Ethernet

Ti5316800 Lähiverkot - erikoistyökurssi

Ethernet

Kalle Rantanen

Tomi Tuominen


Työn rakenneTyön rakenne

Yleistä EthernetistäStandarditJaetun väylän EthernetKytkentäinen EthernetVerkon mitoitusYhteenveto ja johtopäätökset


Yleistä EthernetistäYleistä Ethernetistä

Kehityksen taustalla ALOHA-radioverkko Vuonna 1972 Robert Metcalfe totesi että ALOHAa

voidaan kehittää Tämän pohjalta syntyi ALTO ALOHA-verkko 1973 Ethernetin menestys perustuu

valmistajariippumattomaan teollisuusstandardiin.


Yleistä EthernetistäYleistä Ethernetistä DEC ja Intel yhteistyössä Xeroxin kanssa. Tuloksena

oli DIX-Ethernet -standardi, jonka nopeudeksi määriteltiin 10 Mbps.

IEEE:n projekti 802 perusti vuonna 1981 802.3-alikomitean, jonka tehtävänä oli tehdä Ethernetistä kansainvälinen standardi DIX-standardiin perustuen. Työn tuloksena 1983 valmistui ensimmäinen IEEE:n 802.3 (10Base5)-standardi, joka kuitenkin erosi alkuperäisestä standardista jonkin verran.

Nykyään Ethernetillä tarkoitetaan 802.3-standardin mukaista toteutusta.


StandarditStandardit

Ethernetin toiminta on määritelty IEEE:n standardissa 802.3

Virallinen nimi on julkaistaessa IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications.

Ethernet-nimeä ei käytetä


10 Mbps Ethernet10 Mbps Ethernet

10Base5 on tunnus alkuperäiselle 802.3-standardissa määritellylle Ethernetille. Sen siirtotienä käyttämä 50 Ω paksu koaksiaalikaapeli mahdollistaa maksimissaan 500 metrin pituisen segmentin.

10Base2 tarkoittaa ohutta koaksiaalikaapelia käyttävää Ethernetiä. Segmentin maksimipituus on 185 metriä. Tunnetaan myös nimillä ohut-Ethernet (thin Ethernet) ja cheapernet, koska kaapeli on edullisempaa kuin paksu koaksiaalikaapeli.

10Base-T (twisted, kierretty) perustuu 100 Ω suojaamattomaan kierrettyyn pariin.

10Base-F (fiber, kuitu) käyttää optista kuitua. 10Broad36 on suunniteltu laajakaistakaapelissa

käytettäväksi. 1Base5 on parikaapelissa 1 Mbps:n nopeudella toimiva,

tähtitopologiaa käyttävä tekniikka, jokatunnettiin myös StarLAN-nimellä.


100 Mbps Ethernet (Fast 100 Mbps Ethernet (Fast Ethernet)Ethernet) 100Base-T on yleisnimitys kaikille 100 Mbps:n

nopeudella toimiville Ethernet-tekniikoille. Se voi käyttää fyysisenä siirtovälineenä kaikkia 100 Mbps:n parikaapeleita ja optisia kuituja

100Base-T4 on neljässä category 3-luokan parikierretyssä johtimessa toimiva tekniikka, joka ei olelaajassa käytössä

100Base-T2 on muuten vastaava kuin 100Base-T4, mutta se toimii kahdessa johtimessa. Tekniikkaa toteuttavia tuotteita ei ole saatavissa.

100Base -TX toimii kantataajuista siirtoa käyttäen kierretyssä category 5 -luokan parikaapelissa.

100Base-FX käyttää siirtovälineenä monimuotoista optista kuitua.


1000 Mbps (Gigabit 1000 Mbps (Gigabit Ethernet)Ethernet) 1000Base-SX (short wavelength) käyttää

lyhyttä aallonpituutta ja toimii optisessa kuidussa.

1000Base-LX (long wavelength) on muuten vastaava kuin 1000Base-SX, mutta käyttää pitkää aallonpituutta

1000Base-CX (copper) käyttää samaa koodausta kuin 1000Base-SX ja 1000Base-LX, mutta käyttää lyhyttä kuparikaapelia

1000Base-T käyttää vähintään category 5 -luokan parikierrettyä kaapelia. Signaalin lähettämisessä käytetään PAM5 (Five-level Pulse Amplitude Modulation) -modulaatiota


10 Gbit (10 Gigabit 10 Gbit (10 Gigabit Ethernet)Ethernet)

Kaksisuuntaisuus ja vuonohjaus


Jaetun väylän EthernetJaetun väylän Ethernet

Perinteinen 10 Mbps nopeudella toimiva Ethernet-verkko perustuu kaikkien käyttäjien yhteisen siirtoväylän jakamiseen.

Ethernetissä asemien lähetyksenhallintaan käytetään CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) -tekniikkaa.

Jaetun väylän Ethernetissä liikennöinti tapahtuu aina vuorosuuntaisesti (half-duplex)


CSMA/CDCSMA/CD


CSMA/CDCSMA/CD


Ethernet-kehysEthernet-kehys


Kytkentäinen EthernetKytkentäinen Ethernet

Kytkentäisen Ethernetin kehittämisen taustalla ovat jaetun väylän Ethernetin suorituskykyongelmat vaativissa käyttökohteissa.

Ratkaisuna ongelmaan ovat kaksisuuntainen (full-duplex) tiedonsiirto ja kytkentäisyys


KytkentätyypitKytkentätyypit

Kytkimien suorittimissa kahta eri tyyppiä: RISC (Reduced Instruction Set Computer) sekä ASIC (Application Specific Integrated Circuits)

Kytkennän tekemiseen käytetään kahta perustekniikkaa: kytke ja välitä (cut-through) sekä varastoi ja välitä (store-and-forward).


Virityspuualgoritmi ja sen muunnelmatVirityspuualgoritmi ja sen muunnelmat

Virityspuualgoritmi (Spanning Tree Algorithm) on Ethernetissä käytettävä varayhteysmenettely

Vanhin tällaisista Ethernetissä käytetyistä menetelmistä joiden tarkoituksena on estää silmukoiden syntyminen verkossa.

Virityspuun rakentaminen aloitetaan juurikytkimestä, josta lähtien laitteet rakentavat puumaisen rakenteen verkkoon. Menetelmän tuloksena verkkoon saadaan yksi toimiva yhteys ja silmukoilta vältytään.

Virityspuualgoritmin ideaa on pyritty parantamaan kehittämällä siihen perustuvia uusia menetelmiä, joilla pyritään korjaamaan sen haittapuolia.


Verkon mitoitusVerkon mitoitus

Jaetun väylän EthernetJaetun väylän Ethernet– Törmäyksien määrän pitäminen

kohtuullisena aiheuttaa omat haasteensa ja rajoituksensa verkon mitoitukseen

Kytkentäinen EthernetKytkentäinen Ethernet–Ei tarvita virheiden havainnointia, ei kytkentäisessä verkossa ole myöskään rajoitusta verkon läpimitalle. –Rajoittavaksi tekijäksi jäävät siten siirtotien asettama maksimipituus segmentille.


Ethernet on ollut menestyvä verkkotekniikka syntymästään saakka. Avainasemassa sen alkutaipaleella oli sen tekeminen teollisuusstandardiksi

Tulevaisuudessa jaetun väylän Ethernet-ratkaisut jäänevät pitkälti historiaan muissa kuin aivan pienimmissä verkoissa.

Uusimman Ethernet-standardin vahvuutena voidaan pitää juuri soveltuvuutta moniin eri käyttötarkoituksiin ja laajaa hintaskaalaa, mikä mahdollistaa tarkoituksenmukaisten sovellusten kehittämisen moniin tilanteisiin.

Yhteenveto ja johtopäätöksetYhteenveto ja johtopäätökset


Kiitos mielenkiinnosta!

Documents

Ethernet