Per diversi decenni, Ethernet si è dimostrata una tecnologia LAN relativamente economica, ragionevolmente veloce e molto popolare. Questo tutorial spiega le funzionalità di base di Ethernet e come può essere utilizzato su reti domestiche e aziendali.
La storia di Ethernet
Ingegneri Bob Metcalfe e D.R. Boggs ha sviluppato Ethernet a partire dal 1972. Gli standard del settore basati sul loro lavoro sono stati stabiliti nel 1980 con il set di specifiche IEEE 802.3. Le specifiche Ethernet definiscono protocolli di trasmissione dati di basso livello e dettagli tecnici che i produttori devono conoscere per realizzare prodotti Ethernet come schede e cavi.
La tecnologia Ethernet si è evoluta e maturata per un lungo periodo di tempo. Il consumatore medio può generalmente affidarsi a prodotti Ethernet standard per lavorare come progettato e lavorare l'uno con l'altro.
Tecnologia Ethernet
Ethernet tradizionale supporta i trasferimenti di dati a una velocità di 10 megabit al secondo (Mbps). Con l'aumentare delle esigenze di prestazioni delle reti nel tempo, il settore ha creato ulteriori specifiche Ethernet per Fast Ethernet e Gigabit Ethernet. Fast Ethernet estende le tradizionali prestazioni Ethernet fino a 100 Mbps e Gigabit Ethernet fino a velocità di 1000 Mbps. Sebbene i prodotti non siano ancora disponibili per il consumatore medio, esistono anche 10 Gigabit Ethernet (10.000 Mbps) che vengono utilizzati su alcune reti aziendali e su Internet2.
Anche i cavi Ethernet sono fabbricati secondo una serie di specifiche standard. Il cavo Ethernet più diffuso nell'uso corrente, cavo di categoria 5 o CAT5, supporta sia tradizionale che Fast Ethernet. I cavi di categoria 5e (CAT5e) e CAT6 supportano Gigabit Ethernet.
Per collegare i cavi Ethernet a un computer (o altri dispositivi di rete), una persona inserisce un cavo direttamente nella porta Ethernet del dispositivo. Alcuni dispositivi senza supporto Ethernet possono anche supportare connessioni Ethernet tramite dongle come adattatori da USB a Ethernet. I cavi Ethernet utilizzano connettori che assomigliano molto al connettore RJ-45 utilizzato con i telefoni tradizionali.
Per gli studenti: Nel modello OSI, la tecnologia Ethernet opera a livello di collegamento fisico e di dati - Livelli uno e due rispettivamente. Ethernet supporta tutti i protocolli di rete e di livello superiore più diffusi, principalmente TCP / IP.
Tipi di Ethernet
Spesso definito come Thicknet, 10Base5 è stata la prima incarnazione della tecnologia Ethernet. L'industria ha usato Thicknet negli anni '80 fino a 10Base2 Thinnet. Rispetto a Thicknet, Thinnet ha offerto il vantaggio di cavi più sottili (5 millimetri vs 10 millimetri) e più flessibili, rendendo più semplice il cablaggio di edifici per uffici per Ethernet.
La forma più comune di Ethernet tradizionale, tuttavia, era 10Base-T. 10Base-T offre migliori proprietà elettriche rispetto a Thicknet o Thinnet, poiché i cavi 10Base-T utilizzano cavi a doppino intrecciato non schermati (UTP) anziché coassiali. 10Base-T si è dimostrato anche più conveniente rispetto ad alternative come il cablaggio in fibra ottica.
Esistono numerosi altri standard Ethernet meno noti, tra cui 10Base-FL, 10Base-FB e 10Base-FP per le reti in fibra ottica e 10Broad36 per il cablaggio a banda larga (TV via cavo). Tutte le forme tradizionali di cui sopra, incluso 10Base-T, sono state rese obsolete da Fast e Gigabit Ethernet.
Ulteriori informazioni su Fast Ethernet
A metà degli anni '90, la tecnologia Fast Ethernet maturò e raggiunse gli obiettivi progettuali di a) aumentando le prestazioni della Ethernet tradizionale mentre b) evitando la necessità di ricollegare completamente le reti Ethernet esistenti. Fast Ethernet è disponibile in due grandi varietà:
- 100Base-T (utilizzando un cavo a doppini intrecciati non schermati)
- 100Base-FX (utilizzando cavo in fibra ottica)
Di gran lunga il più popolare tra questi è 100Base-T, uno standard che include 100Base-TX (categoria 5 UTP), 100Base-T2 (categoria 3 o migliore UTP) e 100Base-T4 (cablaggio 100Base-T2 modificato per includere due ulteriori coppie di fili).
Ulteriori informazioni su Gigabit Ethernet
Mentre Fast Ethernet ha migliorato l'Ethernet tradizionale da 10 megabit a 100 megabit, Gigabit Ethernet vanta lo stesso miglioramento dell'ordine di grandezza rispetto a Fast Ethernet offrendo velocità di 1000 megabit (1 Gigabit). Gigabit Ethernet è stato inizialmente progettato per viaggiare su cavi ottici e in rame, ma anche lo standard 1000Base-T lo supporta con successo. 1000Base-T utilizza un cablaggio di Categoria 5 simile a 100 Mbps Ethernet, anche se per raggiungere la velocità di gigabit è necessario utilizzare coppie di cavi aggiuntive.
Topologie e protocolli Ethernet
Ethernet tradizionale utilizza una topologia di bus, il che significa che tutti i dispositivi o gli host sulla rete utilizzano la stessa linea di comunicazione condivisa. Ogni dispositivo possiede un indirizzo Ethernet, noto anche come indirizzo MAC. I dispositivi di invio utilizzano indirizzi Ethernet per specificare il destinatario previsto dei messaggi.
I dati inviati tramite Ethernet esistono nelle forme dei frame. Una cornice Ethernet contiene un'intestazione, una sezione dati e un piè di pagina con una lunghezza combinata di non più di 1518 byte. L'intestazione Ethernet contiene gli indirizzi sia del destinatario che del mittente.
I dati inviati tramite Ethernet vengono trasmessi automaticamente a tutti i dispositivi sulla rete. Confrontando il loro indirizzo Ethernet con l'indirizzo nell'intestazione del frame, ogni dispositivo Ethernet testa ogni frame per determinare se è stato progettato per loro e legge o scarta il frame come appropriato. Gli adattatori di rete incorporano questa funzione nel loro hardware.
I dispositivi che desiderano trasmettere su Ethernet eseguono innanzitutto un controllo preliminare per determinare se il mezzo è disponibile o se una trasmissione è attualmente in corso. Se Ethernet è disponibile, il dispositivo di invio trasmette sul filo.È possibile, tuttavia, che due dispositivi eseguiranno questo test all'incirca nello stesso momento ed entrambi trasmetteranno simultaneamente.
In base alla progettazione, come compromesso in termini di prestazioni, lo standard Ethernet non impedisce la trasmissione simultanea multipla. Queste cosiddette collisioni, quando si verificano, causano il fallimento di entrambe le trasmissioni e richiedono la ritrasmissione di entrambi i dispositivi di invio. Ethernet utilizza un algoritmo basato su tempi di ritardo casuali per determinare il periodo di attesa appropriato tra le ritrasmissioni. La scheda di rete implementa anche questo algoritmo.
In Ethernet tradizionale, questo protocollo per la trasmissione, l'ascolto e il rilevamento di collisioni è noto come CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection). Alcune nuove forme di Ethernet non usano CSMA / CD. Al contrario, utilizzano il cosiddetto protocollo full duplex Ethernet, che supporta le mandate simultanee point-to-point e riceve senza necessità di ascolto.
Ulteriori informazioni sui dispositivi Ethernet
Come accennato in precedenza, i cavi Ethernet sono limitati nella loro portata e quelle distanze (fino a 100 metri) non sono sufficienti per coprire installazioni di rete di medie e grandi dimensioni. Un ripetitore in rete Ethernet è un dispositivo che consente di unire più cavi e distanze maggiori da spanning. Un dispositivo bridge può unire Ethernet a un'altra rete di un tipo diverso, ad esempio una rete wireless. Un tipo popolare di dispositivo ripetitore è un hub Ethernet. Altri dispositivi a volte confusi con gli hub sono switch e router.
Gli adattatori di rete Ethernet esistono anche in più forme. I nuovi personal computer e le console di gioco dispongono di un adattatore Ethernet integrato. Gli adattatori da USB a Ethernet e gli adattatori Ethernet wireless possono anche essere configurati per funzionare con molti dispositivi più recenti.
Sommario
Ethernet è una delle tecnologie chiave di Internet. Nonostante la sua età avanzata, Ethernet continua a potenziare molte delle reti locali del mondo e continua a migliorare per soddisfare le future esigenze di networking ad alte prestazioni.
