در حال بارگذاری...
آشنایی با فناوری اترنت؛ استاندارد 802.3، قواعد دسترسی به رسانه (CSMA/CD) و چرایی تبدیل آن به استاندارد غالب شبکه‌های محلی.
اهداف این درس
تقریباً هر شبکه محلی که می‌بینید — از شبکه خانگی تا دیتاسنترهای بزرگ — بر پایه یک فناوری بنا شده است: اترنت (Ethernet). این فناوری چنان فراگیر شده که مثل کاغذ و قلم از آن استفاده می‌کنیم بدون اینکه به آن فکر کنیم. اما اترنت دقیقاً چیست و چرا به استاندارد شماره یک شبکه‌های محلی تبدیل شده است؟ در این درس به این پرسش‌ها پاسخ می‌دهیم.
خانواده‌ای از فناوری‌های شبکه محلی که IEEE آن را در استاندارد 802.3 تعریف کرده است و نحوه ارسال فریم‌های داده بین دستگاه‌های متصل را از طریق کابل مسی، فیبر نوری یا اتصال بی‌سیم مشخص می‌کند.
اترت در سال ۱۹۷۳ در مرکز تحقیقات Xerox PARC توسط باب متکالف (Bob Metcalfe) و دیوید بوگز (David Boggs) اختراع شد. نام آن از کلمه «Luminiferous Ether» — ماده‌ای فرضی که تصور می‌شد نور در آن حرکت می‌کند — گرفته شد. بعدها دکال، اینتل و زیراکس (DIX) آن را استاندارد کردند و سرانجام IEEE آن را در قالب استاندارد 802.3 رسماً منتشر کرد.
اترنت دو وظیفه اصلی دارد: اول، تعریف قالب بسته‌های داده (فریم) و آدرس‌دهی با آدرس MAC؛ دوم، تعیین قواعد ارسال و دریافت روی رسانه. در اترنت اولیه همه دستگاه‌ها از یک کابل مشترک استفاده می‌کردند؛ اگر دو دستگاه هم‌زمان ارسال می‌کردند، سیگنال‌ها با هم برخورد (Collision) می‌کردند.
قاعده دسترسی به رسانه در اترنت نیمه‌ترانزیستوری (Half-Duplex): هر دستگاه پیش از ارسال به کانال گوش می‌دهد (Carrier Sense)؛ اگر هم‌زمان چند دستگاه ارسال کنند، برخورد تشخیص داده می‌شود و هر یک پس از یک تأخیر تصادفی دوباره تلاش می‌کند.
نکته مهم
CSMA/CD فقط در اتصالات نیمه‌ترانزیستوری قدیمی (مثل شبکه با هاب) کار می‌کرد. در شبکه‌های مدرن، سوییچ به هر پورت یک دامنه برخورد جدا می‌دهد و ارسال هم‌زمان دوطرفه (Full-Duplex) ممکن است؛ به همین دلیل CSMA/CD عملاً از کار افتاده است.
اصطلاح «اترنت» معمولاً به اتصال سیمی (استاندارد 802.3) اشاره دارد؛ اتصال بی‌سیم وای‌فای (استاندارد 802.11) هم از نظر مفهومی شبیه اترنت است و از همان ایده دسترسی به رسانه پیروی می‌کند. در آزمون Network+ باید تفاوت این دو را دقیق بدانید.
مقایسه اترنت سیمی و وای‌فای
| ویژگی | اترنت سیمی (802.3) | وای‌فای (802.11) |
|---|---|---|
| رسانه | کابل مسی یا فیبر | امواج رادیویی |
| پایداری | بسیار بالا | وابسته به محیط و فاصله |
| امنیت | نیاز به دسترسی فیزیکی | نیازمند رمزنگاری |
| پهنای باند | بالاتر و قابل پیش‌بینی | مشترک و متغیر |
| کاربرد | دیتاسنتر، سرور، ستون فقرات | دستگاه‌های موبایل و مهمان |
نکته آزمون
در سوالات، «اترنت» را معادل 802.3 و «وای‌فای» را معادل 802.11 در نظر بگیرید. اترنت در لایه فیزیکی (۱) و پیوند داده (۲) کار می‌کند.
در اترنت قدیمی، هاب سیگنال را به همه پورت‌هایش تکرار می‌کرد و همه دستگاه‌ها در یک دامنه برخورد مشترک بودند. ظهور سوییچ این وضعیت را متحول کرد: سوییچ با یادگیری آدرس MAC هر پورت، فریم را فقط به پورت مقصد می‌فرستد و به هر پورت امکان ارسال Full-Duplex می‌دهد. نتیجه: استفاده کامل از پهنای باند و حذف عملی برخوردها.
تشبیه ساده
هاب مثل بلندگویی در یک اتاق است که همه صدایش را می‌شنوند؛ سوییچ مثل پیکی است که نامه را فقط به دستِ شخص مقصد می‌رساند.
جمع‌بندی
اترنت استاندارد فراگیر شبکه‌های محلی است که با فرمت فریم، آدرس‌دهی MAC و قواعد دسترسی به رسانه شناخته می‌شود؛ در شبکه‌های مدرن با سوییچ، برخورد تقریباً به‌طور کامل حذف شده است.
اترنت ترکیبی از فرمت فریم، آدرس‌دهی MAC و قواعد دسترسی به رسانه است.
دامنه برخورد با هاب مشترک است و با سوییچ به‌ازای هر پورت مجزا می‌شود.
هزینه پایین، سادگی و پشتیبانی همگانی، اترنت را به انتخاب اول LAN تبدیل کرده است.
استاندارد IEEE که اترنت را تعریف می‌کند کدام است؟
چرا CSMA/CD در شبکه‌های مدرن عملاً استفاده نمی‌شود؟
زیرا سوییچ‌های Full-Duplex به هر پورت یک دامنه برخورد جدا می‌دهند و ارسال هم‌زمان دوطرفه بدون برخورد ممکن است؛ CSMA/CD فقط به اترنت Half-Duplex با رسانه مشترک (هاب) مربوط می‌شود.
تفاوت اترنت سیمی با وای‌فای چیست؟
اترنت بر پایه کابل (802.3) با پهنای باند پایدار و تأخیر کم است؛ وای‌فای بر پایه امواج رادیویی (802.11) انعطاف‌پذیر ولی در کیفیت متغیر است.
چرا اترنت به استاندارد غالب شبکه‌های محلی تبدیل شد؟
ترکیب هزینه پایین، سادگی، سرعت‌های ارتقاپذیر و پشتیبانی تقریباً همه فروشندگان، آن را از رقبایی مانند Token Ring جلو انداخت.