Главная arrow Сеть arrow История Ethernet
Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
История Ethernet Печать

Впервые название Ethernet было предложено в 1973 г. Б. Меткалфом, работавшим в исследовательском центре компании Xerox. Когда в 1976 г. Xerox приступила к переделке разработанного сетевого решения в сеть производительностью 20 Мбит/с, она была переименована в Xerox Wire. В 1979 г. компании Digital, Intel и Xerox, решив создать стандартный протокол со скоростью передачи 10 Мбит/с, вернулись к названию Ethernet. Затем американский Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) предпринял стандартизацию сетевых приложений, завершившуюся в 1983 г. принятием знаменитого стандарта IEEE 802.3 на Ethernet.

Первый этап стандартизации

Базовые принципы построения сетей Ethernet определяются стандартом IEEE 802.3, а, именно спецификациями 10Base2 для поддержки Ethernet по тонкому коаксиальному кабелю и 10Base5 — по толстому коаксиальному кабелю. В 1990 г. была принята спецификация 10BaseT — для Ethernet по витым парам. Последняя появилась в связи с тем, что многие здания имели кабельную проводку с витыми парами для цифровой телефонной связи. На этом первый этап стандартизации завершился.

Капитальная (на толстом коаксиале) сеть Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с имеет топологию шины и требует применения специального, так называемого «желтого» кабеля. Она содержит трансиверы (приемопередатчики), устанавливаемые на самом кабеле с помощью «вампиров» — врезаемых в кабель съемников, к которым и крепятся трансиверы. Последние подсоединяются к рабочим станциям (компьютерам) отдельным кабелем доступа со специальными разъемами. Сегмент (участок) такой сети Ethernet имеет протяженность до 500 м и включает до 100 устройств.

Сеть Ethernet на базе тонкого коаксиального кабеля более мобильна и удобна в строительстве и эксплуатации. При той же скорости передачи в 10 Мбит/с она базируется на более легких кабелях и разъемах. Рабочие станции имеют встроенные в адаптеры (сетевые платы) трансиверы, а весь монтаж очень прост — соединения производят прямо на задней стенке компьютера. Длина сегмента может достигать 185 м, при этом можно подключить до 30 устройств. На практике нормальная работа сети возможна при длинах сегментов 300 и более метров. Последовательно можно соединить до трех сегментов, а между ними еще включить две соединительные линии. Участки сети Ethernet на тонком кабеле могут подключаться к сети на толстом кабеле для формирования сети большого размера.

В отличие от описанных выше сетей на толстом и тонком коаксиальных кабелях, сеть Ethernet на витых парах имеет топологию «звезда». Компьютеры подсоединяют к концентратору/коммутатору с помощью сегментов из витых пар, длина которых не должна превышать 100 м. Такая конфигурация упрощает подключение новых рабочих станций и делает их более независимыми друг от друга. Следует помнить, что между двумя компьютерами в сети Ethernet должно быть не более пяти кабельных сегментов, включая соединительные линии между концентраторами.

Кабели. В описанных выше сетях Ethernet применяется всего два вида кабельной продукции: коаксиальные кабели («желтого» и тонкого, типа RG-58C/U) и симметричные кабели с витыми парами (к концу первого этапа стандартизации разработана Категория 3). Это вызывает по крайней мере недоумение, так как в каталогах ведущих кабельных компаний имеется много других кабелей для локальных сетей, но они в наиболее массовых сетях практически не употребляются.

Соединители. В сетях Ethernet на коаксиальных кабелях используются коаксиальные соединители: для сетей на толстом кабеле — соединители типа N (7/3 мм), на тонком кабеле — BNC (байонетного типа). Кроме того, в них применяются T-коннекторы (тройники) и терминаторы (оконечные нагрузки), тоже коаксиального исполнения. Довольно быстро в широкую практику вошел монтаж с помощью обжимных соединителей. Кабели между собой сочленяют с помощью соединителя «гнездо—гнездо» (barrel), но применять такие переходники следует как можно реже. Лучше всего между рабочими станциями включать цельные, неразрезанные отрезки кабеля.

Применяемый в сетях Ethernet на витых парах соединитель типа RJ45 заделывают на кабель из витых пар, монтируют на сетевые платы, встраивают в корпуса аппаратуры и в стенные розетки. В соединителе имеется восемь контактов, к которым и присоединяют восемь проводов от четырех пар. В сети Ethernet, как правило, задействуются только две пары. К окончанию первого этапа распространились разъемы с врезными контактами.

Ethernet и медная проводка

Ниже мы проследим, каким образом взаимодействуют в процессе развития Ethernet и медные кабельные системы (см. Рисунок 1). В 1990 г. была выпущена спецификация Ethernet для витых пар (IEEE 802.3, 10BaseT). До этого долгие годы Ethernet работал по коаксиальным кабелям. По замыслу новый Ethernet должен был функционировать по распространенной в то время телефонной проводке из витых пар (речь идет о США). Стандартов на такие кабельные системы еще не существовало, тем не менее американской Ассоциации электронной промышленности/Ассоциации промышленности средств связи (EIA/TIA) удалось достаточно быстро разработать стандарт EIA/TIA-568 1991 г. на компьютерную проводку. Несколько позднее те же организации выпустили два технических бюллетеня (TSB-36 и TSB-40) на компоненты проводки (линейные кабели и соединительное оборудование) Категорий 3, 4 и 5, со спецификациями на рабочие полосы 16, 20 и 100 МГц соответственно. Появление этих документов стимулировало работы по кабельным системам Категории 5, завершившееся выпуском стандартов на такие проводки.

 

Ethernet
Развитие стандартов на Ethernet и кабельные системы.

 

Взрывоподобное распространение кабельных систем Категории 5 началось между 1992 и 1995 гг. В 1995 г. были опубликованы сразу три стандарта на компьютерную проводку: TIA/EIA-568-A, ISO/IEC 11801 и CENELEC 50173 (американский, международный и европейский соответственно). Практически одновременно IEEE выпустил спецификацию 802.3u 100BaseTX со скоростью передачи 100 Мбит/с (Fast Ethernet) в расчете на проводку Категории 5.

Выход этих стандартов и спецификаций подвел итог длительному периоду расцвета разнообразных сетей и проводок, довольно памятному всем. Но уже в то время зрели замыслы еще более скоростных сетей: образованная в 1996 г. организация Gigabit Ethernet Alliance нацелилась на создание приложения со скоростью передачи данных 1000 Мбит/с. В связи с этим были предприняты попытки модернизировать Категорию 5, в результате чего появилась спецификация TIA/EIA на «улучшенную» Категорию 5 (Категорию 5е). Gigabit Ethernet удалось втиснуть в прокрустово ложе этой категории, и в 1999 г. вышла спецификация IEEE 802.3ab 1000BaseT, которую правильнее было бы именовать 1000BaseT4, так как в данной сети передача и прием идут одновременно по всем четырем парам, в полнодуплексном режиме.

Развитие кабельных систем на этом не остановилось. Вдохновленные успехами, разработчики принялись за создание Категории 6, с рабочей полосой 250 МГц. Задача была поставлена в 1997 г., а уже в 2002 г. вышел стандарт на проводку Категории 6 TIA/EIA-568-B. При ее применении, конечно, значительно вольготнее будет себя чувствовать и существующий Gigabit Ethernet 1000BaseT, но есть надежда на скорое создание нового приложения — 10 Gigabit Ethernet. В печати такие сообщения имеются со ссылкой на разработчиков подобных технологий.

Заметим, что одновременно выпущены стандарты на Категорию 7 (полоса 600 МГц, экранированные кабели с индивидуальными экранами на каждой из четырех пар), в случае которой Gigabit Ethernet может свободно работать по двум парам. Более того, это открывает путь к созданию приложений, намного более скоростных, чем Gigabit Ethernet, но это уже последующая история. Имеющиеся же сейчас Категория 6 (с полосой 250 МГц) и Категория 7 (с полосой 600 МГц) требуют многочисленных усилий по их освоению. В то же время специалисты по кабельным системам ведут разработку Категории 8 с рабочей полосой 1200 МГц.

Эволюция способов доступа

В начале 80-х гг. прошлого века в сетях Ethernet доступ к физической среде осуществлялся достаточно сложным образом. На коаксиальный кабель одевалось вручную специальное приспособление, содержавшее иглу для прокалывания коаксиального кабеля, — так называемый «вампир». Игла касалась центрального проводника кабеля и обеспечивала передачу сигналов в устройство внешнего доступа (AUI). Оно, в свою очередь, через многожильный кабель соединялось с рабочей станцией, куда и передавались преобразованные данные. Подключиться к коаксиальному кабелю можно было практически в любом месте. Такой способ доступа использовали, когда средой передачи служил толстый кабель, он требовал сложной ручной работы и квалифицированного персонала.

Появившийся позже в локальных сетях тонкий коаксиал не позволял реализовать такой способ доступа, в связи с чем было создано тройниковое соединение. В том месте, где необходимо подключиться к среде, тонкий коаксиальный кабель разрезали, а получившиеся концы армировали коаксиальными разъемами байонетного типа (BNC). Эти разъемы, в свою очередь, присоединяли к тройнику (Т-коннектору), который подключали к рабочей станции. Такой способ был проще и требовал значительно меньше ручной работы. Несмотря на появление нового способа доступа, сетевые адаптеры еще долгое время выпускались с двумя входами — AUI и BNC, что позволило использовать их в сетях как с толстым, так и с тонким коаксиальными кабелями.

Дальше произошло следующее. С принятием стандарта EIA/ TIA-568 остались только четыре среды для компьютерных сетей: скрученные (витые) пары с волновым сопротивлением 100 и 150 Ом, тонкий коаксиал и оптическое волокно. В этом стандарте на поддержку телефонных сетей были рассчитаны только витые пары, поэтому постепенно тонкий коаксиал был вытеснен из компьютерных сетей. В стандарте TIA/EIA-568-A тонкий коаксиал оставался только на случай ремонта действующих сетей; в новом строительстве его не применяли. Из следующей версии стандарта, TIA/EIA-568-B, витая пара с волновым сопротивлением 150 Ом также исчезла, в результате чего остались всего два типа возможных сред передачи: витая пара и оптическое волокно. Тем не менее адаптеры еще многие годы выпускали с двумя входами — BNC и RJ45 (для витых пар). И лишь в последнее время сетевые карты стали изготовлять только с одним портом — восьмиконтактным RJ45.