اترنت چیست ؟ معرفی استاندارد Ethernet
برای اولین بار در سال 1970 تکنولوژی اترنت روی مدیای coaxial به صورت پروژه آزمایشگاهی از طرف شرکت Xerox معرفی گردید.که در آن ترافیک شبکه lan با سرعت 3mbps و استفاده از پروتکل CSMA/CD (جهت جلوگیری از collision در شبکه)انتقال می یافت.با موفقیت این پروژه سه کمپانی Xerox و intel و digital equipment به طور مشترک اترنت با سرعت 10MBPS ،version 1 را به بازار ارائه نمودند.
دوره های شبکه، برنامه نویسی، مجازی سازی، امنیت، نفوذ و ... با برترین های ایران
سرفصل های این مطلب
پیش نویس اولیه استاندارد 802.3 نیز بر اساس مشخصات و ویژگی های اترنت version 1 در سال 1983 تصویب و در سال 1985 توزیع و گسترش یافت.پس از آن جهت تنوع مدیای فیزیکی و افزایش سرعت اترنت مکمل های مختلفی به آن اضافه گردید.از اصلی ترین دلایل استفاده از اترنت در شبکه های محلی ،قابلیت پیاده سازی و نگه داری آسان آن ،هزینه پایین و فراهم سازی توپولوژی های متنوع می باشد . و در حال حاضر باچهارسرعت مختلف روی بستر سیم مسی و فیبر فعال است.
عناصر اترنت
اجزا شبکه های اترنت شامل نود ها ( گره ) و مدیای ( رسانه ) رابط آن ها می باشند.
نود ها
در دو گروه زیر کلاس گذاری می شوند.
- Data terminal equipment ) DTE):شامل نقاط مبدا و یا مقصد فریم های دیتا بوده.که نوعا گروه pc ها و سرور ها را در بر میگرند.و غالبا به آن ها نقاط انتهایی شبکه گفته می شود.
- Data communication equipment) DCE):مربوط به تجهیزات واسط شبکه می باشد که مسئولیت دریافت و انتقال فریم ها را در طول شبکه دارند.که شامل سوییچ ها و روتر ها و مودم ها می باشند.
مدیا اترنت
مدیا های مورد استفاده در اترنت زوج سیم و یا فیبر نوری می باشند .که در حالت زوج سیم، به طور معمول در دونوع زوج سیم شیلد دار (stp) و یا زوج سیم بدون شیلد (utp) موجودند.
-------------------------------------------------
برای دسترسی به مجموعه بهترین دوره های آموزش شبکه های کامپیوتری ( مبانی شبکه ، نتورک پلاس ، مانیتورینگ و ... ) مقدماتی تا پیشرفته با ارائه گواهینامه و فیلم رایگان همین الان کلیک کن
--------------------------------------------------
پیکربندی و توپولوژی شبکه های اترنت
پیکر بندی توپولوژی در شبکه های LAN از تنوع بالایی برخوردار است.با این حال می توان بدون در نظر گرفنن سایز، آن ها را به صورت ترکیبی از سه ساختار Bus و star و point-to-point در نظر گرفت.
Point-to-point یا نفطه به نقطه
در این ساختار دو نود در شبکه مستقیما به یکدیگر متصل می باشند.و به حالت های DTE-to-DTE و یاDTE-to-DCE و ِDCE-to-DCE قابل ترکیب هستند.کابل بین دو پوینت را لینک می گویند.که بر حسب نوع کابل و روش انتقال ،حداکثر طول آن قابل اندازه گیری است.
Coaxial bus topology توپولوژی خطی با استفاده از کابل کواکسیال
در ابتدا اترنت با کابل coaxial در توپولوژی bus پیاده سازی شد. که در آن هر بخش(segment) می تواند .حداکثر 500 متر و 100 نود داشته باشد.
Star topology توپولوژی ستاره ای
از سال 1990 توپولوژی شبکه های lan به صورت star در آمده است.که در آن نقطه مرکزی سوییچ و یا هاب بوده و سایر نقاط به صورت point-to-pointبه نقطه مرکزی متصل اند.
پروتکل اترنت در مدل OSI
استاندارد 802.3 به لایه دیتا لینک مدل OSI مربوط می شود.که در این استاندارد به دو تا لایه میانی mac و mac-clientتقسیم می شود.
لایه mac-client
دو حالت زیر را دارا میباشد.
- Logical link control-در صورتیکهend point ، DTE باشد .این لایه میانی واسط و اینترفیسی بین لایه mac و پروتکل لایه بالاتر ایجاد می کند.llc تحت استاندارد IEEE802.2 معرفی شده است.
- Bridge entity: هرگاهend point ، DCE باشد این لایه یک اینترفیس lan-to-lan بین شبکه بوجود می آورد.اگر پروتکل بین دو ایستگاه یکسان باشد Ethernet-to-ethernet و اگر متمایز باشند مثل Ethernet و token ، Ethernet-to-tokenو bridge استاندارد ieee802.1 می باشد.
لایه MAC
لایه mac دو وظیفه اصلی دارد ، اولین وظیفه بسته بندی کردن دیتا و یا همانdata encapsulation که در آنheader به دیتا لایه بالاتر اضافه شده است . همچنین با استفاده از اطلاعاتtrailer گیرنده امکان شناسایی و آشکار سازی خطا (عدم یکسان بودن اطلاعات دیتا در فرستنده و گیرنده ) را خواهد داشت . دومین وظیفه این است که قبل از ارسال از اطلاعات دیتا در داخل فریم ،یک رشته از بیت ها بین دو نقطه تبادل می شود که منجر به سنکرون شدن دو طرف میگردد.
که به آن initiation of frame transmission می گویند. در دوره آموزش نتورک پلاس به مفاهیم اترنت و کاربردهایش پرداخته می شود. استاندارد 802.3 ، فرمت مشخصی را برای فریم تعریف می کند ،که داخل آن اطلاعات mac مبدا و مقصد گذاشته می شود.علاوه بر آن از یکسری از بیت ها در این فرمت برای گسترش و توسعه پروتکل اترنت به امکانات بیشتر در آینده استفاده می گردد.و به طور کلی شامل هفت قسمت است :
- Preamble به طول هفت بایت است و رشته ای از بیت های صفر و یک را برای گیرنده ارسال می کند. از این طریق شروع ارسال دیتا را به گیرنده اعلام می کند.همچنین وظیفه سنکرون کردن گیرنده را جهت دریافت صحیح فریم ها بر عهده دارد .به نحوی که گیرنده بتواند با همان نرخ ارسال ،اطلاعات را دریافت و تفکیک نماید.
- State Of Frame یا STD : یک بایت است .دو بیت پایانی اش شروع اولین بیت DA را مشخص می کند.
- DA- به آدرس مقصد اشاره می کند.6 بایت است و اولین بیت سمت چپ در صورتی که مقدار صفر باشد نشان می دهد که آدرس مقصد یک آدرس منحصر به فرد تنها برای یک ایستگاه است و در صورتیکه صفر باشد آدرس مورد اشاره مربوط به یک گروه آدرس هاست و در واقع multi cast است.
- SA-مربوط به آدرس فیزیکی نقطه مبدا می باشد،6 بایت است و تنها به یک آدرس منحصر به فرد اشاره میکند.
- Length/typeبایت است ودر صورتیکه مقدار آن کمتر از 1500 باشد .مشخص کننده تعداد بایت های دیتا و در مقدار های بالاتر از 1536 نوع فریم را مشخص می کند.
- DATA-طول آن تا 1500 بایت می تواند باشد ولی حجم آن کمتر از 46 بایت نباید باشد.و در صورتیکه کمتر باشد.باید با استفاده از یک پوشش دهنده (pad)به طول 46 بایت برسد.
- Frame Check Sequence یا FCS : بایت است .32 بیت مقدار Cyclic redundancy check دارد که توسط فرستنده بر اساس مقادیر DAوSAو lengthو data field محاسبه می شود.در گیرنده مجدد بر حسب مقادیر بخش های فریم محاسبه و در صورت مغایرت با مقدار موجود در خود فریم ،نشان دهنده از بین رفتن داده های دیتا در مسیر انتقال است.
پروتکل CSMACD در تکنولوژی اترنت به عنوان ابزاری برای کنترل ارسال دیتا در یک مدیا و یا یک collision domain مشترک است به نحوی که فریم ها در طول شبکه بدون وقوع collision ارسال گردند. در این پروتکل دیگر نیازی به وجود یک arbitration central برای صدور مجوز ارسال دیتا از طریق تخصیص token و با timeslot ها به ایستگاه ها نمی باشد.در این حالت هر کارت شبکه به تنهایی نحوه دسترسی به مدیا را بدون حضور collision کنتر ل می کند. CSMACD سه مفهوم و قائده زیر را درون خودش خلاصه کرده است :
- CS یا Carrier sense: هر ایستگاه به طور مداوم به ترافیک داخل شبکه گوش می دهد.تا زمان بوجود آمدن گپ بین فریم های ارسالی را شناسایی کند.
- MA یا multiple accessا: ایستگاه ها در زمان هایی که شبکه به صورت خاموش و یا ساکن است(ترافیکی در شبکه وجود ندارد)شروع به ارسال دیتا هایشان بکنند.
- CD یا Collision Detection : اگر دو و یا چند ایستگاه همزمان دیتا هایشان را ارسال کنند ،در این حالت بین رشته بیت های ارسالی از طرف ایستگاه ها collision اتفاق می افتد و دیگر داده ها ی آن ها قابل خواندن نخواهد بود.پیش از این که هر یک از ایستگاه ها عملیات ارسال را تکمیل کنند .باید قادر به شناسایی collision بوده و روند ارسال اطلاعاتشان را متوقف و پس از یک زمان به صورت random مجددا شروع به ارسال می کنند.
در بدترین شرایط ،بیشترین زمان برای آشکار شدن collision وقتی است که دو ایستگاه در دورترین نقاط شبکه در یک زمان شروع به ارسال فریم کرده وایستگاه دوم کمی قبل ازدریافت فریم از ایستگاه اول ،فریم خود را ارسال کرده باشد ،در این صورت ایستگاه دوم ظرف مدت زمان کوتاهی وقوع collision را درک کرده .در حالیکه ، فرستنده اول تا زمانیکه سیگنال ناشی از collision را دریافت نکند قادر به شناسایی collision نخواهد بود.بیشترین زمان برای شناسایی collision(تایم اسلات و یا collision window) به طور تقریبی دو برابر مدت زمان انتشار سیگنال بین دورترین نقاط آن شبکه می باشد.
باید بین سایز شبکه و طول فریم تناسبی برقرار شود به نحوی که اثر وقوع collision در شبکه حداقل گردد.اولین توافق برای سرعت های 10mbps ،انتخاب ابعاد 2500 متربرای شبکه و سپس حداقل طول فریم را تا اندازه ای بزرگ انتخاب نماییم ، که تمام collision های احتمالی در شبکه قابل شناسایی باشند.با این حال این انتخاب برای سرعت های بالا تر مناسب نبود.در سرعت 100Mbps ،حداقل طول فریم در زمانی برابر با یک دهم سرعت 10 Mbps ارسال می شود بنابر این در صورت وقوع collision ،در زمان های ارسال ، امکان شناسایی آن توسط ایستگاه های فرستنده امکان پذیر نخواهد بود بنا بر این در سرعت fastethernet ابعاد شبکه را در یک collision domain مشترک به یک دهم سایز آن و ودر حدود 200 متر کاهش می دهند.در سرعت 1000Mbps نیز مشکل مشابه وجود دارد با این حال تقسیم سایز شبکه به یک دهم آن در حدود 20 متز کارایی نخواهد داشت و قابل قبول نیست در این حالت ابعاد شبکه را با سرعت 100Mbps یکسان در نظر می گیرند.و یا افزودن بخشی با عنوان extension به فریم ، طول آن را تا مقدار دلخواه می افزایند.در نهایت هنگام دریافت فریم ، extension از روی آن برداشته می شود.
Ethernet یا اترنت
در لایه access شبکه های campus استفاده می شود.هر چقدر طول کابل ها کم تر باشد ، میزان نویز و هم شنوایی بین کابل ها کمتر خواهد بود ، در مدیای زوج سیم حداکثر طول مجاز 100 متر است و بر اساس نوع مدیای مورد استفاده به چهار دسته زیر تقسیم می شود.
10BaseT- Ethernet over twisted pair 10BaseF-Ethernet over Fiber media 10Base2-Ethernet over thin coaxial meida 10Base5-Ethernet over thick coaxial media
Fastethernet یا اترنت سریع
یکی از زیر مجموعه های استاندارد802.3u می باشد .این تکنولوژی سرعتی 10 برابر 10 Base T را دارد. در لایه access و distribution شبکه های campus کاربرد دارد.در صورت نیاز قابلیت سوییچ کردن روی سرعت پایین تر را دارد . بر اساس نوع کابل مورد استفاده دسته بندی می شود.