Focas2 ethernet что это

Обновлено: 07.07.2024

В компьютерных сетях , кадр Ethernet является уровень линии передачи данных блока данных протокола и использует основные Ethernet физического уровня транспортных механизмы. Другими словами, блок данных по каналу Ethernet транспортирует кадр Ethernet в качестве полезной нагрузки.

Ethernet - кадр предшествует преамбулы и ограничителя начала кадра (SFD), которые являются одновременно частью Ethernet - пакета на физическом уровне . Каждый кадр Ethernet начинается с заголовка Ethernet, который содержит MAC-адреса назначения и источника в качестве первых двух полей. Средняя часть кадра - это данные полезной нагрузки, включая любые заголовки для других протоколов (например, Интернет-протокола ), переносимые в кадре. Кадр заканчивается проверочной последовательностью кадра (FCS), которая представляет собой 32-битную циклическую проверку избыточности, используемую для обнаружения любого повреждения данных при передаче.

СОДЕРЖАНИЕ

Состав

Пакет данных на проводе и кадр в качестве полезной нагрузки состоят из двоичных данных. Ethernet передает данные со старшим октетом (байтом) первым; однако в каждом октете младший бит передается первым.

Внутренняя структура кадра Ethernet определена в IEEE 802.3. В таблице ниже показан полный пакет Ethernet и фрейм внутри в том виде, в каком он был передан, для размера полезной нагрузки до MTU в 1500 октетов. Некоторые реализации Gigabit Ethernet и других высокоскоростных вариантов Ethernet поддерживают большие кадры, известные как jumbo-кадры .

Необязательный тег 802.1Q занимает дополнительное место в кадре. Размеры полей для этой опции указаны в скобках в таблице выше. IEEE 802.1ad (Q-in-Q) позволяет использовать несколько тегов в каждом кадре. Этот вариант здесь не проиллюстрирован.

Пакет Ethernet - физический уровень

Разделитель преамбулы и начального кадра

Кадр Ethernet внутри пакета Ethernet с SFD, обозначающим конец преамбулы пакета и указывающим начало кадра.

Пакет Ethernet начинается с семиоктетной преамбулы и однооктетного ограничителя начального кадра (SFD).

Преамбула состоит из 56-битного (семибайтового) шаблона с чередованием 1 и 0 битов, что позволяет устройствам в сети легко синхронизировать часы своих приемников, обеспечивая синхронизацию на уровне битов. За ним следует SFD, чтобы обеспечить синхронизацию на уровне байтов и пометить новый входящий фрейм. Для вариантов Ethernet, передающих последовательные биты вместо более крупных символов , (некодированный) битовый шаблон на проводе для преамбулы вместе с частью SFD кадра составляет 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011; Биты передаются по порядку слева направо.

SFD - это восьмибитовое (однобайтное) значение, которое отмечает конец преамбулы, которая является первым полем пакета Ethernet, и указывает начало кадра Ethernet. SFD предназначен для разрыва битовой последовательности преамбулы и сигнализации о начале фактического кадра. Сразу за SFD следует MAC-адрес назначения , который является первым полем в кадре Ethernet. SFD - это двоичная последовательность 10101011 (0xD5, десятичное 213 в первом битовом порядке LSB Ethernet).

Схема приемопередатчика физического уровня (сокращенно PHY) требуется для подключения Ethernet MAC к физической среде. Соединение между PHY и MAC не зависит от физической среды и использует шину из средств массовой информации независимого интерфейс семья ( MII , GMII , RGMII , SGMII , XGMII ). Микросхемы приемопередатчиков Fast Ethernet используют шину MII, которая является четырехбитовой (один полубайт ) шиной, поэтому преамбула представлена как 14 экземпляров 0xA, а SFD - 0xA 0xB (в полубайтах). Микросхемы приемопередатчиков Gigabit Ethernet используют шину GMII, которая представляет собой восьмиразрядный интерфейс, поэтому последовательность преамбулы, за которой следует SFD, будет иметь вид 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5 (в байтах).

Кадр - уровень канала передачи данных

Заголовок

Заголовок содержит MAC-адреса назначения и источника (каждый длиной по шесть октетов), поле EtherType и, необязательно, тег IEEE 802.1Q или тег IEEE 802.1ad .

Поле EtherType имеет длину два октета и может использоваться для двух разных целей. Значения 1500 и ниже означают, что он используется для указания размера полезной нагрузки в октетах, а значения 1536 и выше указывают, что он используется как EtherType, чтобы указать, какой протокол инкапсулирован в полезной нагрузке кадра. При использовании в качестве EtherType длина кадра определяется местоположением межпакетного промежутка и действительной контрольной последовательностью кадра (FCS).

IEEE 802.1Q тег или IEEE 802.1ad тега, если он присутствует, представляет собой поле из четырех октетов , что указывает на то виртуальной локальной сети (VLAN) членство и IEEE 802.1p приоритет. Первые два октета тега называется Т аги Р rotocol ID entifier (TPID) и дважды как поле EtherType , указывающим , что кадр является либо 802.1Q или 802.1ad тегов. 802.1Q использует TPID 0x8100. 802.1ad использует TPID 0x88a8.

Полезная нагрузка

Минимальная полезная нагрузка составляет 42 октета при наличии тега 802.1Q и 46 октетов при отсутствии. Когда фактическая полезная нагрузка меньше, соответственно добавляются байты заполнения. Максимальная полезная нагрузка - 1500 октетов. Нестандартные кадры большого размера позволяют увеличить максимальный размер полезной нагрузки.

Последовательность проверки кадра

Последовательность проверки кадра (FCS) - это четырехоктетная проверка циклическим избыточным кодом (CRC), которая позволяет обнаруживать поврежденные данные во всем кадре, принятом на стороне получателя. Согласно стандарту значение FCS вычисляется как функция защищенных полей кадра MAC: адреса источника и назначения, поля длины / типа, данных клиента MAC и заполнения (то есть всех полей, кроме FCS).

Согласно стандарту, это вычисление выполняется с использованием алгоритма CRC32 BZIP2 со сдвигом влево (poly = 0x4C11DB7, начальный CRC = 0xFFFFFFFF, CRC дополняется после, значение проверки = 0x38FB2284). Стандарт гласит, что данные передаются первым младшим значащим битом (бит 0), тогда как FCS передается первым старшим значащим битом (бит 31). Альтернативой является вычисление CRC с использованием CRC32 со сдвигом вправо (poly = 0xEDB88320, начальный CRC = 0xFFFFFFFF, CRC дополняется пост-дополнением, значение проверки = 0x2144DF1C), что приведет к CRC, который является инверсией битов FCS, и передать сначала данные и младший бит CRC, что приводит к идентичным передачам.

Стандарт гласит, что получатель должен вычислять новую FCS по мере получения данных, а затем сравнивать полученную FCS с FCS, вычисленным получателем. Альтернативой является вычисление CRC как для полученных данных, так и для FCS, что приведет к фиксированному ненулевому значению «проверки». (Результат не равен нулю, потому что CRC дополняется во время генерации CRC). Поскольку данные принимаются первым из младших битов, и чтобы избежать необходимости буферизовать октеты данных, приемник обычно использует CRC32 со сдвигом вправо. Это делает значение «проверки» (иногда называемое «магической проверкой») 0x2144DF1C.

Однако аппаратная реализация CRC с логическим сдвигом вправо может использовать регистр сдвига с линейной обратной связью со сдвигом влево в качестве основы для вычисления CRC, реверсирования битов и получения значения проверки 0x38FB2284. Поскольку дополнение CRC может выполняться после вычисления и во время передачи, то, что остается в аппаратном регистре, является результатом без дополнений, поэтому остаток для реализации с правым сдвигом будет дополнением к 0x2144DF1C = 0xDEBB20E3, а для сдвига влево реализация, дополнение 0x38FB2284 = 0xC704DD7B.

Конец кадра - физический уровень

Конец кадра обычно обозначается символом конца из-потока данных на физическом уровне или по потере сигнала несущей; примером является 10BASE-T , где принимающая станция определяет конец переданного кадра по потере несущей. Более поздние физические уровни используют явный конец данных или конец символа или последовательности потока , чтобы избежать неоднозначности, особенно когда несущая постоянно пересылается между кадрами; примером является Gigabit Ethernet с его схемой кодирования 8b / 10b , в которой используются специальные символы, которые передаются до и после передачи кадра.

Межпакетный разрыв - физический уровень

Межпакетный интервал (IPG) - это время простоя между пакетами. После отправки пакета передатчики должны передать как минимум 96 бит (12 октетов) состояния незанятой линии перед передачей следующего пакета.

Дифференциация кадров Ethernet

Тип кадра	Ethertype или длина	Начало полезной нагрузки два байта
Ethernet II	≥ 1536	Любой
Novell raw IEEE 802.3	≤ 1500	0xFFFF
IEEE 802.2 LLC	≤ 1500	Другой
IEEE 802.2 SNAP	≤ 1500	0xAAAA

Есть несколько типов кадров Ethernet:

Фрейм Ethernet II, или Ethernet версии 2, или фрейм DIX является наиболее распространенным типом, используемым сегодня, поскольку он часто используется непосредственно Интернет-протоколом.
Необработанный нестандартный вариант кадра NovellIEEE 802.3
Кадр IEEE 802.2Logical Link Control (LLC)
Кадрпротокола доступа к подсети (SNAP) IEEE 802.2

Различные типы кадров имеют разные форматы и значения MTU , но могут сосуществовать на одном физическом носителе. Различие между типами кадров возможно на основании таблицы справа.

Кроме того, все четыре типа кадров Ethernet могут дополнительно содержать тег IEEE 802.1Q для определения того, к какой VLAN он принадлежит, и его приоритета ( качества обслуживания ). Эта инкапсуляция определена в спецификации IEEE 802.3ac и увеличивает максимальный кадр на 4 октета.

Тег IEEE 802.1Q, если он присутствует, помещается между полями Source Address и EtherType или Length. Первые два октета тега - это значение идентификатора протокола тега (TPID) 0x8100. Он расположен в том же месте, что и поле EtherType / Length в немаркированных кадрах, поэтому значение EtherType 0x8100 означает, что кадр помечен, а истинный EtherType / Length находится после Q-тега. За TPID следуют два октета, содержащие информацию управления тегами (TCI) (приоритет IEEE 802.1p ( качество обслуживания ) и идентификатор VLAN). За Q-тегом следует остальная часть кадра, используя один из типов, описанных выше.

Ethernet II

Фрейминг Ethernet II (также известный как DIX Ethernet , названный в честь DEC , Intel и Xerox , основных участников его разработки), определяет двухоктетное поле EtherType в кадре Ethernet , которому предшествуют MAC-адреса назначения и источника, которые идентифицируют верхний протокол уровня, инкапсулированный данными кадра. Например, значение 0x0800 EtherType сигнализирует, что фрейм содержит дейтаграмму IPv4 . Аналогично, EtherType 0x0806 указывает кадр ARP , 0x86DD указывает кадр IPv6, а 0x8100 указывает наличие тега IEEE 802.1Q (как описано выше).

Наиболее распространенный формат кадра Ethernet, тип II

Поскольку этот промышленно разработанный стандарт прошел формальный процесс стандартизации IEEE , поле EtherType было изменено на поле длины (данных) в новом стандарте 802.3. Поскольку получателю все еще необходимо знать, как интерпретировать кадр, стандарт требовал, чтобы заголовок IEEE 802.2 соответствовал длине и указывал тип. Много лет спустя стандарт 802.3x-1997 и более поздние версии стандарта 802.3 официально одобрили оба типа кадрирования. Фрейминг Ethernet II является наиболее распространенным в локальных сетях Ethernet из-за его простоты и меньших накладных расходов.

Чтобы разрешить использование некоторых кадров, использующих кадрирование Ethernet v2, и некоторых, использующих исходную версию формирования кадров 802.3, в одном и том же сегменте Ethernet, значения EtherType должны быть больше или равны 1536 (0x0600). Это значение было выбрано, потому что максимальная длина поля полезной нагрузки кадра Ethernet 802.3 составляет 1500 октетов (0x05DC). Таким образом, если значение поля больше или равно 1536, кадр должен быть кадром Ethernet v2, причем это поле является полем типа. Если оно меньше или равно 1500, это должен быть кадр IEEE 802.3, где это поле является полем длины. Исключительные значения от 1500 до 1536 не определены. Это соглашение позволяет программному обеспечению определять, является ли кадр кадром Ethernet II или кадром IEEE 802.3, обеспечивая сосуществование обоих стандартов на одном физическом носителе.

Novell raw IEEE 802.3

"Необработанный" формат кадра 802.3 от Novell был основан на ранней работе IEEE 802.3. Novell использовала это как отправную точку для создания первой реализации собственного сетевого протокола IPX через Ethernet. Они не использовали заголовок LLC, а начали пакет IPX сразу после поля длины. Это не соответствует стандарту IEEE 802.3, но поскольку IPX всегда имеет FF в качестве первых двух октетов (в то время как в IEEE 802.2 LLC этот шаблон теоретически возможен, но крайне маловероятен), на практике это обычно сосуществует на проводе с другими реализациями Ethernet, за заметным исключением некоторых ранних форм DECnet, которые это сбивали с толку.

Novell NetWare по умолчанию использовала этот тип кадра до середины девяностых годов, и поскольку NetWare тогда была очень широко распространена, а IP - нет, в какой-то момент большая часть мирового трафика Ethernet проходила через «чистый» 802.3, несущий IPX. Начиная с NetWare 4.10, NetWare по умолчанию использует IEEE 802.2 с LLC (тип кадра NetWare Ethernet_802.2) при использовании IPX.

IEEE 802.2 LLC

Некоторые протоколы, например, разработанные для стека OSI , работают непосредственно поверх инкапсуляции IEEE 802.2 LLC, которая обеспечивает как сетевые службы с установлением соединения, так и без установления соединения.

Инкапсуляция IEEE 802.2 LLC в настоящее время не широко используется в обычных сетях, за исключением крупных корпоративных установок NetWare, которые еще не перешли на NetWare через IP . В прошлом многие корпоративные сети использовали IEEE 802.2 для поддержки прозрачных мостов трансляции между сетями Ethernet и Token Ring или FDDI .

Существует Интернет-стандарт для инкапсуляции трафика IPv4 в кадры SAP / SNAP IEEE 802.2 LLC. Он почти никогда не реализуется в Ethernet, хотя используется в FDDI, Token Ring, IEEE 802.11 (за исключением диапазона 5,9 ГГц , где используется EtherType) и других локальных сетях IEEE 802 . IPv6 также может передаваться через Ethernet с использованием IEEE 802.2 LLC SAP / SNAP, но, опять же, это почти никогда не используется.

IEEE 802.2 SNAP

Изучив заголовок 802.2 LLC, можно определить, следует ли за ним заголовок SNAP. Заголовок LLC включает два восьмибитовых адресных поля, которые в терминологии OSI называются точками доступа к услугам (SAP); когда и исходный, и целевой SAP имеют значение 0xAA, за заголовком LLC следует заголовок SNAP. Заголовок SNAP позволяет использовать значения EtherType со всеми протоколами IEEE 802, а также поддерживает пространства идентификаторов частных протоколов.

В IEEE 802.3x-1997 стандарт IEEE Ethernet был изменен, чтобы явно разрешить использование 16-битного поля после MAC-адресов в качестве поля длины или поля типа.

Набор протоколов AppleTalk v2 в сети Ethernet (« EtherTalk ») использует инкапсуляцию IEEE 802.2 LLC + SNAP.

Максимальная пропускная способность

Мы можем рассчитать накладные расходы протокола для Ethernet в процентах (размер пакета, включая IPG).

Мы можем рассчитать эффективность протокола для Ethernet

Максимальная эффективность достигается при максимально допустимом размере полезной нагрузки и составляет:

для немаркированных кадров, поскольку размер пакета составляет максимум 1500 октетов полезной нагрузки + 8 октетов преамбулы + 14 октетов заголовка + 4 октета завершающей части + минимальный межпакетный интервал, соответствующий 12 октетам = 1538 октетов. Максимальный КПД составляет:

когда используется тегирование 802.1Q VLAN.

Пропускная способность может быть вычислена по эффективности

где чистая скорость передачи данных физического уровня ( скорость передачи данных по проводам) зависит от стандарта физического уровня Ethernet и может составлять 10 Мбит / с, 100 Мбит / с, 1 Гбит / с или 10 Гбит / с. Следовательно, максимальная пропускная способность для 100BASE-TX Ethernet составляет 97,53 Мбит / с без 802.1Q и 97,28 Мбит / с с 802.1Q.

Использование канала - это понятие, которое часто путают с эффективностью протокола. Он учитывает только использование канала, не обращая внимания на характер передаваемых данных - полезную нагрузку или служебные данные. На физическом уровне канал связи и оборудование не знают разницы между кадрами данных и управления. Мы можем рассчитать использование канала :

Общее время учитывает время приема-передачи по каналу, время обработки на хостах и время передачи данных и подтверждений. Время, потраченное на передачу данных, включает данные и подтверждения.

Бегущие кадры

Короткий кадр - это кадр Ethernet, длина которого меньше минимальной длины в 64 октета согласно стандарту IEEE 802.3. Ошибочные кадры чаще всего вызываются коллизиями ; другие возможные причины - неисправная сетевая карта , опустошение буфера , несоответствие дуплексного режима или проблемы с программным обеспечением.

CNC Axis Position. Задаваемые параметры: Path No; Axis No.; Data type (Value Double, Unit Byte, Name String); Type (Absolute Position, Machine Position, Relative Position).
CNC Axis Servo. Задаваемые параметры: Path No; Axis No.; Data type (Value Double, Unit Byte, Name String); Type (Servo Load Meter, Load current %, Load current Amp).
CNC Axis Spindle. Задаваемые параметры: Path No; Axis No.; Data type (Value Double, Unit Byte, Name String); Type (Spindle Load Meter, Spindle motor speed).

MACRO variable. Задаваемые параметры: Path No; Address; Data type (Double, Validation Bool).
Messages (Alarm). Задаваемые параметры: Path No; Address; Data type (String Ansi, Number Byte, Type Byte).
Messages (Operator). Задаваемые параметры: Path No; Address; Data type (String Ansi, Number Byte, Type Byte).
P-Code variables. Задаваемые параметры: Path No; Address; Data type (Conversation Double, Auxiliary Double, Execution Double, Validation Bool).

Program Name. Задаваемые параметры: Path No; Data type (Path String Ansi, Name String Ansi, Number Byte); Length.
Sequence number. Задаваемые параметры: Path No; Data type (Dword).

Как видно из перечисленных областей памяти при помощи панелей оператора ESA можно реализовать полное управление ЧПУ FANUC, с минимальными временными затратами.

Описание настроек протокола роботов FANUC SNP-X

Driver Error;
Protocol Error – данные полученные в ответе не соответствуют протоколу;
Protocol Timeout – не получен ответ от устройства за заданное время;
Socket Error;
Transmission Error;
Receive Error;
Error.

Digital Input. Задаваемые параметры: DI (номер входа); Data Type (Bit).
Digital Output. Задаваемые параметры: DO (номер выхода); Data Type (Bit).

Group Input. Задаваемые параметры: GI (номер входа); Data Type (Word).
Group Output. Задаваемые параметры: GO (номер выхода); Data Type (Word).

Robot Input. Задаваемые параметры: RI (номер входа); Data Type (Bit).
Robot Output. Задаваемые параметры: RO (номер выхода); Data Type (Bit).

SOP Input. Задаваемые параметры: SI (номер входа); Data Type (Bit).
SOP Output. Задаваемые параметры: SO (номер выхода); Data Type (Bit).

UOP Input. Задаваемые параметры: SI (номер входа); Data Type (Bit).
UOP Output. Задаваемые параметры: SO (номер выхода); Data Type (Bit).

Все перемененные привязанные к областям памяти протоколов ЧПУ FANUC Focas2 CNC и протокол роботов FANUC SNP-X могут транслироваться (передаваться) между панелями оператора\панельными контроллерами серии EW100, а также при помощи MQTТ протокола в сторонние устройства или ПО верхнего уровня.

Кто-то считает, что это очевидные вещи, другие скажут, что скучная и ненужная теория. Тем не менее на собеседованиях периодически можно услышать подобные вопросы. Мое мнение: о том, о чем ниже пойдет речь, нужно знать всем, кому приходится брать в руки «обжимку» 8P8C (этот разъем обычно ошибочно называют RJ-45). На академическую глубину не претендую, воздержусь от формул и таблиц, так же за бортом оставим линейное кодирование. Речь пойдет в основном о медных проводах, не об оптике, т.к. они шире распространены в быту.

Технология Ethernet описывает сразу два нижних уровня модели OSI. Физический и канальный. Дальше будем говорить только о физическом, т.е. о том, как передаются биты между двумя соседними устройствами.

Технология Ethernet — часть богатого наследия исследовательского центра Xerox PARC. Ранние версии Ethernet использовали в качестве среды передачи коаксиальный кабель, но со временем он был полностью вытеснен оптоволокном и витой парой. Однако важно понимать, что применение коаксиального кабеля во многом определило принципы работы Ethernet. Дело в том, что коаксиальный кабель — разделяемая среда передачи. Важная особенность разделяемой среды: ее могут использовать одновременно несколько интерфейсов, но передавать в каждый момент времени должен только один. С помощью коаксиального кабеля можно соединит не только 2 компьютера между собой, но и более двух, без применения активного оборудования. Такая топология называется шина. Однако если хотябы два узла на одной шине начнут одновременно передавать информацию, то их сигналы наложатся друг на друга и приемники других узлов ничего не разберут. Такая ситуация называется коллизией, а часть сети, узлы в которой конкурируют за общую среду передачи — доменом коллизий. Для того чтоб распознать коллизию, передающий узел постоянно наблюдает за сигналов в среде и если собственный передаваемый сигнал отличается от наблюдаемого — фиксируется коллизия. В этом случае все узлы перестают передавать и возобновляют передачу через случайный промежуток времени.

Диаметр коллизионного домена и минимальный размер кадра

Таким образом чем больше потенциальный размер сегмента сети, тем больше накладных расходов уходит на передачу порций данных маленького размера. Разработчикам технологии Ethernet пришлось искать золотую середину между двумя этими параметрами, и минимальным размером кадра была установлена величина 64 байта.

Витая пара и дуплексный режим рабты

Витая пара в качестве среды передачи отличается от коаксиального кабеля тем, что может соединять только два узла и использует разделенные среды для передачи информации в разных направлениях. Одна пара используется для передачи (1,2 контакты, как правило оранжевый и бело-оранжевый провода) и одна пара для приема (3,6 контакты, как правило зеленый и бело-зеленый провода). На активном сетевом оборудовании наоборот. Не трудно заметить, что пропущена центральная пара контактов: 4, 5. Эту пару специально оставили свободной, если в ту же розетку вставить RJ11, то он займет как раз свободные контакты. Таким образом можно использовать один кабели и одну розетку, для LAN и, например, телефона. Пары в кабеле выбраны таким образом, чтоб свести к минимуму взаимное влияние сигналов друг на друга и улучшить качество связи. Провода одной пару свиты между собой для того, чтоб влияние внешних помех на оба провода в паре было примерно одинаковым.
Для соединения двух однотипных устройств, к примеру двух компьютеров, используется так называемый кроссовер-кабель(crossover), в котором одна пара соединяет контакты 1,2 одной стороны и 3,6 другой, а вторая наоборот: 3,6 контакты одной стороны и 1,2 другой. Это нужно для того, чтоб соединить приемник с передатчиком, если использовать прямой кабель, то получится приемник-приемник, передатчик-передатчик. Хотя сейчас это имеет значение только если работать с каким-то архаичным оборудованием, т.к. почти всё современное оборудование поддерживает Auto-MDIX — технология позволяющая интерфейсу автоматически определять на какой паре прием, а на какой передача.

Возникает вопрос: откуда берется ограничение на длину сегмента у Ethernet по витой паре, если нет разделяемой среды? Всё дело в том, первые сети построенные на витой паре использовали концентраторы. Концентратор (иначе говоря многовходовый повторитель) — устройство имеющее несколько портов Ethernet и транслирующее полученный пакет во все порты кроме того, с которого этот пакет пришел. Таким образом если концентратор начинал принимать сигналы сразу с двух портов, то он не знал, что транслировать в остальные порты, это была коллизия. То же касалось и первых Ethernet-сетей использующих оптику (10Base-FL).

Зачем же тогда использовать 4х-парный кабель, если из 4х пар используются только две? Резонный вопрос, и вот несколько причин для того, чтобы делать это:

4х-парный кабель механически более надежен чем 2х-парный.
4х-парный кабель не придется менять при переходе на Gigabit Ethernet или 100BaseT4, использующие уже все 4 пары
Если перебита одна пара, можно вместо нее использовать свободную и не перекладывать кабель
Возможность использовать технологию Power over ethernet

Не смотря на это на практике часто используют 2х-парный кабель, подключают сразу 2 компьютера по одному 4х-парному, либо используют свободные пары для подключения телефона.

Gigabit Ethernet

В отличии от своих предшественников Gigabit Ethernet всегда использует для передачи одновременно все 4 пары. Причем сразу в двух направлениях. Кроме того информация кодируется не двумя уровнями как обычно (0 и 1), а четырьмя (00,01,10,11). Т.е. уровень напряжения в каждый конкретный момент кодирует не один, а сразу два бита. Это сделано для того, чтоб снизить частоту модуляции с 250 МГц до 125 МГц. Кроме того добавлен пятый уровень, для создания избыточности кода. Он делает возможной коррекцию ошибок на приеме. Такой вид кодирования называется пятиуровневым импульсно-амплитудным кодированием (PAM-5). Кроме того, для того, чтоб использовать все пары одновременно для приема и передачи сетевой адаптер вычитает из общего сигнала собственный переданный сигнал, чтоб получить сигнал переданный другой стороной. Таким образом реализуется полнодуплексный режим по одному каналу.

Дальше — больше

10 Gigabit Ethernet уже во всю используется провайдерами, но в SOHO сегменте не применяется, т.к. судя по всему там вполне хватает Gigabit Ethernet. 10GBE качестве среды распространения использует одно- и многомодовое волокно, с или без уплотнением по длине волны, медные кабели с разъемом InfiniBand а так же витую пару в стандарте 10GBASE-T или IEEE 802.3an-2006.

40-гигабитный Ethernet (или 40GbE) и 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE). Разработка этих стандартов была закончена в июле 2010 года. В настоящий момент ведущие производители сетевого оборудования, такие как Cisco, Juniper Networks и Huawei уже заняты разработкой и выпуском первых маршрутизаторов поддерживающих эти технологии.

В заключении стоит упомянуть о перспективной технологии Terabit Ethernet. Боб Меткалф, создатель предположил, что технология будет разработана к 2015 году, и так же сказал:

Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое

UPD: Спасибо хабраюзеру Nickel3000, что подсказал, про то что разъем, который я всю жизнь называл RJ45 на самом деле 8P8C.
UPD2:: Спасибо пользователю Wott, что объяснил, почему используются контакты 1,2,3 и 6.

Семейство технологий Ethernet.

Модификации Ethernet.

Варианты соединения	Скорость
Ethernet	Коаксиальный кабель, оптика, витая пара	10 Мб/с
Fast Ethernet	Оптика, витая пара	100 Мб/с
Gigabit Ethernet	Оптика, витая пара	1 Гб/с
10G Ethernet	Оптика, витая пара	10 Гб/с

Как мы и отметили сразу, различаются, в первую очередь, скорость передачи данных и тип используемого кабеля. На заре развития Ethernet использовались исключительно коаксиальные кабели, и лишь затем появились варианты с витой парой и оптикой, что привело к значительному расширению возможностей. К примеру, использование витой пары дает одновременно:

Ethernet (10 Мб/с)
10Base-2
10Base-5
10Base-T
10Base-F
10Base-FL

При этом различная физическая реализация подключения (разные кабели) приводят к возможности использования разных топологий сети. Для 10Base-5 максимально топорно:

А вот 10Base-T уже может использовать полнодуплексную передачу данных:

Здесь, как видите присутствует устройство под названием сетевой концентратор. Поэтому небольшое лирическое отступление на эту тему.

Зачастую термины сетевой концентратор, сетевой коммутатор и маршрутизатор перемешиваются и могут использоваться для описания одного и того же. Но строго говоря, все эти три термина относятся к абсолютно разному типу устройств:

Сетевой концентратор (хаб) работает на 1-м (физическом) уровне модели OSI и ретранслирует сигнал с одного входящего порта, на несколько исходящих. На этом его функционал заканчивается.
Сетевой коммутатор (свитч) работает на 2-м (канальном уровне). Здесь также происходит передача данных от одного устройства нескольким, но при этом коммутатор анализирует кадры на предмет MAC-адреса получателя и передает пакет только тому узлу, которому он адресован(!). Адресацию и структуру кадров подробно разберем чуть ниже.
Маршрутизатор же и вовсе работает на 3-м уровне (сетевом) модели OSI.

Кадр Ethernet.

Вся передаваемая информация поделена на пакеты/кадры, имеющие следующий формат:

Рассмотрим блоки подробнее:

Все поля, кроме поля данных, являются служебными.

При этом контрольная сумма в данном случае никоим образом не может помочь в устранении ошибки, она только сигнализирует о ее наличии. В результате принятый кадр целиком считается некорректным. Это, в свою очередь, приводит к необходимости передать ошибочный кадр еще раз.

При работе он позволяет идентифицировать все устройства в сети и определить, какому именно из них предназначен тот или иной кадр данных. Распределением MAC-адресов занимается регулирующий комитет IEEE Registration Authority, именно сюда производитель сетевого устройства должен обращаться для выделения ему некоего диапазона адресов, которые он сможет использовать для своей продукции.

И на этой ноте заканчиваем вводную теоретическую часть по Ethernet, в дальнейшем приступим к практическому использованию в своих устройствах. До скорого!

Читайте также: