اترنت چیست؟

اترنت چیست؟

اترنت چیست؟ اگر دو یا چند دستگاه متصل در یک شبکه مشترک تلاش کنند تا بسته های داده را به طور همزمان ارسال کنند، یک برخورد بسته رخ می دهد. فناوری اترنت قوانینی را ارائه می دهد که به دستگاه های متصل به شبکه اجازه می دهد بدون برخورد بسته ها با یکدیگر صحبت کنند.

Ethernet

فناوری اترنت قوانینی را ارائه می‌کند که به دستگاه‌های متصل به شبکه اجازه می‌دهد بدون گفتگو با یکدیگر با یکدیگر صحبت کنند. در یک مکالمه شفاهی، زمانی که دو نفر همزمان صحبت می کنند، ممکن است هر کدام در درک حرف دیگری دچار مشکل شوند. این زمانی تشدید می شود که مثلاً 10 نفر همزمان با هم صحبت می کنند. 100 یا 1000 را همزمان تصور کنید.

همین امر در مورد شبکه داده نیز صادق است. اگر دو یا چند دستگاه متصل در یک شبکه مشترک تلاش کنند تا بسته های داده را به طور همزمان ارسال کنند، یک برخورد بسته رخ می دهد. پالس‌های الکتریسیته یا فوتون‌هایی که یک بسته را تشکیل می‌دهند، هنگامی که به طور همزمان روی کابل مسی یا نوری مشترک ارسال می‌شوند، همپوشانی دارند. این توالی پالس‌های «روشن» و حفره‌های «خاموش» را به هم می‌ریزد که برای نشان دادن بیت‌ها و بایت‌های 1 و 0 که یک بسته را تشکیل می‌دهند، ارسال می‌شوند.

اترنت برای حل مشکل برخورد بسته ها طراحی شده است. مجموعه‌ای از قوانین را به دستگاه‌های شبکه ارائه می‌کند که اساساً می‌گوید: “مطمئن شوید که هیچ کس دیگری قبل از صحبت کردن صحبت نمی‌کند. اگر در حین صحبت کردن صحبت می‌کنید، توقف کنید، گوش کنید و منتظر بمانید تا صحبت به پایان برسد قبل از صحبت کردن. دوباره.”

اترنت معمولاً با دستگاه های متصل در یک شبکه LAN یا WAN سیمی مرتبط است. با استفاده از کابل اترنت سیمی، دستگاه ها به یک سوئیچ اترنت متصل می شوند. اترنت این توانایی را دارد که از کابل‌های سیمی و فیبر استفاده کند و نه تنها داده، بلکه برق را نیز ارائه می‌کند، اکنون تا ۹۰ وات با UPOE+.

به طور رسمی تر، اترنت یک نام رایج برای استاندارد IEEE 802.3 بر اساس پروتکل تشخیص برخورد/دسترسی چندگانه Carrier Sense (CSMA/CD) است. CSMA/CD تعیین می‌کند که چه زمانی باید ارسال شود و در صورت شناسایی برخورد چه اتفاقی می‌افتد، همچنین آدرس‌دهی نقطه پایانی، سرعت انتقال و رسانه را مشخص می‌کند. اترنت از اولین کاربرد خود به طور چشمگیری تکامل یافته است. امروزه این پروتکل عملی برای شبکه های مبتنی بر IP است.

تاریخچه اترنت

مفهوم اترنت ریشه در اواخر دهه 1960 و شبکه Aloha دانشگاه هاوایی دارد. Aloha یک شبکه ارتباطی رادیویی آزمایشی و پیشگام بود که جزایر هاوایی را به یک کامپیوتر با زمان اشتراک گذاری مرکزی در محوطه اصلی دانشگاه در اوآهو متصل می کرد.

Aloha اغلب به عنوان یکی از اولین شبکه های بسته بی سیم شناخته می شد. از دو فرکانس رادیویی استفاده می‌کرد که داده‌های ارسال و دریافت را که بین پایانه‌های کاربر و هاب اصلی متصل به رایانه منتقل می‌شد، جدا می‌کرد. این شبکه که برای سادگی طراحی شده است، از این قوانین پیروی می کند:

وقتی آماده شدید، یک بسته ارسال کنید و منتظر دریافت تایید باشید.
اگر تأییدی رخ نداد، در زمان تصادفی دوباره ارسال کنید.
همانطور که استفاده از شبکه افزایش یافت، آشکار شد که برخورد بسته ها ظرفیت شبکه را به شکل طراحی شده به شدت محدود می کند. باب متکالف، دانشجوی جوان علوم کامپیوتر، در حال تحقیق در مورد مشکل پایان نامه دکترای خود، راه حلی ابداع کرد. نوآوری او نه تنها دکترای دانشگاه هاروارد را به ارمغان آورد. اما مکانی در تاریخ به عنوان مخترع اترنت. راه حل متکالف: قبل از صحبت گوش دهید.

در سال 1972، Metcalfe اترنت را با اولین سیستم آزمایشی اترنت که در Xerox PARC ایجاد شد، از ایده به ثمر رساند. این شبکه دارای سرعت اولیه 2.94 مگابیت بر ثانیه بود و با استفاده از کابل کواکسیال ارزان قیمت، مین فریم، سرورها و چاپگرهای زیراکس آلتوس را به هم متصل می کرد.

در آن زمان، اترنت با Token Ring، ARCnet، Fiber Distributed Data Interface (FDDI) و سایر پروتکل های اختصاصی رقابت می کرد. به سرعت به تسلط رسید زیرا باز و قابل اعتماد و در عین حال ارزان بود. امروزه از سرعت 1 مگابیت بر ثانیه تا 400 گیگابیت بر ثانیه و بالاتر پشتیبانی می کند.

استاندارد اترنت چه زمانی ایجاد شد؟

اترنت در سال 1983 به عنوان استاندارد اترنت IEEE 802.3 رسمیت یافت. این یکی از 12 استاندارد خانواده IEEE 802 از استانداردهای LAN بسته با اندازه متغیر است. سرویس‌ها و پروتکل‌های IEEE 802 بر لایه‌های پیوند فیزیکی و داده‌ای یک شبکه تمرکز دارند. در مدل شبکه ای OSI (Open Systems Interconnection)، این لایه ها به ترتیب به عنوان لایه 1 و لایه 2 شناخته می شوند.

بر اساس طرح آدرس دهی مورد استفاده در پیاده سازی های اولیه اترنت، استانداردهای IEEE 802 از آدرس های Media Access Control (MAC) استفاده می کنند، که شناسه های منحصر به فردی هستند که معمولاً توسط سازندگان دستگاه به سخت افزار دسترسی نقطه پایانی اختصاص داده می شود. مهم‌ترین بخش یک آدرس MAC سازنده را شناسایی می‌کند، که بقیه آدرس را اختصاص می‌دهد و به طور بالقوه یک آدرس منحصر به فرد ارائه می‌کند. این امکان را برای فریم‌ها فراهم می‌کند که در شبکه‌ای تحویل شوند که فرستنده و گیرنده را از طریق ترکیبی از سوئیچ‌های اترنت به هم متصل می‌کند.

روترها برای ارسال بسته ها بین شبکه ها و استفاده از آدرس های IP به جای آدرس های MAC برای برچسب گذاری نقاط مبدا و مقصد بسته ها استفاده می شوند. با استفاده از خدمات پستی ایالات متحده به عنوان یک قیاس، آدرس های IP مانند کدهای پستی هستند، در حالی که آدرس های MAC مانند آدرس های خیابان یا صندوق های پست هستند.

فریم های اترنت چیست؟

در یک شبکه اترنت، داده ها به بسته هایی تقسیم می شوند و هر بسته با استفاده از الگوریتم CSMA/CD ارسال می شود تا زمانی که بدون برخورد با بسته دیگری به مقصد برسد. اولین شکاف باز پس از ارسال برای یک بسته تایید رزرو شده است. یک دستگاه یا گره در هر لحظه در حال ارسال یا دریافت است.

هنگام ارسال داده به دستگاه دیگری در یک شبکه اترنت، لایه فرعی MAC (زیرلایه پیوند داده):

فریم های سطح بالاتر را در قاب های مناسب برای رسانه انتقال محصور می کند.
یک دنباله چک فریم برای شناسایی خطاهای انتقال اضافه می کند.
به محض اینکه پروتکل CSMA/CD اجازه دهد، داده ها را به لایه فیزیکی ارسال می کند و در صورت لزوم منتظر می ماند تا از برخورد جلوگیری شود.
مسئول جبران برخوردها با شروع ارسال مجدد در هنگام تشخیص برخورد (سیگنال جم) است.
هنگام دریافت داده ها از لایه فیزیکی، دنباله بررسی فریم در بلوک MAC برای اطمینان از یکپارچگی داده ها استفاده می شود. پیش از ارسال داده ها به لایه های بالاتر، مقدمه و padding بسته اترنت فرستنده را حذف می کند.

سوئیچ اترنت فریم را با کپسوله کردن بسته اترنت با یک مقدمه ایجاد می کند که برای همگام سازی فرستنده و گیرنده استفاده می شود و به دنبال آن یک بایت جداکننده فریم شروع 1 octet استفاده می شود.

بسته اترنت شامل داده های محصور شده توسط یک هدر و یک مقدار چک فریم است. هدر MAC آدرس‌های MAC مبدا و مقصد و همچنین یک کد اتر تایپ 2 هشت‌گانه را ارائه می‌کند که نشان‌دهنده IPv4 یا IPv6، رمزگذاری MACsec و غیره است. فریم با یک دنباله بررسی فریم (FCS) خاتمه می‌یابد که یک بررسی افزونگی چرخه‌ای 32 بیتی است. برای شناسایی هرگونه خرابی داده ها در حین انتقال استفاده می شود.

پروتکل CSMA/CD چیست؟

هنگامی که یک فریم آماده است، ایستگاه فرستنده بررسی می کند که آیا کانال بیکار است یا مشغول است. اگر کانال مشغول باشد، ایستگاه منتظر می ماند تا کانال بیکار شود. اگر کانال بیکار باشد، ایستگاه شروع به ارسال می کند و به طور مداوم کانال را برای تشخیص برخورد کنترل می کند.