Co to jest Ethernet?

W rzeczywistości termin oznacza cały zestaw standardów opisujących sposób, w jaki urządzenia sieciowe wymieniają dane na poziomie łącza OSI, a więc warstwie znajdującej się tuż nad fizycznym medium transmisyjnym. W nomenklaturze teleinformatycznej przyjęło się dodawać przedrostek odpowiadający określonemu profilowi implementacyjnemu, stąd w starszych dokumentacjach pojawia się na przykład skrót „JEthernet”. Litera J bywała stosowana do odróżnienia specyficznej wersji magistrali pracującej w przemysłowych, japońskich systemach sterowania od klasycznego Ethernetu budynkowego.

Z perspektywy użytkownika domowego różnice sprowadzają się jednak do tych samych trzech filarów: określenia topologii przewodów, ustalenia metod kodowania bitów oraz zdefiniowania ramek przesyłanych między urządzeniami końcowymi. Dlatego gdy w sieci pojawia się sformułowanie, co to jest Ethernet? W praktyce należy czytać je jako pytanie o generyjny Ethernet, ewentualnie wzbogacony o dodatkowe warstwy diagnostyczne lub przemysłowe protokoły czasu rzeczywistego.

Na poziomie fizycznym rodzina standardów 802.3 przewiduje kilka sposobów układania przewodów: pierwsze implementacje korzystały z grubego koncentryka 10BASE-5, następnie przeszły na cienki typ 10BASE-2, aby ostatecznie spopularyzować skrętkę miedzianą o strukturze parowej. Kategoria piąta, szósta czy siódma różnią się przede wszystkim jakością i gęstością oplotu, który chroni sygnał przed interferencją elektromagnetyczną i pozwala transmitować kolejne porcje informacji przy coraz wyższych częstotliwościach. Właśnie tu pojawia się zagadnienie dość często wyszukiwane w Internecie: „czy kabel Ethernet ma znaczenie”. Odpowiedź brzmi jednoznacznie: tak, bo to od klasy skrętki zależy, czy możliwe będzie wykorzystanie pełnego potencjału portu. W dobie światłowodowych łącz gigabitowych poprawnie zaciśnięty przewód Cat 5e wystarcza w większości gospodarstw domowych, natomiast tam, gdzie instalatorzy planują infrastrukturę na dekadę do przodu, częściej stosuje się Cat 6A lub Cat 7, zdolne do transferu dziesięciu gigabitów na odcinku stu metrów.

Jaki kabel Ethernet będzie najlepszy? Często pytanie to otwiera dyskusję o topologii instalacji. Dla odległości powyżej stu metrów skrętka miedziana staje się niewystarczająca i wówczas specyfikacja przewiduje zastosowanie światłowodu wielomodowego (MMF) albo jednomodowego (SMF). W typowym mieszkaniu przewód ten sprowadza się najczęściej do roli łącza między operatorem a routerem, a wszystkie rozgałęzienia po lokalu wykonuje się skrętką zakończoną modularnymi gniazdami RJ-45. W serwerowniach i centrach danych światłowód dominuje w szafach dystrybucyjnych, bo pozwala wyeliminować zjawisko wyładowań różnicowych między uziemionymi urządzeniami i utrzymać minimalne opóźnienia przy prędkościach 40 lub 100 gigabitów na sekundę.

Wracając do warstwy logicznej, kluczowy pozostaje format ramki Ethernet. Niezależnie od tego, czy mówimy o JEthernet w linii produkcyjnej, czy o domowym Wi-Fi przekonwertowanym na przewód za pomocą punktu dostępowego, każdy pakiet rozpoczyna się nagłówkiem z adresami MAC odbiorcy i nadawcy, następnie otrzymuje pole Ethertype oraz właściwe dane warstwy sieciowej. Całość kończy cztero-bajtowy kod CRC, który pozwala przełącznikowi lub karcie sieciowej ocenić integralność przesyłki. Gdy CRC się nie zgadza, ramka jest odrzucana i wyższe warstwy ponawiają transmisję. Ten proces zachodzi niezauważalnie dla użytkownika, dopóki okablowanie i interfejsy pracują w swoich progach błędów. Jeśli granica zostaje przekroczona, zaczynamy obserwować narastający ping, spadek przepustowości oraz komunikaty o odłączeniu.

Skoro wiemy, co to jest Ethernet od strony fizycznej i logicznej, warto jeszcze spojrzeć na praktyczne aspekty podłączania sprzętu. Routery i switche domowe posiadają porty auto-MDI-X, dzięki czemu rozpoznają rodzaj podłączonego kabla i same przełączają piny nadawcze oraz odbiorcze. Oznacza to, że przeciętny użytkownik nie musi się już zastanawiać, czy przewód jest typu prostego, czy crossowanego. W sieciach przemysłowych i magazynach, gdzie pojawia się dedykowany JEthernet pracujący z minimalnymi opóźnieniami, nadal spotyka się natomiast porty zablokowane w trybie statycznym, co wymusza stosowanie kabli krzyżowych przy połączeniu dwóch równorzędnych urządzeń bez routera warstwy 3.

Mówiąc o nowoczesnym okablowaniu, nie można pominąć zagadnienia PoE, czyli Power over Ethernet. Specyfikacja 802.3at i 802.3bt dopuszcza dostarczenie do urządzenia końcowego odpowiednio 30 i 60–90 watów mocy, co pozwala zasilać punkty dostępowe Wi-Fi 6, telefony VoIP, kamery nadzoru czy czujniki IoT jednym tylko przewodem. Tutaj znów powraca pytanie, jakie kabel Ethernet ma znaczenie, ponieważ dla wyższych profili PoE należy używać przewodów o odpowiednim przekroju żyły i jakości oplotu, inaczej rezystancja powoduje straty, a złącza ulegają przegrzaniu. W praktyce Cat 6 i Cat 6A gwarantują bezpieczne działanie PoE++ przy długości 50–70 metrów bez odczuwalnego wzrostu temperatury. Starszy, cieńszy kabel Cat 5e również zadziała, ale przy maksymalnym obciążeniu wymaga częstszej inspekcji termicznej gniazd, zwłaszcza w gorących pomieszczeniach typu podsufitowych tras kablowych.

Wiesz już, jakie znaczenie ma Ethernet oraz co to jest? Jak sam się przekonałeś, odpowiedź nie jest prosta. Do podstawowego, domowego użytku większość informacji technicznych nie jest istotna. Natomiast kluczem jest dobranie odpowiedniego przewodu.

Wróć

Te poradniki mogą okazać się pomocne

Komputery i tablety