Z historie Ethernetu

Luboš Klaška Tutoriály 9. září 1999

Historie Ethernetu začíná na Hawaii, kdy na tamní univerzitě vytvořili rádiovou síť ALOHA na propojení ostrovů, která je prapředkem všech sítí se sdíleným médiem. Síť Ethernet jako taková vznikla poprvé ve středisku PARC (Palo Alto Research Center) pro propojení tamních počítačů v polovině 70 let.

Ethernet je synonymem pro sítě standardu IEEE 802.3, jinak též "1-persistent CSMA/CD LAN". V referenčním modelu ISO/OSI pokrývá fyzickou a linkovou vrstvu, v modelu TCP/IP spadá pod vrstvu síťového rozhraní.

Začalo to na Hawaii

Historie Ethernetu začíná na Hawaii, kdy na tamní univerzitě vytvořili rádiovou síť ALOHA na propojení ostrovů, která je prapředkem všech sítí se sdíleným médiem. Síť Ethernet jako taková vznikla poprvé ve středisku PARC (Palo Alto Research Center) (www.parc.xerox.com/parc-go.html) pro propojení tamních počítačů v polovině 70 let. Síť pracovala s rychlostí 2,94 Mb/s (autoři Bob Metcalfe a David Boggs z firmy Xerox), později byla ve spolupráci firem DEC, Intel a Xerox zrychlena na 10 Mb/s (DIX Ethernet, 1980).

Obr. 1 - Původní kresba Roberta M. Metcalfa z roku 1976
Obr. 1 - Původní kresba Roberta M. Metcalfa k prezentaci Ethernetu na National Computer Conference v červnu 1976.

Jak vůbec Ethernet přišel ke svému jménu? Traduje se, že Bob Metcalfe si vzpomněl na starou teorii z 19. století o všeprostupujícím "etheru", kterým se šíří elektromagnetické vlny a tak kvůli paralele se všesměrovým vysíláním, použitým u nové technologie, nazval ji "Ether"netem.

Dále již pod střechou IEEE

Další vývoj Ethernetu vzala do svých rukou organizace IEEE (www.ieee.org), která předložený návrh standardu DIX Ethernet přijala v poněkud pozměněné podobě (jiný formát hlavičky rámce) jako standard 802.3. Tento standard dále žije a vyvíjí se v rámci IEEE až do dnešní gigabitové podoby na rozdíl od DIX Ethernetu (též Ethernet II). Firma Xerox si též ponechala vlastnictví značky "Ethernet", takže v rámci standardů IEEE 802.3 se hovoří o sítích "na bázi CSMA/CD" a Ethernetem se nazývá pouze neformálně.

Původní standard 802.3 z roku 1985 používal pouze koaxiální kabely, nejprve jen známý "tlustý", nebo také podle jeho barvy "žlutý" kabel (Thick Ethernet). Segment mohl být dlouhý až 500 m, více segmentů mohlo být propojeno opakovači (repeater) až do max. vzdálenosti 2500 m mezi nejvzdálenějšími uzly, kterých mohlo být max. 1024. Síťová karta uzlu byla k segmentu připojena speciálním transceiverem a přípojným kabelem. Tato technologie něco říká už jen "síťovým pamětníkům".

Celá logika protokolu Ethernetu je implementována v obvodech síťového adaptéru. Protokolový paket má pevný formát, s datovým polem v rozmezí 46 - 1500 bajtů, viz obrázek 2.

Obr. 2 - Formát rámce Ethernetu
Obr. 2 - Formát rámce Ethernetu.

Později byla do standardu doplněna podpora "tenkého" koaxiálního kabelu (Thin Ethernet) a posléze nestíněného krouceného dvoupáru (UTP - unshielded twisted pair).

10 Mb/s začalo být málo

Když byl DIX Ethernet v roce 1980 publikován, přenosové pásmo 10 Mb/s bylo bohatě dostačující. Málokdo si dovedl tehdy představit, že by jednou nemuselo vyhovovat. Rok 1993 přinesl sice technologii přepínání, plně duplexní přenosy (FDX) a odstartoval vývoj technologie virtuálních sítí (VLAN), což bylo vítané ulehčení ve většině případů přetíženým páteřím sítí, postaveným pouze na 10 Mb/s Ethernetu. Přesto ani tato vylepšení neukojila hlad po větším přenosovém pásmu ve všech případech a na dlouhou dobu.

Rychlost versus vzdálenost

Standardní Ethernet tak vydržel spokojeným uživatelům 15 let, než v roce 1995 byla organizací IEEE přijata specifikace 802.3u Fast Ethernet. Rychlost se zvýšila skokově - na 100 Mb/s, což bylo zvýšení na desetinásobek!

V té době byla jediná možnost, jak zvýšit propustnost páteře nebo připojení serverů - použít technologii FDDI (Fiber Distributed Data Interface). Vzhledem k její značně vysoké ceně si toto řešení mohl ale jen málokdo dovolit. Proto byl Fast Ethernet velmi rychle a dobře přijat širokou uživatelskou veřejností.

Zvýšením rychlosti na desetinásobek má ale za následek zmenšení maximální vzdálenosti mezi uzly (velikosti kolizní domény) na desetinu. Vyplývá to z principu použité přístupové metody Ethernetu, metody CSMA/CD.

Ve standardu Fast Ethernet se zmenšila vzdálenost propojení opakovačů a přepínačů na 100 m v případě krouceného dvoupáru a 412 m v případě optických kabelů. Tento problém se řeší používáním topologie zhroucené (soustředěné) páteře, angl. collapsed backbone. Překonání vzdálenosti větší než 412 m umožnily přepínače s porty schopnými plně duplexního provozu, kde se délka propojovacích optických kabelů zvětšila na 2000 m.

Ethernet se tak stal velmi flexibilním, škálovatelným médiem, umožňujícím soužití sdílených segmentů spolu s přepínanými, dedikovanými spoji, a to 10 Mb/s i 100 Mb/s segmentů s různou kabeláží.

Tabulka 3 ukazuje vývoj standardu Ethernet, přenosové rychlosti, typu kabeláže a max. délky jednotlivých segmentů. Zavedená terminologie standardů používá notaci "nBase-X", kde n je nominální přenosová rychlost v Mb/s a X je typ média kabelu.

Typ Ethernetu

Rychlost

Max. délka segmentu

10Base-5

10 Mb/s "tlustý" koax

500 m

10Base-2

10 Mb/s "tenký" koax

185 m

10Base-T

10 Mb/s UTP

100 m

10Base-FL

10 Mb/s optika

2000 m *

100Base-TX

100 Mb/s UTP (2 pár)

100 m

100Base-T4

100 Mb/s UTP (4 pár)

100 m

100Base-FX

100 Mb/s optika

412 m HDX *
2000 m FDX *


* při použití mnohavidového vlákna 62,5 mikronů
HDX - half duplex , FDX - full duplex

Tab. 3 - Vývoj standardu Ethernet

Fast Ethernet - a co dál?

Při implementaci Fast Ethernetu nastal typický problém páteřních sítí, na který postupně narazí všichni návrháři a administrátoři distribuovaných sítí. Použijete-li vyšší přenosovou rychlost na sdílenou páteř, postupně např. se zlevňováním technologií spolu se zvyšujícími se požadavky uživatelů, dochází k pronikání rychlejších technologií "dolů" směrem k uživatelům. Logicky pak přestává páteř svojí přenosovou kapacitou stačit zvyšujícím se nárokům. A toto se záhy stalo i v případě 100 Mb/s Ethernetu.

Sdílená páteř musí prostě být v ideálním případě dimenzovaná na řádově vyšší přenosovou kapacitu, než jsou jednotlivé připojené segmenty. To platí jak pro sítě se sdíleným médiem, tak pro plně přepínané sítě.

Tak vznikl brzy tlak na další zrychlení a ten, kdo si ještě před nedávnem kladl otázku "Ethernet a 100 Mb/s - je to vůbec technicky možné?" a po rychlém rozšíření této technologie přeci jen uvěřil, že "to" funguje, mohl se divit znovu. Technický vývoj nám vyrazil dech podruhé. Opět deset krát rychleji - 1000 Mb/s ? To už přeci ale opravdu nemůže být pravda!

Dnes je i tato gigabitová rychlost již skutečností a my se můžeme těšit na další "astronomické" zvýšení přenosové rychlosti páteře své sítě - rychlost 10 Gb/s.


Vytisknout


    Komentáře k článku

  • 12.12.2017 v 10:39milan444444444444444444444444444444
    7899999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
  • 12.12.2017 v 10:40fera55555555555555555555555555555
    88888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888888

Vložte Váš komentář k tomuto článku

Máte dotaz? Neváhejte nám napsat.

Pole označená hvězdičkou (*) jsou povinná


Reklama v příspěvcích není dovolena, dodržujte etiketu. Redakce Světa sítí si vyhrazuje právo smazat příspěvěk, který v diskuzi použije vulgární slova a společensky neúnosné výrazy. Délka příspěvku je limitována 1500 znaky.