Warum werden Ethernet-Standards in der Form 10/100/1000 geschrieben? Warum nicht gleich 1000?

Ich habe immer Ethernet-Standards in der Form " niedriger Wert / mittlerer Wert / maximaler Wert " gesehen und mich immer gefragt, warum.

Wird ein Router bei entsprechender Konfiguration nicht nur eine niedrigere Geschwindigkeit als die maximale reproduzieren, sodass "/" nicht erforderlich ist?

Dazu gehört, dass nicht alle Ports mit mehreren oder bestimmten Geschwindigkeiten ausgeführt werden können.

Das Ausführen mit nur einer Geschwindigkeit war wahrscheinlich am häufigsten, als 100BASE-TX zum ersten Mal herauskam und eine Reihe von Switches 100BASE-TX-Ports als Uplink-Ports mit 10BASE-T-Ports für den Zugriff festlegten. Es ist jedoch üblich, dass viele GBIC / SFP-basierte Ports nur mit einer bestimmten festgelegten Geschwindigkeit ausgeführt werden (z. B. 100 Mbit / s oder 1000 Mbit / s).

Wenn Sie vorwärts gehen, werden Sie feststellen, dass einige niedrigere Geschwindigkeiten fallen gelassen werden. Cisco bietet mit seinen neuen "Multi-Gig" -Ports keine Unterstützung mehr für 10BASE-T. Ich bin nicht sicher, ob dies eine Designentscheidung von Cisco oder ein Teil der IEEE 802.3bz-Änderung ist, die noch in Arbeit ist.

Sie werden auch feststellen, dass die meisten (AFAIK alle, aber nicht 100% bestimmte) Ports auf der Cisco Nexus-Plattform 10BASE-T nicht mehr unterstützen und als 100/1000 Ports (oder 1000/10000 Ports, die 100BASE-TX nicht unterstützen) gekennzeichnet sind ).

Und das ist nicht nur Cisco. Andere Anbieter, die 10G-Funktionen bereitstellen, beschränken die Ports häufig auf 1 / 10G- oder 100/1000/10000-Geschwindigkeiten. HP bietet beispielsweise mehrere Produkte an, die dem Dual-Speed-Modell folgen, und Extreme verwendet für seine 10G-Kupferanschlüsse in der Regel das Tri-Speed-Modell.

Gute Frage. Um es vollständig zu beantworten, müsste man sich eingehend mit Ethernet-Verkabelung befassen. Aber ich werde versuchen, es in einer einfacheren Sprache zu erklären.

Alle drei Geschwindigkeiten (10, 100, 1000) verlaufen über dieselbe physikalische Verkabelung: Unshielded Twisted Pair ( UTP ). UTP ist , bestehend aus 4 Paaren von Drähten (8 Gesamt Drähten) - Jedes Paar ist umeinander verdrillt . Jedes Adernpaar arbeitet zusammen, um Signale an das andere Ende zu senden.

Was es der gleichen physischen Verkabelung ermöglicht, Bits mit so sehr unterschiedlichen Geschwindigkeiten über das Kabel zu transportieren, sind die unterschiedlichen Verwendungsarten der vier Kabelpaare. Wir müssen drei getrennte Ideen diskutieren: Standards und Drahtgebrauch, übertragene Bits und Frequenz.

Standards und Kabelverwendung

Beispielsweise ist 100BASE-TX der vorherrschende Standard, der Übertragungsraten von 100 MBit / s über UTP regelt. Dies geschieht, indem ein Adernpaar für die Übertragung und das andere Adernpaar für den Empfang reserviert wird. Die verbleibenden beiden Adernpaare werden nicht verwendet.

1000BASE-T ist der vorherrschende Standard, der Übertragungsraten von 1000 MBit / s über UTP regelt. Dies geschieht durch gleichzeitiges Verwenden aller vier Adernpaare in beide Richtungen. Jedes Paar ist für die Übertragung von jeweils 250 Mbit / s Datenverkehr verantwortlich und sorgt für einen Gesamtdurchsatz von 1000 Mbit / s oder 1 Gbit / s.

Bits übertragen

Einer der anderen Unterschiede zwischen 100BASE-TX und 1000BASE-T besteht darin, dass jedes Bit anders über die Leitung übertragen wird.

Grundsätzlich repräsentiert zu jedem Zeitpunkt ein bestimmtes Spannungssignal auf dem Draht einen bestimmten Wert. In 100BASE-TX gibt es nur zwei mögliche Werte, die existieren können: einen Wert von 0oder einen Wert von 1. Man könnte sagen, dass zu jedem Zeitpunkt ein einzelnes Bit über die Leitung übertragen werden kann .

In 1000BASE-T gibt es vier mögliche Spannungswerte , die auf dem Draht bestehen können: 00 01 10 11. Anders gesagt, jede Signalinstanz, die im 1000BASE-T-Standard an UTP angelegt wird, überträgt zwei Bits gleichzeitig.

Frequenz

100BASE-TX erfordert eine Frequenz von 100 MHz , dh , jedes Signal kann 100 Millionen Mal pro Sekunde von der anderen Seite angelegt und gelesen werden. Dies ist die Geschwindigkeit, mit der jedes Adernpaar entweder a 1oder a übertragen kann 0. Dadurch erhält 100BASE-TX seine Geschwindigkeit von 100 Mbit / s, da jede angelegte Signalinstanz einem einzelnen übertragenen Bit entspricht. Und da zwei Paare verwendet werden (eines in jeder Richtung), entspricht dies 100 Mbit / s in der einen und 100 Mbit / s in der anderen Richtung oder insgesamt 100 Mbit / s Vollduplex.

1000BASE-T erfordert die Verwendung einer Frequenz von 125 MHz, was bedeutet, dass ein Signal 125 Millionen Mal pro Sekunde von den (Adernpaaren) gelesen werden kann. Da jede Instanz eines Signals, das in 1000BASE-T angelegt wird, zwei Bits über die Leitung sendet, bedeutet dies, dass jedes Paar 250 Millionen Bits pro Sekunde oder 250 Mbit / s über die Leitung übertragen kann. Da vier Paare verwendet werden, ergibt dies eine Geschwindigkeit von 1000 Mbit / s oder 1 Gbit / s.

Zusammenfassung

Dies sind einige der Methoden, mit denen eine einzelne physikalische Verkabelungsspezifikation (UTP) Daten mit so enormen unterschiedlichen Geschwindigkeiten (10 Mbit / s, 100 Mbit / s, 1000 Mbit / s - oder 10/100/1000) übertragen kann. Denken Sie an die Begriffe der technologischen Evolution - Ingenieure haben neue Wege gefunden, um Daten über dieselbe Leitung zu übertragen. Somit kann der einzelne Draht mehrere Geschwindigkeiten gleichzeitig ausführen. Ein einzelner UTP-Draht kann 10, 100 oder 1000 Millionen Bits pro Sekunde verarbeiten, daher sind die Drähte und Schnittstellen mit 10/100/1000 gekennzeichnet.

^{Ich fürchte, ich weiß nicht genau, wie 10BASE-T Bits über die Leitung übertragen hat, daher kann ich nicht beschreiben, wie das funktioniert, wie ich die anderen beiden Standards durchgeführt habe}

Es läuft wirklich darauf hinaus, dass ältere Geräte und Kabel unterstützt werden müssen. Cisco hat ein ziemlich gutes Dokument, Ethernet Technologies , das viel ausführlicher erklärt.

Ethernet gibt es schon sehr lange. Es wurde 1981 mit 10 Mbit / s kommerzialisiert. Anfangs war es ziemlich teuer.

Ich erinnere mich an Ethernet-Karten, die 750 Dollar kosteten, als das noch viel Geld war. Es dauerte viele Jahre und viele Auseinandersetzungen, bis 100 Mbit / s erreicht waren, und eine Weile, bis der aktuelle 100BASE-TX-Standard als Sieger hervorging. Zu dieser Zeit war es im Vergleich zu 10BASE-T ziemlich teuer, so dass es lange Zeit für Rechenzentren und Hochgeschwindigkeitsanforderungen in Frage kam. Die Ports wurden mit Abwärtskompatibilität mit 10BASE-T erstellt, da dies die am weitesten verbreitete ist und Sie möglicherweise eine Verbindung über einen Switch, Router usw. herstellen müssen.

Der Preis von 100 Mbit / s sank schließlich, als 1000Base-T veröffentlicht wurde. Auch hier war es im Vergleich zu 100Base-TX recht teuer und es blieb lange Zeit in Rechenzentren und auf großen Servern, bevor der Preis sank. Und es musste mit den vorherrschenden langsameren Geschwindigkeiten kompatibel sein.

10GBASE-T ist jetzt in der Premium-Position und wird hauptsächlich in Rechenzentren und auf Servern eingesetzt. Es wird sich irgendwann auch zum Mainstream entwickeln und in die meisten neuen Geräte integriert werden, muss jedoch über viele Jahre hinweg die Abwärtskompatibilität aufrechterhalten.

Ethernet mit 40 und 100 Gbit / s hat derzeit eine Marktlücke, und die Marktkräfte werden bestimmen, welcher und welcher Standard am weitesten verbreitet ist. Mit zunehmender Verbreitung fallen die Preise für 10GBASE-T.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden bereits für langsamere Geschwindigkeiten durchgeführt, und Ethernet ist jetzt im Grunde genommen auf einem Chip aufgebaut. Es kostet also nichts mehr, langsamere Geschwindigkeiten anzubieten, da es immer noch ältere Geräte gibt, für die langsamere Geschwindigkeiten erforderlich sind.

Das Cisco-Dokument im obigen Link wurde vor langer Zeit verfasst, aber die Prinzipien sind immer noch gültig, und die erste Frage ist im Grunde dasselbe, was Sie fragen.

Rezensionsfragen

F - Sollten nicht alle 10Base-T-Netzwerke auf 100 Mbit / s aufgerüstet werden? Warum oder warum nicht?

A - Nicht unbedingt, wenn das aktuelle 10Base-T-Netzwerk auf Repeatern basiert, würde das Ersetzen der Repeater durch 10/100 nichtsättigende Switches zu einer automatischen n-fachen Erhöhung der durchschnittlich verfügbaren Bandbreite für jede Endstation führen.

F - Welche 100Base-Version (en) werden empfohlen? Warum?

A - 100Base-TX wird empfohlen, wenn die horizontale Verkabelung UTP der Kategorie 5 oder besser ist. Wenn es sich bei der horizontalen Verkabelung um Kategorie 3 handelt, kann 100BaseT4 verwendet werden, dies ist jedoch möglicherweise schwierig zu ermitteln (einige Berichte weisen darauf hin, dass 100Base-TX mehr als ein Jahr vor T4 verfügbar war und 95 Prozent des Marktes abdeckte). 100Base-T2 ist nicht verfügbar.

F - Welche 1000Base-Version (en) werden empfohlen? Wo würden sie eingesetzt?

A - 1000Base-T, wird empfohlen, wenn die horizontale Verkabelung UTP der Kategorie 5 oder besser ist. 1000Base-SX kann verwendet werden, wenn es sich bei der horizontalen Verkabelung um eine Multimode-Glasfaser handelt, sowie für einige Multimode-Backbones. 1000Base-LX kann für Single-Mode- oder Multimode-Glasfasern verwendet werden (siehe Tabelle 7-5). 1000Base-CX kann für Kurzstrecken-Geräteraum-Jumper bis zu 25 Metern verwendet werden.

F - Welche Kabeltypen sollten für neue Netzwerke verwendet werden? Zur Aufrüstung bestehender Netzwerke? Warum?

A - Neue oder Ersatz-UTP-Verbindungen können der Kategorie 5E oder besser entsprechen, um eine Datenratensteigerung auf 1000 Mbit / s zu ermöglichen. Multimode-Fasern können für 1000Base-SX wie in Tabelle 7-5 angegeben oder für 1000Base-LX wie im Abschnitt nach Tabelle 7-5 angegeben verwendet werden. (Diese Fasern unterstützen künftig auch kürzere Entfernungen (zwischen 100 und 300 Metern, abhängig von der Wellenlänge) mit 10.000 Mbit / s.) Um wirklich zukunftssicher zu sein und sicherzustellen, dass Sie Backbones für größere Entfernungen betreiben können, wählen Sie Single-Mode-Faser.

F - Woher wissen Sie, wann ein Netzwerk aktualisiert werden muss? Wo fängst du an

A - Es gibt verschiedene Möglichkeiten:

• Ihre Nutzer werden es Ihnen mitteilen (aber oft erst, nachdem sie die Frustrationsschwelle überschritten haben).
• Ihr Netzwerkmanagementsystem sollte in der Lage sein, die Auslastungseigenschaften für jeden DCE-Port anzuzeigen.
• Ihre Organisation erwägt, neue Anwendungen (wie Multimedia) hinzuzufügen, die mehr Kommunikationsbandbreite erfordern.
• Ihre Organisation wächst und es gibt nicht genügend DCE-Ports an den richtigen Standorten, um die zusätzlichen Benutzer aufzunehmen.

Nachdem Sie den Bedarf ermittelt haben, können Sie die Optionen prüfen. Denken Sie daran, dass das Ersetzen der Netzwerkelemente mit der längsten Lebensdauer (der Verbindungsmedien, gefolgt von den Netzwerkservern und Netzwerkschaltern) auch die teuersten sein kann. Wählen Sie mit Blick auf zukünftiges Wachstum und überlegen Sie, diese Elemente nach Möglichkeit wiederzuverwenden.

Reine Ethernet-Hubs, die früher nur eine Geschwindigkeit ausführten - Sie könnten kein 10-MBit-Gerät (oder einen anderen Hub, Switch, Router mit dieser Geschwindigkeit) an einen 100-MBit-Hub anschließen. Das war äußerst unpraktisch, sodass Dual-Speed-Hubs (im Grunde genommen ein Zwei-Port-Switch) gebaut wurden. Dies war der Durchbruch für 100-MBit-Ethernet in Heim- und SOHO-Märkten. Gleiches gilt natürlich auch für Switches mit Dualspeed-Ports. Der Marketingbegriff zur Unterscheidung von den alten Single-Speed-Sachen war '10 / 100 'und er wurde so stark vermarktet, dass man es sich nicht vorstellen kann.

Ports sind mit "10/100/1000" gekennzeichnet, um ihre Kompatibilität anzuzeigen. Ein solcher Port wird mit der höchsten gegenseitigen Geschwindigkeit mit einem anderen Port verbunden. Dies ist eine gute Möglichkeit, Ihr Netzwerk unterwegs zu aktualisieren. Viele begannen mit 100 Mbit / s oder sogar 10 Mbit / s, und durch den Austausch von Geräten im Laufe der Zeit begann die Verbindung mit höheren Geschwindigkeiten.

Bei den PHY-Standards handelt es sich jedoch nur um Single-Speed-Ports: 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-SR, ... Ein 100BASE-TX-Port muss nicht zwingend mit 10BASE-T kompatibel sein, ist jedoch optional und sehr häufig. Ein Port mit mehreren Geschwindigkeiten ist also mit mehreren verschiedenen PHYs kompatibel.

Perfekte Abwärtskompatibilität endet häufig mit 10G-Ports, die sehr häufig nur 1G und keine langsamere Geschwindigkeit unterstützen.