Ethernet  چیست؟

به مجموعه قوانین + تکنولوژی ها + توپولوژی ها + استاندارد ها در لایه 1 و 2 مدل مرجع OSI که یک شبکه LAN را ایجاد می کنند گفته می شود. Ethernet  چند نسخه دارد.

Ethernet – استاندارد ها

 فرمول استانداردهای اترنت

مثال : 100 Base TX  , 100 Base FX

در واقع این کلمه بر اساس این فرمول نوشته شده است :  جنس کابل + دیجیتال یا آنالوگ + سرعت

یعنی در مثال بالا ۱00 به معنی سرعت ۱0۰ مگابیت بر ثانیه است . Base که مخفف کلمه Baseband می باشد به معنی دیجیتال است و متضاد آن Broadband به معنای آنالوگ است که در اینجا به کار نرفته است و در نهایت T به معنای جنس کابل از نوع Twisted Pair  و FX  به معنی کابل فیبر نوری می باشد .

 به Ethernet های با سرعت 10 مگابیت برثانیهEthernet .100 مگابیت بر ثانیه را Fast Ethernet  و 1000 مگابیت بر ثانیه را Gig Ethernet  و ... گویند.

Ethernet - مشخصات و قوانین لایه Physical

-           توپولوژی : Star

-          دستگاه مرکزی : Switch

-          مدیا : Twisted pair (stp-utp)

 

Ethernet – کابل Straight   و Crossover

 

در اترنت دستگاه ها دو سته اند:

دسته 1 : Pc  و Router  ها . پین های 1و2 مربوط به ارسال اطلاعات – پین های 3و6 دریافت اطلاعات .

دسته 2 : Switch  و Hub ها. پین های 1و2 مربوط به دریافت اطلاعات – پین های 3و6  ارسال اطلاعات.

کابل های شبکه را می توان به دو صورت مستقیم (Straight) یا متقاطع ( Crossover ) سیم کشی کرد .

 اگر دو دستگاه غیر هم دسته بخواهند به هم وصل شوند از کابل Straight   و اگر دو دستگاه از یک دسته باشند از Crossover استفاده می شود.

استاندارد T568A و T568B

کانکتور یا همان سوکت شبکه از 8 پین تشکیل شده است که 4 زوج کابل شبکه درون 8 پین قرار می گیرد . دو استاندارد کلی برای قرار گیری زوج سیم ها درون سوکت شبکه وجود دارد ، T568A و T568B . استاندارد T568B از استاندارد T568A عبور کرده و معمولا برای سوکت زنی کابل شبکه از این استاندارد استفاده می شود . البته ذکر این نکته ضروری است که دو استاندارد ذکر شده هیچ برتری ای نسبت به یکدیگر ندارند و هر کدام را که به کار ببرید در نتیجه ی نهایی تفاوتی ایجاد نمی کند .

 

                                                                                                                                                              

                                                                                  

کابل شبکه مستقیم ( Straight )

کابل شبکه استریت کابلی است که دو سر آن به یک شکل سوکت خورده است یعنی یا دو سر آن با استاندارد T568A و یا با استاندارد T568B سوکت خورده است . از این کابل معمولا جهت اتصال دو دستگاه غیر هم نوع ، مانند اتصال سوییچ به روتر یا روتر به کامپیوتر استفاده می شود.

                                                                                  

 

کابل شبکه کراس اور ( Crossover )

کابل شبکه کراس اور که به آن کابل کراس نیز گفته می شود به منظور اتصال دستگاه های هم نوع مانند اتصال یک کامپیوتر به یک کامپیوتر ، اتصال مودم به مودم و موارد دیگر استفاده می شود . تفاوت این نوع کابل با کابل مستقیم در این است که در کابل شبکه کراس اور هر 2 نوع استاندارد T568A و T568B استفاده شده است ، یعنی یک طرف کابل با استاندارد T568A و طرف دیگر با استاندارد T568B سوکت خورده است .

 

Auto MDI/MDIX چیست؟

با پیشرفت تکنولوژی و به منظور از بین بردن پیچیدگی های ناشی از عدم تطبیق دستگاه های جدید با سیستم و کابل های قدیمی و ... تکنولوژی Auto MDI/MDIX ایجاد شد که به کاربر این اجازه را میدهد که هر نوع دستگاهی را با هر نوع کابلی به آن متصل کند و پورت به صورت خودکار نوع اتصال ورودی را تشخیص میدهد و جابجایی های لازم در پین های فرستند و گیرنده را به صورت داخلی ایجاد میکند. در نتیجه دستگاه هایی که دارای ویژگی Auto MDI/MDIX باشند را میتوان با هر نوع کابل اترنتی به هر دستگاهی با پورت اترنت متصل کرد.

arbitration,collision

collision   : در ارتباط half-duplex  اگر دو کامپیوتر همزمان در یک بستر فیزیکی برای یکدیگر سیگنال ارسال کنند ، این سیگنال ها با هم برخورد کرده و خراب می شوند ، به این پدیده کالیژن می گویند.

Collision domain : در حقیقت همان تعریف Collision است فقط در یک محدوده‌ی تعریف‌شده در داخل شبکه.

arbitration : کلیه مکانیسم هایی که سعی میکنند کالیژن رخ ندهد یا اگر رخ داد تعمیر شود . Arbitration که برای توپولوژی bus استفاده می شود csma/cd می باشد.

در تصادم این گونه می توان بیان کرد که CSMA/CD همانند یک گفتگو مودبانه است . یعنی ابتدا شما شروع به صحبت می کنید و من گوش می دهم سپس من صحبت می کنم و شما گوش می دهید و به دلیل مودبانه بودن صحبت در صورتی که هر دو به صورت همزمان شروع به صحبت کردیم , یک نفر صبر خواهد کرد و دیگری صحبت می کند. دقت داشته باشید که کل این فرایند به دلیل استفاده از جریان الکتریسیته و با توجه به سرعت جریان الکتریسیته در یک بازه زمانی بسیار بسیار ناچیز رخ خواهد داد.

 

                                                           

تفاوت بین Half-Duplex, Full-Duplex, Simplex چیست؟

سه حالت انتقال با نام‌های Simplex، Half Duplex و Full Duplex وجود دارد. هر حالت انتقال جهت یا جریان سیگنال را بین دو دستگاه متصل توصیف می‌کند. تفاوت اصلی بین Simplex, Half Duplex و Full Duplex این است که در حالت انتقال Simplex ارتباطات یکطرفه است، در حالی که در حالت انتقال Half Duplex ارتباط دوجهته است اما کانال ارتباطی به صورت متناوب توسط یکی از دستگاه‌های متصل استفاده می‌شود. در حالت انتقال Full Duplex هم ارتباط دوجهته است و کانال به صورت همزمان توسط هر دو دستگاه استفاده می‌شود.

تعریف Simplex

در حالت انتقال Simplex ارتباط بین دستگاه فرستنده و گیرنده یک طرفه است. بدین معنی که فقط فرستنده قادر به ارسال داده است و گیرنده تنها قادر به گرفتن آن‌هاست و گیرنده نمی‌تواند به فرستنده پاسخ دهد. Simplex شبیه یک راه یک طرفه است که ترافیک در آن تنها در یک جهت حرکت می‌کند و هیچ وسیله نقلیه‌ای اجازه ورود از جهت مخالف بدان را ندارد. در این روش کل ظرفیت کانال فقط توسط فرستنده استفاده می‌شود.

برای درک بهتر حالت انتقال Simplex مثال کیبورد و مانیتور را در نظر بگیرید. اطلاعات ورودی از روی کیبورد روی مانیتور نمایش داده می‌شود و مانیتور تنها قادر به نمایش اطلاعات است. مانیتور نمی‌تواند هیچ اطلاعاتی را به صورت برگشتی به صفحه کلید منتقل کند.

 

تعریف  Half Duplex

در حالت انتقال Half Duplex ارتباطات بین فرستنده و گیرنده در هر دو جهت برقرار می‌شود، اما در یک زمان. هر دو دستگاه فرستنده و گیرنده می‌توانند اطلاعات را منتقل و دریافت کنند، اما در هر زمان تنها یکی از آن‌ها مجاز به این کار است. Half Duplex را می‌توان همان راه یک طرفه دانست که در آن وسیله‌ای که قصد حرکت در جهت مخالف را دارد باید صبر کند تا جاده خالی شود.

 

                                                                                      

برای Half Duplex می‌توان دستگاه بیسیم را مثال زد.  بیسیم یک دستگاه ارتباطی دوطرفه است که هر دو سمت قابلیت دریافت و انتقال صدا را دارند اما نه به صورت همزمان.

تعریف  Full Duplex

در حالت انتقال Full Duplex ارتباطات بین فرستنده و گیرنده به صورت همزمان رخ می‌دهد. هر دو دستگاه فرستنده و گیرنده همزمان می‌توانند انتقال و دریافت اطلاعات را داشته باشند. حالت انتقال Full Duplex مانند یک مسیر دوطرفه است که ترافیک می‌تواند همزمان در هر دو جهت جریان داشته باشد. کل ظرفیت کانال توسط هر دو سیگنال در دو جهت مخالف استفاده می‌شود.

 

  

به عنوان یک مثال ساده برای حالت انتقال Full Duplex می‌توان به تلفن اشاره کرد. زمانی که دو نفر از طریق تلفن با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، هر دو همزمان آزادانه می‌توانند صحبت کنند و بشنوند.

بدین ترتیب حالت انتقال Full Duplex عملکرد بهتری دارد و همچنین توان عملیاتی پهنای باند را نیز افزایش می‌دهد.

توجه : شبکه های کابلی مدرن و امروزی برای پایان دادن به بحث Collision ها از سوئیچ بجای هاب استفاده میکنند. با اتصال هر دیوایس بصورت مستقیم به پورتی از سوئیچ، آن پورت محدوده Collision Domain میشود در حالت (Half Duplex) و در صورتی که لینک های موجود Full Duplex باشند، احتمال رخداد Collision بطور کل از بین میرود.

 

بررسی دو مفهوم   Auto Sensing , Auto Negotiation

 : Auto Sensing  با این قابلیت یک عضو شبکه فقط سرعت انتقال داده های خود را(10 Mbit/s   یا ۱۰۰Mbit/s   100 (به‌صورت اتوماتیک با تجهیز دیگر شبکه که با آن در ارتباط است،تطبیق می دهد.

 : Auto Negotiationدر این حالت دو دستگاهی که با همدیگر ارتباط برقرار می کنند، می توانند سرعت انتقال داده ها و همچنین روش انتقال اطلاعات (half or full duplex) را تشخیص دهند و ارتباط را با بالاترین سرعت امکان‌پذیر سازند.

Hub , Switch

شباهت ها :هر دو در مرکز شبکه وصل می شوند.PC ها به آنها وصل شده و استفاده می کنند.

تفاوت ها :هاب فقط در لایه 1 کار میکند.

هاب‌ها توانایی تفکیک آدرس‌های ورودی و خروجی را ندارد. تمام ترافیک ورودی به هاب را به سایر پورت ها می فرستد که می تواند منجر به ترافیک غیر ضروری در شبکه و در نتیجه تصادم شود.

سوییچ ها در لایه 2هم کار می کنند. پس از آنکه اولین بسته ارسال شد، سوئیچ جدولی را تشکیل می‌دهد به نام جدول مک آدرس .سوئیچ‌ها قادرند با استفاده از مک آدرس رایانه‌ها و ابزارهای متصل روی شبکه، مشخص کنند که هر ابزار به چه پورتی متصل شده است،آنالیز انجام دهند و مسیردهی کنند.

سوییج و جدول MAC

مثال : بسته ای از کامپوتر A میاد داخل سوییچ ومقصد داره و می گه میخواد بره به به کامپیوتر C و چون سوییچ براساس MAC Table می دونه که C به پورت مثلا 3 وصل هست و بسته رو می فرسته براش .در اینجا برعکس هاب Broad Cast نداریم بلکه Unicast  داریم.

سوال : جدول MAC Table   چگونه تکمیل می شود؟ توسط پروتکلی به نام ARP

 

انواع سوییچ از نظر عملکرد :

Store and Forward : اول اطلاعات کل بسته را می گیرد،ذخیره و پردازش و بعد ارسال میکند.

Cut-throgh  : به محض اینکه بتواند بفرستد ، می فرستد.

Fragment-free  : وقتی می فرستد که 64 بایت اول دیتا خوانده باشد.

در سوییچ های امروزی چون محدودیت برای ذخیر سازی نداریم از نوع اول استفاده می شود.

انواع سوییچ از نظر مدیریت :

Managable : قابل کانفیگ هستند.مثل Cisco – Dlink - Tplink

Unmanagable : قابل کانفیگ نیستند و به آنها Hub-Switch  گفته می شود.