Архитектура сетей Ethernet

В рамках этой книги мы рассмотрим локальные сети, созданные с использованием наиболее популярной и распространённой в наши дни технологии — Ethernet. Эта технология появилась в 70-е годы XX века, когда инженер-исследователь из Массачусетского технологического института Билл Меткалф, сотрудничавший также с исследовательским центром компании Xerox в Пало-Альто, подготовил докторскую диссертацию, посвящённую методикам организации компьютерных коммуникаций.

Вскоре совместно со специалистами из корпораций Intel и DEC (Digital Equipment Corporation) фирма Xerox разработала на основе этой диссертации коммерческий стандарт, который и получил название Ethernet. Чуть позже, в 1980 году, стандарт Ethernet лег в основу универсальной спецификации для локальных сетей, построенных по принципу множественного доступа, определения несущей частоты и автоматического обнаружения сбоев (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection, CSMA/CD); эта спецификация, разработанная Институтом инженеров по радиотехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE), получила название IEEE 802.3. Поскольку стандарты IEEE 802.3 и Ethernet крайне близки не только по своей идеологии, но и с точки зрения технической совместимости, в современной литературе их традиционно принято называть общим термином — Ethernet. Далее мы также будем придерживаться этой традиции.

Очевидно, что технология Ethernet накладывает собственные ограничения не только на архитектуру локальной сети, но и на её технические характеристики. Причём подобные ограничения имеют несколько своеобразных логических уровней: с одной стороны, они определяют способ подключения компьютеров к сети, с другой — подчёркивают различия между разными типами сетей по признаку используемого оборудования, типу кабеля или скорости передачи данных. Об этом мы и поговорим далее в этой главе.

Различные топологии Ethernet-сетей, такие как звезда, шина и кольцо, имеют свои преимущества и недостатки. Например, топология звезды предоставляет лёгкость в добавлении новых узлов и позволяет изолировать проблемы в сети. С другой стороны, бусовская топология может быть более экономичной, но при этом представляет собой риск, связанный с поломкой кабеля, который может вывести из строя всю сеть. Мы рассмотрим каждую из этих топологий, их характеристики и типичные сценарии использования.

Кроме того, важно понимать классификацию сетей Ethernet по их пропускной способности и типу используемого оборудования. С развитием технологий, стандарт Ethernet эволюционировал, и теперь мы имеем несколько версий, таких как Fast Ethernet, Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet, каждая из которых предлагает различные скорости передачи данных и способы подключения.

Также необходимо отметить, что Ethernet продолжает развиваться и адаптироваться к новым требованиям. Технологии, такие как Power over Ethernet (PoE), позволяют передавать электрическую энергию вместе с данными, что упрощает установку и уменьшает количество необходимых кабелей. Эти и другие современные достижения делают Ethernet одним из самых гибких и мощных инструментов в арсенале сетевых технологий.