Етернет

Етернет (англ. Ethernet) е сметачка мрежа заснована на рамки за локална мрежа (LAN). Поимот доаѓа од физичкиот концепт за етер. Ethernet претставува голема, разновидна група структурно заснована на технологијата на сметачки мрежи, која дејствува на повеќе брзини на локалната сметачка мрежа. Овој поим ги определува бројот на мрежи и сигнални стандарди за физичкиот слој на ОСИ-референтниот модел, низ средина на мрежен пристап на Media Acess Control (MAC)/Податочното ниво, и општ адресен формат.

Етернет е стандардизиран како IEEE 802.3. Комбинацијата на Етернет верзиите со бакарна парица за крајните делови од системите, како и верзиите на Етернет со вланеста оптика за ’рбетот на системите, е најупотребуваната жичена LAN-технологија денес^[1].

Етернет е развиен од страна на Xerox PARC во периодот од 1973 до 1975^[2]. Бил инспириран од ALOHAnet, како дел од Ph.D. дисертацијата^[3] на Robert Metcalfe. Во 1975, Xerox поднел пријава за патент на апликацијата наведувајќи ги Metcalfe, David Boggs, Chuck Thacker и Butler Lampson како пронаоѓачи.^[4]

Metcalfe го напушта Xerox во 1979 за да го промовира користењето на персоналните сметачи и локалните мрежи (LANs), формирајќи го 3Com. Ги убедува Digital Equipment Corporation (DEC), Intel и Xerox да работат заедно за да го промовираат Етернет како стандард, т.н. "DIX" стандард, за "Digital/Intel/Xerox"; го одредиле на 10 мегабити/секунда, со 48-битна дестинациска и изворна адреса и универзален 16-битен Ethertype-тип на поле, за првпат објавен на 30 септември 1980 година како "The Ethernet , Локална мрежа(LAN). Ниво на податочна врска (Data Link Layer) и спецификации за физичко ниво (Physical Layer Specifications)”.^[5] Втората верзија од овој документ била објавена во ноември, 1982 дефинирана како Етернет II. Во 1983 година Институтот на електро инженери (IEEE), за првпат како предлог го објавува 802.3 стандардот^[6], а по две години, истиот го стандардизира. Поддршката на Етернетовиот метод за мрежен пристап (CSMA/CD) во други стандардизирани тела (ECMA, IEC и ISO), претставувала инструмент во одложување на финализацијата на Етернет стандардот како резултат на тешката одлука во IEEE, и конкуренцијата од страна на Token Ring која била силно поддржана од IBM. Етернет првично се натпреварувал со два претежно комерцијални системи, Token Ring и Token Bus. Системите наскоро наишле на пазар преплавен од Етернет производи. Во процесот, 3Com станала голема компанија. Го испорачуваат нивниот прв 10 мегабитен Етернет 3C100 трансивер во март 1981; истата година почнуваат продажба на адаптери за DEC/PDP11 и VAXes, како и Intel Multibus и Sun Microsystems сметачи.^[7] Ова набргу било проследено од страна на DEC's Unibus за Етернет адаптерите, кои DEC ги продава и искористува за изградба на сопствената корпоративна мрежа, која достигнала преку 10.000 јазли во 1986; најголема постоечка сметачка мрежа во тоа време.^[8]

Во тек на првата половина на 80-тите DEC's Етернет спроведува употреба на коаксијален кабел со пречник 0.375 инчи (9,5 мм), познат како Дебел Етернет (Thick Ethernet), а подоцна, и неговиот наследник, Тенок Етернет (Thinnet Ethernet). Thinnet користел кабел за кабелска телевизија (во тоа време познат како кабел на ерата). Акцентот бил ставен, инсталацијата на каблите да биде полесна и поевтина.

Вишокот капацитет од неупотребени бакарни парици (Twisted pairs) искористен во телефонското вмрежување низ комерцијалните згради, овозможил проширување на постоечката мрежа, наговестувајќи ја следната технологија, почнувајќи од StarLAN. Етернетот со UTP кабли, набргу се раширил заедно со 10BASE-T стандардот. Ваквиот систем ги заменил системите засновани на коаксијални кабли со системи поврзани преку разводни кутии (hubs), сврзани со UTP кабли.

Во 1990, Kalpana го претставува првиот Етернет преклопник (switch),^[9] кој ја заменува CSMA/CD шемата во систем со повисоки перформанси (full duplex) и пониски трошоци отколку користење насочувачи (routers).

И покрај техничките достигнувања, навремената стандардизација била од голема помош за реализацијата и успехот на Етернет. Во неколку тела за стандардизација, како IEEE, ECMA, IEC и ISO, таа барала добро координирани и делумно компетивни активности.

Во Февруари 1980, IEEE почнал проект, IEEE 802, за стандардизација на локалните мрежи (LAN).^[10]

"DIX-group" заедно со Gary Robinson (DEC), Phil Arst (Intel), и Bob Printis (Xerox) ја утврдиле т.н. "Blue Book" CSMA/CD спецификација, како кандидат за одликите на LAN мрежи. Откако членството во IEEE било отворено за сите професионалци, вклучувајќи и студенти, групата добила безброј коментари за новата брендирана технологија.

Покрај тоа, CSMA/CD, Token Ring(поддржан од IBM) и Token Bus (одбран и од тогаш поддржан од General Motors) биле сметани како кандидати за LAN стандардот. Поради целта на IEEE 802 да промовира еден стандард и поради силната поддршка од компанијата за сите три дизајни, неопходниот договор за LAN стандардот бил откажан.

Во Етернет кампот, на ризик било ставено воведувањето на Xerox Star работната станица и 3Com Етернет LAN производите. Со такви бизнис импликации на ум, David Liddle (Главен менаџер на Xerox Office Systems) и Metcalfe (3Com) силно го поддржале предлогот од Fritz Röscheisen (Siemens Private Networks) за сојуз за комуникација на пазарот, кој вклучувал поддршка од Siemens за маѓународна стандардизација на Етернет (10 Април, 1981). Ingrid Fromm, Siemens претставник на IEEE 802 набрзина постигнал широка поддршка за Етернет преку воведување на работна групација (Task Group) “Local Networks”, во рамките на телото за европски стандард ECMA TC24. Уште во март, 1982, ECMA TC24 со своите акционерски членови, постигнале договор околу стандардот за CSMA/CD заснован на IEEE 802 нацрт планот. Брзото делување на ECMA придонело за помирување на мислењата во IEEE и одобрување на IEEE 802.3 CSMA/CD кон крајот на 1982.

Одобрувањето на Етернет на интернационално ниво, било постигнато преку посветеното залагање од страна на Fromm, кој како референт за комуникација, дејствувал за воведување на IEC TC83 и ISO TC97SC6 стандардите. ISO/IEEE 802/3 бил усвоен во 1984.

Етернет е технологија која постојано се развива. Напредокот вклучува поголем пропусен опсег, подобрувања во методите за контрола на пристап и промените кај физичкиот уред. Етернет се развил во технологија со комплексно вмрежување, која денеска е основа кај повеќето локални мрежи. Коаксијалниот кабел бил заменен со Point-to-Point врски поврзани преку Етернет повторувачи(repeaters) или прекинувачи(switches), за да се намалат трошоците за инсталација, да се зголеми сигурноста, да се овозможи управување со Point-to-Point врскиte, и отстранување на проблеми. Постојат многу варијанти за општа уботреба на Етернет.

Етернет станиците комуницираат праќајќи си едни на други податочни пакети, блокови од податоци кои поединечно се праќаат и предаваат. Секоја Етернет станица има 48-битна MAC адреса. MAC адресите се користат за да се назначи одредиштето и изворот на секој податочен пакет. Мрежните картички (NICs) или чипови не прифаќаат пакети кои се адресирани за други Етернет станици. Секој адаптер има своја единствена адреса. И покрај значајните промени во Етернет, од дебел коаксијален кабел (thick coaxial cable bus) кој работи со 10 мегабити/секунда до point-to-point врски кои работат со 1 гигабити/секунда и повеќе, сите генерации на Етернет (со исклучок на почетните екпериментални верзии) користат проток заснован на лизгачки прозорци (иста меѓусебна размена и кај повисоките слоеви), и може лесно да се поврзат меѓу себе преку премостување.

Поради сеприсутноста на Етернет, постојаното намалување на хардверските трошоци за негова поддршка , и намалениот простор потребен за бакарните парици (Twisted pairs), повеќето производители ја вградиле функционалноста на Етернет картичката директно на матичните плочи на сметачите, со што ја елеминираат потребата за инсталирање на посебна мрежна картичката.^[11]

Етернет оригинално бил заснован на идеја за компјутерско комуницирање преку заеднички коаксијален кабел во улога на уред за пренос. Методите кои се користеле биле слични на оние што се користат во радио системите, со заеднички кабел обезбедувајќи канал за комуникација поврзан со етер; од ова референца било извлечено името Етернет.^[12][13]

Оригиналниот Етернет коаксијален кабел (заеднички уред) минувал низ згради или универзитети до секој поврзан сметач. Шемата позната како метод за мрежен пристап (CSMA/CD), го регурирала начинот на кој сметачите го делеле каналот. Оваа шема била поедноставна отколку конкурентските технологии token ring и token bus. Сметачите биле поврзани на Attachment Unit Interface (AUI) трансивер, кој бил приклучен на кабел (подоцна со тенок Етернет, трансиверот бил интегриран во мрежен адаптер). Додека бакарните парици претставувале сигурна врска за комуникација меѓу мали мрежи, истите биле проблем кај големи мрежи, каде, оштетувањето на жицата на едно место, или пак лош конектор, можело да ја направи целата Етернет сегментација неупотреблива.

Бидејќи сите комуникации се остваруваат преку иста жица, информацијата пратена од еден сметач ја добивале сите, иако тие информации биле наменети само за едно одредиште. Мрежната картичка го попречува обработувачот, само кога се примени употребливи пакети; картичката ги игнорира информациите кои не се адресирани за неа. Употребата само на еден кабел, значи дека опсегот е поделен, така што мрежниот сообраќај може да биде многу бавен кога поголем број на станици се истовремено активни.

Судирите го намалуваат природниот капацитетот. Во најлош случај, кога имаме многу домаќини со долги кабли кои се обидуваат да пратат рамки со мала должина, прекумерните судири може драстично да го намалат капацитетот. Како и да е, извештајот на Xerox во 1980 ги сумирале резултатите од 20 брзи јазли кои се обидувале да пренесат пакети со различни големини колку што е можно побрзо на ист дел од Етернет. Резултатите покажале дека, дури и најмалите Етернет рамки (64 битни), нормата им била 90% од капацитетот на LAN. Ова е исто во споредба со token passing LANs (token ring, token bus); сите страдаат од пад на врската, кога нов јазол се приклучува на LAN. Овој извештај бил контроверзен, откако моделот покажал дека судирно-засновани мрежи стануваат нестабилни под оптоварувања помали од 40% од номиналниот капацитет. Многу поранешни истражувачи не успеале да ја разберат суптилноста на CSMA/CD протоколот и колку е важно да добиеш точни детали, и навистина моделирале различни мрежи (не толку добри како вистинскиот Етернет).

Мрежите со преклопен Етернет, биле далеку подобри од оние кои се базирале на повторувачи; страдале од единечни точки на пад на врската, напади кои ги мамеле преклопниците или домаќините да праќаат податоци на сметачот иако тие не биле наменети за него, скаларни и безбедносни проблеми, напади на загушување.

Ваквите мрежни одлики кај преклопниците и насочувачите ги разрешуваат проблемите преку голем број начини, вклучувајќи ги: spanning-tree протоколот за одржување на активните врски во мрежата во вид на дрво структура, овозможувајчи намалена редундантност; сигурност на портите и безбедносни одлики како што се заклучување на MAC и филтрирање на преносот; виртуелни локални мрежи за одделување на различни типови корисници користејќи ја истата мрежна инфраструктура; повеќе нивовско преклопување меѓу различни класи и користење на повеќе паралелни мрежни кабли за зголемување на опсегот.

Главна статија: Ethernet physical layer

Физичкото ниво кај Етернет се развило во текот на еден значителен временски период и опфаќа неколку одлики на физички уред и величини на брзина. Најчесто користени форми се 10BASE-T, 100BASE-TX, and 1000BASE-T. Сите спаѓаат во категорија 5 на кабли и 8P8C пински конектори. Работат на брзини од 10 Mbit/s, 100 Mbit/s, и 1 Gbit/s. Оптичките кабли пак, нудат повисоки перформанси, изолација и пренос на големи далечини (до 10км).

Главна статија: Ethernet frame

Податочниот пакет кој се пренесува преку жица се нарекува рамка. Рамката започнува со преамбула (Preamble) и Start Frame Delimiter, така што, секоја рамка се одликува со заглавје кои ги содржи изворната и одредишната MAC адреса. Средишната секција на рамката ја содржи информацијата како и податоци за останатите заглавја (пр. Интернет протокол). Рамката завршува со 32 битен cyclic redundancy check, кој служи за детекција на оштетени податоци за време не транзицијата.

Главна статија: Autonegotiation

Претставува процедура со која два приклучени уреди си одбираат параметри за комуникација, како брзина и метод на праќање и примање (duplex mode). Како поим за првпат е употребен кај Fast Ethernet, но е компитабилен и со 10BASE-T стандардот. Договарањето е карактеристично кај Gigabit Ethernet.

• Етернет на Ризницата ^?
• IEEE 802.3 Ethernet working group
• Digital Equipment Corporation, Intel Corporation, Xerox Corporation (September, 1980). "The Ethernet: A Local Area Network". — Version 1.0 of the DIX specification.
• IEEE 802.3-2008 стандард