Dlaczego standardy Ethernet są zapisywane w formie 10/100/1000? Dlaczego nie tylko 1000?

Zawsze widziałem standardy Ethernet napisane w formie „ niskiej wartości / średniej wartości / maksymalnej wartości ” i zawsze zastanawiałem się, dlaczego.

Czy router nie będzie po prostu odtwarzał niższej prędkości niższej niż maksymalna, jeśli jest skonfigurowany jako taki, przez co „/” nie jest konieczne?

Obejmują to, ponieważ nie wszystkie porty mogą działać z wieloma prędkościami lub z pewnymi prędkościami.

Praca z tylko jedną prędkością była najprawdopodobniej najbardziej powszechna, gdy 100BASE-TX po raz pierwszy wyszło, a wiele przełączników miało ustalone porty 100BASE-TX jako porty łącza zwrotnego z portami 10BASE-T zapewniającymi dostęp. Jednak często wiele portów opartych na GBIC / SFP działa tylko z określoną, wyznaczoną prędkością (na przykład 100 Mb / s lub 1000 Mb / s).

Idąc dalej, zaczniesz widzieć wsparcie dla niektórych niższych prędkości, które zostaną upuszczone. Cisco nie zapewnia już wsparcia dla 10BASE-T dzięki nowym portom „multi-Gig”. Nie jestem pewien, czy jest to wybór projektowy Cisco, czy też część poprawki IEEE 802.3bz, która wciąż jest w toku.

Znajdziesz również większość (AFAIK wszystkie, ale nie w 100% pewne) portów na platformie Cisco Nexus, które nie będą już obsługiwać 10BASE-T i są oznaczone jako porty 100/1000 (lub porty 1000/10000, które nie obsługują 100BASE-TX ).

I to nie tylko Cisco. Inni dostawcy oferujący funkcje 10G często ograniczają porty do prędkości 1 / 10G lub 100/1000/10000. Jako przykłady, HP ma kilka produktów zgodnych z modelem z podwójną prędkością, a Extreme używa modelu z trzema prędkościami dla swoich miedzianych portów 10G.

Dobre pytanie. Pełne udzielenie odpowiedzi wymagałoby dość głębokiego spojrzenia na okablowanie Ethernet. Ale spróbuję wyjaśnić to prostszym językiem.

Wszystkie trzy prędkości (10, 100, 1000) przebiegają przez to samo fizyczne okablowanie: nieekranowaną skrętkę ( UTP ). UTP składa się z 4 par drutów (8 drutów ogółem) - każda para jest skręcona wokół siebie . Każda para drutów współpracuje ze sobą, wysyłając sygnały na drugi koniec.

To, co pozwala temu samemu okablowaniu fizycznemu przenosić bity przez drut przy tak bardzo różnych prędkościach, to różne sposoby użycia każdej z 4 par drutów. Będziemy musieli omówić trzy oddzielne pomysły: standardy i użycie drutu, transmitowane bity i częstotliwość.

Standardy i użycie drutu

Na przykład 100BASE-TX jest dominującym standardem, który zarządza szybkościami transmisji 100 Mb / s przez UTP. Odbywa się to przez przeznaczenie jednej pary przewodów do transmisji, a drugiej pary przewodów do odbioru - pozostałe dwie pary są nieużywane.

1000BASE-T jest dominującym standardem, który reguluje prędkości transmisji 1000 Mb / s przez UTP. Odbywa się to za pomocą wszystkich czterech par przewodów jednocześnie w obu kierunkach. Każda para odpowiada za przenoszenie około 250 Mb / s ruchu na raz, zapewniając całkowitą przepustowość 1000 Mb / s lub 1 Gb / s.

Transmisje bitów

Jedną z innych różnic między 100BASE-TX i 1000BASE-T jest to, że każdy z nich transmituje bity w drucie inaczej.

Zasadniczo w danym momencie pewien sygnał napięcia na przewodzie reprezentuje pewną wartość. W 100BASE-TX istnieją tylko dwie możliwe wartości: wartość 0lub wartość 1. Można powiedzieć, że w danym przypadku pojedynczy bit można przesłać przez drut .

W 1000BASE-T, istnieją cztery możliwe wartości napięcia, które mogą występować na drucie: 00 01 10 11. Lub, inaczej mówiąc, każde wystąpienie sygnału przykładanego do UTP w standardzie 1000BASE-T przesyła dwa bity na raz.

Częstotliwość

100BASE-TX wymaga częstotliwości 100 MHz , co oznacza, że ​​każdy sygnał może być przyłożony i odczytany przez drugą stronę 100 milionów razy na sekundę. Ostatecznie jest to prędkość, z jaką każda para drutów może przesyłać albo a 1albo a 0. To powoduje, że 100BASE-TX uzyskuje prędkość 100 Mb / s, ponieważ każde „wystąpienie” przykładanego sygnału jest równoważne pojedynczemu przesyłanemu bitowi. A ponieważ stosowane są dwie pary (jedna w każdym kierunku), co odpowiada 100 Mb / s w jednym kierunku i 100 Mb / s w drugim lub w sumie 100 Mb / s pełnego dupleksu.

1000BASE-T wymaga zastosowania częstotliwości 125 MHz, co oznacza, że ​​sygnał można odczytać z (pary) przewodów 125 milionów razy na sekundę. Ponieważ każde wystąpienie sygnału zastosowanego w 1000BASE-T wysyła dwa bity przez drut, oznacza to, że każda para może przesyłać 250 milionów bitów przez drut na sekundę, czyli 250 Mb / s. Ponieważ są używane cztery pary, daje to w sumie prędkość 1000 Mb / s lub 1 GB / s.

Podsumowanie

Są to niektóre z metod, w których pojedyncza fizyczna specyfikacja okablowania (UTP) jest w stanie przesyłać dane z tak ogromnymi różnymi prędkościami (10 Mb / s, 100 Mb / s, 1000 Mb / s - lub 10/100/1000). Pomyśl o tym z punktu widzenia ewolucji technologii - inżynierowie znaleźli nowe sposoby przesyłania danych tym samym przewodem. Jako taki, pojedynczy drut może wykonywać wiele prędkości jednocześnie. Pojedynczy drut UTP może wykonywać 10, 100 lub 1000 milionów bitów na sekundę, dlatego druty i interfejsy są oznaczone 10/100/1000.

^{Obawiam się, że nie znam specyfiki tego, w jaki sposób 10BASE-T przenosi bity przez drut, więc nie mogę opisać, jak to działa, tak jak zrobiłem pozostałe dwa standardy}

To naprawdę sprowadza się do konieczności obsługi starszych urządzeń i okablowania. Cisco ma całkiem niezły dokument, Ethernet Technologies , który dużo wyjaśnia.

Ethernet istnieje od bardzo dawna. Został skomercjalizowany w 1981 r. Przy prędkości 10 Mb / s. Na początku było dość drogie.

Pamiętam karty ethernetowe kosztujące 750 USD w czasach, gdy było to dużo pieniędzy. Osiągnięcie 100 Mb / s zajęło wiele lat i wiele argumentów, a obecny standard 100BASE-TX wyszedł na chwilę jako zwycięzca. W tamtym czasie był dość drogi w porównaniu z 10BASE-T, więc przez długi czas był przenoszony do centrów danych i szybkich potrzeb. Porty zostały zbudowane z wsteczną kompatybilnością z 10BASE-T, ponieważ było to najbardziej rozpowszechnione na rynku i może być konieczne połączenie z przełącznikiem, routerem itp.

Cena 100 Mbps w końcu spadła, gdy wydano 1000Base-T. Ponownie był dość drogi w porównaniu do 100Base-TX i długo pozostawał w centrach danych jako duży serwer, zanim cena spadła. Musiał też być kompatybilny z większymi wolniejszymi prędkościami.

10GBASE-T znajduje się obecnie w pozycji premium, głównie w centrach danych i na serwerach. To także ostatecznie stanie się głównym nurtem, wbudowanym w większość nowych urządzeń, ale będzie musiała zachować kompatybilność wsteczną przez wiele lat.

Ethernet 40 i 100 Gb / s ma obecnie niszę na rynku, a siły rynkowe określą, który i który standard każdego z nich staje się najbardziej rozpowszechniony. W miarę, jak stają się one coraz powszechniejsze, ceny 10GBASE-T spadną.

Prace badawczo-rozwojowe zostały już przeprowadzone dla niższych prędkości, a sieć Ethernet jest teraz zasadniczo zbudowana na układzie scalonym, więc naprawdę nie kosztuje więcej oferowania niższych prędkości, ponieważ wciąż istnieją starsze urządzenia, które potrzebują mniejszych prędkości.

Dokument Cisco w powyższym linku został napisany dawno temu, ale zasady są nadal aktualne, a pierwsze pytanie jest w zasadzie tym samym pytaniem.

Przejrzyj pytania

P: Czy wszystkie sieci 10Base-T nie powinny być po prostu aktualizowane do 100 Mb / s? Dlaczego lub dlaczego nie?

A - Niekoniecznie - jeśli obecna sieć 10Base-T jest oparta na repeaterach, zastąpienie repeaterów przełącznikami nienasyconymi 10/100 spowodowałoby automatyczne n-krotne zwiększenie średniej dostępnej przepustowości dla każdej stacji końcowej.

P - Które wersje 100Base są zalecane? Czemu?

A - 100Base-TX jest zalecany, jeśli okablowanie poziome to UTP kategorii 5 lub lepszej. Jeśli okablowanie poziome należy do kategorii 3, można zastosować 100BaseT4, ale jego uzyskanie może być trudne (niektóre raporty wskazują, że ponieważ 100Base-TX było dostępne ponad rok przed T4, zdobył aż 95 procent rynku). 100Base-T2 nie jest dostępny.

P - Które wersje 1000Base są zalecane? Gdzie będą one używane?

A - 1000Base-T, jest zalecane, jeśli okablowanie poziome należy do kategorii UTP kategorii 5 lub lepszej. 1000Base-SX może być stosowany, jeśli okablowanie poziome jest światłowodem wielomodowym, a także w przypadku niektórych szkieletów wielomodowych. 1000Base-LX może być stosowany do światłowodu jednomodowego lub wielomodowego (patrz Tabela 7-5). 1000Base-CX może być stosowany do krótkich zworek do urządzeń w pomieszczeniu do 25 metrów.

P - Jakie typy kabli należy stosować w nowych sieciach? Do aktualizacji istniejących sieci? Czemu?

Odp. - Nowe lub zastępcze łącza UTP mogą być kategorii 5E lub lepszej, aby umożliwić wzrost szybkości transmisji danych do 1000 Mb / s. Można zastosować światłowód wielomodowy, jak wskazano w tabeli 7-5 dla 1000Base-SX, lub jak wskazano w akapicie następującym po tabeli 7-5 dla 1000Base-LX. (Włókna te zapewnią w przyszłości obsługę krótszych odległości [od 100 do 300 metrów, w zależności od długości fali] przy 10 000 Mb / s.) Aby być naprawdę przyszłościowym i zapewnić, że będziesz w stanie obsługiwać szkielety na duże odległości, wybierz światłowód jednomodowy.

P: Skąd wiesz, kiedy sieć wymaga aktualizacji? Od czego zaczynasz

Odp .: - Istnieje kilka sposobów:

• Użytkownicy powiedzą Ci (ale często dopiero po przekroczeniu progu frustracji).
• System zarządzania siecią powinien być w stanie wskazywać charakterystykę obciążenia dla każdego portu DCE.
• Twoja organizacja rozważa dodanie nowych aplikacji (takich jak multimedia), które będą wymagały większej przepustowości komunikacji.
• Twoja organizacja się rozwija i nie ma wystarczającej liczby portów DCE w odpowiednich lokalizacjach, aby pomieścić dodatkowych użytkowników.

Po określeniu potrzeby możesz rozważyć opcje. Pamiętaj, że elementy sieci o najdłuższym okresie użytkowania (media łączące, a następnie serwery sieciowe i przełączniki sieciowe) również mogą być najdroższe do wymiany. Wybierz z myślą o przyszłym rozwoju i rozważ ponowne użycie tych elementów, gdy tylko jest to możliwe.

Koncentratory Pure Ethernet pracowały tylko z jedną prędkością - nie byłoby możliwe podłączenie urządzenia 10 Mb (lub innego koncentratora, przełącznika, routera z tą prędkością) do koncentratora 100 Mb. Było to wyjątkowo niewygodne, dlatego zbudowano koncentratory o podwójnej prędkości (w zasadzie przełącznik z dwoma portami). Były one przełomem w dziedzinie 100-bitowego Ethernetu na rynkach domowych / SOHO. To samo dotyczy oczywiście przełączników z portami dualspeed. Termin marketingowy, aby odróżnić się od starych rzeczy jednobiegowych, brzmiał „10/100” i był tak intensywnie sprzedawany, że nie można sobie nawet wyobrazić.

Porty są oznaczone etykietą „10/100/1000”, aby pokazać ich kompatybilność - port taki jak ten będzie łączył się z innym portem z najwyższą prędkością. Jest to dobry sposób na aktualizację sieci w trakcie podróży. Wiele zaczynało od 100 Mbit / s, a nawet 10 Mbit / s, a po wymianie urządzeń z czasem zaczynają łączyć się z większą prędkością.

Jednak standardy PHY dotyczą tylko jednej prędkości: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR, ... Nie ma obowiązkowej zgodności dla portu 100BASE-TX obsługującego również 10BASE-T, ale jest opcjonalny i niezwykle powszechne. Port o wielu prędkościach jest zgodny z kilkoma różnymi PHY.

Idealna kompatybilność w dół często kończy się na portach 10G, które bardzo często obsługują tylko 1G i nie są wolniejsze.