Ethernet és una família de tecnologies estandarditzades per xarxes locals, desenvolupada a nivell experimental per Robert Metcalfe i David Boggs (el seu ajudant) al Xerox PARC, que en defineix les específicacions tècniques a nivell físic (connectors, cables, tipus de transmissió, etc.) i a nivell MAC del model arcquitectural de xarxa ISO/OSI.
En general va ser utilitzada en les xarxes locals (LAN), en les xarxes metropolitanes (MAN) i en les xarxes geogràfiques (WAN). Ha estat comercialitzada en el 1980 i inicialment estandarditzada el 1983 com IEEE 802.3, i des d'aleshores ha mantingut una bona dosi de retrocompatibilitat i ha estat perfeccionada per suportar velocitats més elevades i distàncies d'enllaç més llargues. Amb el temps, Ethernet ha substituït àmpliament les tecnologies LAN cablejades competidores com Token Ring, FDDI i ARCnet.
La Ethernet 10BASE5 original utilitza el cable coaxial com a mitjà compartit, mentre les noves variants Ethernet utilitzen cable de parells trenats i fibra òptica en combinació amb interruptors. En el curs de la seva història, les taxes de bits aconseguides per Ethernet han augmentat dels 2,9 megabit per segon (Mbit / s) als darrers 400 gigabit per segon (Gbit / s). L'estàndard Ethernet comprenen diverses variants de cablejat i de senyalització del nivell físic OSI en ús amb Ethernet.
Els sistemes que es comuniquen sobre Ethernet divideixen el flux de dades en peces més breus anomenades frame. Cada frame conté les direccions d'origen i destinació i les dades d'auditoria de les errades de manera que els frame danyats puguin ser detectats i descartats; sovint, els protocols de nivell superior activen la retransmissió de frame perduts. Així, com en el model OSI, Ethernet proveeix serveis fins al nivell d'enllaç dades incloses. Funcions com la direcció MAC a 48 bits i el format frame Ethernet han influenciat altres protocols de xarxa, com la tecnologia wireless Wi-Fi.
Ethernet és utilitzada àmpliament en la indústria. El protocol Internet és normalment transmès sobre Ethernet i, per tant, és considerada una de les tecnologies clau que componen Internet.
Història El 1970, mentre Norman Abramson muntava la xarxa ALOHAnet a Hawaii, un estudiant recentment graduat al MIT (Massasuchetts Institute of Technology) anomenat Robert Metcalfe es trobava realitzant els seus estudis de doctorat a la Universitat Harvard treballant per ARPANET, que era el projecte d'investigació principal en aquells dies. En un viatge a Washington D.C., Metcalfe va estar a casa de Steve Crocker (l'inventor dels RFCs Request For Comments d'Internet) on aquest el va deixar dormir al sofà. Per poder agafar el son, Metcalfe va començar a llegir una revista científica on va trobar un article d'Abramson sobre la xarxa ALOHAnet. Metcalfe va pensar com es podia millorar el protocol utilitzat per Abramson, llavors va escriure un article descrivint un protocol que millorava substancialment el rendiment d'ALOHAnet. Aquest protocol es convertiria en la seva tesi doctoral, que va presentar l'any 1973. La idea bàsica era molt simple: les estacions, abans de transmetre, haurien de detectar si el canal ja estava en ús (és a dir, si ja hi havia 'portadora'), en aquest cas esperarien que l'estació activa finalitzés trametent dades, desactivant la portadora. A més, cada estació, mentre transmetés, estaria contínuament vigilant el medi físic per si es produïa alguna col·lisió; en aquest cas es pararia la transmissió i retransmetria més tard. Aquest protocol MAC rebria més tard la denominació "Accés múltiple amb detecció de portadora i Detecció de Col·lisions", o més breument CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection").
L'any 1972, Metcalfe s'havia mudat a Califòrnia per treballar al Centre de Recerca de Xerox a Palo Alto anomenat Xerox PARC (Palo Alto Research Center). Allà s'estava dissenyant el que es considerava la 'oficina del futur' i Metcalfe va trobar un ambient perfecte per desenvolupar les seves inquietuds. S'estaven provant uns ordinadors anomenades Alt, que ja disposaven de capacitats gràfiques i ratolí i van ser considerades els primers ordinadors personals. També s'estaven fabricant les primeres impressores làser. Es volia connectar els ordinadors entre sí per compartir fitxers i compartir impressores. La comunicació havia de ser de molt alta velocitat, de l'ordre de megabits per segon, ja que la quantitat d'informació a enviar a les impressores era enorme (tenien una resolució i velocitat comparables a una impressora làser actual). Aquestes idees que avui semblen òbvies eren completament revolucionàries el 1973.
A Metcalfe, amb 27 anys, especialista en comunicacions entre ordinadors, se li va encomanar la tasca de dissenyar i construir la xarxa que unís tot allò. Comptava per a això amb l'ajuda d'un estudiant de doctorat de Stanford anomenat David Boggs. Les primeres experiències de la xarxa, que van denominar Alt Aloha Network, les van dur a terme el 1972, millorant gradualment el prototip, fins que el 22 maig 1973, Metcalfe va escriure un memoràndum intern en què informava de la nova xarxa. Per evitar que es pogués pensar que només servia per connectar ordinadors Alt va canviar el nom de la xarxa pel d'Ethernet, que feia referència a la teoria de la física avui ja abandonada segons la qual les ones electromagnètiques viatjaven per un fluid anomenat èter que se suposava omplia tot l'espai (per Metcalfe el 'èter' era el cable coaxial pel qual anava el senyal). Les dues computadores Alt utilitzades per a les primeres proves d'Ethernet van ser rebatejats amb els noms Michelson-Morley, en al·lusió als dos físics que van demostrar el 1887 la inexistència de l'èter mitjançant el famós experiment que porta el seu nom.
La xarxa de 1973 ja tenia totes les característiques essencials de la Ethernet actual. Emprava CSMA/CD per minimitzar la probabilitat de col·lisió, i en cas que aquesta es produís es posava en marxa un mecanisme denominat retrocés exponencial binari per reduir gradualment la 'agressivitat' de l'emissor, de manera que aquest s'adaptava a situacions de molt divers nivell de trànsit. Tenia topologia de bus i funcionava a 2,94 MB/s sobre un segment de cable coaxial d'1,6 km de longitud. Les adreces eren de 8 bits i el CRC de les trames de 16 bits. El protocol utilitzat al nivell de xarxa era el PUP (Parc Universal Packet) que després evolucionaria fins a esdevenir el que després va ser XNS (Xerox Network Systems), antecessor al seu torn de IPX (Netware de Novell).
En lloc d'utilitzar el cable coaxial de 75 ohms de les xarxes de televisió per cable es va optar per emprar cable de 50 ohms que produïa menys reflexions del senyal, a les quals Ethernet era molt sensible per transmetre el senyal en banda base (és a dir, sense modulació). Cada entroncament del cable i cada 'punxó' vampir (transceiver) instal·lat produïa la reflexió d'una part del senyal transmès. A la pràctica, el nombre màxim de pinxos 'vampir' i, per tant, el nombre màxim d'estacions en un segment de cable coaxial, venia limitat per la màxima intensitat de senyal reflectida tolerable.
L'any 1975 Metcalfe i Boggs varen descriure Ethernet en un article que van enviar a Association for Computing Machinery, publicat el 1976. En ell ja descrivien l'ús de repetidors per augmentar l'abast de la xarxa. El 1977 Metcalfe, Boggs i dos enginyers de Xerox van rebre una patent per la tecnologia bàsica d'Ethernet, i el 1978 Metcalfe i Boggs van rebre una altra per al repetidor. En aquesta època tot el sistema Ethernet era propietat de Xerox.
Convé destacar que David Boggs va construir l'any 1975 durant la seva estada a Xerox PARC el primer router i el primer servidor de noms de la Internet. La primera versió va ser un intent d'estandarditzar ethernet encara que hi va haver un grup d'enginyers que es varen definir de forma diferent, posteriorment hi ha hagut ampliacions successives a l'estàndard que van cobrir els augments en la velocitat de transmissió (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet i el de 10 Gigabits), xarxes virtuals, hubs, commutadors i diferents tipus de mitjans, tant de fibra òptica com de cables de coure (tant parell trenat com coaxial).
Els estàndards d'aquest grup no reflecteixen necessàriament el que es fa servir en la pràctica, encara que a diferència d'altres grups, aquest sol estar a prop de la realitat.
Versions de 802.3
Estàndard Ethernet Data Descripció Ethernet experimental 1972 (patentat en 1978) 2,85 Mbit/s sobre cable coaxial en topologia de bus. Ethernet II (DIX v2.0) 1982 10 Mbit/s sobre coaxial prim (thinnet) - La trama té un camp de classe paquet. El protocol IP utilitza aquest format de trama a qualsevol mitjà. IEEE 802.3 1983 10BASE5 10 Mbit/s sobre coaxial gruixut (thicknet). Longitud màxima del segment 500 metres - Igual que DIX excepte que el camp es substitueix per la longitud. 802.3a 1985 10BASE2 10 Mbit/s sobre coaxial prim (thinnet o cheapernet). Longitud màxima del segment 185 m 802.3b 1985 10BROAD36 802.3c 1985 Especificació de repetidors de 10 Mbit/s 802.3d 1987 FOIRL (Fiber-Optic Inter-Repeater Link) enllaç de fibra òptica entre repetidors. 802.3e 1987 1BASE5 o StarLAN 802.3i 1990 10BASE-T 10 Mbit/s sobre parell trenat no apantallat (UTP). Longitud màxima del segment 100m. 802.3j 1993 10BASE-F 10 Mbit/s sobre fibra òptica. Longitud màxima del segment 1000m. 802.3u 1995 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX Fast Ethernet a 100 Mbit/s amb auto-negociació de velocitat. 802.3x 1997 Full Duplex (Transmissió i recepció simultanis) i control de flux. 802.3y 1998 100BASE-T2 100 Mbit/s sobre parell trenat no apantallat (UTP). Longitud màxima del segment 100m. 802.3z 1998 1000BASE-X Ethernet d'1 Gbit/s sobre fibra òptica. 802.3ab 1999 1000BASE-T Ethernet d'1 Gbit/s sobre parell trenat no apantallat 802.3ac 1998 Extensió de la trama màxima a 1522 bytes (per permetre les "Q-tag") Les Q-tag inclouen informació per a *802.1Q VLAN i porten prioritats segons l'estàndard 802.1p. 802.3ad 2000 Agregació d'enllaços paral·lels (Trunking). 802.3ae 2003 Ethernet a 10 Gbit/s; 10GBASE-SR, 10GBASE-LR IEEE 802.3af 2003 Alimentació sobre Ethernet (PoE). 802.3ah 2004 Ethernet a l'última milla. 802.3ak 2004 10GBASE-CX4 Ethernet a 10 Gbit/s sobre cable bi-axial. 802.3an 2006 10GBASE-T Ethernet a 10 Gbit/s sobre parell trenat no apantallat (UTP) 802.3ap en procés (draft) Ethernet d'1 i 10 Gbit/s sobre circuit imprès. 802.3aq en procés (draft) 10GBASE-LRM Ethernet a 10 Gbit/s sobre fibra òptica multimode. 802.3ar en procés (draft) Gestió de Congestió 802.3as en procés (draft) Extensió de la trama
Estandardització Malgrat els seus mèrits tècnics, la normalització va ser fonamental per a l'èxit d'Ethernet. Cal bona coordinació de les activitats competitives i en part en la normalització de diversos organismes com ara el IEEE, ECMA, IEC,i finalment l'ISO.
El febrer de l'any 1980 es va iniciar un projecte IEEE, IEEE 802 per a la normalització de xarxes d'àrea local (LAN). miniatura|upright|Una targeta Intel 82574L Gigabit Ethernet NIC, PCI Express x1 El "DIX-grup" amb Gary Robinson (DEC), Phil Arst (Intel) i Bob Printis (Xerox), van presentar l'anomenat "Llibre Blau" CSMA/CD com a candidat per a l'especificació de LAN. Des de l'adhesió a IEEE, aquesta és oberta a tots els professionals, inclosos els estudiants. El grup va rebre innombrables comentaris sobre aquesta nova tecnologia.
A més de CSMA/CD, Token Ring (ajudat per IBM) i Token Bus (seleccionats i d'aquí endavant amb el suport de General Motors) també van ser considerats com a candidats per a un estàndard de LAN. A causa de l'objectiu de la IEEE 802 per establir una norma única, i degut al fort suport de l'empresa en els tres dissenys, l'acord necessari en un estàndard de LAN es va retardar considerablement.