مشاهده مطالب کاربر

تعداد مطالب : 1

تعداد نظرات : 1

زمان آخرین مطلب : 6750روز قبل

کامپیوتر و اینترنت

اترنت Ethernet

فهرست عناوین

تاریخچه اترنت

اترنت چیست؟

روش آدرس دهی در اترنت

ساختار فریم در اترنت

محدودیت های اترنت و روشهای مقابله

تاریخچه اترنت

. اترنت در سال 1973 پژوهشگری با نام " Metcalfe" در مرکز تحقیقات شرکت زیراکس، اولین شبکه اترنت را بوجود آورد. هدف وی ارتباط کامپیوتر به یک چاپگر بود. وی روشی فیزیکی بمنظور کابل کشی بین دستگاههای متصل بهم در اترنت ارائه نمود. اترنت در مدت زمان کوتاهی بعنوان یکی از تکنولوژی های رایج برای برپاسازی شبکه در سطح دنیا مطرح گردید. همزمان با پیشرفت های مهم در زمینه شبکه های کامپیوتری ، تجهیزات و دستگاه های مربوطه، شبکه های اترنت نیز همگام با تحولات فوق شده و قابلیت های متفاوتی را در بطن خود ایجاد نمود. با توجه به تغییرات و اصلاحات انجام شده در شبکه های اترنت ،عملکرد و نحوه کار آنان نسبت به شبکه های اولیه تفاوت چندانی نکرده است . در اترنت اولیه، ارتباط تمام دستگاه های موجود در شبکه از طریق یک کابل انجام می گرفت که توسط تمام دستگاهها به اشتراک گذاشته می گردید. پس از اتصال یک دستگاه به کابل مشترک ، می بایست پتانسیل های لازم بمنظور ایجاد ارتباط با سایر دستگاههای مربوطه نیز در بطن دستگاه وجود داشته باشد (کارت شبکه ) . بدین ترتیب امکان گسترش شبکه بمنظور استفاده از دستگاههای چدید براحتی انجام و نیازی به اعمال تغییرات بر روی دستگاههای موجود در شبکه نخواهد بود. اترنت یک تکنولوژی محلی (LAN) است. اکثر شبکه های اولیه در حد و اندازه یک ساختمان بوده و دستگاهها نزدیک به هم بودند. دستگاههای موجود بر روی یک شبکه اترنت صرفا" قادر به استفاده از چند صد متر کابل بیشترنبودند.اخیرا" با توجه به توسعه امکانات مخابراتی و محیط انتقال، زمینه استقرار دستگاههای موجود در یک شبکه اترنت با مسافت های چند کیلومترنیز فراهم شده است . پروتکل پروتکل در شبکه های کامپیوتری به مجموعه قوانینی اطلاق می گردد که نحوه ارتباطات را قانونمند می نماید. نقش پروتکل در کامپیوتر نظیر نقش زبان برای انسان است . برای مطالعه یک کتاب نوشته شده به فارسی می بایست خواننده شناخت مناسبی از زبان فارسی را داشته باشد. بمنظور ارتباط موفقیت آمیز دو دستگاه در شبکه می بایست هر دو دستگاه از یک پروتکل مشابه استفاده نمایند. اصطلاحات اترنت شبکه های اترنت از مجموعه قوانین محدودی بمنظور قانونمند کردن عملیات اساسی خود استفاده می نمایند

اترنت چیست؟

در حال حاضر اترنت بعنوان یك تكنولوژی برتر، بطور گسترده در شبكه‎های LAN استفاده شده و عملاً استانداردی برای ارتباط بین سرویس دهنده‎ها و سرویس گیرنده‎ها در شبكه‎های كاری می‎باشد و درطی زمان این تكنولوژی جهت رفع نیازهای این شبكه‎های كاری تكامل یافته است.

اتصالات شبكه اترنت با قابلیتهای VLAN، ابزاری بسیار خوب برای افزایش توان كاری شبكه‎های اترنت می‎باشند.

تغییر و تحول مشابهی در محیطهای مسكونی نیز مشاهده‎ می‎گردد كه البته با پیشرفت انواع تكنولوژی‎های دسترسی در شبكه‎های گسترده همانند DSL و كابل كواكسیال، اترنت بسیار آرام و بی دغدغه وارد شبكه‎های خانگی شده و كاربرد آن در بسیاری از موارد جهت ارائه سرویس‎های پرسرعت اینترنت می‎باشد.

امروزه سعی و تلاش زیادی در جهت افزایش جاذبه برنامه‎های نمایشی و تفریحی (همانند سرعت نمایش درویدئوها و ضبط برنامه‎ها در ویدئوهای شخصی دیجیتال) از طریق بكارگیری واسطهای اترنت از قبیل DSL ومودمهای كابلی شده است. بعنوان نتیجه این تحولات موفقیت‎آمیز، اترنت امروزه وارد شبكه‎های گسترده WAN گردیده و برای اداره‎كنندگان شبكه شانس تازه‎ای تلقی شده كه بطور عمومی افزایش سرعت دسترسی كم هزینه‎ای را كه قابل تركیب با سرویس‎های جدید شبكه درمحیطهای گسترده می‎باشد را فراهم می‎نماید.

·         اكثر ترافیك موجود در اینترنت از اترنت شروع و به آن نیز خاتمه می یابد . اترنت در سال 1970 ایجاد و از آن زمان تاكنون به منظور تامین خواسته های موجود برای شبكه های محلی با سرعت بالا رشد و ارتقاء یافته است . زمانی كه یك رسانه انتقال داده جدید نظیر فیبر نوری تولید می گردید ، اترنت نیز متاثر از این تحول می شد تا بتواند از مزایای برجسته پهنای باند بالا و نرخ پائین خطاء در فیبر نوری استفاده نماید . هم اینك پروتكل هائی كه در سال 1972 صرفا" قادر به حمل داده با نرخ سه مگابیت در ثانیه بودند ،‌می توانند داده را با سرعت ده گیگابیت در ثانیه حمل نمایند .

·         سادگی و نگهداری‌ آسان ، قابلیت تركیب و تعامل با تكنولوژی های جدید ، معتبر بودن و قیمت پائین نصب و ارتقاء از مهمترین دلایل موفقیت اترنت محسوب می گردد .

·         امكان استفاده دو و یا بیش از دو ایستگاه از یك محیط انتقال بدون تداخل سیگنال ها با یكدیگر ،‌ از مهمترین دلایل ایجاد اترنت می باشد . استفاده چندین كاربر از یك محیط انتقال مشترك در ابتدا و در سال 1970 در دانشگاه هاوائی مورد توجه قرار گرفت . ماحصل مطالعه فوق ،‌ ابداع روش دستیابی اترنت بود كه بعدا" CSMA/CD نامیده شد

·         اولین شبكه محلی در جهان ،‌ نسخه ای اولیه از اترنت بود كه Robert Metcalfe ‌و همكاران وی در زیراكس آن را در بیش از سی و چهار سال قبل طراحی نمودند.   اولین استاندارد اترنت در سال 1980 توسط كنسرسیومی متشكل از اینتل ، DigitalEquipment و زیراكس و با نام اختصاریDIXایجاد گردید . مهمترین هدف كنسرسیوم فوق ، ارائه یك استاندارد مشترك بود تا تمامی علاقه مندان بتوانند از مزایای آن بدون محدودیت های مرسوم استفاده نمایند و به همین دلیل بود كه آنان بر روی یك استاندارد باز متمركز شدند . اولین محصول پیاده سازی شده با استفاده از استاندارد اترنت در اوائل سال 1980 به فروش رفت . اترنت اطلاعات را با سرعت ده مگابیت درثانیه بر روی كابل كواكسیال و حداكثر تا مسافت دو كیلومتر ارسال می نمود . به این نوع كابل كواكسیال ، thicknet نیز گفته می شود .

·         در سال 1995 ، موسسه IEEE كمیته هائی‌ را به منظور استاندارد سازی اترنت ایجاد نمود . استاندارد های فوق با 802 شروع می شود و این استاندارد برای اترنت 3 . 802 می باشد . موسسه IEEE درصدد بود كه استانداردهای ارائه شده با مدل مرجع OSI سازگار باشند . به همین دلیل لازم بود به منظور تامین خواسته های لایه یك و بخش پائینی لایه دوم مدل مرجع OSI ، تغییراتی در استاندارد 3 . 802 داده شود . تغییرات اعمال شده در نسخه اولیه اترنت بسیار اندك بود بگونه ای كه هر كارت شبكه اترنت قادر به ارسال و یا دریافت فریم های اترنت و استاندارد       3 .802 بود . در واقع ، اترنت و IEEE 802.3  ، استانداردهای مشابه و یكسانی می باشند .

·         پهنای باند ارائه شده توسط اترنت در ابتدا ده مگابیت در ثانیه بود و برای كامپیوترهای شخصی دهه هشتاد كه دارای سرعت پائین بودند ،‌ كافی بنظر می آمد ولی در اوایل سال 1990 كه سرعت كامپیوترهای شخصی و اندازه فایل ها افزایش یافت ،‌ مشكل پائین بودن سرعت انتقال داده بهتر نمایان شد . اكثر مشكلات فوق به كم بودن پهنای باند موجود مربوط می‌ گردید . در سال 1995 ، موسسه IEEE ،‌استانداردی را برای اترنت با سرعت یكصد مگابیت در ثانیه معرفی نمود . این روال ادامه یافت و در سال های 1998 و 1999 استانداردهائی برای گیگابیت نیز ارائه گردید .

·         تمامی استاداردهای ارائه شده با استاندارد اولیه اترنت سازگار می باشند . یك فریم اترنت می تواند از طریق یك كارت شبكه با كابل كواكسیال 10 مگابیت در ثانیه از یك كامپیوتر شخصی خارج و بر روی یك لینك فیبر نوری اترنت ده گیگابیت در ثانیه ارسال و در انتها به یك كارت شبكه با سرعت یكصد مگابیت در ثانیه برسد . تا زمانی كه بسته اطلاعاتی بر روی شبكه های اترنت باقی است در آن تغییری داده نخواهد شد . موضوع فوق وجود استعداد لازم برای رشد و گسترش اترنت را به خوبی نشان می دهد . بدین ترتیب امكان تغییر پهنای باند بدون ضرورت تغییر در تكنولوژی های اساسی اترنت همواره وجود خواهد داشت .

روش آدرس دهی در اترنت

·         برای عرضه محلی فریم ها در اترنت ،‌ می بایست از یك مدل آدرس دهی به منظور شناسائی كامپیوترها و اینترفیس ها استفاده گردد . اترنت از آدرس های MAC كه طول آنان چهل و هشت بیتی است و به صورت دوازده رقم مبنای شانزده نمایش داده می شوند ،‌استفاده می نماید . اولین شش رقم مبنای شانزده كه توسط موسسه IEEE مدیریت می گردد ، مسئولیت شناسائی تولید كننده را برعهده دارد . این بخش از آدرس MAC را OUI ( برگرفته از Organizational Unique Identifier ) می گویند . شش رقم باقیمانده مبنای شانزده ، شماره سریال اینترفیس را مشخص می نماید .

·         آدرس های MAC ، درون حافظه ROM نوشته شده و در زمان مقداردهی اولیه كارت شبكه در حافظه RAM مستقر می گردند . به آدرس های فوق BIA ( برگرفته از burnedinaddresses ) نیز گفته می شود.

·         در لایهDataLink ،‌ اطلاعات موردنیاز MAC ( هدر و دنباله ) به داده دریافتی از لایه بالاتر اضافه خواهد شد . اطلاعات فوق شامل اطلاعات كنترلی برای لایه Data در سیستم مقصد می باشد .

·         كارت شبكه از آدرس MAC به منظور تشخیص محل ارسال پیام در لایه های بالاتر مدل مرجع OSI استفاده می نماید . كارت شبكه برای تشخیص فوق از پردازنده كامپیوتر استفاده نخواهد كرد . بدین ترتیب زمان مبادله اطلاعات در شبكه های اترنت بهبود پیدا خواهد كرد .

·         در یك شبكه اترنت ،‌ زمانی كه یك دستگاه اقدام به ارسال داده می نماید ، می تواند یك مسیر ارتباطی را با سایر دستگاه ها با استفاده از آدرس MAC مقصد فعال نماید . دستگاه مبداء یك هدر را به آدرس MAC مقصد مورد نظر اضافه می نماید و داده را بر روی شبكه ارسال می نماید . به موازات انتشار داده بر روی محیط انتقال شبكه ، كارت شبكه هر یك از دستگاه های موجود در شبكه ، آدرس MAC اطلاعات ارسالی را بررسی تا تشخیص دهد كه آیا این بسته اطلاعاتی برای وی ارسال شده است و یا خیر . در صورتی كه آدرس MAC موجود در فریم با آدرس MAC كامپیوتر دریافت كننده مطابقت ننماید ، كامپیوتر و یا دستگاه مقصد آن را دور خواهد انداخت . زمانی كه داده به مقصد مورد نظر خود می رسد ، كارت شبكه یك نسخه از فریم را تكثیر و آن را در اختیار لایه های OSI قرار می دهد . در یك شبكه اترنت ، تمامی گره ها می بایست هدر MAC را بررسی نمایند ( حتی‌ در مواردی كه گره های درگیر در مبادله اطلاعات در مجاورت فیزیكی یكدیگر باشند ) .

·         تمامی دستگاه های متصل شده به یك شبكه محلی اترنت دارای آدرس MAC می باشند (

ایستگاه ها ، چاپگرها ، روترها و سوئیچ ها ) .
ساختار فریم در اترنت

·         برای رمز كردن و ارسال جریان مستمر بیت ها ( داده ) بر روی رسانه انتقال داده فیزیكی ، عملیات گسترده ای می بایست انجام شود ولی برای مبادله اطلاعات عملیات فوق به تنهائی كافی نمی باشد . با تعریف یك ساختمان داده خاص،‌ امكان دریافت و ذخیره اطلاعات ضروری كه امكان بدست آوردن آنان توسط بیت های رمز شده وجود ندارد ، فراهم می گردد . اطلاعات زیر نمونه هائی در این زمینه می باشد :
كدام كامپیوتر در حال مبادله اطلاعات با كامپیوتر دیگری است .
چه زمانی مبادله اطلاعات بین كامپیوترها شروع و چه زمانی خاتمه می یابد .
ارائه روشی برای تشخیص خطاء كه در زمان مبادله اطلاعات ممكن است اتفاق بیافتد .
كدام كامپیوتر امكان استفاده از محیط انتقال را برای برقراری یك مبادله اطلاعات بدست گرفته است .

·         فریم ،‌واحد داده در لایه دوم بوده و با استفاده از فرآیند framing تمامی عملیات كپسوله می گردد . هر استاندارد ممكن است ساختار خاصی را برای فریم تعریف كرده باشد . یك فریم از چندین بخش ( فیلد ) تشكیل می گردد . هر فیلد نیز از مجموعه ای بایت تشكیل شده است :

A

B

C

E

F

فیلد شروع فریم

فیلد آدرس

فیلد نوع / طول

فیلد داده

فیلد FCS

·         زمانی كه كامپیوترها به یك رسانه انتقال داده متصل می گردند ، می بایست آنان از روشی به منظور استفاده از محیط انتقال برای ارسال پیام و آگاهی به سایر كامپیوترها استفاده نمایند . در این رابطه از تكنولوژی های متعددی استفاده می گردد كه هر یك دارای روش مختص به خود برای انجام این فرآیند می باشند . تمامی فریم ها ، صرفنظر از نوع تكنولوژی ، دارای یك سیگنال آغازین مشتمل بر دنباله ای از بایت ها می باشند .

·         تمامی فریم ها شامل اطلاعات نامگذاری نظیر نام گره مبداء ( آدرس MAC ) و نام گره مقصد ( آدرس MAC ) می باشند .

·         اكثر فریم ها دارای تعدادی فیلد خاص نیز می باشند . در برخی تكنولوژی ها ، یك فیلد طول مسئولیت مشخص نمودن طول واقعی یك فریم بر حسب بایت را برعهده دارد . برخی فریم ها دارای یك فیلد "نوع " می باشند كه پروتكل لایه سوم كه درخواست را ارسال نموده است ، مشخص می نماید .

·         علت ارسال فریم ها ،‌ دریافت داده لایه های بالاتر از مبداء به مقصد مورد نظر است . بسته داده دارای دو بخش مجزاء می باشد : داده User Application و بایت های كپسوله شده برای ارسال به كامپیوتر مقصد . در این رابطه ممكن است بایت های دیگری نیز اضافه گردد . فریم ها دارای‌ یك حداقل طول برای فرآیند تنظیم زمان می باشند . در فریم های استاندارد IEEE ، بایت های LLC نیز در فیلد داده قرار می گیرند . زیر لایه LLC ، داده پروتكل شبكه ، یك بسته اطلاعاتی IP را دریافت و اطلاعات كنترلی را به آن اضافه نموده تا شرایط مناسب برای توزیع بسته های اطلاعاتی به مقصد مورد نظر فراهم گردد .

·         تمامی فریم ها به همراه بیت ها ، بایت ها و فیلدهای مربوطه مستعد خطاء از منابع متعددی می باشند. فیلد FCS ( برگرفته از  Frame Check Sequence   ) شامل یك مقدار عددی است كه توسط گره مبداء و بر اساس داده موجود در فریم محاسبه می گردد . پس از محاسبه FCS ،‌ مقدار استخراج شده به انتهای فریم ارسالی اضافه خواهد شد . زمانی كه گره مقصد ، فریم را دریافت می نماید ،‌مجددا" مقدار FCSمحاسبه و با مقدار موجود در فریم مقایسه می گردد . در صورتی كه دو عدد با یكدیگر متفاوت باشند ، نشاندهنده بروز خطاء در زمان ارسال اطلاعات می باشد . در چنین مواردی ،‌فریم دورانداخته شده و از گره مبداء درخواست می شود كه مجددا" اطلاعات را ارسال نماید .

·         برای محاسبه FCS از سه روش عمده استفاده می گردد :
روش اول : (Cyclic Redundancy Check (CRC ، محاسبات را بر روی داده انجام می دهد .
روش دوم : Twodimensional parity : در این روش با اضافه كردن بیت هشتم ، زوج و یا فرد بودن تعداد یك های موجود در فریم مشخص می گردد .
روش سوم : Internet checksum : در این روش مقدار تمامی بیت های داده با یكدیگر جمع می گردد .