Semestrální práce: Komunikační technologie a služby

Úvod
První část této práce shrnuje historii a principy lokálních sítí standardu IEEE 802.3 (Ethernet) a v souladu s historickým vývojem mapuje standardní přenosová média a systémy přenosu pro jednotlivé přenosové rychlosti. Na těchto základech je postaven technologický průzkum trhu síťových prvků Ethernetu v České republice a srovnání produktových řad výrobců, jejichž produkty mají v nabídce čtyři z pěti největších tuzemských distributorů hardware. Síťovými prvky rozumějme jednak adaptéry pro přístup koncových uzlů k síti (síťové karty) a jednak prvky síťové infrastruktury na prvních dvou úrovních referenčního OSI modelu – přepínače a rozbočovače.
Co je Ethernet?
Historický úvod
Ethernet je název pro jeden z mnoha možných způsobů přenosu dat v lokální síti na fyzické a spojové vrstvě referenčního modelu OSI. Tento standard vyvinul na přelomu let 1972 a 1973 Robert M. Metcalfe s kolegy ve výzkumném středisku Palo Alto Research Center (PARC) společnosti Xerox. Tento experimentální systém propojoval počítače Xerox Alto (mimochodem první osobní počítač s grafickým uživatelským rozhraním ovládaný myší) mezi sebou, se servery a s laserovými tiskárnami. Přenosová rychlost byla 2,94Mbps.
Specifikace Ethernetu byly publikovány v roce 1980 konsorciem prodejců, které založily společně společnosti DEC, Intel a Xerox. V této specifikaci se předpokládala přenosová rychlost 10Mbps. Technologie Ethernetu pak byla přijata ke standardizaci IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) a v roce 1985 schválena jako „IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Metod and Physical Layer Specifications.“ Tento standard později převzala Mezinárodní Organizace pro Standardizaci (ISO) a udělala z něj celosvětový standard pro lokální počítačové sítě. V polovině 90tých let bylo podle odhadů celosvětově instalováno více než 40 milionů ethernetových uzlů. Standardy Ethernetu jsou pravidelně aktualizovány v souladu s novými technologiemi. Od roku 1985 byly rozšířeny o nová přenosová média a několikrát byla zvýšena přenosová rychlost až na současných 10Gbps.


Jak Ethernet funguje

Teoretický úvod
Ethernet se skládá ze tří základních prvků: 1) Z fyzického média, které přenáší signál, 2) z pravidel pro přístup k médiu implementovaných v každém zařízení a 3) z ethernetového rámce, do kterého se vkládají přenášená data. Všechna zařízení jsou připojena ke sdílenému médiu a podle pravidel „poslouchají“, co se na něm děje. Pokud nevysílá žádné jiné zařízení, může kterýkoliv uzel vyslat data vložená do rámce. Pokud nastane situace, že dvě zařízení začnou vysílat současně, signály v médiu interferují, a vyslaná data se stanou nečitelnými – dojde ke kolizi. Všechny uzly proto po odeslání rámce nějakou dobu sledují sběrnici a zjišťují, zda nedošlo ke kolizi. Pokud některý vysílající uzel kolizi zjistí, vyšle signál označovaný jako „Jam“, na který všechny ostatní uzly v síti reagují tím, že se na náhodně stanovenou dobu odmlčí (interval je u každého uzlu jiný). Pokud u jednoho rámce dochází opakovaně ke kolizi, uzel se jej snaží odeslat celkem 16x, přičemž se interval odmlčení prodlužuje.
Ethernetový rámec je posloupnost bitů, do které jsou, krom přenášených dat, vloženy i informace přenosu. První dvě pole rámce obsahují 48-mi bitové MAC (Media Access Control) adresy odesílajícího a cílového zařízení. Tyto adresy jsou tvořeny 24bitovým celosvětově jednoznačným identifikátorem výrobce (přiděluje IEEE) a zbylých 24 bitů je zaplněno jednoznačným identifikátorem zařízení v rámci daného výrobce. Dále rámec obsahuje pole pro data, které může pojmout od 46 do 1500 bytů, a je zakončen polem pro kontrolní součet ověřující integritu dat během přenosu.