مقدمه ای بر فناوری شبکه اترنت

برای چندین دهه، اترنت خود را به عنوان یک LAN نسبتاً ارزان، نسبتاً سریع و بسیار محبوب ثابت کرده است.

تاریخچه اترنت
مهندسان باب متکالف و D.R. بوگز اترنت را در سال ۱۹۷۲ توسعه داد. استانداردهای صنعت بر اساس کار آنها در سال ۱۹۸۰ تحت مجموعه مشخصات IEEE (موسسه مهندسین برق و الکترونیک) ۸۰۲.۳ ایجاد شد. مشخصات اترنت پروتکل‌های انتقال داده سطح پایین را تعریف می‌کنند و جزئیات فنی که تولیدکنندگان برای ساخت محصولات اترنت مانند کارت‌ها و کابل‌ها باید بدانند.

فناوری اترنت در سال‌های بعد تکامل یافته و رشد کرده است. امروزه، مصرف‌کننده می‌تواند به محصولات اترنت خارج از قفسه برای کار مطابق طراحی و کار با یکدیگر تکیه کند.

فناوری اترنت
اترنت سنتی از انتقال داده ها با سرعت ۱۰ مگابیت در ثانیه (Mbps) پشتیبانی می کند. همانطور که نیازهای عملکرد شبکه ها در طول زمان افزایش یافت، صنعت مشخصات اترنت اضافی را برای Fast Ethernet و Gigabit Ethernet ایجاد کرد.

اترنت سریع عملکرد سنتی اترنت را تا ۱۰۰ مگابیت در ثانیه و اترنت گیگابیتی را تا ۱۰۰۰ مگابیت در ثانیه افزایش می دهد. اگرچه آنها برای مصرف کننده عادی در دسترس نیستند، اترنت ۱۰ گیگابیتی (۱۰۰۰۰ مگابیت در ثانیه) اکنون شبکه های برخی از مشاغل، مراکز داده و نهادهای Internet2 را تامین می کند. با این حال، به طور کلی، هزینه پذیرش گسترده آن را محدود می کند.

کابل های اترنت نیز با هر یک از چندین مشخصات استاندارد تولید می شوند. محبوب ترین کابل اترنت در حال استفاده، رده ۵ (کابل CAT5) از اترنت سنتی و سریع پشتیبانی می کند. کابل های رده ۵e (CAT5e) و CAT6 از اترنت گیگابیت پشتیبانی می کنند.

برای اتصال کابل اترنت به رایانه (یا سایر دستگاه های شبکه)، یک کابل را به پورت اترنت دستگاه وصل کنید. برخی از دستگاه‌های بدون پشتیبانی اترنت می‌توانند از اتصالات اترنت با استفاده از دانگل‌هایی مانند آداپتورهای USB-to-Ethernet پشتیبانی کنند. کابل های اترنت از کانکتورهایی استفاده می کنند که شبیه کانکتور RJ-45 است که در تلفن های سنتی استفاده می شود.

کابل اترنت
در مدل OSI (Open Systems Interconnection)، فناوری اترنت در لایه های فیزیکی و پیوند داده ای – به ترتیب لایه های یک و دو – عمل می کند. اترنت از تمامی پروتکل های شبکه محبوب و سطح بالاتر، به ویژه TCP/IP پشتیبانی می کند.

همچنین بخوانید:پورت اترنت چیست؟

انواع اترنت
۱۰Base5 که اغلب به عنوان Thicknet شناخته می شود، اولین تجسم فناوری اترنت بود. صنعت در دهه ۱۹۸۰ از Thicknet استفاده کرد تا اینکه ۱۰Base2 Thinnet ظاهر شد. در مقایسه با Thicknet، Thinnet مزایای کابل کشی نازک تر (۵ میلی متر در مقابل ۱۰ میلی متر) و انعطاف پذیرتر را ارائه می دهد که سیم کشی ساختمان های اداری برای اترنت را آسان تر می کند.

رایج ترین شکل اترنت سنتی، ۱۰Base-T است. این ویژگی های الکتریکی بهتری نسبت به Thicknet یا Thinnet ارائه می دهد زیرا کابل های ۱۰Base-T از سیم کشی جفت تابیده بدون محافظ (UTP) به جای کواکسیال استفاده می کنند. ۱۰Base-T نیز مقرون به صرفه تر از جایگزین هایی مانند کابل کشی فیبر نوری است.

سایر استانداردهای اترنت کمتر شناخته شده وجود دارد، از جمله ۱۰Base-FL، ۱۰Base-FB، و ۱۰Base-FP برای شبکه های فیبر نوری و ۱۰Broad36 برای کابل کشی باند پهن (تلوزیون کابلی). Fast و Gigabit Ethernet همه اشکال سنتی فوق از جمله ۱۰Base-T را منسوخ کرده اند.

اطلاعات بیشتر درباره Fast Ethernet
در اواسط دهه ۱۹۹۰، فناوری اترنت سریع به بلوغ رسید و به اهداف طراحی خود یعنی افزایش عملکرد اترنت سنتی دست یافت و در عین حال از نیاز به کابل کشی مجدد کامل شبکه های اترنت موجود اجتناب کرد.

اترنت سریع در دو نوع عمده عرضه می شود:

۱۰۰Base-T (با استفاده از کابل جفت پیچ خورده بدون محافظ)
۱۰۰Base-FX (با استفاده از کابل فیبر نوری)
محبوب ترین آنها ۱۰۰Base-T است، استانداردی که شامل ۱۰۰Base-TX (رده ۵ UTP)، ۱۰۰Base-T2 (رده ۳ یا بهتر UTP) و ۱۰۰Base-T4 (کابل ۱۰۰Base-T2 اصلاح شده برای شامل دو جفت سیم اضافی است).

اطلاعات بیشتر درباره گیگابیت اترنت
در حالی که Fast Ethernet اترنت سنتی را از سرعت ۱۰ مگابیت به ۱۰۰ مگابیت بهبود می بخشد، اترنت گیگابیت با ارائه سرعت های ۱۰۰۰ مگابیت (۱ گیگابیت) بر اترنت سریع بهبود می یابد. گیگابیت اترنت ابتدا برای عبور از کابل های نوری و مسی ساخته شد، اما استاندارد ۱۰۰۰Base-T نیز از آن پشتیبانی می کند. ۱۰۰۰Base-T از کابل کشی رده ۵ مشابه اترنت ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه استفاده می کند، اگرچه دستیابی به سرعت گیگابیت نیاز به استفاده از جفت سیم اضافی دارد.

توپولوژی ها و پروتکل های اترنت
اترنت سنتی از توپولوژی گذرگاه استفاده می کند، به این معنی که همه دستگاه ها یا میزبان ها در شبکه از یک خط ارتباطی مشترک استفاده می کنند. هر دستگاه دارای یک آدرس اترنت است که به عنوان آدرس MAC نیز شناخته می شود. دستگاه های ارسال کننده از آدرس های اترنت برای تعیین گیرندگان مورد نظر پیام ها استفاده می کنند.

داده های ارسال شده از طریق اترنت به صورت فریم وجود دارد. یک فریم اترنت شامل یک هدر، یک بخش داده و یک پاورقی با طول ترکیبی بیش از ۱۵۱۸ بایت نیست. هدر اترنت شامل آدرس گیرنده و فرستنده مورد نظر است.

داده های ارسال شده از طریق اترنت به طور خودکار برای همه دستگاه های موجود در شبکه پخش می شود. با مقایسه آدرس اترنت با آدرس موجود در هد فریم

هدر هر دستگاه اترنت هر فریم را آزمایش می کند تا مشخص کند که آیا برای آن در نظر گرفته شده است یا خیر و در صورت لزوم فریم را می خواند یا دور می اندازد. آداپتورهای شبکه این عملکرد را در سخت افزار خود گنجانده اند.

دستگاه هایی که می خواهند در شبکه اترنت ارسال کنند، ابتدا یک بررسی اولیه برای تعیین اینکه آیا رسانه در دسترس است یا انتقال در حال انجام است، انجام می دهند. اگر اترنت در دسترس باشد، دستگاه فرستنده به سیم منتقل می شود. با این حال، ممکن است دو دستگاه این آزمایش را تقریباً همزمان انجام دهند و هر دو به طور همزمان ارسال کنند.

استاندارد اترنت با طراحی، به عنوان یک مبادله عملکرد، از انتقال همزمان چندگانه جلوگیری نمی کند. این به اصطلاح تصادم، زمانی که اتفاق می‌افتد، هر دو انتقال را از کار می‌اندازند و هر دو دستگاه فرستنده را برای ارسال مجدد نیاز دارند. اترنت از الگوریتمی مبتنی بر زمان‌های تاخیر تصادفی برای تعیین دوره انتظار مناسب بین ارسال‌های مجدد استفاده می‌کند. آداپتور شبکه نیز این الگوریتم را پیاده سازی می کند.

در اترنت سنتی، این پروتکل برای پخش، گوش دادن و تشخیص برخوردها به عنوان CSMA/CD (تشخیص چندگانه دسترسی/تصادف حس حامل) شناخته می شود. برخی از اشکال جدیدتر اترنت از CSMA/CD استفاده نمی کنند. در عوض، آنها از پروتکل اترنت تمام دوبلکس استفاده می کنند که از ارسال و دریافت همزمان نقطه به نقطه بدون نیاز به گوش دادن پشتیبانی می کند.

اطلاعات بیشتر درباره دستگاه های اترنت
دسترسی کابل های اترنت محدود است و این فواصل (به اندازه ۱۰۰ متر) برای پوشش تاسیسات شبکه متوسط و بزرگ کافی نیست. یک تکرار کننده در شبکه اترنت اجازه می دهد تا چندین کابل به یکدیگر متصل شوند و فواصل بیشتری را بچرخانند. یک دستگاه پل می تواند یک اترنت را به شبکه دیگری از نوع متفاوت، مانند یک شبکه بی سیم، بپیوندد. یکی از انواع محبوب دستگاه های تکرار کننده، هاب اترنت است. دستگاه های دیگری که گاهی اوقات با هاب اشتباه گرفته می شوند سوئیچ ها و روترها هستند.

آداپتورهای شبکه اترنت نیز به اشکال مختلف وجود دارند. رایانه ها و کنسول های بازی دارای آداپتورهای داخلی اترنت هستند. آداپتورهای USB-to-Ethernet و آداپتورهای اترنت بی سیم نیز می توانند برای کار با بسیاری از دستگاه ها پیکربندی شوند.

خلاصه
اترنت یکی از فناوری های کلیدی اینترنت است. علیرغم قدمت، اترنت همچنان به قدرت بسیاری از شبکه‌های محلی جهان ادامه می‌دهد و به طور مداوم بهبود می‌یابد تا نیازهای آینده برای شبکه‌های با کارایی بالا را برآورده کند.