Fast ethernet vs gigabit ethernet

Пример передачи сообщений в сети Ethernet

Данные в эфир передаются не однородным потоком, а блоками. Блоки эти на канальном уровне принято называть кадрами (frame ). Каждый кадр состоит из служебных и полезных данных. Служебные данные – это заголовок, в котором указаны MAC-адрес отправителя, MAC-адрес назначения, тип вышестоящего протокола и тому подобное, а так же контрольная сумма в конце кадра. В середине кадра идут полезные данные – собственно то, что передаётся по Ethernet.

Рисунок 6 — Пример передачи данных

Если кадр пришёл с ошибкой, его необходимо передать заново. Чем больше размер кадра, тем больше данных придётся передавать повторно при каждой ошибке. Плюс, пока интерфейс передаёт один большой кадр, остальные кадры вынуждены ждать в очереди. Поэтому передавать очень большие кадры не выгодно, и длинные потоки данных делятся на части между кадрами. С другой стороны, делать кадры короткими тоже не выгодно. В коротких кадрах почти весь объём будут занимать служебные данные, а полезных данных будет передано мало. Это характерно не только для Ethernet, но для многих других протоколов передачи данных. Поэтому для каждого стандарта существует свой оптимальный размер кадра, зависящий от скорости и надёжности сети. Максимальный размер полезной информации, передаваемой в одном блоке, называется MTU (maximum transmission unit). Для Ethernet он равен 1500 байт. То есть каждый Ethernet-кадр может нести не более 1500 байт полезных данных.

MAC-адреса и кадры позволяют разделить данные в общем Ethernet-эфире. Интерфейс обрабатывает только те кадры, MAC-адрес назначения которых совпадает с его собственным MAC-адресом. Кадры, адресованные другим получателям, интерфейс должен игнорировать. Достоинство такого подхода – простота реализации. Но есть и масса недостатков. Во-первых, проблемы безопасности. Любой может прослушать все данные, транслируемые в общий эфир. Во-вторых, эфир можно заполнить помехами. На практике, одна сбойная сетевая карта, постоянно отсылающая какие-то кадры, может повесить всю сеть предприятия. В-третьих, плохая масштабируемость. Чем больше компьютеров в сети, тем меньший кусочек эфира им достаётся, тем меньше эффективная пропускная способность сети.

В процессе работы сети Ethernet может возникнуть ситуация, когда сразу несколько передатчиков начнут передавать информацию одновременно. Для предотвращения данной ситуации и применяется метод обнаружения коллизий. Если одна из рабочих станций в процессе передачи обнаружит коллизию, т.е. одновременную передачу пакетов сразу от нескольких источников, то в первую очередь источник информации приостанавливает передачу. Далее он посылает в сеть специальный сигнал – «jam signal», который увеличивает вероятность обнаружения коллизии другими станциями, чтобы они также остановили процесс обмена информацией. Далее передатчик информации выжидает некоторое случайное время, после которого он снова пытается получить доступ в сеть. Если среда передачи будет занята, то интервал ожидания будет увеличен и так далее, до тех пор, пока среда не окажется свободный и информация не будет передана.

Как уже было сказано ранее, существует целое семейство протоколов, объединенных под общим название Ethernet: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet и т.д. Разработкой данного стандарта в настоящее время занимается IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и версии выходят под обозначением «802.3х». Одним из последних стандартов является 100 Gigabit Ethernet, который предусматривает скорость передачи до 100 Гбит/сек по оптическому волокну.
В сотовой связи стандарт Ethernet получил достаточно широкое распространение. Уже давно он используется для подключения различных элементов сети, установленных на одной площадке, либо в непосредственной близости друг к другу (до 100 метров), например MSС и HLR, BSC и транскодер.

С распространением оптоволоконных линий связи и появлением систем сотовой связи 3G, в частности UMTS, Ethernet начал применятся практически на всех интерфейсах в стыке с IP-протоколом: NodeB-RNC, RNC-MGW, RNC-SGSN и т.д. Широкое распространение данной технологии обусловлено в первую очередь высокой надежностью, быстротой развертывания и настройки, большого выбора маршрутизаторов и каналообразующего оборудования, а также достаточно высоких возможных скоростей передачи данных. Благодаря появлению стандартов 10G и 100G Ethernet данная технология получает широкие перспективы для применения в системах сотовой связи 4G, таких как LTE.

Подуровень МАС канального уровня

Определяет особенности доступа к физической среде при использовании различных технологий локальных сетей. Протоколы МАС-уровня ориентированы на совместное использование физической среды абонентами. Разделяемая среда (shared media) используется в таких широко распространенных в локальных сетях технологиях как Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI. Использование разделяемой между пользователями среды улучшает загрузку канала связи, удешевляет сеть, но ограничивает скорость передачи данных между двумя узлами.

Каждой технологии МАС-уровня соответствует несколько вариантов (спецификаций) протоколов физического уровня.

Ethernt (802.3) — соответствуют спецификации: 10Base-T, 10Base-FB, 10Base-FL, 10Base-5, 10Base-2 ит.д. Скорость до 10 Мбит/c.

Fast Ethernet (802.3u) — соответствуют сецификации: 100Base-T4, 100Base-TX, 100Base-FX и т.д. Скорость до 100 Мбит/c.

Gigabit Ethernet (802.3z и 802.3ab) — соответствуют спецификации: 1000BASE-T, 1000BASE-X и т.д. Скорость до 1000 Мбит/c.

10Gigabit Ethernet (802.3ае) — соответствуют спецификации: 10GBASE-CX4, 10GBASE-LR и т.д. Скорость до 10000 Мбит/c.

Token Ring (802.5) — в качестве физической среды используется экранированная витая пара STP, с помощью которой все станции сети соединяются в кольцевую структуру. В отличие от технологии Ethernet в сетях с передачей маркера (Token Ring) реализуется не случайный, а детерминированный доступ к среде с помощью кадра специального формата – маркера (token). Сети Token Ring используют два различных алгоритма функционирования, позволяющих передавать данные по кольцу со скоростями либо 4 Мбит/c, либо 16 Мбит/c, несовместима с Ethernet и в настоящее время почти полностью вытеснена технологией Ethernet.

Настройка Jumbo Frames в Hyper-V Windows Server 2012 / R2

По умолчанию jumbo frames в Windows — системах отключен. Чтобы активировать передачу больших пакетов Jumbo Frames для гостевой ОС, запущенной в виртуальной машине на базе Hyper –V 2012 нужно:

Включить Jumbo Frames на физических сетевых картах (NIC) гипервизора (хостовой ОС), подключенных к сети LAN
Включить поддержку Jumbo Frames на сетевом оборудовании LAN
Включить Jumbo Frames на виртуальном коммутаторе Hyper-V
Активировать Jumbo Frames в гостевой ОС

Jumbo Frames на физических сетевых картах сервера

Для каждой из сетевых карточек (NIC), используемых для подключений сервера (хостовой ОС) к сети LAN необходимо в свойствах сетевых адаптеров перейти в режим настройки драйвера (кнопка Configure). Затем на вкладке Advanced найти параметр с названием Jumbo Frames (в зависимости от производителя NIC, он также может называться Packet Size, Jumbo Packets или что-то похоже) и установить его значение в 9014.

Поддержка Jumbo Frames на сетевом оборудовании

Далее необходимо включить поддержку Jumbo Frames на коммутаторах, которые в дальнейшем будут задействована в цепочке передачи данных между серверами с включенным Jumbo Frames (это задача для администраторов сети).

Включаем поддержку Jumbo Frames на виртуальном коммутаторе Hyper-V

В том случае, если на хостовой ОС (гипервизор) установлена Windows Server 2012, чтобы активировать Jumbo Frames для виртуального коммутатора Hyper-V нужно

Открыть редактор реестра и развернуть ветку HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Class\{4D36E972-E325-11CE-BFC1-08002BE10318}
Внутри данной ветки содержатся несколько «подкустов». Нужно пробежаться по ним и найти ветку, в которой значение параметра «driverdesc» равно «Hyper-V Virtual Ethernet Adapter», а «Characteristics»= 0x00000029 (41)
В найденной ветке задать параметру *JumboPacket значение 9014

Активация Jumbo Frames в гостевой ОС (Windows Server 2012)

На уровне гостевой ОС (в нашем примере это Windows Server 2012) включается аналогично гипервизору: в расширенных настройках драйвера укажите, что Jumbo Packet=9014 Bytes.

Тестируем работу Jumbo Frames в Windows

В большинстве случаев после выполнения указанных настроек перезагрузка ни гостевой, ни хостовой машины не требуется. Однако если что-то не работает, в первую очередь рекомендуется перезагрузить систему.

Протестировать работу Jumbo Frames можно с помощью простой команды ping, позволяющей определить что пакет большого размера может быть передан без дефрагментации:

где, флаг f — запрещает фрагментацию пакета, флаг –l задает размер пакета (8972 — на нашем стенде это максимальный размер пакета, передающийся без дефрагментации), second_jumbo_frame_server – имя/ip_адрес второго сервера с включенным Jumbo Frames.

Если ping отработал успешно – поздравляю, вы только что настроили Jumbo Frames для виртуальной машины на Hyper-V!

Масштабируемость Ethernet

Оказывается, Ethernet и другие технологии канального уровня не подходят для создания крупной сети, которая может охватить весь мир из-за того, что у них есть существенные ограничения по масштабируемости.

Давайте рассмотрим существующие ограничения. Коммутаторы изернет для передачи кадра пользуются таблицами коммутации. И эта таблица должна содержать все MAК-адреса компьютеров в сети. Если для локальной сети это можно сделать, то для глобальной сети, в которой несколько миллиардов устройств, никакому коммутатору не хватит памяти, чтобы хранить подобную таблицу. И искать нужный порт в такой огромной таблице будут очень долго.

Следующая проблема в том, что если коммутатор не понимает куда отправлять кадр, он передает его на все порты, надеясь, что где-то там находиться получатель. Такой подход тоже работает в локальных сетях, но в глобальных сетях не работает. Если в интернет мы не знаем куда отправить пакет и будем пересылать всем компьютерам в интернете, то через некоторое время, мы засорим сеть такими мусорными пакетами и это приведет к отказу в обслуживании.

Другая проблема это отсутствие дублирующих путей между коммутаторами. В Ethernet у нас всегда должно быть одно соединение, чтобы не образовалось кольца, иначе сеть будет перегружена широковещательным штормом. В Ethernet есть технология STP, которая позволяет создавать несколько связей между коммутаторами, но в каждый момент времени активно всего одно соединение.

Рассмотрим пример, в нашей сети есть несколько коммутаторов. Они соединены между собой и есть такое соединение, которое приводит к образованию кольца.

В сети запускается протокол STP, коммутаторы выбирают корневой. Рассчитывают расстояние до корневого и отключают одно из соединений.

Если коммутаторы используются для построения локальной сети, где расстояние между коммутаторами небольшое, то такой подход работает отлично. Но, предположим, что мы строим глобальную сеть и если мы хотим отправить данные из Екб в Челябинск, который является соседним городом и расположен близко, то на уровне Ethernet мы это сделать не сможем, потому что прямое соединение отключено протоколом STP.

Необходимо передавать данные через другие города, расстояние гораздо больше, поэтому скорость передачи будет существенно ниже. От этого хотелось бы избавиться.

Масштабируемость на сетевом уровне

Что делает сетевой уровень, чтобы обеспечить масштабирование и построить такую сеть, которая способна объединить все компьютеры во всем мире, например сеть интернет.

Первое это агрегация адресов. Сетевой уровень работает не с отдельными адресами, а с группами адресов, которые объединяются и такие блоки адресов называются сетью.
Пакеты, для которых путь доставки неизвестен на сетевом уровне отбрасываются. Это обеспечивает защиту составной сети от циркуляции мусорных пакетов.
И возможность наличия нескольких активных путей в сети. Это является одной из причин создания сетей с пакетной коммутацией. В нашей сети всегда есть некое количество активных путей между отправителем и получателем. И данные могут пройти по любому из этих путей. В том числе, если один путь выйдет из строя, то другой путь останется доступным. Но если у нас есть несколько путей, то на сетевом уровне появляется задача маршрутизации. То есть, на каждом этапе мы должны определять, по какому пути мы отправим ту или иную порцию данных.

Промышленный Ethernet

Промышленный Ethernet, как следует из названия, применяется для подключения промышленного оборудования: когда требуются более надежные разъемы, кабели и, что самое важное, высокий уровень детерминизма. Для достижения высокого уровня детерминизма в промышленном Ethernet, помимо стандартного протокола Ethernet, используются специализированные протоколы

Наиболее популярными из них являются PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT, SERCOS III и POWERLINK.

Скорость промышленного Ethernet может варьироваться в пределах 10 Мбит/с — 1 Гбит/с . Чаще всего используется промышленный Ethernet со скоростью 100 Мбит/с.

Стандарты технологии Ethernet

Физические спецификации технологии Ethernet включают следующие среды передачи данных.

10Base-5 — коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма (1дм=2,54см), называемый «толстым» коаксиальным кабелем, с волновым сопротивлением 50Ом.
10Base-2 — коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, называемый «тонким» коаксиальным кабелем, с волновым сопротивлением 50Ом.
10Base-T — кабель на основе не экранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP), категории 3,4,5.
10Base-F — волоконно-оптический кабель.

Число 10 обозначает номинальную битовую скорость передачи данных стандарта, то есть 10Мбит/с а слово «Base» — метод передачи на одной базовой частоте. Последний символ обозначает тип кабеля.

10Base-5

Кабель используется как моноканал для всех станций, максимальная длина сегмента 500м. Станция подключаться к кабелю через приемопередатчик — трансивер. Трансивер соединяется с сетевым адаптером разъема DB-15 интерфейсным кабелем AUI. Требуется наличие терминаторов на каждом конце, для поглощения распространяющихся по кабелю сигналов.

Правила «5-4-3» для коаксиальных сетей:

Стандарт сетей на коаксиальном кабеле разрешает использование в сети не более 4 повторителей и, соответственно, не более 5 сегментов кабеля. При максимальной длине сегмента кабеля в 500 м это дает максимальную длину сети в 500*5=2500 м. Только 3 сегмента из 5 могут быть нагруженными, то есть такими, к которым подключаются конечные узлы. Между нагруженными сегментами должны быть не нагруженные сегменты.

10Base-2

Кабель используется как моноканал для всех станций, максимальная длина сегмента 185 м. Для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор.

Также используется правило 5-4-3.

10Base-T

Образует звездообразную топологию на основе концентратора, концентратор осуществляет функцию повторителя и образует единый моноканал, максимальная длина сегмента 100м. Конечные узлы соединяются с помощью двух витых пар. Одна пара для передачи данных от узла к концентратору — Tx, а другая для передачи данных от концентратора к узлу – Rx.
Правила «4-х хабов» для сетей на основе витой пары:
В стандарте сетей на витой паре определено максимально число концентраторов между любыми двумя станциями сети, а именно 4. Это правило носит название «правила 4-х хабов». Очевидно, что если между любыми двумя узлами сети не должно быть больше 4-х повторителей, то максимальный диаметр сети на основе витой пары составляет 5*100 = 500 м (максимальная длина сегмента 100м).

10Base-F

Функционально сеть Ethernet на оптическом кабеле состоит из тех же элементов, что и сеть стандарта 10Base-T

Стандарт FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link) первый стандарт комитета 802.3 для использования оптоволокна в сетях Ethernet. Мах длина сегмента 1000м, мах число хабов 4, при общей длине сети не более 2500 м.

Стандарт 10Base-FL незначительное улучшение стандарта FOIRL. Мах длина сегмента 2000 м. Максимальное число хабов 4,а максимальная длина сети — 2500 м.

Стандарт 10Base-FB предназначен только для соединения повторителей. Конечные узлы не могут использовать этот стандарт для присоединения к портам концентратора. Мах число хабов 5, мах длина одного сегмента 2000 м и максимальной длине сети 2740 м.

Таблица. Параметры спецификаций физического уровня для стандарта Ethernet

При рассмотрении правила «5-4-3» или «4-х хабов», в случае появления на пути распространения по кабелям воображаемого сигнала устройства типа «свич», расчет топологических ограничений начинается с нуля.

Работаем с Checksum offload IPv4/IPv6/UDP/TCP

Данная пачка технологий крайне проста. Эти настройки снимают с CPU задачи проверки целостности полученых данных, которые (задачи, а не данные) являются крайне затратными. То есть, если Вы получили UDP-датаграмму, Вам, по сути, надо проверить CRC у ethernet-кадра, у IP-пакета, и у UDP-датаграммы. Всё это будет сопровождаться последовательным чтением данных из оперативной памяти. Если скорость интерфейса большая и трафика много – ну, Вы понимаете, что эти, казалось бы, простейшие операции, просто будут занимать ощутимое время у достаточно ценного CPU, плюс гонять данные по шине. Поэтому разгрузки чексумм – самые простые и эффективно влияющие на производительность технологии. Чуть подробнее про каждую из них:

IPv4 checksum offload

Сетевой адаптер самостоятельно считает контрольную сумму у принятого IPv4 пакета, и, в случае, если она не сходится, дропит пакет.

Бывает продвинутая версия этой технологии, когда адаптер умеет сам проставлять чексумму отправляемого пакета. Тогда ОС должна знать про поддержку этой технологии, и ставить в поле контрольной суммы нуль, показывая этим, чтобы адаптер выставлял параметр сам. В случае chimney, это делается автоматически. В других – зависит от сетевого адаптера и драйвера.

IPv6 checksum offload

Учитывая, что в заголовке IPv6 нет поля checksum, под данной технологией обычно имеется в виду “считать чексумму у субпротоколов IPv6, например, у ICMPv6”. У IPv4 это тоже подразумевается, если что, только у IPv4 субпротоколов, подпадающих под это, два – ICMP и IGMP.

TCPv4/v6 checksum offload

Реализуется раздельно для приёма и передачи (Tx и Rx), соответственно, считает чексуммы для TCP-сегментов. Есть тонкость – в TCPv6 чексумма считается по иной логике, нежели в UDP.

Общие сведения для всех технологий этого семейства

Помните, что все они, по сути, делятся на 2 части – обработка на адаптере принимаемых данных (легко и не требует взаимодействия с ОС) и обработка адаптером отправляемых данных (труднее и требует уведомления ОС – чтобы ОС сама не считала то, что будет посчитано после). Внимательно изучайте документацию к сетевым адаптерам, возможности их драйверов и возможности ОС.

Ещё есть заблуждение, гласящее примерно следующее “в виртуалках всё это не нужно, ведь это все равно работает на виртуальных сетевухах, значит, считается на CPU!”. Это не так – у хороших сетевых адаптеров с поддержкой VMq этот функционал реализуется раздельно для каждого виртуального комплекта буферов отправки и приёма, и в случае, если виртуальная система “заказывает” этот функционал через драйвер, то он включается на уровне сетевого адаптера.

Как включить IP,UDP,TCP checksum offload в Windows

Включается в свойствах сетевого адаптера. Операционная система с данными технологиями взаимодействует через минипорт, читая настройки и учитывая их в случае формирования пакетов/датаграмм/сегментов для отправки. Так как по уму это всё реализовано в NDIS 6.1, то надо хотя бы Windows Server 2008.

Так в чем же дело?

В современных центрах данных компании используют как сети Ethernet (в качестве транспорта для локальных IP-сетей), так и FC для SAN. Каждая из них предназначена для определенных задач: сети Ethernet – для передачи относительно небольших объемов данных между конечными пользователями или в кластерной вычислительной среде, SAN – когда требуется обеспечить хранение и управление большими объемами данных и блочный доступ к ним ряда приложений. В такой гетерогенной сетевой среде сохраняются преимущества SAN: а) централизованное управление, безопасность и администрирование ресурсов; б) унифицированное выполнение служебных задач, таких как периодическое резервирование; в) эффективная утилизация ресурсов хранения.

Однако популярная нынче в IT игра под названием «виртуализация» коснулась и центров данных. В связи с этим повысился спрос на FC-соединения с виртуальными хостами, располагающимися на серверах. Это связано, в частности, с тем, что гипервизорам необходимо обеспечить гостевым операционным системам доступ к виртуальным хранилищам через FC-сеть (напомним, что гипервизором называется платформа для виртуализации, позволяющая нескольким ОС одновременно работать на хост-компьютере).

Компании, которые имеют базированные на виртуальных машинах критические приложения в своих центрах данных, в типичном случае устанавливают на серверах два адаптера главной шины (HBA) и две или более сетевых интерфейсных карты (NIC). В ряде высокоуровневых конфигураций на серверы с двухъядерным процессором устанавливается до восьми NIC. Использование технологии Fibre Channel over Ethernet (FCoE) позволило бы консолидировать оба трафика, SAN и Ethernet, с помощью одной общей сетевой карты. Эффективность такого решения очевидна как с финансовой, так и с технической точки зрения.

Связь Подуровень LLC и подуровня MAC, формат кадра Ethernet

Кадр LLC уровня передается на МАС-уровень, где инкапсулируется в кадр соответствующей технологии данного уровня. При этом флаги кадра LLC отбрасываются. Технология Ethernet предусматривает четыре формата кадров: 802.3/LLC, Raw 802.3/Novell 802.3, Ethernet DIX/Ethernet II, Ethernet SNAP

Рассмотрим основной тип Ethernet DIX/Ethernet II

Perambule

Destination Address

Sourse Address

Type/Length

Data

FCS

Perambule (Перамбула) — используется для синхронизации, состоит из 8 байт.

DA (Destination Address) — mac адрес узла назначения, состоит из 8 байт.

SA (Source Address) — mac адрес узла источника, состоит из 8 байт.

Type/Length — длину или тип, числовое значение этого поля определяет его смысл: если значение меньше 1500, то это поле длины, а если больше это тип.

Data — данные, могут быть от 46 до 1500 байт.

FCS (Frame Check Sequence) — контрольная сумма, состоит из 4-х байтов, служит для обнаружения ошибок в полученном кадре, использует алгоритм проверки на основе циклического кода.

На этом все. Всем пока.

Возможно, вам также будет интересно

В статье описаны трудности, стоящие сегодня перед корпоративной службой IT, и предложен современный подход к их устранению на основе сетевой фабрики Cisco Software-Defined Access (SD-Access). Рассмотрены ключевые компоненты и технологии, лежащие в основе Cisco SD-Access, а также принципы их работы. Подробно проанализированы преимущества, предлагаемые фабрикой SD-Access бизнесу.

В последнее время мы все чаще слышим об «Индустрии 4.0», цифровом производстве, да и само понятие цифровизации проникло во все сферы деятельности. Коснулось оно и производственных предприятий — в том числе в области охраны труда, в рамках общепринятой концепции нулевого травматизма (Vision Zero). При продвижении в сфере цифровизации невозможно обойтись без информационной системы для обеспечения…

Что такое Ethernet — коллизии

Как следует из вышесказанного, при большом числе компьютеров в сети и при интенсивном обмене данными очень быстро растет число коллизий, и, как следствие, пропускная способность сети падает. Не исключен случай, когда пропускная способность может упасть до нуля. Но даже в сети где средняя нагрузка не превышает рекомендованную (30-40% от общей полосы пропускания), скорость передачи составляет 70-80% от номинальной.

Однако в настоящее время данная проблемка практически решена, ввиду того, что разработаны устройства, способные разделять потоки данных между теми писишниками, для которых эти данные предназначаются. Другими словами, трафик между портами, подключенными к передающему и принимающему сетевым адаптерам, изолируется от других портов и адаптеров. Такие устройства называются коммутаторами (switch).

Существуют различные реализации данной технологии -Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, которые могут обеспечивать скорость передачи данных 10, 100 и 1000 Мбит/с соответственно.

Стандарт IЕЕЕ 802.3 содержит несколько спецификаций, отличающихся топологией и типом используемого кабеля. К примеру, 10 BASE-5 использует толстый коаксиальный кабель, 10 BASE-2 — тонкий, а 10 BASE-F, 10 BASE-FB, 10 BASE-FL и FOIRL используют оптический кабель. Наиболее популярна спецификация IEЕЕ 802.3 100BASE-TX, в которой для организации сети используется кабель на основе неэкранированных витых пар с разъемами RJ-45.

Реализации сети Ethernet

Параметр	Ethernet	Fast Ethernet	Gigabit Ethernet
Номинальная скорость передачи информации, Мбитс	10	100	1000
Среда передачи	Витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно	Витая пара, оптоволокно	Витая пара, оптоволокно
Варианты реализации	10 Base-2, 10 Base-T, 10 Base-5,1 Base-5,10 В road-36	100Base-TX, 100Base-FX, 100 Base-T4	1000Base-X1000Base-LX1000Base-SX1000Base-CX1000Base-T
Топология	Общая шина, звезда	Звезда	Звезда

Перечисленные выше спецификации Ethernet можно описать следующим образом. Первое число в имени спецификации, указывает максимально возможную скорость передачи данных. Например «10» обозначает скорость передачи сигнала 10 Мбит/с. «Base», означает использование в стандарте Baseband-технологии {baseband— это узкополосная передача). При таком способе передачи данных по кабелю каждый бит данных кодируется отдельным электрическим или световым импульсом. При этом весь кабель используется в качестве 1-го канала связи, т.е. одновременная передача 2-х сигналов невозможна.

Первоначально последняя секция в названии спецификации предназначалась для отображения максимальной длины кабельного сегмента (без концентраторов и коммутаторов) в сотнях метров. Однако для удобства и более полного определения сути стандарта в его названии цифры были заменены буквами Т и F. Где Т обозначает twistedpair— витую пару, a F обозначает оптоволокно.

Таким образом, в настоящее время можно встретить сети, основанные на следующих спецификациях:

10Base-2 — 10 МГц Ethernet на коаксиальном кабеле с сопротивлением 50 Ом, baseband. 10Base-2 известен как «тонкий Ethernet»;
10Base-5 — 10MHzEthernetна стандартном (толстом) коаксильном кабеле с сопротивлением 50 Ом, baseband;
10Base-T — 10MHz Ethernet по кабелю витая пара;
100 Base-TX — 100MHz Ethernet по кабелю витая пара.

Весьма существенным преимуществом различных вариантов Ethernet является обоюдная совместимость, которая позволяет юзать их совместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.

Возможности и функции

Если вам нужен сетевой коммутатор, то я вам советую посмотреть важные функции, которые должен поддерживать тот или иной аппарат. В зависимости от поддержки будет расти или падать цена. В некоторых случаях определенные возможности не нужны, и поэтому не стоит за них переплачивать. Все зависит от загруженности сети.

Flow Control или управление потоком – есть во всех свитчах. Грамотное управление потоком позволяет снизить риск зависание сети;
Storm Control – или защита от широковещательного шторма. Шторм – это возникновение ситуации, когда в сети у коммутатора возникает слишком много пакетов, в результате они начинают теряться, какая-то информация не доходит или вовсе перестает передаваться. Очень часто возникает в результате петель. Важная функция для больших сетей.
Jumbo Frame или увеличенные пакеты – используются только в больших сетях. Тогда есть реальная возможность увеличить размер пакета, чтобы ускорить передачу данных. Для этого нужно, чтобы принимающее устройство также поддерживало эту функцию, а канал имел определенный размер.
IGMP Snooping – часто применяют в IP телевидении. Когда трафик распределяется точечно на определенного пользователя. С одной стороны, сеть разгружается. С другой стороны, коммутатор должен обладать не малой мощью, чтобы постоянно просчитывать пути и откликаться на запросы новых пользователей.
Поддержка режимов:
- Полудуплекс – поддержка отправки пакетов в обе стороны, но одновременная передача запрещена. То есть передается по очереди
- Дуплекс – одновременная передача.

Стекирование или расширение – используется, если на стандартном коммутаторе не хватает количества портов. Тогда подключают ещё один или несколько свичей. Технологии у каждой фирмы разные, и нужно учитывать скорость шины стекирования у определенной модели.
Поддержка QoS – приоритезация трафика по стандарту стандарт IEEE 802.1p. Когда более приоритетный трафик пропускают, а остальной сидит в очереди. Также за счет этой технологии выравнивается скорость передачи данных в сети. В результате уменьшается шанс заторов на линии.
Агрегирование каналов по стандарту IEEE3ad. Поддерживаются только дорогие аппараты. Возможность отправлять пакеты данных по нескольким кабелям и портам, чтобы увеличить скорость;
VLAN– разделение сеть на подсети. Например, бухгалтерия не видит отдел кадров и не имеет доступ к их сети, и наоборот.
Loopback Detection – помогает защитить сеть от петель – когда пакеты начинают бесконечно гулять в сети. Проблема в том, что отправитель может также бесконечно отсылать пакеты в сеть и забить её;
Сегментация трафика – разделение портов на отдельные сегменты. Разделение идет на физическом уровне для большей надежности;
Зеркалирование трафика – простая проверка всего трафика для обеспечения безопасности в сети.
Поддержка интернет протоколов – тут все понятно, аппарат должен помимо обычных функций уметь распределять трафик из глобальной сети.
Поддержка Wi-Fi – для подключения к локальной сети с помощью радиоволн по стандарту IEEE 802.11.

Более подробно про Wi-Fi можно прочитать тут.