مقدمة لتكنولوجيا شبكة إيثرنت

توفر شبكة Ethernet العديد من الشبكات المحلية في العالم

على مدى عدة عقود ، أثبتت شبكة الإيثرنت نفسها على أنها تقنية محلية منخفضة التكلفة وغير مكلفة إلى حد كبير وبأسعار معقولة. يشرح هذا البرنامج التعليمي الوظائف الأساسية للإيثرنت وكيف يمكن استخدامه في الشبكات المنزلية والتجارية.

تاريخ إيثرنت

قام المهندسون Bob Metcalfe و DR Boggs بتطوير إيثرنت ابتداءً من عام 1972. وقد تم تأسيس معايير الصناعة على أساس عملها في عام 1980 بموجب مجموعة المواصفات IEEE 802.3. تحدد مواصفات Ethernet بروتوكولات نقل البيانات ذات المستوى المنخفض والتفاصيل التقنية التي يجب أن يعرفها المصنعون لبناء منتجات Ethernet مثل البطاقات والكابلات.

لقد تطورت تقنية Ethernet ونضجت على مدار فترة زمنية طويلة. يمكن للمستهلك العادي الاعتماد بشكل عام على منتجات Ethernet الجاهزة للعمل كما هو مصمم والعمل مع بعضها البعض.

تقنية إيثرنت

تدعم Ethernet التقليدية نقل البيانات بمعدل 10 ميجابت في الثانية (Mbps) . ومع ازدياد احتياجات أداء الشبكات بمرور الوقت ، أنشأت الصناعة مواصفات إيثرنت إضافية للإيثرنت السريع و Gigabit Ethernet. يمتد Fast Ethernet لأداء Ethernet التقليدي حتى 100 ميجابت في الثانية و Gigabit Ethernet بسرعة تصل إلى 1000 ميجابت في الثانية. على الرغم من أن المنتجات غير متوفرة للمستهلك العادي ، إلا أن 10 Gigabit Ethernet (100 ميجابت في الثانية) موجودة أيضًا وتستخدم على بعض شبكات الأعمال وعلى Internet2.

كذلك يتم تصنيع كابلات الإيثرنت لأي من المواصفات القياسية المتعددة. يدعم كبل Ethernet الأكثر شيوعًا في الاستخدام الحالي ، كبل الفئة 5 أو CAT5 ، كلاً من شبكة إيثرنت التقليدية والسريعة. تدعم كبلات الفئة 5e (CAT5e) و CAT6 Gigabit Ethernet.

لتوصيل كبلات Ethernet بالكمبيوتر (أو أي جهاز شبكة آخر) ، يقوم أحد الأشخاص بتوصيل كابل مباشرة في منفذ Ethernet الخاص بالجهاز. يمكن لبعض الأجهزة التي لا تدعم Ethernet أيضاً دعم اتصالات Ethernet عبر وحدات تحكم دونجل مثل محولات USB إلى Ethernet . تستخدم كبلات Ethernet الموصلات التي تشبه إلى حد كبير موصل RJ-45 المستخدم مع الهواتف التقليدية.

بالنسبة للطلاب: في نموذج OSI ، تعمل تقنية Ethernet على الطبقات المادية وطبقة ارتباط البيانات - الطبقات الأولى والثانية على التوالي. يدعم Ethernet كافة البروتوكولات الشائعة للشبكة والبرتوكولات ذات المستوى الأعلى ، خاصة بروتوكول TCP / IP .

أنواع إيثرنت

غالباً ما يشار إليها باسم Thicknet ، كان 10Base5 أول تجسيد لتكنولوجيا Ethernet. استخدمت الصناعة Thicknet في 1980s حتى ظهرت 10Base2 Thinnet. بالمقارنة مع Thicknet ، عرض Thinnet ميزة أرق (5 ملليمترات مقابل 10 ملم) وكابل أكثر مرونة ، مما يجعل من الأسهل لمباني المكاتب السلكية للإيثرنت.

ومع ذلك ، كان النموذج الأكثر شيوعًا للإيثرنت التقليدي هو 10Base-T. يوفر 10Base-T خصائص كهربائية أفضل من Thicknet أو Thinnet ، لأن كابلات 10Base-T تستخدم الأسلاك الملتوية غير المحمية (UTP) بدلاً من المحورية. كما أثبتت 10Base-T أنها أكثر فعالية من حيث التكلفة من بدائل مثل كابلات الألياف البصرية.

توجد العديد من معايير Ethernet الأخرى الأقل شهرة ، بما في ذلك 10Base-FL و 10Base-FB و 10Base-FP لشبكات الألياف البصرية و 10 Broad36 لتوصيل كابلات النطاق العريض (الكبل التلفزيوني). جميع الأشكال التقليدية المذكورة أعلاه ، بما في ذلك 10Base-T أصبحت قديمة بواسطة Fast و Gigabit Ethernet.

المزيد حول Fast Ethernet

في منتصف التسعينات ، نضجت تقنية Fast Ethernet وألقت أهداف تصميمها على: أ) زيادة أداء الإيثرنت التقليدية بينما ب) تجنب الحاجة إلى إعادة تجميع شبكات إيثرنت الحالية بالكامل. تأتي Fast Ethernet في نوعين رئيسيين:

• 100Base-T (باستخدام كبل مزدوج مجدول غير محمي)
• 100Base-FX (باستخدام كابل الألياف البصرية)

الأكثر شيوعًا من ذلك هو 100Base-T ، وهو المعيار الذي يتضمن 100Base-TX (الفئة 5 UTP) و 100Base-T2 (الفئة 3 أو UTP الأفضل) و 100Base-T4 (الكبلات 100Base-T2 المعدلة لتشمل اثنين إضافيين أزواج الأسلاك).

المزيد عن Gigabit Ethernet

في حين أن Ethernet السريعة حسّنت Ethernet التقليدية من سرعة 10 ميجابت إلى 100 ميغابت ، فإن Gigabit Ethernet تتمتع بنفس التحسن من حيث السرعة عبر Fast Ethernet من خلال توفير سرعات تصل إلى 1000 ميغابت (1 جيجابت). تم إنشاء Gigabit Ethernet لأول مرة للتنقل عبر الكبلات البصرية والنحاسية ، لكن معيار 1000Base-T يدعمها أيضًا بنجاح. يستخدم 1000Base-T كبلات الفئة 5 على غرار إيثرنت بسرعة 100 ميجابت في الثانية ، على الرغم من أن تحقيق سرعة جيجابت يتطلب استخدام أزواج سلكية إضافية.

طباعات وبروتوكولات إيثرنت

تستخدم شبكة Ethernet التقليدية طوبولوجيا للحافلات ، مما يعني أن جميع الأجهزة أو الأجهزة المضيفة على الشبكة تستخدم نفس خط الاتصال المشترك. يمتلك كل جهاز عنوان Ethernet ، والذي يُعرف أيضًا باسم MAC . تستخدم أجهزة الإرسال عناوين Ethernet لتحديد المستلم المقصود للرسائل.

البيانات التي يتم إرسالها عبر Ethernet موجودة في أشكال الإطارات. يحتوي إطار Ethernet على رأس وقسم بيانات وتذييل له طول إجمالي لا يتجاوز 1518 بايت. يحتوي رأس Ethernet على عناوين كل من المستلم المقصود والمرسل.

يتم بث البيانات المرسلة عبر Ethernet تلقائيًا إلى جميع الأجهزة الموجودة على الشبكة. من خلال مقارنة عنوان Ethernet مع العنوان الموجود في رأس الإطار ، يقوم كل جهاز Ethernet باختبار كل إطار لتحديد ما إذا كان مخصصًا لها وقراءة الإطار أو تجاهله كما هو مناسب. تتضمن محولات الشبكة هذه الوظيفة في الأجهزة الخاصة بهم.

تقوم الأجهزة الراغبة في الإرسال على Ethernet أولاً بإجراء فحص أولي لتحديد ما إذا كان الوسيط متاحًا أو ما إذا كان الإرسال قيد التقدم حاليًا. في حالة توفر Ethernet ، يرسل الجهاز المرسل إلى السلك. من الممكن ، مع ذلك ، أن يقوم جهازان بإجراء هذا الاختبار في نفس الوقت تقريبًا ويتم إرسالهما في وقت واحد.

حسب التصميم ، كمقياس أداء ، لا يمنع معيار Ethernet الإرسال المتعدد المتزامن. هذه التصادمات المزعومة ، عند حدوثها ، تتسبب في فشل كل من الإرسالات وتطلب من أجهزة الإرسال إعادة الإرسال. يستخدم Ethernet خوارزمية تستند إلى أوقات تأخير عشوائية لتحديد فترة الانتظار المناسبة بين عمليات إعادة الإرسال. محول الشبكة أيضاً بتطبيق هذه الخوارزمية.

في شبكة Ethernet التقليدية ، يُعرف بروتوكول الإرسال والاستماع والكشف عن الاصطدام باسم CSMA / CD (تحسس ناقل الوصول المتعدد / اكتشاف التصادم). لا تستخدم بعض الأشكال الأحدث من Ethernet CSMA / CD. بدلاً من ذلك ، يستخدمون بروتوكول Ethernet المضمن بالكامل ، والذي يدعم الإرسال المتزامن من نقطة إلى نقطة ويستقبل بدون الحاجة إلى الاستماع.

المزيد حول أجهزة Ethernet

وكما ذكرنا من قبل ، فإن كابلات الإيثرنت محدودة في متناول أيديها ، وتلك المسافات (التي تصل إلى 100 متر) غير كافية لتغطية المنشآت الشبكية متوسطة الحجم والكبيرة. مكرر في شبكة Ethernet هو جهاز يسمح بتوصيل عدة كبلات ومسافات أكبر ليتم توزيعها. يمكن للجهاز الجسر الانضمام إلى شبكة إيثرنت إلى شبكة أخرى من نوع مختلف ، مثل شبكة لاسلكية. أحد الأنواع الشائعة لجهاز إعادة الإرسال هو محور إيثرنت. أجهزة أخرى في بعض الأحيان الخلط مع محاور هي مفاتيح وأجهزة التوجيه .

محولات شبكة Ethernet موجودة أيضاً في عدة أشكال. تشتمل أجهزة الكمبيوتر الشخصية الجديدة ووحدات التحكم في الألعاب على مهايئ Ethernet مضمن. يمكن أيضًا تهيئة محولات USB إلى Ethernet ومحولات Ethernet اللاسلكية للعمل مع العديد من الأجهزة الأحدث.

ملخص

تعتبر Ethernet إحدى التقنيات الرئيسية للإنترنت. على الرغم من تقدمه في العمر ، تستمر شبكة Ethernet في تشغيل العديد من شبكات المناطق المحلية في العالم وتتحسن باستمرار لتلبية الاحتياجات المستقبلية للشبكات عالية الأداء.