Ethernet na kroucené dvoulince

Významným momentem v životě Ethernetu byl jeho přechod z koaxiální kabeláže na kroucenou dvoulinku. Nešlo přitom jen o pouhou "změnu drátu", ale o něco zásadnějšího, co ale Ethernet zpočátku příliš nedocenil.

Zkusme si nejprve naznačit, jaké důvody stály v pozadí za snahami převést Internet z koaxiální kabeláže na kroucenou dvoulinku - hlavní důvody byly dva: lepší možnosti správy kabeláže, a snaha využít již existující kabelové rozvody, původně určené pro potřeby telefonie. Začněme nejprve otázkou správy, zatímco druhý aspekt si necháme na příště.

Síťové rozvody, budované na koaxiálních kabelech, jsou notoricky známé svou malou spolehlivostí. K té přispívá zejména zranitelnost konektorů BNC, fungujících na principu bajonetového uzávěru: stačí velmi málo, například nedotáhnout dostatečně takovýto uzávěr na některém z T konektorů (nebo jej třeba záměrně trochu uvolnit), a celý segment je náhle mimo provoz. Nemusí přitom vždy jít o neznalost či zlou vůli, někdy může jít třeba o šlápnutí na kabel volně se povalující po zemi, nebo o jeho vytrhnutí z konektoru při pohybu nábytku apod. Podstatné je ale to, že jediná chyba na celém kabelovém segmentu, ke kterému mohou být připojeny například až desítky koncových uzlů, vyřazuje z provozu celý tento segmenty, tj. všechny připojené uzly (až do nejbližšího opakovače, mostu, switche či směrovače). Takže jeden neopatrný či dokonce zlomyslný uživatel znemožní práci všem ostatním. Důležitá je také možnost rozpoznání a lokalizace závady na kabelovém segmentu - tu není problém zjistit (detekovat) s přesností na celý segment, tj. říct zda je v pořádku nebo nikoli. Ovšem konkrétní lokalizace závady je mnohem obtížnější, a většinou vyžaduje fyzickou kontrolu kabelu po celé jeho délce, i fyzickou kontrolu všech konektorů, mnohdy i s využitím speciálních měřících přístrojů.

Zásuvky EAD

Představa EAD zásuvek

Jedním z řešení, které se snažilo zvýšit spolehlivost síťových rozvodů na koaxiálních kabelech, bylo použití tzv. EAD zásuvek (EAD, Ethernet Attachment Device). Lze si je představit jako určitý druh pojistek proti přerušení koaxiálního segmentu - za normálního stavu vede ("odbočuje") ze zásuvky speciální kabel (označovaný obvykle jako tzv. drop kabel), který je ve skutečnosti smyčkou ze dvou koaxiálních kabelů, vedoucích "tam a zpět" ke koncovému uzlu. Pokud je příslušný konec takovéhoto drop kabelu řádně zastrčen do EAD zásuvky, je koaxiální kabel procházející skrz EAD zásuvku rozpojen, a jeho konce jsou napojeny na smyčku tvořenou drop kabelem (viz obrázek). Zajímavé to je v okamžiku, kdy je drop kabel odpojen od zásuvky - pak tato zásuvka sama a zcela automaticky (díky jednoduchému pružinovému mechanismu) propojí oba konce průchozího kabelu, a tím zachová jeho celkovou integritu a funkceschopnost.

Takže když si někdo odpojí svůj drop kabel z EAD zásuvky (nebo jej třeba nechtěně vytrhne), odpojí jen sám sebe, ale neznemožní práci ostatním. Přitom rozvody kabelu mezi jednotlivými EAD zásuvkami mohou být řešeny tak, aby se minimalizovalo jejich možné poškození, například mohou být zabudovány do zdi.

Vlastnosti kroucené dvoulinky

Zásadním a principiálním rozdílem mezi koaxiálním kabelem a kabelem z kroucené dvoulinky (nazývaným též: twist, od anglického: twisted pair) je skutečnost, že na koaxiálním kabelu je možné vytvářet odbočky, zatímco na kroucené dvoulince nikoli. Koaxiální kabel tudíž vede na sběrnicovou topologii sítě, zatímco v případě použití kroucené dvoulinky takováto sběrnicová topologie již není možná.

Místo odboček přímo na kabelu, které u kroucené dvoulinky nejsou možné, zde musí dojít k potřebnému "rozbočení" elektronickou cestou, pomocí vhodných elektronických obvodů. Každý souvislý kus kroucené dvoulinky lze použít jen jako dvoubodový spoj, takže jeden jeho konec může ústit do koncového uzlu, zatímco druhý konec musí ústit do elektronických obvodů, které zajišťují potřebné rozbočení. Tyto obvody jsou typicky umístěny "v krabičce" (modulu, skříňce), které se pak ne nadarmo říká rozbočovač (anglicky hub).

Co je hub?

Představa připojování pomocí kroucené dvoulinky

Je nesmírně důležité uvědomit si, že pojem "rozbočovač" (hub) vypovídá o tom, že jde o zařízení které zajišťuje "rozbočení" určitého počtu kabelových segmentů, ale neříká nic o tom, jakým způsobem je toto rozbočení realizováno. Rozbočovač, alias hub, tudíž nemá předem dáno, zda má jednotlivé segmenty propojovat na principu opakovače, nebo na principu switchu či mostu, nebo na principu směrovače (neboli: na fyzické, linkové či síťové vrstvě). V praxi je nejčastější ten případ, kdy rozbočovač funguje jako opakovač, a veškerý provoz z jednoho segmentu průběžně opakuje do všech ostatních segmentů - z tohoto důvodu se někdy nesprávně ztotožňuje pojem "rozbočovač" s opakovačem pro kabeláž na bázi kroucené dvoulinky.

Pro správné dokreslení podstaty rozbočovačů (hub-ů) si stačí uvědomit, že dnešní výrobci aktivních síťových prvků nabízí například "routerové karty do hub-ů" (karty fungující jako směrovače, a určené pro modulární rozbočovače). Nejnázornější je možná představit si rozbočovač jako modulární šasi, které je na počátku prázdné, a jeho logická funkce závisí na tom, jaké zásuvné moduly (karty) si do něj majitel koupí.

Každý jen za sebe

Zdůrazněme si znovu, že jednotlivé kabely z kroucené dvoulinky mohou vytvářet pouze dvoubodové spoje, vedoucí mezi koncovým uzlem a rozbočovačem (případně mezi dvěma rozbočovači). Co se nyní stane v případě, kdy takovýto kabel bude mít nějakou závadu? Podobně jako u koaxiálních kabelů není žádným problémem zjistit (elektronickou cestou), zda celý kabelový segment jako takový je v pořádku či nikoli. Význam takovéhoto zjištění je ale v obou případech diametrálně odlišný - v případě kroucené dvoulinky se týká právě a pouze připojení jediného koncového uzlu. V praxi není žádný problém zabudovat do rozbočovačů takové obvody, které průběžně hlídají provozuschopnost každého jednotlivého kabelového segmentu, a v případě jakékoli závady mohou ohlásit, který konkrétní uzel má závadu v připojení.

Vzhledem ke dvoubodovému charakteru kabelu je navíc jistě zřejmé, že závada na jednom kabelu nemusí nijak ovlivnit provoz na ostatních kabelech - příslušné obvody uvnitř rozbočovače závadnou větev jednoduše logicky i fyzicky odpojí. Efekt je tedy již z principu stejný, jako při použití EAD zásuvek - když se uživateli nějak poškodí jeho připojení (nebo si jej poškodí sám), týká se to pouze jeho samotného, a ne ostatních uživatelů.

Příznivé vlastnosti kabeláže na bázi kroucené dvoulinky časem vedly k vytvořené celé ucelené metodiky budování rozvodů s velmi vysokou trvanlivostí a spolehlivostí - jde o tzv. strukturovanou kabeláž, kterou jsme se zabývali v 5. dílu 6. modulu tohoto seriálu.

Co se změnilo

Zdůrazněme si nyní principiální změnu, ke které s přechodem na kroucenou dvoulinku došlo: zatímco koaxiální kabely byly již svou fyzickou podstatou sdíleným přenosovým médiem, kabelové segmenty již sdíleným přenosovým médiem nejsou! Každý koncový uzel zde má svou vlastní přípojku k nejbližšímu rozbočovači jen a jen pro sebe, a nemusí se o ni s nikým jiným dělit. Důležité ale je, že Ethernet se i na novou kabeláž snaží dívat přesně stejně, jako kdyby byla sdílená, a nesnaží se nijak využít nových možností. Ale o tom zase až příště.

---