Ethernet-мережі працюють на швидкостях 10Мбіт/с,Fast Ethernet — на швидкостях 100Мбіт/с,Gigabit Ethernet — на швидкостях 1000Мбіт/с,10 Gigabit Ethernet — на швидкостях 10Гбіт/с. В кінці листопада2006 року було прийняте рішення про початок розробок наступної версії стандарту з досягненням швидкості 100Гбіт/с (100 Gigabit Ethernet).
Вукраїнській мові відсутня усталенатранслітерація або переклад термінуEthernet, тому в технічній літературі найчастіше зберігають написаннялатиницеюEthernet. Вусному мовленні назву зазвичай вимовляють якезернет, хоча в мові-джерелі не дзвінкий звук /ð/ — англійська вимова: /ˈiːθənɛt/.
В окремих державних документах використане написанняЕтернет[3][4][5], що перегукується з альтернативним написанням слова ефір —етер.
Винахідником Ethernet вважається співробітник корпораціїXerox PARCРоберт Меткалф. За його словамиEthernet було винайдено22 травня1973 року, коли він завершив написання доповідної записки для керівництваPARC про потенціал технології[джерело?].
Повернувшись доXerox PARC Меткалф разом зДейвідом Боггсом[en] почали теоретичні дослідження зі створення мережі, результатом яких стала доповідна записка до керівництва компанії22 травня1973 року, що описувала принципи побудови нової системи комунікації міжкомп'ютерами на основі технологіїCSMA/CD. Доповідь знайшла підтримку, що послужило початком втілення теорії на практиці. Таким чином11 лютого1973 року був створений першийEthernetпрототип, який мав фантастичні на той час характеристики:пропускну спроможність 2.94Мб/с, фізичну довжину 1кілометр та з'єднував між собою 100 комп'ютерів.
З самого початкуEthernet базувався на ідеї зв'язкукомп'ютерів через єдинийкоаксіальний кабель, що виконував роль транзитного середовища. Метод передавання був дещо схожим на методи радіопередавання (хоча й з суттєвими відмінностями, наприклад, те, що в кабелі значно легше виявитиколізію, ніж в радіоефірі). Загальний мережний кабель, через який велася передача, був дещо подібним на ефір, і з цієї аналогії походить назва Ethernet (англ.net —«мережа»).
З плином часу з відносно простої початкової специфікації Ethernet розвинувся у складну мережну технологію, яка зараз використовується у більшості комп'ютерних систем. Щоб зменшити ціну та полегшити управління та виявлення помилок в мережі, коаксіальний кабель згодом був замінений зв'язками типу«точка — точка», що з'єднувалися між собою концентраторами/комутаторами (хабами/світчами). Своїм комерційним успіхом технологія Ethernet завдячує появі стандарту з використанням кабелю типу«звита пара» як транзитного середовища.
На фізичному рівні станціїEthernet спілкуються між собою за допомогою передачі одна однійпакетів — невеликих блоків даних, які відправляються та доставляються індивідуально. КожнаEthernet-станція має свою власну 48-бітнуMAC-адресу, яка використовується як кінцевий пункт або джерело для кожного пакету.Мережні картки, як правило, не сприймають пакетів, що адресовані іншимEthernet-станціям. УнікальнаМАС-адреса записується вконтролер кожної мережної карти.
Незважаючи на серйозні зміни від 10-Мбітного товстого коаксіалу до 1-Гбітного оптоволоконного зв'язку типу «точка-точка», різні варіантиEthernet-у на найнижчому рівні є майже однаковими з погляду програміста і можуть легко з'єднуватися між собою за допомогою дешевого обладнання. Це є можливим, оскільки формат кадру лишається незмінним, незважаючи на різні процедури доступу до мережі.
Ethernet — архітектура мереж, що ґрунтується на логічній топології шини, з розподіленим середовищем передавання, методом доступу до середовища передавання CSMA/CD, описана стандартомIEEE 802.3. За фізичною реалізацією розрізняють:
10BASET — Twisted-pair Ethernet (Ethernet на витій парі);
10Broad36 — мережа на широкосмуговому 75-Омному коаксіальному кабелі;
10BASE-F — кілька варіантів мережі на оптоволоконному кабелі;
100BaseT — стандарти FastEthernet на витій парі (100BaseT4, 100BaseTX).
Перший елемент в умовному позначенні архітектури — швидкість передавання в Мбіт/с; другий елемент позначає спосіб передавання: Base — пряме немодульоване передавання, Broad — використання широкосмугового кабелю з частотним ущільненням каналів; третій елемент — середовище передавання (T — вита пара, F — оптоволокно) або довжина сегмента кабелю в сотнях метрів (сучасні мережні адаптери дають змогу збільшувати довжину сегмента, наприклад для 10Base2, до 250—300 метрів).[7]
Вживаються також синоніми — ThickNet, Yellow (жовтий), 10Base5. «Товстий» Ethernet введено в 60-х роках. Цей стандарт є застарілим і більше не впроваджується в комп'ютерних мережах.[10]
Класичний варіант використовує товстий коаксіальний кабель RG-11 жовтого кольору з посрібненим центральним проводом та подвійним екрануванням. Кабель має хвильовий опір 50 Ом, мале затухання та високий ступінь захисту від зовнішніх впливів. На кінцях кабелю встановлюються 50-Омні опори (термінатори), один з яких заземлюється. Кабель має через кожних 2,5 м розмітку у вигляді рисок, що позначають місця можливого підключення або розрізу. Відрізки кабелю можуть з'єднуватись розняттями. Для включення вузла на кабель встановлюється трансивер MAU (активний пристрій з живленням 12В), який може підключатись через T-конектор або шляхом проколювання кабелю («вампір»).Трансивер з'єднується з мережним адаптером за допомогою спеціального кабельного спуску (AUI Cable) довжиною до 50 м. Кабельний спуск містить лінії живлення трансивера та екрановані виті пари для сигналів прийому, передавання та виявлення колізій. Як «жовтий» кабель, так і кабельний спуск мають товщину до 1 см. Жорсткість кабелів створює додаткові експлуатаційні труднощі. Вартість устаткування та складність монтажу не сприяють широкому використанню цієї архітектури. Іноді «товстий» Ethernet використовують для прокладання базових (хребтових, Backbone) сегментів у процесі побудови кампусних мереж.
Основні характеристики:
максимальна довжина сегмента — 500 м;
максимальна кількість сегментів, з'єднаних з використанням повторювачів — 5 (загальна довжина — 2500 м);
три з п'яти сегментів можуть використовуватись для включення вузлів (Trunk Segments), два інші — як подовжувачі (Link Segments);
на одному сегменті (Trunk) може бути до 100 вузлів разом з повторювачами.
Вважається застарілим і в сучасних комп'ютерних мережах застосовується дуже рідко, але його використання може бути виправданим у приміщеннях з великоюелектромагнітною завадою.[11]
Кабель має хвильовий опір 50 Ом, середні затухання та ступінь захисту від зовнішніх впливів. На кінцях кабелю встановлюються 50-Омні опори, один з яких заземлюється. Відрізки кабелю можуть з'єднуватись I та T-конекторами, відстань між якими не може бути меншою за 50 см. Включення вузла, що завжди супроводжується розрізанням кабелю, може здійснюватися через T-конектор або Т-подібне відгалуження від Т-конектора, яке не може перевищувати 10 см. Таке обмеження створює експлуатаційні труднощі. Відсутність контакту в будь-якому місці сегмента (дуже поширена несправність) виводить з ладу роботу всієї мережі. Перешкоди в роботі можливі також унаслідок дотикання T-конекторів до металевих корпусів інших розняттів комп'ютера. Оптимальний спосіб використання — для прокладання базової мережі між кабельними центрами.
Основні характеристики:
максимальна довжина сегмента — 200 м;
максимальна кількість сегментів, з'єднаних з використанням повторювачів — 5 (загальна довжина — 1000 м);
три з п'яти сегментів можуть використовуватись для включення вузлів (Trunk Segments), два інші використовуються як подовжувачі (Link Segments);
на одному сегменті (Trunk) може бути до 30 вузлів разом з повторювачами.
Можливі варіанти спільного використання «товстого» та «тонкого» кабелю в одному сегменті через спеціальні перехідні розняття.
Вдосконалення мережних засобів, зокрема адаптерів, дало змогу широко застосовувати виту пару як середовище передавання. В рамках стандарту Ethernet створені специфікації10BaseT, що використовує дві неекрановані виті пари UTP (Unshielded Twisted Pair) 3,4 або 5 категорій, та 100BaseT4, що ґрунтується на чотирьох витих парах UTP 5 категорії або екранованій витій парі STP (Shielded Twisted Pair). Для зв'язку між вузлами мережі необхідними є дві виті пари провідників: одна — для передавання, інша — для приймання інформації. Звичайно, замість двох кабелів по одній парі витих провідників у кожній використовують один кабель з чотирма парами провідників. Окрім економії та технічних переваг, це створює можливість переходу на більш швидкісні мережні архітектури без заміни самого кабелю.
Фізична топологія — зірка: кожен вузол мережі з'єднується зі своїм портом кабельного центру кабельним променем, що не повинен перевищувати довжини 100 м. На кінцях кабелю за допомогою спеціального обтискаючого інструмента встановлюються 8-контактні розняттяRJ-45. Найпоширенішими є 8-ми та 16-ти портові кабельні центри, що комплектуються зовнішніми адаптерами електромережі. Звичайно, один з портів призначається для з'єднання з наступним кабельним центром (перехрещеними парами провідників). Більшість кабельних центрів мають також розняття для під'єднання тонкого коаксіального кабелю, що дає змогу гнучко комбінувати фізичну топологію мережі Ethernet та обидва найпоширеніших типи кабелю. Найвразливіше місце Ethernet на витій парі — кабельний центр, вихід з ладу якого паралізує всі вузли мережі, з'єднані з ним витими парами.
Слід відмітити основні характеристики та переваги витої пари:
фізична топологія — зірка;
максимальна довжина променя — 100 м;
до кожного вузла під'єднується лише один кабель;
пошкодження кабелю виводить з ладу лише один мережний вузол;
несанкціоноване прослуховування пакетів у мережі ускладнюється
Ethernet Version 2 або Ethernet-кадр II, ще званий DIX (абревіатура перших букв фірм-розробників DEC, Intel, Xerox) — найпоширена і використовується до сьогодні. Часто використовується безпосередньопротоколом інтернет.
Деякі мережеві карти Ethernet, що випускались компанієюHewlett-Packard, використовували при роботі кадр формату IEEE 802.12, відповідно стандарту100VG-AnyLAN.
Як доповнення Ethernet-кадр може містити тегIEEE 802.1Q для ідентифікаціїVLAN, до якої він адресований, іIEEE 802.1p для вказання пріоритету.
Різні типи кадру мають різний формат і значенняMTU.
Кадр починається з преамбули яка має розмір 8 байт (64 біт) і складається з послідовності «10», повтореної 31 раз, та «11» у кінці.
Далі йде адреса отримувача і адреса відправника які займають по 6 байт кожна. Якщо адреса отримувача починається з 1, то це групова передача (multicast) (всі в групі). Якщо адреса отримувача складається з самих одиниць (FF:FF:FF:FF:FF:FF) — це широкомовна передача (broadcast). Для групової передачі треба налаштовувати групи, тому вона використовується рідко. Детальніше — в статтіMAC-адреса.
Наступне поле — тип, або довжина, залежно від того, до якого стандарту належить кадр. З історичних причин, якщо значення в полі менше за 0x600 = 1536, то це довжина, а якщо більше — тип, який визначає, якому протоколу мережевого рівня передати кадр, якщо з Ethernet працює кілька мережевих протоколів. 0x800 —IPv4. Якщо тип не вказано, то що робити з кадром визначає протоколLogical link control, це ще 8 байт заголовків.
Далі йде поле даних, менше за 1500 байт, але більше за 46 байт.
Якщо даних менше за 46 байт, після них додається наповнювач (pad) потрібного розміру. Це потрібно щоб кадр можна було відрізнити від сміття в каналі, яке з'являється коли передача припиняється при виявленні колізії, і щоб кадр був достатньо довгим аби не передатись повністю до того як колізія виявиться.
Останнє поле —контрольна сума. Це 32-х бітнийCRC. При виявленні помилки кадр видаляється.
