Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Мы обсудим эти исторические формы Ethernet в хронологическом порядке, продемонстрировав развитие сети. Так как Ethernet и IEEE 802.3 — это одно и то же (за исключением двух небольших деталей, которые мы вкратце обсудим), то многие используют оба названия. Мы тоже будем говорить то «Ethernet», то «IEEE 802.3». Дополнительную информацию, касающуюся Ethernet, можно найти в книге (Spurgeon, 2000).

4.3.1. Физический уровень классической сети Ethernet

История Ethernet начинается приблизительно во времена ALOHA, когда студент Боб Меткальф получил магистерскую степень в Массачусетском технологическом университете, а потом сменил место жительство, чтобы защитить докторскую в Гарварде. Во время учебы он познакомился с работой Абрамсона. Она так заинтересовала его, что после выпуска из Гарварда он решил провести лето на Гавайях, работая с Абрамсоном, и только после этого перебираться в исследовательский центр Xerox. Оказавшись в исследовательском центре, он увидел то, что впоследствии должно было стать персональным компьютером. Однако машины были изолированы. Используя свои знания о работе Абрамсона, он, вместе с коллегой Дэвидом Боггсом, создал и реализовал первую локальную сеть (Metcalfe, Boggs, 1976). Для нее использовался длинный толстый коаксиальный кабель, а скорость сети составляла 3 Мбит/с.

Они назвали систему Ethernet в честь люминофорного эфира, через который, как когда-то считалось, распространяются электромагнитные лучи. (Когда в XIX веке британский физик Джеймс Клерк Максвелл обнаружил, что электромагнитное излучение можно описать волновым уравнением, ученые предположили, что пространство должно быть заполнено некой эфирной средой, с помощью которой излучение распространяется. Только после знаменитого эксперимента Майкельсона—Морли, проведенного в 1887 году, физики поняли, что электромагнитное излучение способно распространяться в вакууме.)

Система Xerox Ethernet оказалась настолько успешной, что в 1978 году DEC Intel и Xerox разработали стандарт 10-мегабитного Ethernet, который называется стандартом DIX (DIX standard). С небольшими изменениями в 1983 году стандарт DIX превратился в стандарт IEEE 802.3. К несчастью для Xerox, у этой компании уже к тому моменту была длинная история значительных изобретений (таких как персональный компьютер), которые они не сумели успешно выпустить на рынок (прочитайте об этом в книге «Fumbling the Future», Smith, Alexander, 1988). Когда стало понятно, что у Xerox нет никакой заинтересованности в Ethernet и предложить эта компания может разве что помощь в стандартизации, Меткальф основал собственную компанию, 3Com, и стал продавать адаптеры Ethernet для персональных компьютеров. Были проданы миллионы устройств.

Классический Ethernet — это один длинный кабель, обвивающий здание, к которому подключаются компьютеры. Такая архитектура показана на рис. 4.13. Первый вариант, называемый в народе толстым Ethernet (thick Ethernet), напоминал желтый садовый шланг с маркировкой каждые 2,5 метра — в этих местах подключались компьютеры. (По стандарту 802.3 не требовалось, чтобы кабель был желтым, но это подразумевалось.) Ему на смену пришел тонкий Ethernet (thin Ethernet); эти кабели лучше гнулись, а соединения выполнялись с помощью стандартных разъемов BNC. Тонкий Ethernet был намного дешевле и проще в установке, но длина сегмента не превышала 185 метров (вместо 500 метров для толстого Ethernet), и каждый сегмент поддерживал не более 30 машин (вместо 100).

Все версии Ethernet имеют ограничения по длине кабелей в сегменте, то есть участкам кабелей без использования усилителя. Для построения сетей больших размеров несколько кабелей соединяются повторителями( repeaters). Повторитель — это устройство физического уровня. Он принимает, усиливает (регенерирует) и передает сигналы в обоих направлениях. С точки зрения программного обеспечения, ряд кабелей, соединенных повторителями, не отличается от сплошного кабеля (отличие заключается только во временной задержке, связанной с повторителями).

Рис. 4.13.Архитектура классической сети Ethernet

Информация по этим кабелям передается с использованием манчестерского кода. Сеть Ethernet может состоять из большого количества сегментов кабеля и повторителей, однако два приемопередатчика должны располагаться на расстоянии не более 2,5 км и между ними должно быть не более четырех повторителей. Причина такого ограничения лежит в протоколе MAC, о котором мы поговорим далее.