Dr. Robert M. Metcalfe je izumil Ethernet leta 1970 v Xeroxovem raziskovalnem centru v Palo Altu [Kalifornija].

Prvi sistem je imel zmogljivost 3 miljone bitov na sekundo [3 Mbps].

Dr. Metcalfe je podal IEEE [Institute of Electrical and Electronic Engineers] odboru vse podatke, kako razviti odprt standard, po katerem bi lahko katerokoli podjetje izdelovalo omrežno opremo, ki bi delovala po sistemu Ethernet. Leta 1985 je IEEE sprejel 802.3 Ethernet standard. 802.3 specificira električne signale, nivoje voltaže in kako lahko različni računalniki dostopajo do omrežja.

Slika 1 prikazuje osnovno Ethernet omrežje.

Ste opazili, kako so vsi računalniki povezani na en kabel. Prvotni standard 802.3 je temeljil na povezavi vseh računalnikov na skupni kabel, ki se imenuje hrbtenica omrežja [backbone].

Podatki se prenašajo na omrežje zaporedno, en bit naenkrat in so urejeni po načinu, ki ga določa Ethernet okvir. Prenos se začne z sedmimi byti izmenjajoč enice in ničle [10101010 - uvod], sledi pa en sam byte 10101011 [začetni mejnik]. Prvih osem bytov se porabi za časovno sinhronizacijo vseh naprav v omrežju. Ko je paket poslan, vse naprave v omrežju tekmujejo za dostop do hrbtenice, ko poteče čas prekinitve med posameznimi paketi. Čas prekinitve med posameznimi paketi je minimalna količina časa, ko mora posamezna naprava čakati, potem ko je zadnji bit iz paketa sprejet, šele nato gre lahko nov paket na pot. Čakalna doba omrežja Ethernet je 96 bitov [9.6 mikro sekund na omrežju s hitrostjo 10 Mbps ali 0.96 mikro sekund na omrežju s hitrostjo 100 Mbps]. Glede na to, da ima vsaka naprava enakovreden dostop do hrbtenice [backbone], ena sama naprava ne more preprečiti pošiljanja podatkov ostalim napravam. Dostop do skupnega kabla je reguliran z osrednjo kontrolo dostopa [MAC], mehanizem, ki se nahaja na vsaki mrežni kartici v posameznih napravah. Funkcionalnost MAC-a temelji na CSMA/CD [Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection] ali hkratno prisluškovanje omrežju z možnostjo detekcije napak.

CSMA/CD je najpomembnejše pri Ethernet omrežju !

Da bi naprava lahko poslala podatke, mora "poslušati" omrežje za mogoč prihajajoč signal, čemur rečemo Carrier Sense [CS]. Če je signal zaznan pomeni, da nekdo že nekaj prenaša, zato mora naprava, ki želi poslati podatke, počakati da se linija sprosti in po preteku časa prekinitve med posameznimi paketi lahko začne pošiljati svoje podatke. Če naprava želi pošiljati podatke in je linija prosta, potem lahko začne pošiljati takoj.

Zmožnost naprave, da dostopa do omrežja kadarkoli brez pošiljanja podatkov se imenjuje Multiple Access [MA].

Če dva računalnika na omrežju pošiljata podatke hkrati, bo prišlo do napake ali trka podatkov [collision]. Vsaka naprava na omrežju ima možnost detekcije napak [Collision Detection - CD] in bo poizkusila podatke poslati znova, ko se linija sprosti. Poznamo dva tipa napak, takojšnje [valid] in pozne [late]. Takojšnje napake nastanejo znotraj prvih 64B Ethernet paketa - mrežna kartica pošlje podatke znova. Pozna napaka nastane po prvih 64 bytih Ethernet paketa - paketi mora biti poslan še enkrat kot prvič. Vsaka napaka zmanjšuje prepustnost omrežja, podatkovni tok se upočasni. Včasi pride do take količine napak, da se prenos ustavi. Če pride do napak pri pošiljanju več kot 60% paketov, lahko mirne duše pozabite na uporabnost omrežja.

Če povzamemo, vsaka naprava mora počakati, da se omrežje sprosti. Če je omrežje zasedeno, bo ta naprava počakala do naslednjega prostega termina.

Vse naprave v Ethernet omrežju imajo enakovreden dostop do le tega. Nobena naprava ne more nadvladati ostalih. Ker imajo vse naprave enakovreden dostop do omrežja obstaja možnost, da je več paketov poslanih naenkrat, to povzroči napake. Ko pride do napake, vse naprave to zaznajo in se postavijo na čakanje, preden znova pošljejo podatke. Algoritem uprabljen pri kreiranju čakalnega časa pred ponovnim pošiljanjem podatkov pri svojem izračunu uporablja MAC naslove posameznih omrežnih vmesnikov.

Podatki [paketi] se prenašajo med dvema napravama v Ethernet okvirjih. Vsi okvirji so organizirani v skupine ali polja. Poznamo naslovno polje, podatkovno polje [od 46 do 1500B] in polje pregledovanja napak, katero poskrbi, da podatki niso bili poškodovani med prenosom.

Prvi dve polji sta MAC naslov vira in MAC naslov cilja. Vsako polje zavzema 48 bitov dolžine [prvih 24 bitov zasede Edinstveni Organizacijski Identifikator (OUI). IEEE podeli vsakemu prizvajalcu mrežne opreme svoj OUI. Zadnjih 24 bitov pa je lastnih posamezni omrežni napravi (npr. mrežna kartica). Razlog, da ima vsaka mrežna naprava svoj naslov je preprost: kaj bi se zgodilo, če bi več ljudi imelo enak poštni naslov kot ga imate vi? Kako preprosto bi bilo prejeti pošto nekoga drugega, toda prav tako bi ta drugi povsem preprosto prišel do vaše pošte.]

Ko so podatki na poti, vsaka omrežna naprava preveri prvih 48 bitov paketa, če se naslov ujema z naslovom vozlišča ali omrežne naprave, bo paket sprejet, v nasprotnem primeru pa zavrnjen [MAC naslovi].

• Resen problem pri tovrstnem Ethernet omrežju nastane, ko se število računalnikov povezanih v omrežje poveča. Vključno z povečanim številom računalnikov se poveča tudi možnost napake. Prav tako pa se pojavi problem prepustnosti omrežja, glede na to, da si vse naprave povezane na ta način delijo vso pasovno širino. Podatkovni tok se močno upočasni.
• Drugi problem pa je ta, da je bilo prvotno Ethernet omrežje omejeno na hitrost 10 Mbps.

Da bi ta dva problema omejili, so Ethernet omrežje nadgradili z vključitvijo preklopnikov ali stikal [switch]. S tem so dosegli razbremenitev podatkovnega pasu. Prav tako pa so osnovno hitrost 10 Mbps nadgradili na hitrost 100 Mbps.

Slika 2 prikazuje omrežje sestavljeno z uporabo preklopnika ali stikala [switcha].

Vsak računalnik ima svojo pasovno širino. Stikalo ima pomnilnik, v katerem ima shranjene MAC naslove vseh naprav, ki so priključene nanj. Ko pride paket do stikala, le to preveri MAC naslov prejemnika in ga pošlje samo na tisti izhod, ki pelje prejemniku, tako so ostale poti razbremenjene in po njih lahko hkrati potujejo ostali paketi, namenjeni drugim napravam.

Več o stikalih [switchih] in omrežjem zgrajenim okrog teh naprav, pa v naslednjem članku.

1. Vsaka naprava na mreži deluje samostojno, ni potrebe po kakih centralah.
2. Če pride do napak, bo vsaka naprava počakala naključno izračunan čas do naslednjega pošiljanja, kar izključi možnost, da bi se dve napravi ujeli v zanko stalnih trkov ali napak.
3. Vsa strojna oprema za uporabo v Ethernet omrežju je standardizirana, tako da ni problemo s kompatibilnostjo naprav.
4. Zaradi velike količine podjetij, ki izdelujejo omrežno opremo, je cena le te padla, kar pomeni, da je izgradnja Ethernet omrežja dostopna vsakomur.

Upam, da vam je tale članek malo razjasnil princim delovanja omrežja Ethernet, ki je temelj velike večine današnjih povezav med računalniki.

Z najlepšimi pozdravi
OrlyTM

Vir: Da Lan Tech [http://www.dalantech.com]