Почему стандарты Ethernet написаны в форме 10/100/1000? Почему не просто 1000?

Я всегда видел стандарты Ethernet, написанные в форме « низкое значение / среднее значение / максимальное значение », и всегда задавался вопросом, почему.

Разве маршрутизатор просто не будет воспроизводить более низкие скорости, что ниже его максимума, если он настроен как таковой, что делает ненужным "/"?

Они включают это, потому что не все порты могут работать на нескольких скоростях или определенных скоростях.

Работа только на одной скорости была, вероятно, наиболее распространенной, когда впервые вышел 100BASE-TX, и ряд коммутаторов зафиксировали порты 100BASE-TX в качестве портов восходящей линии связи с портами 10BASE-T для обеспечения доступа. Однако многие порты на основе GBIC / SFP обычно работают только с определенной назначенной скоростью (например, 100 Мбит / с или 1000 Мбит / с).

Двигаясь вперед, вы начнете видеть поддержку снижения некоторых более низких скоростей. Cisco больше не предоставляет поддержку 10BASE-T с их новыми портами "multi-Gig". Я не уверен, является ли это выбором проекта Cisco или также частью поправки IEEE 802.3bz, которая все еще находится в разработке.

Вы также найдете большинство (AFAIK все, но не уверены на 100%) портов на платформе Cisco Nexus, которые больше не будут поддерживать 10BASE-T и обозначены как порты 100/1000 (или 1000/10000 портов, которые не поддерживают 100BASE-TX). ).

И это не только Cisco. Другие поставщики, предоставляющие возможность 10G, часто ограничивают порты до скоростей 1 / 10G или 100/1000/10000. Например, у HP есть несколько продуктов, которые следуют двухскоростной модели, а Extreme стремится использовать трехскоростную модель для своих медных портов 10G.

Хороший вопрос. Чтобы ответить на него полностью, нужно было бы довольно глубоко изучить Ethernet Wiring. Но я постараюсь объяснить это на более простом языке.

Все три скорости (10, 100, 1000) работают по одной и той же физической проводке: неэкранированная витая пара ( UTP ). UTP состоит из 4 пар проводов (всего 8 проводов) - каждая пара скручена вокруг друг друга . Каждая пара проводов работает вместе для передачи сигналов на другой конец.

То, что позволяет одному и тому же физическому кабелю переносить биты по проводу с такими чрезвычайно разными скоростями, - это разные способы использования каждой из 4 пар проводов. Нам нужно будет обсудить три отдельные идеи: Стандарты и использование проводов, Переданные биты и Частота.

Стандарты и использование проводов

Например, 100BASE-TX является преобладающим стандартом, который управляет скоростью передачи 100 Мбит / с по UTP. Это делается путем выделения одной пары проводов для передачи, а другой пары проводов для приема - оставшиеся две пары не используются.

1000BASE-T является преобладающим стандартом, который управляет скоростью передачи 1000 Мбит / с по UTP. Это делается путем одновременного использования всех четырех пар проводов в обоих направлениях. Каждая пара отвечает за пропуск трафика около 250 Мбит / с одновременно, обеспечивая общую пропускную способность 1000 Мбит / с или 1 Гбит / с.

Переданные биты

Одно из других отличий между 100BASE-TX и 1000BASE-T заключается в том, что каждый из них передает биты по проводам по-своему.

По сути, в любой момент времени определенный сигнал напряжения на проводе представляет собой определенное значение. В 100BASE-TX существует только два возможных значения: значение 0или значение 1. Вы можете сказать, что в любом конкретном случае один бит может быть передан по проводам .

В 1000BASE-T, существует четыре возможных значения напряжения , которые могут существовать на проводе: 00 01 10 11. Или, иначе говоря, каждый экземпляр сигнала, применяемого к UTP в стандарте 1000BASE-T, передает два бита за раз.

частота

100BASE-TX требует частоту 100 МГц , что означает, что каждый сигнал может применяться и считываться другой стороной 100 миллионов раз в секунду. Это заканчивается скоростью, с которой каждая пара проводов может передавать либо a, 1либо a 0. Это то, что получает 100BASE-TX со скоростью 100 Мбит / с, потому что каждый «экземпляр» применяемого сигнала соответствует одному передаваемому биту. А поскольку используются две пары (по одной в каждом направлении), это соответствует 100 Мбит / с в одном направлении и 100 Мбит / с в другом, или всего 100 Мбит / с в дуплексном режиме.

1000BASE-T требует использования частоты 125 МГц, что означает, что сигнал может считываться с (пары) проводов 125 миллионов раз в секунду. Поскольку каждый экземпляр сигнала, применяемого в 1000BASE-T, отправляет два бита по проводам, это означает, что каждая пара может передавать 250 миллионов бит по проводам в секунду, или 250 Мбит / с. Поскольку используются четыре пары, это обеспечивает общую скорость 1000 Мбит / с или 1 Гбит / с.

Резюме

Это некоторые из методов, которые спецификация единой физической кабельной системы (UTP) способна передавать данные с такими огромными скоростями (10 Мбит / с, 100 Мбит / с, 1000 Мбит / с - или 10/100/1000). Подумайте об этом с точки зрения развития технологий - инженеры нашли новые способы передачи данных по одному и тому же проводу. Таким образом, один провод может одновременно работать с несколькими скоростями. Один провод UTP может обрабатывать 10, 100 или 1000 миллионов бит в секунду, поэтому провода и интерфейсы имеют маркировку 10/100/1000.

^{Боюсь, я не знаю специфики того, как 10BASE-T передает биты по проводам, поэтому я не могу описать, как это работает, как я сделал два других стандарта}

Это действительно сводится к необходимости поддерживать устаревшие устройства и кабели. У Cisco есть довольно хороший документ, Ethernet Technologies , который многое объясняет.

Ethernet существует уже очень давно. Он был коммерциализирован в 1981 году на скорости 10 Мбит / с. Сначала это было довольно дорого.

Я помню карты Ethernet, которые стоили 750 долларов в то время, когда это было много денег. Потребовалось много лет и много споров, чтобы достичь 100 Мбит / с, и немного времени, чтобы нынешний стандарт 100BASE-TX стал победителем. В то время он был довольно дорогим по сравнению с 10BASE-T, поэтому его долго обслуживали в центрах обработки данных и высокоскоростных системах. Порты были построены с обратной совместимостью с 10BASE-T, потому что это было наиболее распространенным, и вам может потребоваться подключиться к нему с коммутатора, маршрутизатора и т. Д.

Цена 100 Мбит / с, наконец, снизилась, когда была выпущена 1000Base-T. Опять же, он был довольно дорогим по сравнению с 100Base-TX, и в центрах обработки данных он оставался большими серверами в течение долгого времени, прежде чем цена снизилась. И это должно было быть совместимо с более распространенными более медленными скоростями.

10GBASE-T в настоящее время занимает премиальное положение, используется в основном в центрах обработки данных и на серверах. Он также в конечном итоге станет основным, встроенным в большинство нового оборудования, но ему потребуется поддерживать обратную совместимость в течение многих лет.

Ethernet на скорости 40 и 100 Гбит / с в настоящее время занимает свою нишу на рынке, и рыночные силы будут определять, какой и какой стандарт каждого из них станет наиболее распространенным. По мере того как они станут более распространенными, цены на 10GBASE-T упадут.

НИОКР уже были проведены для более медленных скоростей, и Ethernet в настоящее время в основном построен на чипе, поэтому предлагать более медленные скорости на самом деле уже не нужно, поскольку все еще существуют устаревшие устройства, которым требуются более медленные скорости.

Документ Cisco, приведенный выше, был написан давно, но принципы все еще действительны, и первый вопрос, по сути, тот же, что и вы.

Обзорные вопросы

В - Не следует ли просто обновить все сети 10Base-T до 100 Мбит / с? Почему или почему нет?

A - Не обязательно - если текущая сеть 10Base-T основана на ретрансляторах, замена ретрансляторов ненасыщающими коммутаторами 10/100 приведет к автоматическому увеличению в n раз средней доступной полосы пропускания для каждой конечной станции.

Q - Какие версии 100Base рекомендуются? Зачем?

A - 100Base-TX рекомендуется, если горизонтальная проводка относится к категории 5 или выше UTP. Если горизонтальная кабельная система относится к категории 3, можно использовать 100BaseT4, но ее может быть сложно приобрести (в некоторых отчетах указывается, что, поскольку 100Base-TX был доступен более чем за год до T4, он захватил целых 95 процентов рынка). 100Base-T2 недоступен.

Q - Какие версии 1000Base рекомендуются? Где они будут использоваться?

A - 1000Base-T, рекомендуется, если горизонтальная кабельная система относится к категории 5 или выше UTP. 1000Base-SX можно использовать, если горизонтальная кабельная сеть является многомодовым оптическим волокном, а также для некоторых многомодовых магистралей. 1000Base-LX может использоваться как для одномодового, так и для многомодового оптического волокна (см. Таблицу 7-5). 1000Base-CX можно использовать для перемычек на коротких расстояниях до 25 метров.

В - Какие типы кабелей следует использовать для новых сетей? Для модернизации существующих сетей? Зачем?

A - Новые или замененные каналы UTP могут относиться к категории 5E или выше, чтобы обеспечить увеличение скорости передачи данных до 1000 Мбит / с. Многомодовое волокно может использоваться, как указано в таблице 7-5 для 1000Base-SX, или как указано в параграфе, следующем за таблицей 7-5 для 1000Base-LX. (Эти волокна также обеспечат будущую поддержку для более коротких расстояний [от 100 до 300 метров, в зависимости от длины волны] при скорости 10000 Мбит / с.) одномодовое волокно.

В - Как вы узнаете, когда необходимо обновить сеть? С чего начать?

A - Есть несколько способов:

• Ваши пользователи скажут вам (но часто только после того, как они переступят порог разочарования).
• Ваша система управления сетью должна быть способна указывать характеристики нагрузки для каждого порта DCE.
• Ваша организация рассматривает возможность добавления новых приложений (например, мультимедиа), которые потребуют большей пропускной способности связи.
• Ваша организация растет, и в нужных местах недостаточно портов DCE для размещения дополнительных пользователей.

После того как вы определили необходимость, вы можете рассмотреть варианты. Помните, что сетевые элементы с наибольшим сроком полезного использования (канал связи, за которым следуют сетевые серверы и сетевые коммутаторы) также могут быть самыми дорогими для замены. Выберите с учетом будущего роста и рассмотрите возможность повторного использования этих элементов везде, где это возможно.

Концентраторы Pure Ethernet используются только для одной скорости - вы не сможете подключить 10-мегабитное устройство (или другой концентратор, коммутатор, маршрутизатор с такой скоростью) к 100-мегабитному хабу. Это было крайне неудобно, поэтому были созданы двухскоростные концентраторы (в основном двухпортовый коммутатор). Это был прорыв для 100-мегабитного Ethernet на домашних / SOHO рынках. То же самое относится и к коммутаторам с двумя скоростными портами позже. Маркетинговый термин для дифференциации от старого односкоростного материала был «10/100», и он был настолько сильно продан, что вы даже не представляете.

Порты помечены как «10/100/1000», чтобы показать их совместимость - такой порт будет связываться с другим портом с максимальной взаимной скоростью. Это хороший способ обновить вашу сеть по мере продвижения. Многие начинали со скорости 100 Мбит / с или даже 10 Мбит / с, и, заменяя устройства с течением времени, они начинают соединяться с более высокой скоростью.

Тем не менее, стандарты PHY имеют только одну скорость: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR, ... Нет обязательной совместимости для порта 100BASE-TX, который также поддерживает 10BASE-T, но это необязательно и чрезвычайно распространенный. Таким образом, порт с несколькими скоростями совместим с несколькими разными PHY.

Идеальная нисходящая совместимость часто заканчивается портами 10G, которые, как правило, поддерживают только 1G и не имеют более медленной скорости.