоящее время находится на отметке 100 Гбит/с. С какой стати кто-то должен отказываться от более высоких скоростей?

Это связано с тем, что более быстрый Ethernet сложно установить, и это может быть дорого. До того, как гигабитный Ethernet был разработан для медных кабелей UTP, он был легко доступен до тех пор, пока вы были готовы к использованию оптоволоконного кабеля в деловой среде. Основным преимуществом оптоволокна в этом контексте было то, что оно в значительной степени не подвержено ленивому внедрению: с оптоволокном нужно обращаться осторожно, прокладывать его деликатно и заделывать с хирургической, субмикроскопической точностью.

Вы можете проложить Ethernet-волокно на расстояние 70 км, и это является удовлетворительным обновлением по сравнению с обычным ограничением UTP в 100 метров, но требует значительных затрат. Это также требует от инженеров работы вне их привычной сферы.

Многие самые быстрые платформы для создания соединений через Ethernet, такие как стандарт 40 Гбит/с, используемый в суперкомпьютерах и центрах обработки данных, используют пучковые волокна, которые невероятно сложны в сборке.

На самом деле важно не беспокоиться об упущенных возможностях производительности при развертывании Ethernet в бизнесе. Для каждого пользователя, который считает, что высокая пропускная способность - это то же самое, что и низкая задержка, существуют оправдания для снижения скорости трафика на рабочем места. Например, это экологично, так как современные коммутаторы принимают другой стандарт, который снижает мощность при низком трафике.

Он также не нужен, если вы перешли на облачную модель вычислений или модель тонкого клиента. Разумная сессия облака или тонкого клиента очень битая (то есть, она передает данные очень маленькими порциями) и довольно низкого объема. Представьте себе сессию гигабитного Ethernet, передающую нажатия клавиш, каждое из которых находится внутри окружающего минимального пакета размером 512 байт.

Только изучив стандарты и поняв их намерения, можно получить рациональное бизнес-обоснование для перехода на более быстрые или более медленные темпы в зависимости от целей.

Зачем использовать Ethernet?

Большинство современных устройств поддерживают беспроводное подключение, и поэтому можно усомниться в целесообразности использования Ethernet. Однако, благодаря его основной функции в бизнес-сетях и надежности по сравнению с беспроводным подключением, существует ряд причин, по которым Ethernet лучше Wi-Fi. Очевидно, что Ethernet останется в обозримом будущем.

Бизнес-сети Wi-Fi могут быть невероятно сложными в развертывании и обслуживании, и хотя такие компании, как Nokia и Kyndryl, продолжают сотрудничество по разработке частных сетей LTE и 5G для промышленного использования, беспроводные сети все еще имеют ограничения. Например, 5G и 5G mmWave могут испытывать трудности с жесткой геометрией, такой как бетон и металл, что может затруднить установление стабильного сетевого соединения на большой территории или в рабочей среде с препятствиями.

Даже когда на горизонте появляется 6G, предприятия сохраняют Ethernet-соединения как проверенную основу для стабильного и быстрого интернета. Это не означает, что он по своей сути лучше беспроводной связи - Ethernet не очень полезен, например, для поддержания автономных устройств Интернета вещей (IoT), но он безусловно сохраняет сильный набор вариантов использования в бизнесе.

Учитывая такие достижения, как Wi-Fi 6 и 5G mmWave, которые составляют основу многогигабитных беспроводных соединений. У предприятий теперь есть большой выбор, когда речь идет о высокоскоростных соединениях. Однако Ethernet по-прежнему остается лидером по максимальным скоростям, обеспечивая 100 Гбит/с при максимальном выпуске стандарта.