Prvi počeci Etherneta bilježe se kada je Xerox razvio sustav temeljen na ALOHA mreži razvijenoj na Havajskom sveučilištu. Bio je to CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) sustav brzine 2.94 Mbit/s zamišljen za spajanje 100 osobnih računala na kabel duljine 1 km. Sustav se pokazao vrlo uspješnim tako da su Xerox, Intel i DEC odlučili razviti 10 Mbit/s standard. Tako je nastao IEEE 802.3 standard temeljen na 10 Mbit/s Ethernetu.
CSMA/CD protokol namijenjen je za komunikaciju između uređaja koji zajdeno dijele prijenosni medij. Smisao ovakvog sustava je da samo jedan uređaj može slati podatke po mediju u određenom trenutku. Uređaj koji želi poslati podatke, mora prije slanja provijeriti da li je medij slobodan, tj. da li netko drugi ne šalje podatke u isto vrijeme. Ukoliko nitko ne šalje podatke uređaj može krenuti sa slanjem. Ako se dogodi da dva ili više uređaja počnu slati podatke u isto vrijeme tada nastaje kolizija. Zbog toga, uređaji moraju prilikom slanja osluškivati medij i provjeravati da li netko drugi šalje. Ukoliko se dogodi takav slučaj, uređaji prekidaju slanje, čekaju slučajni iznos vremena te pokušavaju ponovno.
Standard IEEE 802.3 objavaljen je 1985. godine. U početku su bile podržane dvije vrste koaksijalnih kablova, "tanki" i "debeli" kabel, a kasnije je dodan i bakreni kabel s neoklopljenim paricama (UTP).
1985. godine 10 Mbit/s Ethernet bio je i više nego dovoljan. No, kako su od tada računala postajala sve brža, tako su i aplikacije i podaci postajali sve veći, pa je rasla i potreba za bržim prijenosom. 1995. godine razvijen je novi standard IEEE 802.3u tj. brzi Ethernet (Fast Ethernet). Brzi Ethernet omogućavao je brzinu prijenosa od 100 Mbit/s. Brzi Ethernet unosi još jednu novost, a to je prijenos podataka uz full-duplex način rada. Full-duplex način rada omogućava istovremeno slanje i primanje podataka za razliku od half-duplex načina kod kojeg je nemoguće istovremeno i primati i slati podatke.
Idući korak u razvoju Etherneta bila je izgradnja Gigabitnog Etherneta.
U ožujku 1996. godine odobren je projekt standardizacije Gigabitnog Etherneta. Savez za osnivanje Gigabitnog etherneta osnovan je u svibnju 1996. godine i bio je sačinjen od 11 tvrtki: 3Com Corp., Bay Networks Inc., Cisco Systems Inc., Compaq Computer Corp., Granite Systems Inc., Intel Corporation, LSI Logic, Packet Engines Inc., Sun Microsystems Computer Company, UB Networks and VLSI Technology. Savez trenutno čini preko 95 tvrtki.
U lipnju 1998. godine IEEE je odobrio standard za Gigabitni Ethernet, IEEE 802.3z. Ovaj standard je definirao optička vlakna i koaksijalni bakreni vod kao prijenosne medije. Implementacija optičkih vodova bila je široko prihvaćena. S odobrenjem ovog standarda tvrtke su mogle nadograditi svoje sustave na veću prijenosnu moć bez potrebe za nadogradnjom na neku nedokazanu i nestandardnu tehnologiju.
1999. godine odobren je IEEE 802.3ab, standard za Gigabitni ethernet koji je definirao kao prijenosni medij 4 neoklopnjene bakrene parice kategorije 5. Budući da je ovakve vodove koristio i već široko korišten 100 Mbit/s Ethernet, prijelaz na Gigabitni Ethernet nikad nije bio lakši. Tako je bilo moguće ubrzati postojeći 100 Mbit/s Ethernet 10 puta, korištenjem novog hardware-a ali bez potrebe za postavljanjem novih vodova.
Gigabitni ethernet ima velike prednosti u odnosu na druge tehnologije, a osnovne prednosti su:
Fizički sloj Gigabitnog Etherneta sačinjen je od spoja dvije tehnologije, tehnologije korištene kod originalnog Etherneta te ANSI X3T11 specifikacije optičkog kanala. Gigabitni Ethernet podržava četiri vrste prijenosnih medija koje definiraju standardi IEEE 802.3z i IEEE 802.3ab.
Drugi naziv za IEEE 802.3z standard je 1000Base-X koji kao prijenosne medije definira svjetlovod i kratki bakreni vod. Tri vrste prijenosnih medija definirano je 1000Base-X standardom:
Podržane duljine kablova definirane su tablicom:
|
Tip kabla |
Duljina |
| Jednomodni svjetlovod (9 mm) | 3000 m uz 1300 nm lasersku zraku |
| Višemodni svjetlovod (62.5 mm) | 300 m uz 850 nm lasersku zraku 550 m uz 1300 nm lasersku zraku |
| Višemodni svjetlovod (50 mm) | 550 m uz 850 nm lasersku zraku 550 m uz 1300 nm lasersku zraku |
| Kratki oklopljeni bakreni vod | 25 m |
Drugi naziv za IEEE 802.3ab standard je 1000Base-T koji kao prijenosni medij definira dugi neoklopljeni bakreni vod. Ovaj standard omogućuje prijenos pomoću četiri bakrene neoklopljene parice kategorije 5 (UTP) na duljini od 100 m
MAC sloj Gigabitnog Etherneta koristi jednak CSMA/CD protokol kao i Ethernet. Maksimalna duljina kabla određena je CSMA/CD protokolom. Ukoliko dva uređaja istovremeno počnu slati podatke, nastane kolizija.
Ethernet ima minimalnu duljinu paketa od 64 byte-a. Razlog zbog kojeg mora postojati minimalna duljina paketa je taj da se spriječi završetak slanja paketa sve dok prvi bit tog paketa nije dostigao najdalji dio kabla gdje bi mogao stvoriti koliziju s drugim paketom (kojeg bi s tog drugog kraja slao neki drugi uređaj). Upravo zbog toga je minimalno vrijeme za otkrivanje kolizije upravo vrijeme potrebno za propagaciju signala s jednog kraja kabla na drugi. To minimalno vrijeme naziva se vrijeme otvora (slot time). Češće korištena oznaka je duljina otvora (slot size). Duljina otvora je broj byte-ova koje je moguće poslati unutar jednog vremena otvora. Kod Etherneta duljina otvora iznosi 64 byte-a, isto kao i minimalna duljina paketa.
Kod Etherneta, maksimalna duljina kabla iznosi 2,5 km (uz maksimalno 4 repeater-a između bilo koje dvije točke). Kako raste brzina prijenosa, uređaj brže šalje pakete. Ako bi se zadržala minimalna duljina paketa i duljina kabla jednakom kao kod Etherneta uz povećanu brzinu prijenosa, uređaj bi mogao poslati paket prebrzo te se kolizija ne bi mogla otkriti na drugom kraju kabla. Stoga se, kod Gigabitnog Etherneta, moralo ili povećati duljina paketa, ili smanjiti duljina kabla ili možda naći kompromis između oboje. Kod Brzog Etherneta (100 Mbit/s) duljina kabla je smanjena na 100 m, dok se minimalna duljina paketa i duljina otvora nisu mijenjali.
Kod Gigabitnog Etherneta zadržana je minimalna i maksimalna duljina paketa kao kod Etherneta. Budući da je Gigabitni Ethernet 10 puta brži od Brzog Etherneta, da bi se zadržala jednaka duljina otvora, maksimalna duljina kabla morala bi biti smanjena na svega 10 m, što baš i nije od pretjerane koristi. Umjesto toga, kod Gigabitnog Etherneta koristi se veća duljina otvora od 512 byte-a. Da bi se zadržala kompatibilnost s Ethernetom minimalna duljina paketa ostala je 64 byte-a, ali se povećalo "vrijeme nosioca". Ukoliko je paket manji od 512 byte-a, nadopunjuje se s dodatnim simbolima (extension symbols). To su posebni simboli, koji ne mogu biti dio podataka u paketu. Ovaj postupak naziva se produljenje nosioca (Carrier Extension).
Budući da je Gigabitni Ethernet zamišljen kao kompatibilan sa Ethernet mrežama, Carrier Extension je postupak zadržavanja te kompatibilnosti uz nepromjenjenu duljinu kabla.
Za produljene pakete, dodatni simboli također su uključeni unutar "otvora kolizije", tj. na cijelom produljenom paketu se gleda da li je došlo do kolizije i ukoliko je, prekida se slanje te se šalje ponovo. Međutim, algoritam za traženje grešaka gleda samo originalni paket tj. paket bez dodatnih simbola. Ukoliko se krivo prenese neki dodatni simbol, neće se ponovo slati paket, budući da ti simboli ionako ne prenose nikakvu informaciju već samo služe za produljenje paketa. Izgled paketa prikazan je na slici.
Slika 1. Carrier Extension
Produljenje nosioca je jednostavno rješenje, ali smanjuje efektivnu propusnost. Čak 448 nepotrebnih byte-ova može biti poslano ukoliko je originalni paket vrlo mali. Kod slanja puno malih paketa propusnost je tek nešto malo veća nego kod Brzog Etherneta.
Packet Bursting se zato koristi kao dopuna produljenja nosioca. Packet Bursting je postupak slanja malih paketa jedan za drugim unutar jednog otvora nosioca od 1500 byte-a, tako da se propusnost višestruko povećava.
Slika 2. Packet Bursting
U ovom poglavlju navedno je na koje se načine Gigabitni Ethernet može upotrebljavati. Gigabitni Ethernet zamišljen je za spajanje na mjesta gdje je potrebna najveća propusnost. Gigabitni Ethernet koristi se za spajanje između router-a, preklopnika, za spajanje servera, te mreža servera, a može se koristiti i za spajanje snažnih desktop računala.
Za nadogradnju sa Ethernet ili Brzih Ethernet na Gigabitnu Ethrenet mrežu u osnovi je potreban slijedeći hardware:
Gigabitne mrežne kartice
Gigabitni preklopnici
Gigabitni repeater-i
Preklopnici koji povezuju više Ethernet ili Brzih Ethernet mreža u Gigabitnu Ethernet mrežu
Postoji pet najčešće korištenih scenarija za spajanje Gigabitnog Etherneta
Mnogo mreža ima središnja računala koja služe kao poslužitelji. Poslužitelji dobivaju zahtjeve od mnogo raznih klijenata, te zbog toga veza između poslužitelja i preklopnika treba imati veliku propusnost. Ukoliko se kao ova veza iskoristi Gigabitni Ethernet veza dobiva se velika brzina pristupa poslužitelju. Ovo je najjednostavniji način iskorištenja prednosti Gigabitnog Etherneta.
Slika 3. Veza između poslužitelja i preklopnika
Drugi jednostavan način je nadogradnja veze između dva preklopnika sa 100 Mbit/s na 1000 Mbit/s.
Slika 4. Veza između dva preklopnika
Ukoliko želimo ubrzati vezu između raznih Ethernet ili Brzih Ethernet mreža,nadograit ćemo okosincu koja ih povezuje. Nakon što nadogradimo okosnicu možemo spojiti snažne poslužitelje direktno na nju. Ovo će znatno povećati efikasnost aplikacija koje zahtijevaju veliku propusnost.
Slika 5.Nadogradnja okosnice
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) je tehnologija često korištena u zgradama. FDDI okosnica može se zamijeniti Gigabitnim preklopnicima i repeater-ima.
Slika 6. Nadogradnja FDDI okosnice
Kako desktop računala postaju sve snažnija i snažnija, tako i zahtijevi za propusnost sve više rastu. Današnja osobna računala imaju sabirnice kojima propusnost premašuje 1000 Mbit/s. Gigabitni Ethernet može se koristiti za spajanje takvih računala.
Slika 7. Spajanje desktop računala
Gigabitni Ethernet je treća generacija Ethernet mreža i nudi propusnost od 1000 Mbit/s. Potpuno je kompatibilna s prijašnjim Ethernet mrežama, te je nadogradnja takvih mreža vrlo jednostavna. Postojeće mreže moguće je nadograditi i poboljšati im propusnost bez potrebe za mijenjanjem postojećeg ožićenja, protokola i aplikacija. Gigabitni Ethernet svojim pojavljivanjem postao je značajna konkurencija visokopropusnim mrežama zasnovanim na ATM i FDDI tehnologijama.