Ethernet

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Ethernet er den mest vanlige teknologien brukt i lokalnett (LAN) og er spesifisert i standarden IEEE 802.3. Ethernet ble opprinnelig utviklet av Xerox og videre av Xerox, DEC og Intel. Nettverk som bruker ethernettekonologi kan bestå både av koaksialkabler, tvunnet par-kabler, eller være trådløse, såkalte WLAN. Teknologien tillater typisk dataoverføring i hastigheter på 10 Mbps.

Fast Ethernet er en videreutvikling som tillater overføringshastigheter på 100 Mbps, senere er også Gigabit Ethernet og 10-Gigabit Ethernet kommet til. Disse brukes vanligvis bare på stamnett og ikke ut til arbeidsstasjoner.

Ethernet har navnet sitt etter eteren (ether på engelsk), den passive substansen man tidligere trodde fylte hele verdensrommet og tillot lys å forflytte seg. Navnet henspiller på kabling som et passivt medium som tillater overføring av data utover hele nettverket.

[rediger] Generell beskrivelse

Ett 1990-talls Ethernet-nettverkskort. Dette kortet støtter både koaks (10BASE2) gjennom en (BNC-kontakt (til venstre) og tvunnet par (10BASE-T) gjennom en RJ45-kontakt (til høyre).

Ethernet ble opprinnelig laget for datamaskiner som skulle dele en koaksialkabel som kommunikasjonsmedium. Dette har noen likheter med radiosystemer der flere radioenheter deler det samme frekvensbåndet, men det er noen fundamentale forskjeller. Det er mye enklere å detektere kollisjoner ved kabelkringkasting enn ved radiokringkasting. Den delte kabelen tilbyr en kommunikasjoner som minte om etheren derav navnet "Ethernet".

Fra dette tidlige og enkle konseptet utviklet Ethernet seg til en kompleks teknologi for nettverk. Koaksialkabelen ble avløst av punkt-til-punkt forbindelser som ble samlet ved hub-er og/eller svitsjer. Dette for å redusere installasjonskostnader og øke påliteligheten. Tildels fordi punkt-til-punkt forbindelser er enklere å konfigurere og feilsøke. StarLAN var det første steget fra koaksialkabelen til ett hub-styrt, tvunnet-par (TP) nettverk. TP-ledninger reduserte innstallasjonskostnadene betydelig i forhold til konkurrerende teknologier og eldre Ethernet teknologier. Tildels fordi kabelen som strekkes for telefoner også kan brukes for å koble en datamaskin til nettverket med Etheret. Telefonledninger inneholder vanligvis to par ledninger og bare ett er i bruk. Derfor er infrastrukturen ofte på plass da de fleste har telefon. Dette var et viktig poeng tidligere. I dag ønsker de fleste bedre hastigheter og strekker egne kabler spesielt for Ethernet.

Over det fysiske laget kommuniserer Ethernet-enheter ved å sende hverandre data pakker. En pakke er en blokk data som sendes og leveres induviduelt. Som med andre IEEE 802 LAN-typer har hver Ethernet-enhet en 48-biters MAC-adresse. Denne brukes for å spesifisere mål og kilde for hver enkelte pakke. Nettverkskort (Ethernet-typen) aksepterer normalt ikke pakker adressert til andre Ethernet-enheter enn dem selv. Nettverkskort kommer programmert med en globalt unik adresse, men dette kan overstyres. Enten for å forhindre at adressen forandres når nettverkskortet byttes eller for å bruke lokalt administrerte adresser.

Tiltross for de betydelige forandringene Ethernet har gjennomgått, fra å bruke en tykk koakskabel (10 Mbits/s) til punkt-til-punkt forbindelser (1 Gbit/s og oppover) så er alle Ethernet typer kompatible med hverandre (om en ser bort fra noen tidlige prototyper). Alle deler de samme ramme formatene (og derav samme grensesnitt mot høyere lag i OSI-modellen).

På grunn av Ethernets utbredelse, den synkende prisen på maskinvare og den lille plassen TP-kabler opptar så bygger de fleste produsenter funksjonaliteten til ett nettverkskort direkte inn i hovedkortet på PC-er. Noe som gjør det unødvendig å installere ett separat kort.

[rediger] Hvordan Ethernet takler flere klienter

[rediger] CSMA/CD med et delt medium på Ethernet

Den første versjonen av Ethernet brukte en koaksialkabel (delt overføringsmedium) som snodde seg igjennom en bygning eller ett campus og var innom hver tilkoblede maskin. Et system kjent som CSMA/CD styrte måten datamaskinene delte kabelen. Dette systemet var enklere enn konkurrentene token ring og token bus. Når en datamaskin ønsket å sende informasjon brukte den følgende algoritme:

[rediger] Hovedprosedyre

1. Rammen er klar for transmisjon.
2. Er mediumet ledig? Hvis ikke vent på at den blir klar og vent den spesifiserte IFG (Interframe Gap) tiden. (IFG er på 9.6 µs for 10 Mbit/s Ethernet). IFG er en pause som lar Ethernet enheter klargjøre seg for den neste ramma.
3. Begynn å overføre data.
4. Oppstod det en kollisjon? Hvis så, gå til prosedyren for detektert kollisjon.
5. Nullstill retransmisjonstellerne og avslutt rammeoverføringen.

[rediger] Prosedyre for detektert kollisjon

1. Fortsett transmisjonen frem til minimum pakketid er oppnått for å sikre at alle mottakere også detekterer kollisjonen.
2. Inkrementer retransmisjonstelleren.
3. Er det maksiamle antall transmisjonsforsøk oppnådd? Hvis så, avbryt transmisjon.
4. Gå til begynnelsen hovedprosedyren.

Dette kan sammenliknes med hva som skjer ved ett middagsselskap der alle gjestene prøver å snakke hverandre. Før en gjest begynner å snakke venter vedkommende høflig på at den nåværende taleren skal avslutte. Hvis to gjester begynner samtidig stopper begge og venter en tilfeldig tid (i Ethernet måles tid gjerne i mikrosekunder). Ved å velge en tilfeldig tid er det lite sannsynlig at begge gjestene igjen begynner samtidig og en til kollisjon unngås.

[rediger] Det fysiske laget

En data pakke på en ledning kalles en ramme. Hvis en ramme avleses på en fysisk ledning vil den bestå av en "preamble" (blokkstart) og en "start frame delimiter" (rammeavgrenser) i tillegg til de andre datene. Disse to datene kreves av den fysiske maskinvaren, men vil ikke vises i en pakke sniffer fordi disse bitene fjernes av Ethernet-kortet før rammet sendes til operativssystemet på verten. I kontrast er det ofte Ethernet-driveren som fjerner CRC32 feilsjekken fra pakkene som brukeren ser.

Tabellen nedenfor viser hele Ethernet framma slik den sendes. Merk at bitmønstrene i "preamble" og "start frame delimiter" skrives som bitstrenger. Den første bit-en som overføres er den til venstre. Dette er ulikt byte verdier som i Ethernet sendes med minst signifikant bit (MSB) først. Denne notasjonen tilsvarer den brukt i IEEE 802.3 standarden.

Etter at en ramme har blitt sendt må transmitterne vente en spesifisert tid før de kan sende neste framme. Dette kalles IFG (Interframe Gap). Tiden 10-, 100- og 1000 Mbit/s må vente respektivt; 9600 ns, 960 ns og 96 ns.

[rediger] Eksterne lenker

• [1] Kopendium til bruk ved Oslo By Steinerskole, IKT driftsfag. Del 2, kabler og nettverkskort.

[rediger] Se også

• Gigabit Ethernet
• GBIC
• Punkt-til-punkt forbindelse