แนะนำเทคโนโลยีเครือข่ายอีเทอร์เน็ต

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่อีเทอร์เน็ตได้พิสูจน์ตัวเองว่าเป็นเทคโนโลยี LAN (เครือข่ายท้องถิ่น) ที่มีราคาไม่แพง รวดเร็ว และเป็นที่นิยมอย่างมาก

ประวัติศาสตร์อีเทอร์เน็ต

วิศวกร Bob Metcalfe และ D.R. Boggs พัฒนาอีเทอร์เน็ตตั้งแต่ปี 1972 มาตรฐานอุตสาหกรรมตามงานของพวกเขาก่อตั้งขึ้นในปี 1980 ภายใต้ชุดข้อกำหนด IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3 ข้อกำหนดอีเทอร์เน็ตกำหนดโปรโตคอลการรับส่งข้อมูลระดับต่ำและรายละเอียดทางเทคนิคที่ผู้ผลิตจำเป็นต้องรู้เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์อีเทอร์เน็ต เช่น การ์ดและสายเคเบิล

เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตมีวิวัฒนาการและเติบโตเต็มที่ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ทุกวันนี้ ผู้บริโภคสามารถใช้ผลิตภัณฑ์อีเทอร์เน็ตนอกชั้นวางเพื่อทำงานตามที่ออกแบบและทำงานร่วมกันได้

เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ต

อีเทอร์เน็ตแบบดั้งเดิมรองรับการถ่ายโอนข้อมูลที่อัตรา 10 เมกะบิตต่อวินาที (Mbps) เนื่องจากความต้องการด้านประสิทธิภาพของเครือข่ายเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป อุตสาหกรรมจึงได้สร้างข้อกำหนดอีเทอร์เน็ตเพิ่มเติมสำหรับ Fast Ethernet และ Gigabit Ethernet

Fast Ethernet ขยายประสิทธิภาพของอีเธอร์เน็ตแบบดั้งเดิมได้ถึง 100 Mbps และ Gigabit Ethernet สูงสุด 1,000 Mbps แม้ว่าจะไม่สามารถใช้ได้สำหรับผู้บริโภคทั่วไป แต่ปัจจุบัน 10 กิกะบิตอีเทอร์เน็ต (10,000 Mbps) ให้พลังงานแก่เครือข่ายของบางธุรกิจ ศูนย์ข้อมูล และเอนทิตี Internet2 อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปค่าใช้จ่ายจำกัดการยอมรับอย่างกว้างขวาง

สายเคเบิลอีเทอร์เน็ตผลิตขึ้นตามข้อกำหนดมาตรฐานหลายประการเช่นเดียวกัน สายเคเบิลอีเทอร์เน็ตที่ได้รับความนิยมสูงสุดในการใช้งาน Category 5 (สายเคเบิล CAT5) รองรับทั้งอีเทอร์เน็ตแบบเดิมและแบบ Fast Ethernet สาย Category 5e (CAT5e) และ CAT6 รองรับ Gigabit Ethernet

หากต้องการเชื่อมต่อสาย Ethernet กับคอมพิวเตอร์ (หรืออุปกรณ์เครือข่ายอื่นๆ) ให้เสียบสายเข้ากับพอร์ต Ethernet ของอุปกรณ์ อุปกรณ์บางอย่างที่ไม่รองรับอีเทอร์เน็ตสามารถรองรับการเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตโดยใช้ดองเกิล เช่น อะแด็ปเตอร์ USB-to-Ethernet สายอีเทอร์เน็ตใช้ขั้วต่อที่ดูเหมือนขั้วต่อ RJ-45 ที่ใช้กับโทรศัพท์ทั่วไป

ในรูปแบบ OSI (Open Systems Interconnection) เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตทำงานที่ชั้นฟิสิคัลและดาต้าลิงค์ — เลเยอร์ที่หนึ่งและสอง ตามลำดับ อีเทอร์เน็ตรองรับเครือข่ายยอดนิยมและโปรโตคอลระดับสูงกว่าทั้งหมด โดยเฉพาะ TCP/IP

ประเภทของอีเธอร์เน็ต

มักเรียกกันว่า Thicknet 10Base5 เป็นชาติแรกของเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ต อุตสาหกรรมใช้ Thicknet ในปี 1980 จนกระทั่ง 10Base2 Thinnet ปรากฏขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับ Thicknet แล้ว Thinnet ให้ข้อดีของทินเนอร์ (5 มม. เทียบกับ 10 มม.) และการเดินสายที่ยืดหยุ่นกว่า ทำให้เดินสายในอาคารสำนักงานสำหรับอีเทอร์เน็ตได้ง่ายขึ้น

รูปแบบทั่วไปของอีเทอร์เน็ตแบบดั้งเดิมคือ 10Base-T มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีกว่า Thicknet หรือ Thinnet เนื่องจากสายเคเบิล 10Base-T ใช้สายคู่บิดเกลียว (UTP) แบบไม่หุ้มฉนวนแทนที่จะใช้สายโคแอกเชียล 10Base-T ยังคุ้มค่ากว่าทางเลือกอื่นๆ เช่น การเดินสายไฟเบอร์ออปติก

มีมาตรฐานอีเทอร์เน็ตอื่นๆ ที่ไม่ค่อยมีใครรู้จัก รวมถึง 10Base-FL, 10Base-FB และ 10Base-FP สำหรับเครือข่ายใยแก้วนำแสง และ 10Broad36 สำหรับสายเคเบิลบรอดแบนด์ (เคเบิลทีวี) Fast และ Gigabit Ethernet ทำให้รูปแบบดั้งเดิมข้างต้นทั้งหมด รวมถึง 10Base-T ล้าสมัย

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Fast Ethernet

ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 เทคโนโลยี Fast Ethernet ได้เติบโตเต็มที่และบรรลุเป้าหมายด้านการออกแบบในการเพิ่มประสิทธิภาพอีเทอร์เน็ตแบบเดิม โดยไม่จำเป็นต้องเดินสายเคเบิลเครือข่ายอีเทอร์เน็ตที่มีอยู่ใหม่ทั้งหมด

Fast Ethernet มาในสองประเภทหลัก:

• 100Base-T (ใช้สายคู่บิดเกลียวไม่มีฉนวนหุ้ม)
• 100Base-FX (ใช้สายไฟเบอร์ออปติก)

ที่นิยมมากที่สุดคือ 100Base-T ซึ่งเป็นมาตรฐานที่รวม 100Base-TX (Category 5 UTP), 100Base-T2 (Category 3 หรือ UTP ที่ดีกว่า) และ 100Base-T4 (100Base-T2 สายเคเบิลที่ปรับเปลี่ยนให้รวมสายคู่เพิ่มเติมสองคู่)

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกิกะบิตอีเทอร์เน็ต

แม้ว่า Fast Ethernet จะปรับปรุงอีเธอร์เน็ตแบบดั้งเดิมจากความเร็ว 10 เมกะบิตเป็น 100 เมกะบิต แต่กิกะบิตอีเทอร์เน็ตก็ปรับปรุงด้วย Fast Ethernet โดยเสนอความเร็ว 1,000 เมกะบิต (1 กิกะบิต) กิกะบิตอีเทอร์เน็ตถูกสร้างขึ้นครั้งแรกเพื่อเดินทางผ่านสายเคเบิลออปติคัลและทองแดง แต่มาตรฐาน 1000Base-T ก็รองรับเช่นกัน 1000Base-T ใช้สายเคเบิล Category 5 ที่คล้ายกับ 100 Mbps Ethernet แม้ว่าความเร็วระดับกิกะบิตจะต้องใช้คู่สายเพิ่มเติม

อีเธอร์เน็ตโทโพโลยีและโปรโตคอล

อีเธอร์เน็ตแบบดั้งเดิมใช้โทโพโลยีบัส ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์หรือโฮสต์ทั้งหมดบนเครือข่ายใช้สายการสื่อสารที่ใช้ร่วมกันเดียวกัน อุปกรณ์แต่ละตัวมีที่อยู่อีเทอร์เน็ตหรือที่เรียกว่าที่อยู่ MAC อุปกรณ์ส่งจะใช้ที่อยู่อีเทอร์เน็ตเพื่อระบุผู้รับข้อความที่ต้องการ

ข้อมูลที่ส่งผ่านอีเทอร์เน็ตจะอยู่ในรูปของเฟรม เฟรมอีเทอร์เน็ตประกอบด้วยส่วนหัว ส่วนข้อมูล และส่วนท้ายที่มีความยาวรวมกันไม่เกิน 1,518 ไบต์ ส่วนหัวของอีเทอร์เน็ตประกอบด้วยที่อยู่ของทั้งผู้รับและผู้ส่งที่ต้องการ

ข้อมูลที่ส่งผ่านอีเทอร์เน็ตจะแพร่ภาพไปยังอุปกรณ์ทั้งหมดในเครือข่ายโดยอัตโนมัติ โดยการเปรียบเทียบที่อยู่อีเทอร์เน็ตกับที่อยู่ในส่วนหัวของเฟรม อุปกรณ์อีเทอร์เน็ตแต่ละตัวจะทดสอบแต่ละเฟรมเพื่อพิจารณาว่าเหมาะสำหรับเฟรมหรือไม่ และอ่านหรือละทิ้งเฟรมตามความเหมาะสม อะแดปเตอร์เครือข่ายรวมฟังก์ชันนี้ไว้ในฮาร์ดแวร์

อุปกรณ์ที่ต้องการส่งบนเครือข่ายอีเทอร์เน็ตก่อนทำการตรวจสอบเบื้องต้นเพื่อพิจารณาว่าสื่อพร้อมใช้งานหรือกำลังดำเนินการส่งอยู่หรือไม่ หากมีอีเทอร์เน็ต อุปกรณ์ส่งจะส่งสัญญาณไปยังสาย อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ที่อุปกรณ์สองเครื่องจะทำการทดสอบนี้ในเวลาเดียวกันโดยประมาณ และส่งทั้งสองเครื่องพร้อมกัน

ด้วยการออกแบบ ในฐานะที่เป็นการแลกเปลี่ยนด้านประสิทธิภาพ มาตรฐานอีเทอร์เน็ตไม่ได้ป้องกันการส่งข้อมูลหลายรายการพร้อมกัน เมื่อเกิดการชนกันซึ่งเรียกว่าการชนกันเหล่านี้ จะทำให้การส่งสัญญาณทั้งสองล้มเหลวและต้องการให้อุปกรณ์ส่งทั้งคู่ทำการส่งสัญญาณซ้ำ อีเทอร์เน็ตใช้อัลกอริธึมตามเวลาหน่วงแบบสุ่มเพื่อกำหนดระยะเวลารอที่เหมาะสมระหว่างการส่งสัญญาณซ้ำ อะแดปเตอร์เครือข่ายยังใช้อัลกอริทึมนี้ด้วย

ในอีเทอร์เน็ตแบบเดิม โปรโตคอลนี้สำหรับการแพร่ภาพ การฟัง และการตรวจจับการชนกันนี้เรียกว่า CSMA/CD (ผู้ให้บริการรับรู้หลายการเข้าถึง/การตรวจจับการชนกัน) อีเทอร์เน็ตรูปแบบใหม่บางรูปแบบไม่ได้ใช้ CSMA/CD แต่จะใช้โปรโตคอลอีเทอร์เน็ตฟูลดูเพล็กซ์แทน ซึ่งรองรับการส่งและรับพร้อมกันแบบจุดต่อจุดโดยไม่ต้องฟัง

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์อีเทอร์เน็ต

สายเคเบิลอีเทอร์เน็ตสามารถเข้าถึงได้อย่างจำกัด และระยะทางเหล่านั้น (สั้นเพียง 100 เมตร) ไม่เพียงพอที่จะครอบคลุมการติดตั้งเครือข่ายขนาดกลางและขนาดใหญ่ ทวนสัญญาณในเครือข่ายอีเทอร์เน็ตช่วยให้สามารถต่อสายเคเบิลได้หลายสายและขยายระยะทางได้มากขึ้น อุปกรณ์บริดจ์สามารถเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ตกับเครือข่ายประเภทอื่น เช่น เครือข่ายไร้สาย อุปกรณ์ทวนสัญญาณยอดนิยมประเภทหนึ่งคือฮับอีเธอร์เน็ต บางครั้งอุปกรณ์อื่นๆ ที่สับสนกับฮับก็คือสวิตช์และเราเตอร์

อะแดปเตอร์เครือข่ายอีเทอร์เน็ตยังมีอยู่ในหลายรูปแบบ คอมพิวเตอร์และเกมคอนโซลมีอะแดปเตอร์อีเทอร์เน็ตในตัว อะแดปเตอร์ USB เป็นอีเทอร์เน็ตและอะแดปเตอร์อีเทอร์เน็ตไร้สายสามารถกำหนดค่าให้ทำงานร่วมกับอุปกรณ์ต่างๆ ได้

สรุป

อีเธอร์เน็ตเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักของอินเทอร์เน็ต แม้จะอายุมากแล้ว แต่อีเทอร์เน็ตยังคงให้พลังงานแก่เครือข่ายท้องถิ่นหลายแห่งของโลก และปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการในอนาคตสำหรับเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพสูง