Perché gli standard Ethernet sono scritti in forma di 10/100/1000? Perché non solo 1000?

Ho sempre visto gli standard Ethernet scritti nella forma " valore basso / valore medio / valore massimo " e mi sono sempre chiesto perché.

Un router non riprodurrà solo una velocità inferiore a qualcosa al di sotto del suo massimo se è configurato come tale, rendendo quindi "/" non necessario?

Includono questo perché non tutte le porte sono in grado di funzionare a più velocità o determinate velocità.

Il funzionamento a una sola velocità era probabilmente più comune quando è uscito per la prima volta 100BASE-TX e un numero di switch aveva fissato porte 100BASE-TX come porte uplink con porte 10BASE-T per fornire l'accesso. Tuttavia, è comune che molte porte basate su GBIC / SFP funzionino solo a una determinata velocità designata (ad esempio 100 Mbps o 1000 Mbps).

Andando avanti, inizierai a vedere il supporto per alcune velocità più basse che vengono eliminate. Cisco non fornisce più supporto per 10BASE-T con le loro nuove porte "multi-Gig". Non sono sicuro che questa sia una scelta progettuale di Cisco o anche parte dell'emendamento IEEE 802.3bz che è ancora in corso.

Troverai anche la maggior parte delle porte (tutte AFAIK, ma non certe al 100%) sulla piattaforma Cisco Nexus non supporterà più 10BASE-T e sono designate come porte 100/1000 (o 1000/10000 che non supportano 100BASE-TX ).

E non è solo Cisco. Altri fornitori che offrono funzionalità 10G spesso limitano le porte a velocità 1 / 10G o 100/1000/10000. Ad esempio, HP ha diversi prodotti che seguono il modello a doppia velocità e Extreme tende a utilizzare il modello a tre velocità per le loro porte in rame 10G.

Buona domanda. La risposta completa implicherebbe uno sguardo piuttosto approfondito al cablaggio Ethernet. Ma proverò a spiegarlo in un linguaggio più semplice.

Tutte e tre le velocità (10, 100, 1000) passano attraverso lo stesso cablaggio fisico: UTP (Unshielded Twisted Pair ). UTP è composto da 4 coppie di fili (8 fili totali) - ogni coppia è attorcigliata l'una attorno all'altra . Ogni coppia di fili lavora insieme per inviare segnali all'altro capo.

Ciò che consente allo stesso cablaggio fisico di trasportare punte attraverso il filo a velocità così ampiamente diverse sono i diversi modi in cui ciascuna delle 4 coppie di fili viene utilizzata. Dovremo discutere tre idee separate: standard e utilizzo del filo, bit trasmessi e frequenza.

Standard e utilizzo del filo

Ad esempio, 100BASE-TX è lo standard predominante che regola le velocità di trasmissione di 100 Mbps su UTP. Lo fa dedicando una coppia di fili per la trasmissione e l'altra coppia di fili per la ricezione: le restanti due coppie non vengono utilizzate.

1000BASE-T è lo standard predominante che regola le velocità di trasmissione di 1000 Mbps su UTP. Lo fa utilizzando tutte e quattro le coppie di fili, contemporaneamente, in entrambe le direzioni. Ogni coppia è responsabile del trasporto di circa 250 Mbps di traffico alla volta, garantendo un throughput totale di 1000 Mbps o 1 Gbps.

Bit trasmessi

Una delle altre differenze tra 100BASE-TX e 1000BASE-T è che ciascuna trasmette i bit attraverso il filo in modo diverso.

Fondamentalmente, in qualsiasi momento un determinato segnale di tensione sul filo rappresenta un certo valore. In 100BASE-TX, esistono solo due possibili valori: un valore di 0o un valore di 1. Si potrebbe dire che in qualsiasi istanza, un singolo bit può essere trasferito attraverso il filo .

In 1000BASE-T, ci sono quattro possibili valori di tensione che possono esistere sul filo: 00 01 10 11. Oppure, detto diversamente, ogni istanza di segnale applicata a UTP nello standard 1000BASE-T trasferisce due bit alla volta.

Frequenza

100BASE-TX richiede una frequenza di 100 Mhz , il che significa che ogni segnale può essere applicato e letto dall'altra parte 100 milioni di volte al secondo. Questo finisce per essere la velocità alla quale ciascuna coppia di fili può trasmettere a 1o a 0. Questo è ciò che porta a 100BASE-TX la sua velocità di 100 Mbps, poiché ogni "istanza" del segnale applicato equivale a un singolo bit trasmesso. E poiché vengono utilizzate due coppie (una in ciascuna direzione), che equivale a 100 Mbps in una direzione e 100 Mbps nell'altra, o a un totale di 100 Mbps full duplex.

1000BASE-T richiede l'uso della frequenza 125Mhz, il che significa che un segnale può essere letto dai (coppia di) cavi 125 milioni di volte al secondo. Poiché ogni istanza di un segnale applicato in 1000BASE-T invia due bit attraverso il filo, ciò significa che ogni coppia può trasferire 250 milioni di bit attraverso il filo al secondo o 250 Mbps. Poiché vengono utilizzate quattro coppie, ciò garantisce una velocità totale di 1000 Mbps o 1 gbps.

Sommario

Questi sono alcuni dei metodi che una singola specifica di cablaggio fisico (UTP) è in grado di trasmettere dati a velocità così diverse (10 Mbps, 100 Mbps, 1000 Mbps o 10/100/1000). Pensaci dai termini dell'evoluzione tecnologica: gli ingegneri hanno trovato nuovi modi per trasmettere dati sullo stesso filo. Come tale, il singolo filo può fare più velocità contemporaneamente. Un singolo filo UTP può fare 10, 100 o 1000 milioni di bit al secondo, quindi i fili e le interfacce sono etichettati 10/100/1000.

^{Temo di non conoscere i dettagli di come 10BASE-T ha trasferito i bit attraverso il filo, quindi non posso descrivere come funziona come ho fatto con gli altri due standard}

Si riduce davvero alla necessità di supportare dispositivi e cavi legacy. Cisco ha un documento piuttosto buono, Ethernet Technologies , che spiega molto in profondità.

Ethernet è in circolazione da molto tempo. Fu commercializzato nel 1981 a 10 Mbps. All'inizio era piuttosto costoso.

Ricordo che le schede Ethernet costano $ 750 in un momento in cui quello era un sacco di soldi. Ci sono voluti molti anni e molte discussioni perché raggiungesse i 100 Mbps e poco prima che l'attuale standard 100BASE-TX emergesse come vincitore. All'epoca, era piuttosto costoso rispetto a 10BASE-T, quindi è stato relegato per molto tempo ai data center e alle esigenze ad alta velocità. Le porte sono state costruite con retrocompatibilità con 10BASE-T perché quella era la più diffusa in circolazione e potrebbe essere necessario connettersi con quella da uno switch, un router, ecc.

Il prezzo di 100 Mbps alla fine è sceso quando è stato rilasciato 1000Base-T. Ancora una volta, era piuttosto costoso rispetto a 100Base-TX, e rimase nei data center un server grande per molto tempo prima che il prezzo scendesse. E doveva essere compatibile con le velocità più lente prevalenti.

10GBASE-T è ora nella posizione premium, utilizzato principalmente nei data center e sui server. Anche alla fine diventerà mainstream, integrato nella maggior parte delle nuove apparecchiature, ma dovrà mantenere la retrocompatibilità per molti anni.

Ethernet a 40 e 100 Gbps hanno attualmente una nicchia sul mercato e le forze di mercato determineranno quale, e quale standard di ciascuna, diventerà la più diffusa. Man mano che diventano più comuni, i prezzi per 10GBASE-T diminuiranno.

Le attività di ricerca e sviluppo sono già state fatte per le velocità più basse e Ethernet è praticamente basato su un chip ora, quindi non costa più offrire velocità più basse poiché ci sono ancora dispositivi legacy attorno ai quali è necessaria la velocità più bassa.

Il documento Cisco nel link sopra è stato scritto molto tempo fa, ma i principi sono ancora validi e la prima domanda è sostanzialmente la stessa cosa che stai ponendo.

Rivedi le domande

D - Tutte le reti 10Base-T non dovrebbero essere aggiornate a 100 Mbps? Perché o perché no?

A - Non necessariamente, se l'attuale rete 10Base-T è basata sul ripetitore, la sostituzione dei ripetitori con interruttori non saturi 10/100 comporterebbe un aumento automatico n volte della larghezza di banda media disponibile per ciascuna stazione terminale.

D - Quali sono le versioni 100Base consigliate? Perché?

A - 100Base-TX è raccomandato se il cablaggio orizzontale è UTP di categoria 5 o superiore. Se il cablaggio orizzontale è di categoria 3, è possibile utilizzare 100BaseT4, ma può essere difficile da acquisire (alcuni rapporti indicano che poiché 100Base-TX era disponibile più di un anno prima di T4, ha catturato fino al 95 percento del mercato). 100Base-T2 non è disponibile.

D - Quali versioni di 1000Base sono consigliate? Dove sarebbero stati usati?

A - 1000Base-T, si consiglia se il cablaggio orizzontale è UTP di categoria 5 o superiore. 1000Base-SX può essere utilizzato se il cablaggio orizzontale è in fibra ottica multimodale, nonché per alcuni backbone multimodali. 1000Base-LX può essere utilizzato per fibra ottica monomodale o multimodale (vedere la Tabella 7-5). 1000Base-CX può essere utilizzato per ponticelli per apparecchiature a corto raggio fino a 25 metri.

D - Quali tipi di cavi dovrebbero essere utilizzati per le nuove reti? Per l'aggiornamento di reti esistenti? Perché?

A - I collegamenti UTP nuovi o sostitutivi possono essere di categoria 5E o superiore per consentire la crescita della velocità dei dati a 1000 Mbps. La fibra multimodale può essere utilizzata come indicato nella Tabella 7-5 per 1000Base-SX, o come indicato nel paragrafo seguente Tabella 7-5 per 1000Base-LX. (Queste fibre forniranno inoltre supporto futuro per distanze più brevi [tra 100 e 300 metri, a seconda della lunghezza d'onda] a 10.000 Mbps.) Per essere veramente a prova di futuro e per garantire che sarete in grado di operare dorsali a lunga distanza, scegliete fibra monomodale.

D - Come fai a sapere quando è necessario aggiornare una rete? Da dove inizi?

A - Esistono diversi modi:

• I tuoi utenti te lo diranno (ma spesso solo dopo aver superato la soglia di frustrazione).
• Il sistema di gestione della rete dovrebbe essere in grado di indicare le caratteristiche di carico per ciascuna porta DCE.
• La tua organizzazione sta valutando di aggiungere nuove applicazioni (ad esempio multimediali) che richiederanno una maggiore larghezza di banda di comunicazione.
• La tua organizzazione sta crescendo e non ci sono porte DCE sufficienti nelle posizioni giuste per soddisfare gli utenti aggiuntivi.

Dopo aver determinato la necessità, è possibile considerare le opzioni. Ricordare che gli elementi di rete con la vita utile più lunga (i media di collegamento, seguiti dai server di rete e dagli switch di rete) possono anche essere i più costosi da sostituire. Scegli con un occhio alla crescita futura e considera il riutilizzo di questi elementi ove possibile.

Gli hub Ethernet puri utilizzavano una sola velocità: non si sarebbe in grado di collegare un dispositivo a 10 mbit (o altro hub, switch, router a quella velocità) a un hub a 100 mbit. È stato estremamente scomodo, quindi sono stati costruiti hub a doppia velocità (fondamentalmente uno switch a due porte). Quelli furono la svolta per Ethernet a 100 mbit nei mercati domestici / SOHO. Lo stesso vale ovviamente per gli switch con porte a doppia velocità in seguito. Il termine di marketing per differenziarsi dalla vecchia roba a velocità singola era '10 / 100 'ed era così pesantemente commercializzato che non puoi nemmeno immaginare.

Le porte sono etichettate "10/100/1000" per mostrare la loro compatibilità: una porta come questa si collegherà con un'altra porta alla massima velocità reciproca. Questo è un buon modo per aggiornare la tua rete mentre vai. Molti hanno iniziato con 100 Mbit / s, o addirittura 10 Mbit / s, e sostituendo i dispositivi nel tempo, questi iniziano a collegarsi a velocità più elevate.

Tuttavia, gli standard PHY sono solo a una velocità: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR, ... Non esiste una compatibilità obbligatoria per una porta 100BASE-TX che supporti anche 10BASE-T, ma è opzionale ed estremamente comune. Pertanto, una porta con più velocità è compatibile con diversi PHY diversi.

La perfetta compatibilità verso il basso spesso termina con porte 10G che molto comunemente supportano solo 1G e nessuna velocità più lenta.