Ethernet, IV.

Stomegabitový Ethernet

původní koncepce Ethernetu, vzniklá koncem sedmdesátých let a standardizovaná počátkem let osmdesátých, počítala s přenosovou rychlostí deseti megabitů za sekundu. Ta byla na svou dobu opravdu vysoká, a skýtala i dosti značnou rezervu výkonu oproti tehdejším potřebám. Nicméně s rostoucími nároky nejrůznějších aplikací se ona rezerva rychle vyčerpala, a samotný Ethernet časem zákonitě "přestal stíhat". A tak se začalo uvažovat o tom, zda by nešlo Ethernet zrychlit, nejlépe hned na desetinásobek - tedy udělat z původního desetimegabitového Ethernetu Ethernet stomegabitový. Úvahy o takovémto zrychlení se ubíraly dvěma základními směry: jeden z nich vycházel z názoru, že některé vlastnosti Ethernetu se osvědčily a jiné ne, a že by tedy bylo rozumné ponechat ty dobré, a vyměnit ty špatné. Druhý názorový proud naopak vycházel z toho, že je nutné zachovat maximální možnou návaznost na původní Ethernet, a tudíž ponechat i ty jeho vlastnosti, které se ukázaly jako ne zcela optimální. Předmětem sporu byla hlavně neřízená přístupová metoda CSMA/CD - na jedné straně jednoduchá a s malou režií, na druhé straně nezaručující, že se zájemce o vysílání skutečně dostane ke slovu, a fungující pouze statisticky (což má mj. za důsledek, že chování Ethernetu se při rostoucí zátěži začíná naopak zhoršovat). Zastánci jednoho přístupu navrhovali nahradit metodu CSMA jinou metodou, zatímco zastánci druhého názorového proudu ji chtěli ponechat.

 

100VG AnyLAN

Konkrétní řešení, vycházející ze snahy nahradit ne zcela optimální vlastnosti Ethernetu, pochází hlavně od firmy Hewlett-Packard, a dnes je označováno jako 100VG AnyLAN. Jednou z motivací firmy HP přitom bylo umožnit provozování nového stomegabitového Ethernetu i po kroucené dvoulince kategorie 3, neboli po původní telefonních rozvodem (v zámoří je dvoulinka telefonního typu označována také jako "voice grade") - byť za cenu toho, že budou muset být použity celkem 4 páry této dvoulinky (dimenzované pouze pro desetimegabitové přenosy). Odsud pak také prvních pět znaků v označení nové technologie: 100VG znamená přenosy rychlostí 100 Mbps po dvoulince kategorie "voice grade". Další část názvu, AnyLAN, má zajímavou historii - ke snahám firmy HP se časem přidala i firma IBM, která hledala možnost jak vytvořit další možnou vývojovou linii jejího Token Ringu (také ten totiž se svými 16 Mbps přestával stačit potřebám uživatelů). Díky firmě IBM se nakonec prosadilo takové řešení, které skutečně umožnilo snadnou návaznost jak na stávající desetimegabitový Ethernet, tak i na šestnáctimegabitový Token Ring - v interpretaci autorů tedy návaznost na "jakoukoli síť", odsud: AnyLAN.

 

Demand priority

To podstatné, v čem se koncepce 100VG AnyLAN liší od klasického Ethernetu, je použitá přístupová metoda. Zatímco původní Ethernet používá přístupovou metodu CSMA/CD, uzpůsobenou původní sběrnicové topologii Internetu, technologie 100VG AnyLAN vychází z předpokladu, že tato neřízená přístupová metoda již není nutná - proto, že přechodem na kroucenou dvoulinku se původní fyzická sběrnicová topologie změnila na stromovitou, a vlastně jen kvůli metodě CSMA/CD se musí sběrnicová topologie alespoň logicky emulovat (tj. předstírat, chováním rozbočovačů, alias hub-ů). Autoři technologie 100VG AnyLAN se rozhodli využít nové topologie a "ušít jí na míru" novou, efektivnější přístupovou metodu (řízenou, s lepším chováním při rostoucí zátěži). Tato metoda dostala označení Demand Priority, a je založena na následující myšlence: při stromovité topologii sítě, dané použitím kroucené dvoulinky a rozbočovačů, má každý uzel svou přípojku k nejbližšímu rozbočovači vlastně jen a jen pro sebe, a nemusí ji s žádným jiným uzlem sdílet. Takže ji může využít i k tomu, aby v případě zájmu požádal (vyslal žádost, anglicky: demand) jejím prostřednictvím nejbližší rozbočovač o právo vysílat. Jednotlivé žádosti, o jejichž osudu pak rozhoduje rozbočovač (či vzájemně propojené rozbočovače) přitom mohou mít i různé úrovně priority (odsud také označení celé přístupové metody, která dokáže brát v úvahu různé stupně naléhavosti žádostí).

 

Fast Ethernet

obě varianty stomegabitového Ethernetu, tedy jak varianta zachovávající všechny původní vlastnosti včetně metody CSMA/CD, tak i verze nahrazující tuto přístupovou metodu metodou Demand priority, měly silné ambice deklarovat se za nástupce původního desetimegabitového Ethernetu a stavět na jeho reputaci a renomé. Oba návrhy se také svorně sešly na jediném stole pracovní skupiny IEEE 802.3, zabývající se standardizací Ethernetu. Ta po jisté době zvažování nakonec došla k závěru, že použití přístupové metody CSMA/CD je pro Ethernet natolik charakteristické, že bez ní už "Ethernet přestává být Ethernetem". Proto návrh s novou přístupovou metodou smetla ze stolu, a za jediného "nástupce" Ethernetu prohlásila ten, který metodu CSMA/CD neměnil. Pouze tento návrh si tedy mohl podržet neformální označení Fast Ethernet ("rychlý Ethernet") a vůbec pyšnit se klíčovým slovem "Ethernet". Druhý návrh však nezmizel zcela ze světa - místo "Ethernetové komise" se dostal na stůl jiné pracovní skupině (IEEE 802.12), která byla v rámci společnosti IEEE vytvořena specificky pro tuto novou technologii. Výsledkem pak byl fakt, že standard technologie 100VG AnyLAN byl přijat a schválen dokonce dříve, než standard Fast Ethernetu.

 

100BaseT

verze stomegabitového Ethernetu (Fast Ethernet-u), předpokládající zachování všech jeho vlastností včetně přístupové metody CSMA/CD, se samozřejmě také dočkala své standardizace, pod označením 100BaseT, navazujícím na předchozí tradice. Na rozdíl od předchozích verzí Ethernetu jde ale o společné označení, které má ještě několik "podvariant", závislých na použitém přenosovém médiu. I autoři této verze Ethernetu se totiž snažili umožnit použití různých přenosových médií - kromě "rychlé" dvoulinky, dimenzované na 100Mbps (tedy kroucené dvoulinky kategorie 5, viz minule) i použití optických vláken, a také použití "pomalé" (telefonní, resp. voice grade). Výsledkem je pak trojice dílčích standardů, které specifikují nejnižší vrstvu implementace Ethernetu (vrstvu PHY, Physical Layer).

 

100BaseTX

prvním z trojice dílčích fyzických standardů je 100BaseTX, specifikující jak provozovat Ethernet nad dvěma páry kroucené dvoulinky kategorie 5 (tj. od každého uzlu vedou k nejbližšímu rozbočovači dva páry dvoulinkuy kat. 5).

 

100BaseFX

druhý dílčí standard říká, jak provozovat stomegabitový Ethernet nad dvěma páry optických vláken.

 

100BaseT4

třetí dílčí standard říká, jak lze provozovat stomegabitový Ethernet nad kroucenou dvoulinkou kategorie 3, tj. dimenzované jen na 10 Mbps. V tomto případě jsou ale zapotřebí hned čtyři páry kroucené dvoulinky na každou jednotlivou přípojku (odsud také ona čtyřka v označení)

 

100BaseX

společné označení pro dílčí standardy 100BaseTX, FX a T4.

 

Repeater Class I

jedním z důsledků desetinásobného zrychlení Ethernetu nutně bylo i zkrácení jeho dosahu, alespoň pokud jde o jednotlivé segmenty a segmenty propojené opakovači - ne sice na desetinu původních hodnot, ale přesto šlo o dosti citelné zkrácení. To lze kompenzovat buď propojováním pomocí switchů či směrovačů, kde pak limit na počet zapojení do kaskády není, nebo nasazením opakovačů. Zde je ale nutné pamatovat na to, že u stomegabitového Ethernetu jsou dva druhy opakovačů. Lisí se v tom, zda se snaží "rozbalovat" jednotlivé bity které skrz ně prochází (tj. jsou schopné je převádět z jednoho způsobu kódování do jiného), nebo zda nikoli. Opakovače třídy I (Class I) se snaží bity "vybalovat" z jejich kódování, a tudíž dokáží mezi sebou propojit například segmenty na kroucené dvoulince kategorie 3 (tj. dle 100BaseT4) a segmenty na kroucené dvoulince kategorie 5 (tj. dle 100BaseTX), které používají odlišné způsoby kódování jednotlivých bitů. Takovéto opakovače však mají "více práce", vzniká na nich relativně větší zdržení, a tudíž takovýto opakovač může být použit v každé kolizní doméně jen jeden (tj. mezi dvěma switchi či směrovači).

 

Repeater Class II.

Tento typ opakovače "nerozbaluje" jednotlivé bity, pouze zesiluje příslušný signál (aniž se snaží jej jakkoli interpretovat) a tudíž dokáže propojit jen segmenty se stejným způsobem kódování. To jsou například segmenty na bázi 100BaseTX a FX (zatímco 100BaseT4 používá jiné kódování). Opakovače tohoto typu lze použít dva v každé kolizní doméně.