Az Ethernet története
Az elsõ, kísérleti Ethernet rendszert az 1970-es évek kezdetén fejlesztette ki Bob Metcalfe és David Boggs a Xerox Palo Alto-i kutatóközpontjában (PARC – Palo Alto Research Center) Xerox Alto számítógépek összekötéséhez. (A Xerox Alto volt az elsõ grafikus felületû munkaállomás.) A kísérleti hálózat az Alto számítógépek rendszeróráját használta az órajel generálásához és így annak leosztásának következtében alakult ki a 2.94 MB/s átviteli sebesség.
Az Ethernet újdonsága az addig alkalmazott hálózatokhoz képest az volt, hogy a rendszer képes volt az egyidejû küldéskor keletkezõ ütközések detektálására (collision detect) és e konfliktushelyzetek effektív elhárítására. Ezzel párhuzamosan a rendszer a küldés megkezdése elõtt “ráfigyelt” (carrier sense) az átviteli csatornára (“listen before talk”), ezáltal tovább csökkentve az átviteli veszteséget. A rendszer lehetõvé teszi, hogy egy megosztott csatornát több állomás is használhasson (multiple access). Ezen tulajdonságoknak megfelelõen az Ethernet fizikai átviteli protokollját Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect-nek, röviden CSMA/CD-nek hívják. Mindezen újításoknak köszönhetõen az Ethernet hálózatok kihasználtsága elméletileg a 100%-ot is elérheti.
A kísérleti hálózat eredeti neve “Alto Aloha Network” volt, amit azonban 1973-ban Metcalfe “Ethernet”-té keresztelt át, ezzel is jelezve, hogy a rendszer nem csak Alto, hanem bármilyen egyéb számítógépek összekötésére is alkalmas.
Az Ethernet szabványok
Metcalfe és Boggs 1976 júliusában jelentették még mérföldkõnek számító mûvüket “Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Network” címmel az ACM (Association for Computing Machinery) “Communications” kiadványában. A rendszerre vonatkozó szabadalmat a Xerox 1977 december 13-án nyújtotta be “Multipoint data communications system with collision detect” címmel, ami a 4,063,020 szabadalmi sorszámot (US Patent number) kapta.
1979-ben a DEC (Digital Equipment Corporation), az Intel és a Xerox összeült az egységes Ethernet rendszer specifikációjának kialakítása céljából. Ennek eredménye az 1980. szeptemberében megjelent Ethernet 1.0 specifikáció, amelyet “Ethernet Blue Book” (kék színû volt a kiadvány borítója) ill. “DIX standard” (a DIX a három cég kezdõbetûinek összeolvasásából eredõ mozaikszó) néven is szokás emlegetni. A specifikáció az ún. “vastag” Ethernet szabványt definiálta, ami már 10 MB/s átviteli sebességet biztosított az adatok átviteléhez. (A rendszer az átvitelhez használt vastag koaxiális kábelrõl kapta jelzõjét.) Az elsõ, erre a szabványra alapuló Ethernet rendszerek 1982 környékén jelentek meg. Az eredeti Ethernet hálózatok végleges specifikációját az 1982 novemberében megjelent 2.0-s DIX standard tartalmazta.
Az IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 1983-ban jelentette meg az elsõ IEEE Ethernet standardot, amit az IEEE 802-es bizottságának 802.3-as munkacsoportja alakított ki és ennek megfelelõen az “IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications” címet kapta. Bár a specifikáció néhány ponton eltér a DIX standardtól (elsõsorban az átvitelnél alkalmazott keret-formátum vonatkozásában), de biztosította a két standard alapján készült egységek interoperábilitását.
1985-ben az IEEE 802.3a egy újabb, második verzióját definiálta az Ethernet szabványnak “vékony Ethernet” (v. “cheapernet”) néven, ami már egy vékonyabb és egyben olcsóbb koaxiális vezetéket használt a hálózat kábelezéséhez.
1987-ben az IEEE újabb két szabványt adott ki: az IEEE802.3d az ún. Fiber Optic Inter-Repeater Link (FIORL) –et definiálja, ami két optikai kábelt használ adatok 10 MB/s-on történõ továbbításához max. 1000 távolságra. A másik, IEEE802.3e szabvány ezzel szemben 1 MB/s sebességû technológiát definiál sodort érpárú kábeleken keresztül. (Ez utóbbi szabvány alkalmazása a gyakorlatban igazából sohasem terjedt el.)
Az 1990-ben kibocsátott újabb, IEEE 802.3i szabvány lehetõvé tette 10 MB/s sebességû Ethernet hálózatok kialakítását hagyományos, árnyékolatlan csavart érpárú kábelek (Unshielded Twisted Pair – UTP) felhasználásával. A szabvány egyszersmind megengedte az eddigi busz- helyett csillag topológiájú hálózatok kialakítását is, ami sokkal könnyebben kezelhetõ és sokkal hibatûrõbb hálózatokat eredményezett. A épületekben már meglévõ kábelezés felhasználásának lehetõsége óriási lendületet adott az Ethernet hálózatok terjedésének és fejlõdésének.
Az addig alkalmazott leggyorsabb Ethernet technológiák sebességének tízszeresét, azaz 100 MB/s-ot definiált az 1995-ben megjelent 802.3u standard (Fast Ethernet), amely sebességet mind optikai, mind hagyományos sodort érpárú kábelezésen képes volt biztosítani.
Az 1997-ben megjelent IEEE 802.3x standard definiálta elõször az ún. full-duplex Ethernet fogalmát. A full-duplex Ethernet a hagyományos CSMA/CD protokollt úgy bõvíti ki, hogy lehetõvé teszi két munkaállomás számára a ponttól pontig (point-to-point) kapcsolaton keresztüli kommunikációt. Ezen kívül gyakorlatilag megduplázza az átviteli sebességet olyan módon, hogy biztosítja minden állomás számára az egyidejû adatfogadás és –küldés lehetõségét (tehát ugyanaz a munkaállomás adatok folyamatos küldésével egyidõben adatokat is fogadhat egy másik állomástól). Az ilyen módon “helybõl” 20MB/s-ra növelt átviteli sebesség a full-duplex protokoll alkalmazásával akár 100MB/s-re is “feltornászható”.
Az IEEE még egyszer 10-szeresére növelte az elérhetõ maximális átviteli sebességet az 1998-ban majd 1999-ben megjelentetett 802.3z ill. 802.3ab szabványaiban, amelyek már 1GB/s elméleti átviteli sebességet biztosítanak optikai ill. sodort érpárú kábelezésen keresztül is.
Az IEEE 2000 januárjában alakította meg a 802.3ae munkacsoportot, melynek feladata a 10GB/s átviteli sebességû Ethernet hálózatok elektronikai szabványának kialakítása.
Az Ethernet mûködése
Egy Ethernet rendszer alapvetõen három elemébõl (pontosabban ezeket definiálja a szabvány):
az Ethernet-jeleket a számítógépek között közvetítõ fizikai médiumból,
a médiumhoz való hozzáférést meghatározó szabályokból, amik biztosítják, hogy minden résztvevõ eszköz azonos eséllyel és sikerrel küldhessen adatokat az osztott csatornán keresztül
az Ethernet keretbõl, ami nem más, mint az átvitelhez felhasznált standardizált bitsorozatok
A fizikai átvitel
A teljes Ethernet hálózat minden egyes munkaállomása a többitõl teljesen függetlenül mûködik, tehát a hálózat mûködéséhez nincs szükség egy központi vezérlõ egységre.
Az átvitel megkezdése elõtt a küldeni készülõ állomás elõször is megvizsgálja, hogy nincs –e már éppen folyamatban átvitel az osztott csatornán. Ha nincs, úgy elkezdi az adatok küldését, míg egyéb esetben várakozó állapotba tér vissza. Ha a küldés során a küldõ észreveszi, hogy egy másik állomás is adást kezdeményezett vele egy idõben (azaz ütközés következett be), akkor megszakítja az átvitelt és egy véletlenszerûen megválasztott hosszúságú ideig várakozó állapotba megy, ami után újból megvizsgálja az adatküldés lehetõségét. Amennyiben többszörös ütközés következik be, úgy az eszközök növelik az idõintervallumot, amelybõl a várakozási idõt kiválasztják. A minden egység által hozzáférhetõ megosztott médiumon keresztül az adatok sorosan (bitenként) kerülnek átvitelre. Az átvitel befejezése után az állomás alapállapotba tér vissza, ahonnan ugyanakkora eséllyel pályázik a további adatküldés lehetõségére, mint az összes többi állomás. Ez az igen összetett mechanizmus garantálja, hogy
egyetlen állomás se szoríthassa ki a többit az osztott csatornáról,
elõbb-utóbb mindegyik állomás képes legyen az esetlegesen várakozó adatainak elküldésére
ne alakulhasson ki olyan állapot, amikor két küldeni készülõ állomás folyamatosan ütközést okoz
Fontos megjegyezni, hogy az ütközés nem egy abnormális, adatvesztéssel járó állapot, hanem a CSMA/MD protokoll mûködésének fontos része, amely teljesen tökéletes mûködõ hálózaton is bekövetkezhet és gyakorlatilag periodikusan be is következik. (Az ütközések gyakorisága exponenciális arányban áll a hálózatba kapcsolt állomások számával és az átviendõ adatmennyiséggel.) A sorozatos ütközések esetén a várakozási idõ dinamikus változtatásával az állomások automatikusan igazodnak a hálózati forgalomhoz, ezáltal csökkentve a feltehetõen sikertelen küldési kísérletek számát és növelve a hálózat hasznos kihasználtságát. A csomag elküldésére tett kísérletet az adapterek csak a 16. sikertelen kísérlet után adják fel. Ez az eset azonban a gyakorlatban csakis rendkívül túlterhelt, vagy hibás hálózat esetén fordulhat elõ.
Azt is fontos megjegyezni, hogy az Ethernet maga nem garantálja a csomagok hibátlan átvitelét (megérkezését) a túloldalra, tehát az esetleges hibás csomagokból ill. túlterhelt hálózat esetén bekövetkezõ csomagvesztésekbõl adódó problémák kezelésérõl a magasabb szintû protokolloknak kell gondoskodniuk.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése