Ethernet

Ethernet on juhtmetega kohtvõrgu tehnoloogia, mis vastab Elektri- ja Elektroonikainseneride Instituudi standardile IEEE 802.3 ja kasutab juhuslikku pöördumisviisi CSMA/CD (multipöördus süsteem põrketuvastusega).
Ethernet on alates 1990ndatest põhiline kohtvõrgu tehnoloogia ja selliste võrkude kaudu on ühendatud enamik ühenduses olevatest arvutitest ja tööjaamadest maailmas. Kõik ülejäänud kohtvõrgustandardid on ta välja tõrjunud või muutnud nišitoodeteks (kiudleviandmeliides (FDDI), lubaringvõrk, ARCNET).
Ethernet võimaldab andmevahetust kaadrite kujul kõikide kohtvõrku ühendatud seadmete (arvutite, printerite jne) vahel.
Praegu on spetsifitseeritud kiirused 10 Mbit/s kuni  10 Gbit/s.
Ainult traditsioonilisel kujul on seejuures tegemist ühes hoones asuvate seadmetega; tänapäeva Ethernet ühendab seadmeid valguskaablite kaudu ka suure vahemaa tagant.
Ethernet määrab juhtmete ja pistikute tüübid, kirjeldab signaliseerimise tüübid füüsilises kihis ning määrab paketiformaadid ja protokollid. Etherneti võrk täidab OSI mudeli kahe alumise kihi (füüsiline kiht ja lülikiht) funktsioone.
Ethernet võib olla aluseks võrguprotokollidele, näiteks  DDS (AppleTalk), DECnet, IPX/SPX, TCP/IP (edastusohje protokollistik internetiprotokolli peal).

Ajalugu

Etherneti võrgu idee pärineb Robert Metcalfe'ilt ja David Boggsilt Xeroxi Palo Alto uurimiskeskusest (PARC; 1972–1973). Laialt levinud lugu dateerib Etherneti leiutamise 1973. aastaga, mil Robert Metcalfe kirjutas oma ülemustele memo Etherneti potentsiaali kohta. Metcalfe ise ütleb, et Etherneti töötati välja mitu aastat ning selle algust pole võimalik paika panna.
Ethernet on nime saanud eetri järgi, sest Metcalfe tuletas oma protokolli Hawai ülikoolis 1960. aastate lõpus väljatöötatud pakettvõrgust ALOHAnet, mis kasutas traadita andmesidet laial hajutatud territooriumil asuvate arvutite kokkuühendamiseks. Ka Metcalfe nägi algselt ette traadita ühendusi.
Palo Altos rakendati tööle ka esimene (firmaspetsiifiline ja standardiseerimata) katseline süsteem ülekandekiirusega 2,96 või 3 Mbit/s, mis sisaldas üle saja arvuti umbes 1 km pikkuse kaabelliiniga. Hiljem see standardiseeriti koostöös Inteli ja DECiga. Siiski võib vastavas standardis IEEE 802.3 täheldada klassikalise Ethernetiga võrreldes mõningaid väikeseid erinevusi. Standardse Etherneti töökiirus on 10 Mbit/s.
Aastal 1976 avaldasid Metcalfe ja tema assistent David Boggs artikli pealkirjaga "Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks."
Robert Metcalfe lahkus Xeroxist 1979, et edendada personaalarvutite ja kohtvõrkude kasutamist, ja asutas firma 3Com. Ta veenis DEC-i, Intelit ja Xeroxit endaga koostööd tegema, et teha Ethernet standardiks. Tema esimest Etherneti versiooni 1 arendas alates 1980. aastast edasi IEEE (Elektri- ja Elektroonikainseneride Instituut) töögrupis 802. Algselt oli kavas ainult üks kohtvõrgustandard ülekandekiirustega  1 ja 20 Mbit/s vahel. Aastal  1980 lisandus veel nn token access-meetod. Alates 1981. aastast arendas IEEE siis veel kolme eri tehnikat: CSMA/CD (802.3), Token Bus (802.4) ja Token Ring (802.5), millest kaks viimast varsti kadusid. 3Comist sai suur ettevõte.
Juunis 1983 avalikustati tööd cheapernet'i-standardi (10Base2) kallal. Samal ajal algas töö spetsifikatsioonidega lairiba-Ethernetile (10Broad36) ja StarLANile (1Base5). Kui 1985 avaldati  Etherneti standard ka rahvusvahelise standardina ISO/DIS 8802/3, siis toetas seda varsti üle 100 tootjafirma. Aastal 1986 alustasid mõned väiksemad firmad andmete ülekandmist Etherneti formaadis neljatraadiliste juhtmete kaudu. Pärast seda intensiivistas IEEE tegevust keerdpaarjuhtmega Etherneti kallal, millest sai peagi standard, samuti valguskaabliga Etherneti kallal, mis viis 1992 10BaseF-standarditeni.
1990ndatel tekkis konkurents uue standardi pärast: AT&T ja HP püüdsid luua tehniliselt elegantsemat lahendust IEEE 802.12 (100BaseVG) järgi; Fast Ethernet Alliance, mis koosnes umbes 35 nimekast firmast (sealhulgas Bay Networks, 3Com, Intel, SUN, Novell), propageeris 100 Mbit/s-standardit äraproovitud IEEE-802.3 järgi. Viimaks lepiti 1995 kokku viimases (IEEE 802.3u); umbes samal ajal lepiti kokku traadita kohtvõrkude standardis tähistusega 802.11. Nüüd on töö 10-gigabitise Ethernetiga ja EFM-iga võtnud sihikule juba ülikooli- ja linnavõrgud.
1990. aastatel sai Ethernetist kõige kasutatavam kohtvõrgu tehnoloogia. Kõik teised kohtvõrgustandardid ta kas tõrjus välja (näiteks lubaringvõrk) või tegi neist nišitooted erivaldkondades (näiteks ARCNET, kiudlevi-andmeliides).
Industrial Etherneti kujul kasutatakse Etherneti kaablistandardit üha enam ka tööstuses. Ülemaailmne võrk ning sellega kaasnevad andmete ülekande vajadused on viinud selleni, et ka eramajadesse ja isegi kruiisilaevadele paigaldatakse võimsaid võrke.

Andmete vorming

Etherneti põhikaader võib olla 64 kuni 1518 baidi pikkune, kusjuures vähemalt 18 baiti vajatakse edastuskaadri struktuuri loomiseks. Seega andmeploki pikkuseks on 46 kuni 1500 baiti. Kaadri tüüpi iseloomustavas väljas määratakse võrgukihi protokolli tüüp (IP või IPX).
Andmete füüsiliseks edastuseks kasutatakse nn. Manchesteri kodeeringut (või diferentsiaalset Manchesteri kodeeringut), mis tagab edastatava koodi isesünkroniseerivuse (lisasünkrosignaali ei vajata). Manchesteri kodeeringute puhul toimub iga bitikoha keskpaigas signaali nivoo muutus, mis võimaldab üldist takteerimist (isesünkronisatsiooni).