Чому стандарти Ethernet записуються у формі 10/100/1000? Чому б не просто 1000?

Я завжди бачив стандарти Ethernet, написані у формі " низьке значення / середнє значення / максимальне значення ", і завжди цікавився чому.

Чи не буде маршрутизатор просто відтворювати менші швидкості що-небудь нижче максимальної, якщо він налаштований як такий, тому робить "/" непотрібним?

Вони включають це, оскільки не всі порти здатні працювати з декількома швидкостями або певними швидкостями.

Біг з однією швидкістю був, мабуть, найпоширенішим, коли вперше вийшов 100BASE-TX, і ряд комутаторів зафіксував порти 100BASE-TX як порти висхідної лінії зв'язку з портами 10BASE-T для забезпечення доступу. Однак для багатьох портів на базі GBIC / SFP прийнято працювати лише з певною визначеною швидкістю (наприклад, 100 Мбіт / с або 1000 Мбіт / с).

Просуваючись вперед, ви почнете бачити підтримку для зниження низьких швидкостей. Cisco вже не забезпечує підтримку 10BASE-T за допомогою своїх нових портів "multi-Gig". Я не впевнений, що це вибір дизайну від Cisco або також частина поправки до IEEE 802.3bz, яка ще працює.

Ви також знайдете більшість (AFAIK усіх, але не на 100% визначених) портів на платформі Cisco Nexus більше не підтримуватимуть 10BASE-T і будуть позначені як порти 100/1000 (або порти 1000/10000, які не підтримують 100BASE-TX ).

І це не тільки Cisco. Інші постачальники, що надають можливість 10G, часто обмежують порти швидкістю 1 / 10G або 100/1000/10000. Як приклад, HP має декілька продуктів, які слідують за двошвидкісною моделлю, і Extreme прагне використовувати тришвидкісну модель для своїх 10G мідних портів.

Гарне питання. Щоб повністю відповісти на це, було б досить глибоко поглянути на проводку Ethernet. Але я спробую пояснити це простішою мовою.

Усі три швидкості (10, 100, 1000) працюють за однією і тією ж фізичною проводкою: Неекранована кручена пара ( UTP ). UTP складається з 4 пар проводів (8 загальних проводів) - кожна пара скручена навколо один одного . Кожна пара проводів працює разом, щоб надсилати сигнали на інший кінець.

Що дозволяє одній і тій же фізичній проводці переносити біти по дроту з такою значно різною швидкістю - це різні способи використання кожної з 4 пар проводів. Нам доведеться обговорити три окремі ідеї: стандарти та використання проводів, передані біти та частота.

Стандарти та використання проводів

Наприклад, 100BASE-TX є переважаючим стандартом, який регулює швидкість передачі даних 100 Мбіт / с по UTP. Це робиться, виділяючи одну пару проводів для передачі, а іншу пару проводів для прийому - дві інші пари не використовуються.

1000BASE-T є переважаючим стандартом, який регулює швидкість передачі 1000 Мбіт / с через UTP. Це робиться, використовуючи всі чотири пари дротів одночасно в обох напрямках. Кожна пара відповідає за перевезення близько 250 Мбіт / с трафіку за один раз, забезпечуючи загальну пропускну здатність 1000 Мбіт / с або 1 Гбіт / с.

Передані біти

Однією з інших відмінностей між 100BASE-TX і 1000BASE-T є те, що кожен біт передачі по дроту відрізняється.

В основному, в будь-який момент часу певний сигнал напруги на дроті представляє певне значення. У 100BASE-TX можуть існувати лише два можливі значення: значення 0або значення 1. Можна сказати, що в будь-якому конкретному випадку один біт може бути переданий по дроту .

У 1000BASE-T, існує чотири можливих значення напруги , які можуть існувати на дроті: 00 01 10 11. Або, сказано інакше, кожен примірник сигналу, що застосовується до UTP у стандарті 1000BASE-T, передає два біти одночасно.

Частота

100BASE-TX вимагає частоти 100 МГц , що означає, що кожен сигнал може подаватися та зчитуватися з іншого боку 100 мільйонів разів на секунду. Це закінчується швидкістю, з якою кожна пара проводів може передавати або a, 1або a 0. Це те, що отримує 100BASE-TX зі швидкістю 100 Мбіт / с, оскільки кожен "екземпляр" сигналу, що застосовується, дорівнює одному біту, який передається. А оскільки використовуються дві пари (по одній в кожному напрямку), це дорівнює 100 Мбіт / с в одному напрямку, і 100 Мбіт / с в іншому, або всього 100 Мбіт / с повний дуплекс.

1000BASE-T вимагає використання частоти 125 МГц, що означає, що сигнал може зчитуватися (парою) проводів 125 мільйонів разів в секунду. Оскільки кожен екземпляр сигналу, що застосовується в 1000BASE-T, посилає два біти по дроту, це означає, що кожна пара може передавати 250 мільйонів біт по дроту в секунду або 250 Мбіт / с. Оскільки використовуються чотири пари, це дає загальну швидкість 1000Mbps, або 1gbps.

Підсумок

Це деякі з методів, за допомогою яких одна специфікація фізичних кабелів (UTP) здатна передавати дані з такою величезною різною швидкістю (10 Мбіт / с, 100 Мбіт / с, 1000 Мбіт / с - або 10/100/1000). Подумайте про це з точки зору еволюції технології - інженери знайшли нові способи передачі даних по одному проводу. Отож, один провід може одночасно робити кілька швидкостей. Один провід UTP може робити 10, 100 або 1000 мільйонів біт на секунду, отже, дроти та інтерфейси мають маркування 10/100/1000.

^{Боюся, я не знаю специфіки того, як 10BASE-T передає біти через провід, тому я не можу описати, як це працює, як я робив інші два стандарти}

Це дійсно зводиться до необхідності підтримувати застарілі пристрої та кабелі. У Cisco є досить хороший документ, Ethernet Technologies , який багато в чому пояснює.

Ethernet існує вже дуже давно. Він був комерціалізований у 1981 році зі швидкістю 10 Мбіт / с. Спочатку це було досить дорого.

Я пам’ятаю Ethernet-картки вартістю 750 доларів у той час, коли це було багато грошей. На це знадобилося багато років і багато аргументів, щоб досягти 100 Мбіт / с, і трохи часу, щоб поточний стандарт 100BASE-TX став переможцем. У той час він був досить дорогим порівняно з 10BASE-T, тому його тривалий час передавали в центри обробки даних та швидкісні потреби. Порти були побудовані з зворотною сумісністю з 10BASE-T, оскільки це було найбільш поширеним там, і вам може знадобитися з'єднатись із цим через комутатор, маршрутизатор тощо.

Ціна 100 Мбіт / с нарешті знизилася, коли вийшов 1000Base-T. Знову ж таки, він був досить дорогим порівняно зі 100Base-TX, і він довго залишався в центрах обробки даних на великих серверах, перш ніж ціна знизилася. І це повинно було бути сумісним з більш поширеними повільними швидкостями.

10GBASE-T зараз в преміум-положенні, використовується в першу чергу в центрах обробки даних та на серверах. Зрештою, він теж стане основним, вбудованим у більшість нового обладнання, але йому потрібно буде підтримувати сумісність упродовж багатьох років.

Наразі 40 та 100 Гбіт / с Ethernet мають нішу на ринку, і ринкові сили визначать, який і який із стандартів кожного з них стає найбільш поширеним. По мірі їх поширення ціни на 10GBASE-T знизяться.

Розвиток і розробка вже зроблено для більш низьких швидкостей, а Ethernet в основному побудований на мікросхемі, тому пропонувати більш повільні швидкості реально не варто, оскільки все ще є застарілі пристрої, навколо яких потрібні менші швидкості.

Документ Cisco у посиланні вище був написаний давно, але принципи все ще дійсні, і перше питання - це в основному те саме, що ви задаєте.

Перегляньте питання

Q - Чи не варто всі мережі 10Base-T просто модернізувати до 100 Мбіт / с? Чому або чому ні?

A - Не обов’язково - якщо поточна мережа 10Base-T заснована на ретрансляторах, заміна ретрансляторів на 10/100 ненасичуючих комутаторів призведе до автоматичного збільшення в середньому доступної ширини пропускної здатності для кожної кінцевої станції в n рази.

Q - Які версії 100Base рекомендуються? Чому?

A - 100Base-TX рекомендується, якщо горизонтальна проводка категорія5 або краща UTP. Якщо горизонтальне кабелювання є категорією 3, 100BaseT4 може бути використане, але це може бути важко придбати (деякі звіти свідчать, що оскільки 100Base-TX був доступний більше, ніж за рік до T4, він захопив цілих 95 відсотків ринку). 100Base-T2 недоступний.

Q - Які версії 1000Base рекомендуються? Де вони будуть використовуватися?

A - 1000Base-T, рекомендується, якщо горизонтальне кабелювання категорії 5 або вище UTP. 1000Base-SX можна використовувати, якщо горизонтальне кабелювання є багатомодовим оптичним волокном, а також для деяких багатомодових магістралей. 1000Base-LX можна використовувати для одномодового або багатомодового оптичного волокна (див. Таблицю 7-5). 1000Base-CX можна використовувати для перемичок на коротких відстанях у приміщенні обладнання до 25 метрів.

Q - Які типи кабелів слід використовувати для нових мереж? Для модернізації існуючих мереж? Чому?

A - Нові або замінні UTP-посилання можуть бути категорії 5E або вище, щоб забезпечити зростання швидкості передачі даних до 1000 Мбіт / с. Багатомодове волокно може використовуватися, як зазначено в Таблиці 7-5 для 1000Base-SX, або як зазначено в абзаці, наступному в Таблиці 7-5 для 1000Base-LX. (Ці волокна також нададуть підтримку в майбутньому на більш короткі відстані [від 100 до 300 метрів, залежно від довжини хвилі] зі швидкістю 10000 Мбіт / с.) одномодове волокно.

Q - Як дізнатися, коли мережу потрібно оновити? З чого ви починаєте?

A - Є кілька способів:

• Ваші користувачі скажуть вам (але часто лише після того, як вони переступили поріг фрустрації).
• Ваша система управління мережею повинна бути здатна вказувати характеристики навантаження для кожного порту DCE.
• Ваша організація розглядає можливість додавання нових програм (наприклад, мультимедіа), які потребують більшої пропускної здатності для зв'язку.
• Ваша організація зростає, і у потрібних місцях недостатньо портів DCE для розміщення додаткових користувачів.

Визначивши потребу, ви можете розглянути варіанти. Пам’ятайте, що мережеві елементи з найдовшим терміном експлуатації (медіа посилань, а потім мережеві сервери та мережеві комутатори) також можуть бути найдорожчими для заміни. Вибирайте з огляду на майбутнє зростання і розглядайте можливість використання цих елементів, де це можливо.

Чисті концентратори Ethernet використовували лише одну швидкість - ви не зможете підключити 10-мегабітний пристрій (або інший концентратор, комутатор, маршрутизатор із такою швидкістю) до концентратора 100 Мбіт. Це було надзвичайно незручно, тому вбудовані двошвидкісні концентратори (в основному двопортовий вимикач). Це було проривом 100mbit Ethernet на домашніх / SOHO ринках. Так само, звичайно, і для комутаторів з двосторонніми портами пізніше. Маркетинговий термін для відмежування від старих одношвидкісних речей був '10 / 100 ', і це було так сильно продається, що ви навіть не можете собі уявити.

Порти позначені "10/100/1000", щоб показати їх сумісність - такий порт буде зв'язуватися з іншим портом на найбільшій взаємній швидкості. Це хороший спосіб оновити свою мережу по мірі просування. Багато хто починав зі 100 Мбіт / с, або навіть 10 Мбіт / с, і замінюючи пристрої з часом, вони починають зв’язуватися з більшою швидкістю.

Однак стандарти PHY мають лише одну швидкість: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR, ... Немає обов'язкової сумісності для порту 100BASE-TX, який також підтримує 10BASE-T, але він не є обов'язковим і надзвичайно поширені. Отже, порт з декількома швидкостями сумісний з декількома різними PHY.

Ідеальна сумісність вниз часто закінчується портами 10G, які часто також підтримують лише 1G і не мають меншої швидкості.