Технология Ethernet

История создания технологии Ethernet

Ethernet является самым распространенным на сегодняшний день стандартом технологии сети. Он характеризуется следующими основными особенностями:

1. Возможность работы с коаксиальным кабелем, витой парой и оптическим кабелем.
2. Возможность использования как топологии шина, так и звезда.
3. Используемым методом доступа является CSMA/CD.

Архитектурная организация сетевой технологии Ethernet практически объединила целую совокупность разных стандартов, которые имеют как общие черты, так и некоторые отличия. Технология Ethernet разрабатывалась параллельно с целым рядом первых проектов компании Xerox PARC. Считается, что Ethernet официально появился 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф написал докладную записку для главы PARC о потенциальных возможностях технологии Ethernet.

Однако законные права на изобретение этой технологии Меткалф получил только через несколько лет. В 1976 году он и его ассистент Дэвид Боггс выпустили брошюру, названную «Ethernet: Distributed Packet Switching For Local Computer Networks». Меткалф уволился из корпорации Xerox в 1979-ом году и создал фирму 3Com, для того чтобы продвигать компьютеры и локальные вычислительные сети. Он смог убедить компании DEC, Intel и Xerox организовать совместную работу и выпустить стандарт Ethernet (DIX). Впервые данный стандарт опубликовали в сентябре 1980-го года.

Технология Ethernet

Можно выделить следующие основные этапы дальнейшего развития технологии EtherNet:

1. С 1982-го по 1993-ий годы осуществлялась разработка 10Мбит/с EtherNet.
2. С 1995-го по 1998-ой год велась разработка Fast EtherNet.
3. С 1998-го по 2002-ой год разрабатывалась GigaBit EtherNet.
4. С 2003-го по 2007-ой год осуществлялась разработка 10GigaBit EtherNet.
5. С 2007-го по 2010-ый год осуществлялась разработка 40 и 100GigaBit EtherNet.
6. С 2010-го года по сегодняшний день ведется разработка Terabit Ethernet.

На уровне MAC, обеспечивающем доступ к среде и передаче кадра, для идентификации сетевых интерфейсов узлов сети применяются, регламентированные стандартом, уникальные шести байтовые адреса, именуемые MAC-адресами. Как правило, MAC-адрес представлен в форме шести пар шестнадцатеричных цифр, которые разделены тире или двоеточиями, к примеру, 00-29-5E-3C-5B-88. Все сетевые адаптеры обладают собственным MAC-адресом.

Структура MAC-адреса Ethernet может быть представлена следующим образом:

1. Первым битом MAC-адреса получателя является бит I/G (individual/group или широковещательный бит). В адресе источника он является индикатором маршрута от источника (Source Route Indicator).
2. Второй бит должен определять метод назначения адреса.
3. Три старших байта адреса представляют собой так называемый защитный адрес BIA (Burned In Address) или уникальный идентификатор организации OUI (Organizationally UniqueIdentifier).
4. За уникальность младших трех байтов адреса должен отвечать сам производитель.

На рисунке ниже изображена структура MAC-адреса.

Рисунок 1. Структура MAC-адреса. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Отдельные сетевые программы, например, такие, как Wireshark, способны сразу показывать вместо кода производителя наименование компании производителя данной сетевой карты.

В сетях, использующих технологию Ethernet, существуют следующие типы фреймов (кадров):

1. Тип кадра 802.3/LLC (или кадр Novell802.2).
2. Тип кадра Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3).
3. Тип кадра Ethernet DIX (или кадр Ethernet II).
4. Тип кадра Ethernet SNAP.

Но, как показала практика, в устройствах EtherNet применяется лишь один формат кадра, и это кадр EtherNet DIX, который часто именуют кадром EtherNet II согласно номеру последнего стандарта DIX:

Рисунок 2. Кадр EtherNet DIX. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Здесь поля имеют следующие предназначения:

1. Поле DA (Destination Address) отведено под MAC-адрес узла назначения.
2. Поле SA (Source Address) предназначено для MAC-адреса узла отправителя. Для того чтобы доставить кадр, хватит и одного адреса, а именно, адреса назначения. Адрес источника размещается в кадре, для того чтобы узел, который получил кадр, имел представление, от кого поступил кадр и кому следует на него отвечать.
3. Поле T (Type) должно содержать условный код протокола верхнего уровня, данные которого расположены в поле данных кадра. К примеру, шестнадцатеричное значение 08-00 является соответствием проколу IP. Данное поле необходимо для осуществления поддержки интерфейсных функций мультиплексирования и демультиплексирования кадров при реализации взаимодействия с протоколами верхнего уровня.
4. Поле данных. Когда размер пользовательских данных меньше сорока шести байт, то данное поле должно дополняться до минимального размера при помощи байтов заполнения.
5. Поле контрольной последовательности кадра FCS (Frame Check Sequence) должно состоять из четырех байтов контрольной суммы. Данное значение должно вычисляться согласно алгоритму CRC-32.

Кадр EtherNet DIX (II) не может отражать разделение канального уровня EtherNet на уровень MAC и уровень LLC, так как, его поля способны поддерживать функции обоих уровней. К примеру, интерфейсные функции поля T следует отнести к функциям уровня LLC, но, при этом, все другие поля способны поддерживать функции уровня MAC.

Если проанализировать стандарты технологии Ethernet, то следует отметить, что физические спецификации технологии Ethernet могут включать следующие среды передачи данных:

1. Среда 10Base-5, которая является коаксиальным кабелем, имеющим диаметр 0,5 дюйма (1дм=2,54см) и именуемым «толстым» коаксиальным кабелем, с волновым сопротивлением 50 Ом.
2. Среда 10Base-2, которая является коаксиальным кабелем, имеющим диаметр 0,25 дюйма и именуемым «тонким» коаксиальным кабелем, с волновым сопротивлением 50 Ом.
3. Среда 10Base-T, которая является кабелем, выполненным на базе не экранированной витой пары.
4. Среда 10Base-F, которая является волоконно-оптическим кабелем.