Глава 36 : Модификации Ethernet
Краткая история
В 1973 году Меткалф основал свою собственную компанию 3Com, уйдя из компании Xerox. Благодаря его усилиям три компании Xerox, DEC и Intel совместными усилиями разработали DIX - стандарт Ethernet. Февраль 1980 года ознаменовался появлением группы 802, которая стала работать непосредственно над проектом IEEE. Сам проект увидел свет 30 сентября 1980 года.
Чтобы ускорить внедрение и развитие технологии, исходные тексты программного обеспечения и сам чип Ethernet были представлены компаниям AMD и Mostek. В итоге заниматься производством совместимых чипсетов Ethernet получили возможность и прочие корпорации. Такой подход обеспечил низкую стоимость и высокое качество железа.
По прошествии тридцати лет формат (основа протокола) практически не изменился - сменялись лишь его модификации.
Устаревшие протоколы
1. Xerox Ethernet. Данная технология изначально была разработана в 2-х вариантах: Version 1 и Version 2 (формат кадра применяется до сих пор). Технология работала на коаксиальном кабеле, скорость передачи данных была 2,94 Мбит/с.
2. 10BROAD36. Эта технология вовсе не получила распространения. Применялся коаксиальный кабель 75 Ом, скорость передачи равнялась 10 Мбит/с. Использовалась технология широкополосной модуляции.
3. 1BASE5 (StarLAN). Является составной частью UltraNet. Была первой модификацией Ethernet, которая работала на витой паре со скоростью 1 Мбит/с. Коммерческой реализации так и не достигла.
4. 10BASE-5 и IEEE 802.3. Оба были приняты в июне 1983 года. В народе получил название "Толстый Ethernet", т.к. мог поддерживать скорость 10 Мбит/с в кабеле типа RG-8X. Сегмент имел максимальную длину равную 500 м. Подключение осуществлялось специальным прибором – vampire tap («вампирчик»). С его помощью для появления контакта пробивалась оболочка кабеля до центральной жилы.
5. 10BASE2, и IEEE 802.3a. Оба были приняты в июне 1983 года. Достаточно продолжительный период времени данная технология занимала лидирующую позицию во всем мире. В народе получил название "Тонкий Ethernet", т.к. мог поддерживать скорость 10 мегабит на максимальной длине сегмента в 185 м. Работал на кабеле RG-58. Подключение компьютеров было последовательным (один к другому) по средству Т-образного BNC-коннектора. Терминаторы располагались на каждом конце.
6. StarLAN 10. Прародитель стандарта 10BASE-T. Являлся первым, кто применял витую пару для передачи данных на скорости 10 Мбит/с.
7. 10BASE-T и IEEE 802.3i. Оба были приняты в 1991 году. Топология такой сети была звезда (для соединения компьютеров использовались хабы). Длина сегмента составляла 100 м. Информация передавалась по четырем проводам витой пары (третьей или пятой категории).
8. FOIRL. Не получил широкого распространения. Название стандарта произошло от Fiber-optic inter-repeater link. Пакеты передавались по оптоволокну на максимальное расстояние в 1 км. без повторителя. Является базовым стандартом Ethernet.
9. 10BASE-F и IEEE 802.3j. Это целое семейство 10-ти мегабитных ethernet-стандартов, работающих с оптоволокном на расстояния до 2 км. К семейству принадлежат следующие стандарты:
- 10BASE-FL (Fiber Link). Считается улучшенной модификацией стандарта FOIRL (длина сегмента увеличилась до 2 км.). Имел широкое распространение на практике.
- 10BASE-FB (Fiber Backbone). Назначение – объединение повторителей в магистраль. В настоящий момент не применяется.
- 10BASE-FP (Fiber Passive). «Пассивная звезда» без использования повторителей. Абсолютно не нашла своего применения.
Протоколы 100 мегабит
1. 100BASE-T. Обозначает семейство стандартов, работающих на витой паре при максимальной длине сегмента 100 м. Семейство представлено следующими стандартами:
- 100BASE-TX, IEEE 802.3u. Был утвержден в 1995 г. Является модификацией 10BASE-T, разработанной для применения в сетях топологии "звезда". Длина линии составляет 100 м. Используются две пары проводников витой пары категории 5.
- 100BASE-T4. Не получил широкого распространения. Работает со всеми четырьмя парами проводников витой пары категории 3. Передача пакетов происходит в полудуплексе.
- 100BASE-T2. Абсолютно не используется на практике. Работает с витой парой третей категории, при этом задействованы только две пары проводников. Поддерживает полный дуплекс в том случае, когда сигналы распространяются в противоположных направления по каждой паре (скорость перемещения пакетов в оду сторону равна 50 Мбит/с).
2. 100BASE-FX. Предназначен для работы по многомодовому оптическому волокну. В полудуплексе максимальная длина сегмента равна 400м, в полном дуплексе – 2 км.
3. 100BASE-LX. Предназначен для работы по одномодовому оптическому волокну. При длине волны в 1310 нм и полном дуплексе максимальная длина сегмента достигает 15-ти км.
4. 100BASE-LX WDM. . Предназначен для работы по одномодовому оптическому волокну. При длине волны в 1310 нм /1550 нм и полнодуплексном режиме максимальная длина сегмента равна 15 км. Интерфейс устройства бывает двух типов (в зависимости от длины волны), маркируется либо цифрами (длина волны) либо одной латинской буквой: A(1310), B(1550). В паре работают только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, с другой — на 1550 нм.
Гигабит Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с)
Начиная с 1996 года стартовала деятельность в области стандартизации сетей Ethernet со скоростью передачи данных 1000 Мбит/с (Gigabit Ethernet). Для этих целей был создан Gigabit Ethernet Alliance, состоящий из 11 компаний: 3Com, Bay Networks, Cisco, Compaq и другие.
Уже к 1998 году Альянс расширился и стал включать больше ста компаний. Следующим этапом стало принятие стандарта IEEE 802.3z (июнь 1998 года). Он предусматривал применение одномодовых и многомодовых оптических кабелей и STP пятой категории (до 25 м.). Такой короткий допустимый промежуток для применения UTP давал основания предполагать, что такая технология не будет использоваться на практике.
В июне 1999 года был принят стандарт IEEE 802.3ab для передачи данных со скоростью1000 Мбит/с по неэкранированной витой паре на расстояния до 100 метров.
1. 1000BASE-T, IEEE 802.3ab. Данный стандарт работает на витой паре кабеля 5e или 6 категории. Передача информации происходит на скорости 250 Мбит/с по одной паре, а задействованы все четыре пары.
2. 1000BASE-TX. Он увидел свет в марте 2001 года, создателем является TIA (Ассоциация Телекоммуникационной Промышленности). Опубликован он был под названием "Спецификации физического уровня дуплексного Ethernet 1000 Мб/с (1000BASE-TX) симметричных кабельных систем категории 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001)". Стандарт работает на витой паре с раздельным приемом и передачей, при которой две пары используются для приема и две другие пары на прием. Информация по каждой из них предается со скоростью 500 Мбит/с. Такой подход значительно облегчает конструкцию приёмопередатчиков. Данный стандарт может работать только на кабеле высокого качества - 6-я категория, т.к. на других видах кабеля технология будет работать не стабильно. Основным преимуществом данного стандарта выступает отсутствие возвратных помех и схемы цифровой компенсации наводок. Это позволяет значительно снизить энергопотребление системы и стоимость процессоров. Но стандарт так и не получил популярности и под него так и не были созданы продукты, хотя для его работы требовалась технически более простая электроника.
3. 1000BASE-X. Имеет съемные приёмопередатчики GBIC или SFP. Под этим термином подразумевается ряд похожих стандартов:
- 1000BASE-SX, IEEE 802.3z. Работает на многомодовом оптическом волокне. Сигнал без повторителей преодолевает расстояние в 550 м.
- 1000BASE-LX, IEEE 802.3z. Работает на одномодовом оптическом волокне. Сигнал без повторителей преодолевает расстояние в 80 км.
- 1000BASE-CX. Работает на экранированной витой паре (STP, волновое сопротивление 150 Ом). Сигнал без повторителей преодолевает расстояние до 25 м. Этот стандарт сегодня уже не употребляется.
- 1000BASE-LH (Long Haul). Работает на одномодовом оптическом волокне. Сигнал без повторителей преодолевает расстояние до 100 км.
10 Гигабит Ethernet
2000 год ознаменовался появлением стандарта 10 Гигабит Ethernet. Основателями стали 3Com, Cisco Systems, Extreme Networks, Intel, Nortel Networks, Sun Microsystems и Worldwide Packets. Сейчас стандарт состоит из 7-ми стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN:
1. 10GBASE-CX4 Работает на медном кабеле CX4с применением коннекторов InfiniBand. Сигнал без повторителей преодолевает расстояние до 15м.
2. 10GBASE-SR. Работает на многомодовом и новом многомодовом оптическом волокне. В первом случае, сигнал без повторителей передается на расстояние до 26-82м., во втором - до 300 м. со скоростью 2000 МГц/км.
3. 10GBASE-LX4. В основном работает на многомодовом оптическом волокне. Что бы поддержать расстояния от 240 до 300 м., применяются уплотнение по длине волны. Работает так же на одномодовом оптоволокне, с поддержкой 10 километрового отрезка.
4. 10GBASE-LR и 10GBASE-ER. Этим стандартам характерна передача сигнала на расстояния до 10 и 40-ка км соответственно.
5. 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW. Эти стандарты схожи с 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER – работают на одинаковом типе кабеля и передают на те же расстояния соответственно. Указанным стандартам характерен физический интерфейс, который совместим с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH (скорость, формат данных).
6. 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006. Работает на экранированной витой паре, что обеспечивает передачу на отрезке до 100 м. Стандарт был принят в 2006 году.