Ethernet
Ethernet je rozsiahla rodina sieťových technológií . Ethernet predtým využíval na prenos dát zdieľané komunikačné médium, ktorým môže byť metalický či optický kábel. Ethernet je špecifikovaný normou IEEE 802.3 .
Ethernet je majoritná technológia pri budovaní lokálnych sietí (LAN), ale má veľké zastúpenie aj u väčších sietí. Sieťová technológia spadá v ISO OSI modelu do druhej (linkovej) vrstvy , ale tiež do prvej (fyzickej) vrstvy. Definuje rad parametrov, čo sa týka kabeláže (prenosového média) a signálov, to je 1. vrstva. Ale tiež popisuje spôsob prístupu k sieti a všeobecné adresovacie formáty, to je 2. vrstva.
Príkladom ďalších sieťových technológií, ktoré boli väčšinovo nahradené Ethernetom , je FDDI , Token Ring či ARCNET. Druhou technológiou, ktorá má významnejší podiel v LAN a ktorej použitie rastie, je WiFi – bezdrôtová sieť, štandardizovaná v IEEE 802.11 .
Pôvodne sa ako prenosové médium využíval tučný koaxiálny kábel (10Base-5 či slabý koaxiálny kábel 10Base-2) v zapojení zdieľanej zbernice. Prenosová rýchlosť bola 10Mb/s. Postupne bol nahradený krútenou dvojlinkou (twisted pair) zapojenou do hviezdy (využíval sa hub). Pri rýchlosti 10Mb/s sa označoval iba ethernet (10Base-T). Posledné médium pre Ethernet je optické vlákno (10Base-F). Postupom času rástli rýchlosti na 100Mb/s označované ako Fast Ethernet (potrebné 100Base-TX), 1Gb/s označované ako Gigabit Ethernet (potrebné 1000Base-T) a dnes máme štandard aj pre desaťgigabitové Ethernet (10GBase-T). Rovnako tak boli huby nahradené switchmi , teda spojmi bod-bod, a technológia sa označuje prepínaný Ethernet (switched Ethernet), kde sa už nevyužíva zdieľané médium.
Pre určité typy Ethernetu je vždy definovaný patričný kábel. Pre optiku môžeme mať jednovidové či mnohovidové vlákna daných parametrov. Pre metaliku sa používa tienená (STP – Shielded Twisted Pair ) či netienená (UTP – Unshielded Twisted Pair ) krútená dvojlinka. Naviac je radená do niekoľkých kategórií podľa vlastností a možnosti použitia pre určitý ethernet, máme napríklad UTP kábel kategórie 3, 4, 5, 5e, 6, 6a či 7.
Prístup k médiu – CSMA/CD
Keď je viac zariadení, pripojených k zdieľanej zbernici, tak v jednej chvíli môže komunikovať iba jedno zariadenie a ostatné môžu len počúvať. Problém nastane, keď viac zariadení začne komunikovať naraz. V tej chvíli dôjde ku kolízii . Pre vysielanie (prístup k médiu) sa používa Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection (CSMA/CD) ako sieťový kontrolný protokol.
Algoritmus CSMA / CD
- zariadenie, ktoré chce vysielať, počúva, či je linka voľná
- ak je voľná, začne vysielať rámec
- odosielateľ počúva, či nedošlo ku kolízii
- ak zistí, že došlo ku kolízii, pošle jam signál
- po ukončení jamu si stanice, ktoré vysielali nastaví náhodný čas po ktorý čakajú
- po uplynutí času sa začne bodom 1
Kolízna doména
Kolízna doména (collision domain) je časť siete, kde môže dôjsť ku kolízii vysielania niekoľkých staníc. Teda skupina zariadení, ktoré sú pripojené na zdieľané médium. To je v praxi príklad starých sieťových rozvodov pomocou koaxiálneho kábla. Alebo používanie hubov (rozbočovač), ktoré prijatý packet preposielajú na všetky rozhrania naraz mimo toho odkiaľ prišiel.
Predtým sa pre rozdelenie siete na viacerých kolíznych domén (a ich zmenšenie) vykonalo to, že sa sieť rozdelila na viac segmentov a tie sa prepojili pomocou routera. Potom sa ale objavili switche (prepínač), ktoré z princípu svojej funkcie, vytvárajú samostatné kolízne domény na každom rozhraní. Switch totiž posiela prijatý packet iba na jedno rozhranie (v naučenom stave) a vykonáva prepínanie paketov.
Ak je do switcha pripojené koncové zariadenie alebo iný switch a linka je plne duplexná, tak na tejto linke nemôže dôjsť ku kolízii. Prakticky to totiž znamená, že máme dve komunikujúce zariadenia na linke, a každé zariadenie posiela dáta po vlastnom páre vodičov.
Duplex
Half duplex – polovičný duplex znamená, že aktívna môže byť komunikácia iba v jednom smere.
Full duplex – plný duplex je vo chvíli, kedy môžeme zároveň vysielať aj prijímať. V ethernete sa využívajú dva páry vodičov (väčšinou, ale štyri), kedy polovica je použitá iba pre vysielanie a polovica pre príjem. Odpadajú tu problémy a oneskorenia spôsobené algoritmom CSMA/CD a teoretická rýchlosť je dvojnásobná (u fast ethernetu je 100Mb/s použité pre vysielanie a 100Mb/s pre príjem).
Pozn .: Huby nepodporujú plne duplexnú komunikáciu, pretože tu môže dôjsť ku kolízii. Ak dve stanice vysielajú naraz, hub to prijme a odošle na ostatné porty, takže vlastne odosiela v kolízii.