Интерфейс ethernet что это

Ethernet на пальцах — что это?

Говоря техническим языком, Институт инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) определяет Ethernet как стандарт группы 802.3. Воу — воу, слишком сложно. В этой статье мы объясним термин Ethernet простым языком, так как он стал действительно популярным даже среди непрофессионального сообщества.

Видео: Ethernet на пальцах

Обобщенно про Ethernet

Скажем прямо — Ethernet это стандарт, который относится только к построению локальных сетей LAN (Local Area Network). Локальная сеть мала, в отличие от старшего брата WAN (Wide Area Network), которую еще называют глобальной сетью. Локальная сеть у вас дома, в офисе, то есть на любой небольшой территории. Именно локальная сеть — один из основных идентификаторов наличия Ethernet.

В терминах семиуровневой модели OSI (если не знаете про нее, почитайте, это интересно!), стандарт Ethernet живет на первом и на втором уровнях. На первом уровне описаны способы передачи электрических, оптических и беспроводных (радио, например) сигналов, а на втором формирование кадров (фреймов). И тут мы делаем вывод:

А сейчас важное уточнение: Ethernet относится только к проводным сетям. Многим миллениалам и представителям поколения Z кажется, что подключение по проводу — это своего рода “некромантия”. Однако это не так, и сейчас мы объясним почему.

Ethernet “по полочкам”

Скорость

Технология “Эзернет” разработана в 1970. Поэтому, сам по себе стандарт Ethernet имеет скорость 10 Мбит/с. Мало, согласитесь? Вот и мы так думаем. В 1995 году на свет появился стандарт Fast Ethernet, к которому мы все так привыкли и который работает в большинстве домашних “локалок”. Не трудно догадаться — его скорость 100 Мбит/с

В 1999 году, благодаря технологическому “рывку”, на свет появился Gigabit Ethernet, который уже поддерживает подключения скоростью 1000 Мбит/с или 1 Гбит/с. Отметим, что “гигабитными” линками зачастую в корпоративных сетях подключает даже сервера.

И пожалуй финалочку по скорость: впервые в 2002 году IEEE опубликовал стандарт 802.3ae, в котором описал 10 Gigabit Ethernet, или как его еще называют 10GE, 10GbE и 10 GigE. Догадаетесь, на какой скорости он работает? 😉

Кабели

Еще раз подчеркнем — Ethernet описывает только проводные подключения. Сейчас наиболее популярен кабель UTP 5 категории (CAT 5). Вы спросите, почему UTP? Unshielded Twisted Pair, ответим мы, или переводя на русский язык неэкранированная витая пара. Кабель 5 категории отлично справляется со стандартами Ethernet и Fast Ethernet.

Для работы с более высокоскоростными стандартами, такими как Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet понадобится кабель категории 5e или 6 категории

Ethernet vs. Wi-Fi: преимущества

Стабильность сигнала

На самом деле развертывание локальной сети на базе проводного подключения дороже и сложнее. Но конечно есть преимущества, а особенно для организаций. В первую очередь, вспомним: Wi-FI передается по радиочастотам. Если вы живете в Москве и слушаю радио на машине въезжали в Лефортовский туннель вы точно знаете, что происходит с радиосигналом по мере погружения в туннель. Тоже самое происходит и с Wi-Fi.

В проводном Ethernet помехи — не проблема. Если вы — организация и осуществляете чувствительные банковские транзакции, или у вас в офисе работает IP — телефония — конечно проводное подключение по Ethernet. Если вы домашний пользователей и “рубитесь в доту” или скачиваете массивные файлы, смотрите трансляции, майните биткоины — лучше Ethernet.

Безопасность

Это, безусловно, важно. А особенно для организаций. С помощью проводной сети на базовом уровне просто контролировать подключение к вашей сети. Например Wi-FI сеть может быть доступны вне вашего офиса — а там уже все зависит от компетенции злоумышленника.

Отметим, что как правило, Ethernet работает на удаленности 100 метров от от роутера. При большем расстоянии нужен некий репитер сигнала.

Ethernet vs. Wi-Fi: недостатки

Стоимость

С одной стороны, в домашней сети, достаточно просто подключить 1 кабель к порту вашего ПК и все работает. Здесь стоимость отличия от домашней Wi-Fi сети складывается только из стоимости кабеля. А что если вы организация? Кабелей нужно больше, к тому же, 1 кабель = 1 порт на коммутаторе. Соответственно, нужно закупать коммутаторы, фаерволы (безопасность, а как же?), маршрутизаторы. Именно поэтому, инвестиции в проводные Ethernet сети выше, чем в беспроводные.

Порты

Этот пункт пожалуй важен для дома. Пусть у вас обычный домашний маршрутизатор: в нем предположим 5 портов (1 аплинк от провайдера уже занят). При условии, что у вас телевизор, Xbox, ТВ — приставка, и два домашних компьютеры — ваши порты закончены. Если нужно подключить еще девайсы — нужно покупать дополнительное оборудование. Такой проблемы нет в Wi-Fi.

Мобильность

Самое важное, пожалуй. С Ethernet вы жестко завязаны на одном месте (особенно это характерно в офисе, где у вас скоммутирована Ethernet розетка). Дома, если у вас “красивый” ремонт, кабели спрятаны под плинтус. Поэтому, мобильностью и гибкостью здесь и не пахнет.

С Wi-Fi можно легко подключать ноутбуки, планшенты и мобильные телефоны. Представьте забавный кейс: по пути в туалетную комнату, вы берете с собой ноутбук с кабелем, вместо мобильного телефона, в котором привычно листаете любимую ленту. Пожалуй, это тот самый случай, когда лучше почитать надписи на освежителе воздуха.

Итоги

Ethernet — стандарт, описывающий подключение к локальным сетям через провод. При использовании его дома, есть профит только в большей скорость загрузки/отдачи. В офисе, кабели безусловно занимают лидирующие позиции — это связано в первую очередь с безопасностью, ведь утечки коммерческих тайн еще никому не шли на пользу. В домашних условиях Wi-Fi занимает уверенные лидерские позиции.

Lesson 4: The Ethernet

ethernet — the standard for a family of network technology with the same bus topology, frame type, and network access method.

In the early days of networking, Xeror partner up with Digital Equipment Corporation (DEC) and Intel to publish the Digital-IntelX–Xenox (DIX) standard with coaxial cables at 10 Mbps transfer rate.

Later, they transfer the control to the IEEE, which create the 802.3 committee to control standards today for networking.

Engineers need to solve three issues for networking:

1. How to send data across the wire.
2. How to identify the sending and receiving computers.
3. How to know which computer should use the shared cable at a time.

Dataframes with MAC addresses solve the second issue and CSMA/CD process solve the third issue.

I. Topology

• Early ethernet in the 90s uses hybrid start bus topology with hubs.
• Data breaks into “frames” and prevents any single machine hogging the shared bus and making retransmitting lost data omre efficient.

A. The Ethernet Frame

Unlike the genetic frame, the ethernet frame has 7 pieces of information:

1. Preamble:

• allows the receiving NIC time to realize a frame is coming and to know where the frame starts
• 64-bit series of alt. 0, 1 that ends with 11

1. Recipient MAC address (ie the destination addr):

• 48-bit binary addr or also called 6-byte binary addr

1. Sender MAC address (ie the source addr)
2. Type:

• tells the receiving computer the frame contents, like if it is an IPv4 or IPv6
• the type DOES NOT higher level data such as what kind of data it is: email msg or web page

1. Pad:

• min ethernet frame is 64 bytes in size. If the frame contains data less than 64 bytes, the NIC will add extra padding to bring frame to the required 64 amount.

1. Frame Check Sequence (FCS):

• cyclic redundancy check enables Ethernet nodes to check on the quality of the frame (see if it is damaged or not)

II. CSMA/CD

• maps to the 802.3 also
• stands for carrier sense multiple access/collision detection
• “carrier sense” — each node using the network examines the cable before sending the data frame
• if the node detects traffic, it waits a few milli sec and rechecks again when the cable is “free”
• “multiple access” — all machines have equal access to the wire

Q: What happens if two machines simultaneously send a frame?

1. collision occurs, both transmission are lost
2. NIC notices this b/c of overlapping signals
3. both nodes stop transmission
4. each node generate a random number
5. whichever node has the lowest number get to transmit first
6. the losing node sense tranfic again and tries retransmission

• a normal Ethernet has about a collision rate up to 10%
• collision rate higher than 10% often mean a damaged NIC or software issue
• collision domain — a group iof nodes that has the capability of sending frames at the same time

III. Early Ethernet Networks

10BaseT

• speed: 10 Mbps
• signal type: baseband
• distance: 100 meters
• node limit: upto 1024 per hub
• topology: star-bus, physical star, logical bus
• cable: CAT 3 and up, UTP, RJ-45
• can have 4–48 ports per hub
• requires two-pair of UTP cable, but installation comes with 4 pair
• RJ-45 connectors has 8-pins, but 10BaseT only uses 4 of the pins:
• pin 1 & 2 — sends data
• pin 3 & 6 — receives data

10BaseFL

• speed: 10 Mbps
• signal type: baseband
• distance: 2000 meters
• node limit: upto 1024 per hub
• topology: star-bus, physical star, logical bus
• cable: MMF with ST or SC connectors

NOTE :

• the “10” stands for the speed
• “Base” means baseband cable that carries only one type of signal (unlike broadband for cable tv)
• “T” stands for twisted pair
• “F” stands for fiber optic cable
• for older cables such as the 10Base5 or 10Base2, the “5” and “2” refers to the length of the cable, 500 m and 200 m respectively
• Half-duplex mode — NICs that can communicate in only one-direction
• RJ-45 is also called a “crimp”
• TIA/EIA standard for correct crimping 4 pair UTP for 10BaseT is the TIA/EIA 568A and 586B

IV. Extending and Enhancing the Ethernet Network

Ways to expend and enhance networks:
+ install multi hubs
+ network bridge to connect two segments
+ replace hubs with better device

A. Connecting Ethernet Segments:

• using uplink port
• using crossover cable (or segments with a bridge)

1. Uplink Port:

• to connect two hubs using a straight-through cable
• daisy chain hubs
• uplink port is also called a MDIX port (media dependent interface crossover)
• regular port is called a MDI port (media dependent interface)
• you cannot daisy chain more than 4 hubs together

You cannot daisy chain with a regular cable b/c it sends data on the second pair of wires 3 & 6 and listen to 1 & 2 wires:
* a crossover cable is needed to connect two hubs by reversing the sending
* you can also use a crossover to connect a two regular ports from two computer with 10BaseT (no hub)
* NEVER connects two hubs by uplink ports with a straight through cable, nothing will break but it just won’t work

Что такое Ethernet – особенности технологии и принципы работы

Слово Ethernet произошло от двух слов «ether» или эфир и «net» — сеть. То есть в переводе получится эфирная сеть.

Надо понимать, что Ethernet и Интернет – это совершенно разные вещи. Так, Ethernet – это технология, с помощью которой информация передается между компьютерами, связанными в локальную сеть. В тоже время Интернет – это глобальная система взаимодействующих друг с другом компьютерных сетей во всем мире. По сути, это всемирное информационное пространство, которое создано на базе протокола IP.

Ethernet технология используется в промышленности, офисах, сотовой связи, везде, где реализован обмен данными между машинами. Технология является своего рода заменителем радиовещания.

Используются специально разработанные стандарты для трансляции. Их называют протоколами. Это Fast и Gigabit Ethernet, и самый максимальный 10G Ethernet. Последний только развивается. При передаче информации по технологии 10 гигабитного интернета будет использоваться оптоволокно, в отличие от обычного гигабитного, где используется медный провод.

Немного истории

Эта технология появилась в 1973 году. Но сам стандарт был утвержден и разработан только в 1980. А в 1981 году был выпущен первый трансивер или приемопередатчик. В 1983 появился стандарт IEEE 802,3 технологии Ethernet.

Сетевой адаптер появился немногим позже, в 1982. В 1985 году был запущен Ethernet II, а уже через пять лет появилась всем знакомая технология 10 BaseT – витая пара. И последним витком истории технологии является 1995 год, когда был введен Fast Ethernet или современный 100 BaseT.

Как это работает

Работает технология Gigabit Ethernet в отличие от своих предшественников используя четырех-парный кабель. Этот провод является самым надежным и защищенным от всякого рода коллизий.

Передача данных кодируется не двумя уровнями, а четырьмя (00, 01, 10, 11). Получается, что в один кадр входит сразу два бита.

Кадром называется пакет из восьми заголовков, которые содержат в себе адреса получателя и отправителя, задачи для адаптеров для синхронной приемо-передачи информации, полей контрольных сумм и самой информации. Сейчас повсеместно используется кадр формата 802,3 технологии Изернет. Он и определяет все эти восемь заголовков.

Передача информации происходит следующим образом – информация в одном компьютере формируется в кадр, кодируется и через сетевой адаптер поступает к адаптеру другого устройства, где тот расшифровывает ее и посылает на экран пользователя в виде необходимых ему данных.

На рисунке показан двухуровневый сигнал, который использовался раньше и четырехуровневый – более современный.

Такая схема называется амплитудно-импульсным кодированием. Она создана для того, чтобы снизить частоту напряжения до 125 Мегагерц. А адаптер уже выбирает сам из общего канала свой переданный сигнал для получения сигнала от другого компьютера.

Ethernet – коллизии

Езернет коллизии – это ошибки, которые могут происходить во время передачи данных между персональными устройствами. Это слово происходит от английского collision – столкновение.

Чаще всего такие ошибки возникают потому, что одна станция начинает отправлять информацию раньше другой. То есть, пока другой компьютер отправляет данные и информация находится в середине пути, второе устройство начинает свою передачу. В результате пакеты информации сталкиваются не достигнув цели, устройства прослушав протоколы и обнаружив такие ошибки, прерывают передачу. Такие коллизии часто происходили, когда подключение происходило по коаксиальному Ethernet кабелю или по витой паре, состоящей из двух пар.

Сейчас при полном дуплексном режиме такое случается редко.

Как происходит подключение

Ранее подключение между компьютерами происходило с помощью коаксиальных кабелей, специальных переходников и трансиверов, если приходилось соединять толстые и тонкие кабеля. В случае повреждения хотя бы одного кабеля, вся сеть переставала работать.

Для передачи сигналов на данный момент используется кабель витая пара и коннекторы RJ45, которые подключаются к компьютерам и другим периферийным устройствам, или роутеру. Сейчас все более получает распространение оптоволоконный кабель. Здесь скорость разумеется в разы больше. Преимущество оптоволокна в его надежности и защите от всякого рода коллизий.

При подключении к сети на каждом компьютере устанавливается Ethernet контроллер или, как его еще называют, сетевая карта, которая выполняет своего рода шифрование и дешифрование полученной и отправляемой им информации. А портом Ethernet называется интерфейс входа на сетевой карте, который обычно называют lan порт.

Разновидности Ethernet

Существует несколько разновидностей сетевой технологии Ethernet, каждый из которых зависит от скорости и передающей среды. Ранние разновидности были следующими:

• Xerox Ethernet со скорость 3 мегабита в секунду.
• 1base5 со скоростью 1 Мб/с, но использовал витую пару.

Десяти мегабитный Езернет имел такие модификации:

• 10base5 со скоростью 10 мегабит с использованием толстого коаксиального кабеля.
• 10base2. Использовался тонкий кабель, но нужны были терминаторы или переходники на каждом конце.
• 10baseT – использовалась витая пара, но максимальная длина провода могла составлять только 100 метров от маршрутизатора.

Быстрый (Fast) подразделяется на:

• 100 baseT – скорость 100 Мб/с, использование витой пары. Длина – 100 метров от маршрутизатора.
• 100base fx – скорость 100 Мб/с. Длина от 400 метров до 2 километров в полном дуплексе.

• 1000 base lx – использование оптического волокна для передачи данных. Для одномодового – длина равняется 5 километрам, а для многомодового – 550 метров.
• 1000 base sx – также используется оптическое волокно, а длина передачи данных составляет всего 550 метров.
• 1000base T – для передачи информации используется витая пара стандарта 5е.

• 10gbase t — применяется витая пара категории 6е.
• 10gbase lx4 – используется оптоволокно. Одномодовое – 10 километров. Многомодовое – 300 метров.
• 10 gbase cx4 – нужен кабель из меди cx4 и коннекторы InfiniBand.

MAC-адрес

Мак адрес или адрес персонального устройства, который дается ему при изготовлении, является идентификатором, дающим определение той или иной компьютерной единице в сети.

Он позволяет идентифицировать хост и поставлять ему те или иные данные, информацию. Благодаря этому можно избежать тех или иных коллизий, которые могут возникнуть при передаче информации. Таким образом данные всегда строго поступят тому компьютеру, которому они назначались.

Найти его можно открыв свойства вашего сетевого адаптера. Он состоит из шестнадцатеричного набора цифр и букв. Он присваивается не только ПК, но и принтерам, маршрутизаторам, роутерам и другим устройствам, которые работают в локальной или всемирной сети.

Ethernet и internet — есть разница??

Хорошо, что вы зашли. Давайте вместе разберемся, что такое Ethernet. Ведь из всех технологий эта имеет сейчас наибольшее распространение. Возможно, и вы видите мой текст благодаря ей. В данной статье вы найдете основную информацию об Ethernet, включая разбор термина, принцип работы, виды и пр.

Знакомство с семейством

Ethernet представляет собой не одну, а целое семейство технологий, предназначенных для пакетной передачи данных по компьютерным сетям.

Суть заложена в названии: если разделить его на две части, получится ether — эфир и network — сеть.

Из-за созвучности наименований многие путают ethernet и internet. Чтобы вы не попали в число таких людей, объясню разницу. Вы уже знаете, что означает первый термин — это одна из многочисленных технологий; второй — вовсе таковой не является — это всемирная система, объединяющая компьютерные сети. Проще говоря, ethernet является одним из способов получения доступа к интернету.

В чем суть?

Изначально это было что-то вроде радио: один узел отправляет информацию, а все остальные ее принимают. Но на сегодняшний день используются коммутаторы, поэтому отправка данных осуществляется от одного узла до определенного адресата.

Для тех, кому интересна техническая сторона вопроса: представители данного семейства физически реализуется на канальном уровне модели OSI (базового варианта открытых систем), отвечающей за проводные соединения, формат кадров, электросигналы и протоколы управления доступом к среде. В основном, семейство технологий описано стандартами IEEE группы 802.3., разработанными для небольших вычислительных сетей (LAN) и сетей мегаполисов (MAN).

Впервые технология официально была опубликована в 1980-м году. Представляете, сколько лет она удерживает лидирующие позиции. Даже на начальном этапе она изжила своих влиятельных конкурентов Token ring и ARCNET.

Как данные попадают к адресатам?

Чтобы прояснить ситуацию в вашей голове после прочитанного выше, разберем, как на канальном уровне информация распространяется из единого эфира к получателям. Ее обмен выполняется между сетевыми модулями, соединенными с сетью физически.

В современном подключении традиционно одно устройство предполагает один интерфейс. Но бывают случаи, когда у компьютера их несколько, к примеру, если установить в него пару сетевых контроллеров, подключенных к сети.

Каждый модуль в радиусе одной сети обладает уникальным номером — 48-битным MAC-адресом. Его нельзя изменить, так как он устанавливается производителем оборудования при выпуске. Адрес прописывается в 16-ричном виде. Первые 3 байта в нем указывают на изготовителя, а выдает их организация IEEE. Последнюю тройку байтов производитель выдает сам. Именно благодаря этому уникальному номеру пакеты данных узнают своего адресата.

Кстати, передаются они не сплошным потоком, а в неких блоках — кадрах. Их формат зависит от надежности и скорости сети. На то, сколько по максимуму информации поместится в один блок, указывает параметр MTU (maximum transmission unit). Наибольшим числом для стандартов Ethernet является 1500 байт. Из существующих форматов самым популярным сейчас является Version 2.

Способ подключения

Подключение интернета по ethernet осуществляется так: от станции провайдера к вашему ПК, роутеру или модему подводится кабель, вставляется в специально отведенный для него разъем, и выполняется определенная настройка сетевой карты компа.

Что было изначально?

Раньше для этих целей использовался коаксиальный кабель, который определил принцип работы данной технологии. Он является разделяемой средой передачи, то есть одновременно может использоваться несколькими интерфейсами. При помощи одного лишь этого провода можно соединять 2 и более компьютеров. Но в тот или иной момент передачу данных способен осуществлять только один из них, иначе сигналы будут накладываться друг на друга.

Что стало теперь?

Сейчас для подключения используется витая пара, которая способна соединять только 2 узла и применяет разделенные среды для передачи данных в разных направлениях. Можно подключить и больше, если использовать дополнительное оборудование. Раньше в этих целях применялись концентраторы, предполагающие несколько портов. Но сейчас данные аппараты вытеснены коммутаторами, которые работают быстрее и надежнее.

Чем витая пара лучше своего предшественника?

• Демократичной ценой;
• Доступностью дуплексного режима, то есть узел может одновременно принимать и передавать данные;
• Более высокой надежностью: сеть организована по топологии «звезда», поэтому обрыв провода ведет лишь к сбою соединения между двумя узлами, а в ситуации с устаревшим вариантом — к повреждению сегментов сети из-за того, что она выстроена на топологии «общая шина» и нуждается в терминальных резисторах на концах кабеля;
• Тем, что дифференциальный сигнал обеспечивает устойчивость к помехам связи;
• Применением гальванической развязки трансформаторного вида устранило проблему частых поломок сетевых модулей по причине электрических пробоев при подключении через коаксиальный кабель.

Также сейчас применяется оптический кабель, который способен с высокой скоростью передавать информацию на большие расстояния без использования повторителей.

Виды Ethernet

Разновидностей технологии довольно много. Не вижу смысла перечислять каждую, потому что они мало чем отличаются с точки зрения обывателя. Выведу лишь основные группы:

• Первые поколения имели скорость 1-3 Мбит/с.
• Пропускная способность выросла до 10 Мбит/с. Группа насчитывает 9 видов технологий, которые можно различить преимущественно по используемому кабелю и типу подключения в целом.
• Категория «Быстрый Ethernet» получила такое название благодаря 10-кратному увеличению скорости. Включает в себя 7 видов, разница между которыми состоит в тех же критериях, что и в предыдущем варианте.
• Наименование группы «Гигабитный Ethernet» говорит само за себя. Тоже содержит 7 видов физической среды.
• Стандарты на 2,5 и 5 Гбит/с. Придуманы в 2014 году по той причине, что стали широко популярны Wi-Fi-роутеры, способные работать на скорости больше 1 гигабита, но длинные кабели 5-й и 6-й категории не позволяли использовать технологию на 10 Гбит.
• Сейчас категория 10-гигабитного Ethernet встречается часто. Она насчитывает 7 подвидов.
• 40- , 100-гигабитные и терабитные технологии пока не получили большого распространения.

Понимаю, что читать вам пришлось немало, причем технической информации. Но вы потратили время не зря, узнав много нового ;). Еще больше полезной информации вы найдете, если пройдетесь по страницам этого блога.