Ethernet (1) - Informații de bază

Publicat de pe

Ethernet

Ethernet-ul este o tehnologie de rețea de calculatoare care permite transmiterea datelor între dispozitivele conectate într-o rețea locală (LAN). A fost dezvoltat în anii 1970 și este încă utilizat astăzi în mare parte a rețelelor de calculatoare.

Ethernet-ul funcționează prin transmiterea semnalelor electrice sau luminoase prin cabluri de cupru sau fibră optică. Dispozitivele conectate la rețea utilizează un protocol comun pentru a comunica între ele și pentru a transmite și primi date.

Ethernet-ul poate suporta viteze de transfer de date de la câteva megabiți pe secundă până la sute de gigabiți pe secundă, în funcție de tipul de cablu și de echipamentele de rețea utilizate. Ethernet-ul este larg utilizat în birouri, în centrele de date și în alte medii de rețea locală.


 OSI/ISO

OSI (Open Systems Interconnection) este un model de referință pentru interconectarea sistemelor de comunicații și rețelelor de calculatoare, dezvoltat de către Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) în anii 1980.

Modelul OSI este un model teoretic care descrie modul în care rețelele de calculatoare ar trebui să comunice între ele. Acesta definește șapte straturi sau niveluri, fiecare cu propriile sale funcții și protocoale de comunicație. Fiecare nivel lucrează cu datele primite de la nivelul imediat inferior și le transmite către nivelul următor, până când datele ajung la destinație.

ISO (International Organization for Standardization) este o organizație internațională independentă, cu sediul la Geneva, Elveția, care dezvoltă și publică standarde internaționale pentru diverse domenii, inclusiv pentru rețelele de comunicații și tehnologia informației. ISO colaborează cu alte organizații internaționale, cum ar fi Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) și Uniunea Telecomunicațiilor Internaționale (ITU), pentru a dezvolta standarde internaționale care să fie aplicabile la nivel mondial.


 

Standardele ISO/OSI și protocolul TCP/IP sunt cele mai utilizate standarde de rețea pentru interconectarea sistemelor de comunicații și rețelelor de calculatoare.

Reprezentare datelor pentru transmisia pe cabluri

În Ethernet și TCP/IP, datele sunt reprezentate sub formă de semnale electrice care circulă pe firul de transmisie. Semnalele sunt compuse dintr-o succesiune de biți, care pot avea valoarea 0 sau 1 și reprezintă datele transmise.

În Ethernet, datele sunt reprezentate sub formă de cadre (frames) de date. Acestea sunt compuse dintr-un antet (header) și un conținut (payload). Antetul conține informații despre sursa și destinația cadrului, tipul datelor transmise și informații de control, cum ar fi verificarea de eroare. Conținutul cadrului este format din datele efective care trebuie transmise.

În TCP/IP, datele sunt reprezentate sub formă de pachete (packets) de date. Acestea sunt compuse dintr-un antet și un conținut similar cu cadrul Ethernet, dar cu informații suplimentare, cum ar fi adresele IP ale surselor și destinațiilor și porturile utilizate.

În timp ce Ethernet utilizează un set de semnale electrice pentru a transmite cadre de date între dispozitive, TCP/IP utilizează un set de semnale electrice pentru a transmite pachete de date între dispozitive, cu antete și conținuturi specifice pentru a permite comunicația în rețea.

În ambele cazuri, semnalele electrice sunt interpretate de către dispozitivele conectate la rețea, care decodifică semnalele și interpretează datele în formă de informații utile pentru utilizatorii rețelei. 

Semnalele electrice utilizate în Ethernet sunt semnale de tensiune, care variază între două niveluri definite, reprezentând biții 0 și 1. Aceste niveluri sunt definite în specificația Ethernet și sunt denumite "HIGH" (nivel înalt) și "LOW" (nivel scăzut).

Valoarea specifică a tensiunii pentru nivelul "HIGH" și nivelul "LOW" depinde de tipul de Ethernet utilizat. Pentru Ethernet-ul clasic (10BASE-T și 100BASE-TX), nivelul "HIGH" este definit ca o tensiune între +2,5 volți și +15 volți, în timp ce nivelul "LOW" este definit ca o tensiune între -2,5 volți și -15 volți.

Pentru Ethernet-ul Gigabit (1000BASE-T), nivelul "HIGH" este definit ca o tensiune între +2,5 volți și +20 volți, în timp ce nivelul "LOW" este definit ca o tensiune între -2,5 volți și -20 volți.

Este important să menționăm că aceste valori sunt specifice Ethernet-ului cu cablu UTP (twisted pair), care utilizează semnalizare diferențială. Alte tipuri de Ethernet, cum ar fi Ethernet-ul optic, utilizează semnale optice și nu semnale electrice.

Ethernet-ul Wi-Fi

În transmisia Wi-Fi, datele sunt reprezentate sub formă de semnale radio care sunt transmise între punctele de acces Wi-Fi și dispozitivele client Wi-Fi.

Datele sunt convertite în semnale digitale de către dispozitivul care le transmite, iar apoi semnalele sunt modulate pentru a fi transmise prin radio. În modulul de transmisie radio, semnalul digital este transformat într-un semnal analogic, care este apoi transmis prin radio prin intermediul unei antene.

Semnalele radio Wi-Fi se bazează pe modularea în amplitudine (AM) și modularea în frecvență (FM) pentru a reprezenta datele. În modul de modulație AM, amplitudinea semnalului este modificată în funcție de datele transmise, iar în modul de modulație FM, frecvența semnalului este modificată în funcție de datele transmise.

În plus, semnalul Wi-Fi poate fi împărțit în subcanale sau canale, fiecare canal fiind alocat pentru a transmite un anumit set de date. De exemplu, un canal poate fi alocat pentru a transmite date de navigare pe internet, în timp ce alt canal poate fi alocat pentru a transmite date video de înaltă definiție.

Recepția semnalelor Wi-Fi se face prin intermediul antenelor și a receptorilor de semnal radio, care convertesc semnalul radio înapoi în semnal digital pentru a putea fi procesat de dispozitivul receptor. În procesul de recepție, semnalul Wi-Fi poate fi afectat de distorsiuni, atenuare, interferențe și zgomot, ceea ce poate afecta calitatea și viteza transmisiei de date.

Ethernet-ul optic

Ethernet-ul optic utilizează semnale luminoase pentru a transmite datele între echipamente. Datele sunt reprezentate sub formă de impulsuri luminoase care sunt transmise prin intermediul fibrei optice.

În Ethernet-ul optic, semnalele luminoase sunt generate de un emițător laser sau LED și sunt transmise prin intermediul unei fibre optice. La capătul opus al cablului, semnalele sunt detectate de un receptor, care le convertește înapoi în semnale electrice digitale.

Datele sunt reprezentate sub formă de impulsuri luminoase care variază în intensitate și durată, iar aceste variații sunt utilizate pentru a reprezenta biții 0 și 1. Semnalele luminoase pot fi modulate folosind diverse tehnici de modulație, cum ar fi modulația în amplitudine (AM), modulația în frecvență (FM) sau modulația în fază (PM).

Ethernet-ul optic oferă o viteză de transmisie mult mai mare decât Ethernet-ul tradițional cu cablu de cupru (UTP). De exemplu, Ethernet-ul Gigabit optic poate atinge viteze de până la 1000 Mbps (1 Gbps) sau mai mult, în timp ce Ethernet-ul clasic poate atinge doar 10 Mbps sau 100 Mbps.

Ethernet-ul optic este utilizat în mod obișnuit în rețelele de telecomunicații și în centrele de date, unde se necesită o lățime mare de bandă și o rată mare de transfer a datelor.

 

 Protocol de comunicație 

Ethernet folosește mai multe protocoale de comunicație, dar cel mai important dintre ele este protocolul de acces la mediu (Media Access Control - MAC). Acesta este responsabil pentru controlul accesului la mediul de transmisie, gestionarea coliziunilor și identificarea adreselor dispozitivelor în rețea.

De asemenea, Ethernet-ul folosește și protocolul de control al transmisiei (Transmission Control Protocol - TCP) și protocolul de internet (Internet Protocol - IP) pentru a permite comunicația între dispozitive în rețea. Aceste protocoale lucrează împreună pentru a asigura livrarea corectă și eficientă a datelor între dispozitive.

În plus, Ethernet-ul poate utiliza și alte protocoale, precum protocolul de management al rețelei simple (Simple Network Management Protocol - SNMP) și protocolul de transfer al fișierelor (File Transfer Protocol - FTP), pentru a permite administrarea și transferul de fișiere în rețea.

 TCP/IP

 TCP/IP este un set de protocoale de comunicație utilizate pentru conectarea dispozitivelor în rețele de calculatoare. Este numit astfel deoarece este compus din două protocoale principale: Protocolul de Control al Transmisiunii (TCP) și Protocolul Internet (IP).


 
IP este responsabil pentru gestionarea adresei IP a fiecărui dispozitiv conectat la rețea și pentru dirijarea pachetelor de date către destinația dorită. Acesta împarte datele în pachete mici și le trimite prin intermediul rețelei, asigurându-se că acestea ajung la destinație prin intermediul mai multor dispozitive intermediare.

TCP este responsabil pentru asigurarea transmiterii fiabile a datelor între dispozitivele conectate la rețea. Acesta împarte datele în segmente mai mici și verifică dacă fiecare segment este transmis corect și ajunge la destinație. De asemenea, TCP reasamblează segmentele de date primite pentru a forma pachetele de date originale.

În timpul comunicării, TCP/IP utilizează un sistem de protocol handshake pentru a stabili o conexiune sigură între dispozitive. Acest sistem de handshake asigură că datele sunt transmise în mod corect și sigur între dispozitive.

În concluzie, TCP/IP utilizează un sistem de protocoale de comunicație pentru a permite transmiterea de date între dispozitivele conectate în rețele de calculatoare. IP este responsabil pentru gestionarea adresei IP și pentru dirijarea pachetelor de date, în timp ce TCP se ocupă de asigurarea transmiterii fiabile a datelor între dispozitive.
 

Protocolul handshake

Protocolul handshake în TCP/IP este un proces de stabilire a unei conexiuni sigure și fiabile între două dispozitive care urmează să transmită date între ele.

Acest proces implică trei etape principale: SYN, SYN-ACK și ACK. Iată cum funcționează fiecare etapă:

  1. SYN: Dispozitivul care inițiază conexiunea (numit client) trimite un pachet SYN către dispozitivul de destinație (numit server). Pachetul SYN conține informații despre portul sursă utilizat de client și un număr de secvență aleatoriu pentru a identifica pachetele de date.

  2. SYN-ACK: Serverul primește pachetul SYN și răspunde cu un pachet SYN-ACK, care confirmă primirea pachetului SYN și conține un număr de secvență aleatoriu pentru a identifica pachetele de date trimise de la server la client.

  3. ACK: Clientul primește pachetul SYN-ACK și răspunde cu un pachet ACK, care confirmă primirea pachetului SYN-ACK și completează procesul de handshake. După această etapă, conexiunea este stabilită și dispozitivele pot începe să transmită date între ele.


     

Este important să rețineți că acest proces de handshake are loc înainte ca datele să fie transmise între dispozitive și ajută la asigurarea unei conexiuni sigure și fiabile. Dacă oricare dintre cele trei pachete nu ajunge la destinație sau este modificat în timpul transmiterii, procesul de handshake poate fi reluat pentru a stabili o nouă conexiune sigură.

Utilizarea Ethernet-ului

Ethernet-ul este utilizat într-o varietate de aplicații, de la rețele de calculatoare la comunicații industriale și de telecomunicații. Iată câteva dintre cele mai comune aplicații ale Ethernet-ului:

1. Rețele de calculatoare: Ethernet-ul este folosit în mod obișnuit pentru conectarea dispozitivelor de rețea, cum ar fi computere, imprimante, servere și switch-uri.

2. Internetul: Ethernet-ul este utilizat în cadrul infrastructurii de rețea a internetului, inclusiv în rețelele de pe scară largă ale furnizorilor de servicii de internet.

3. Sisteme de control al fabricii și automatizare industrială: Ethernet-ul este utilizat în cadrul sistemelor de control al fabricii și automatizare industrială pentru a permite comunicarea între diferitele dispozitive și echipamente.

4. Videoconferințe și comunicații audio-video: Ethernet-ul este utilizat pentru a transmite date audio și video între diferite dispozitive, cum ar fi camere video și microfoane.

5. Aplicații de securitate: Ethernet-ul este folosit pentru a conecta dispozitivele de securitate, cum ar fi camerele de supraveghere și senzorii de detectare a incendiilor sau a intruziunii.

6. Cloud computing: Ethernet-ul este folosit pentru a conecta diferitele dispozitive și servere în cadrul infrastructurii cloud computing.

Acestea sunt doar câteva exemple de aplicații ale Ethernet-ului, iar tehnologia este folosită într-o varietate de alte domenii și aplicații, în funcție de necesitățile specifice ale fiecărei industrii (de exemplu automotive) sau organizații. 
 

Pentru întrebări și/sau consultanță tehnică vă stau la dispoziție pe blog sau pe email simedruflorin@automatic-house.ro. O zi plăcută tuturor !

 

Back to top of page

Etichete

Afișați mai multe

Arhiva

Afișați mai multe