اترنت (Ethernet) چیست؟ کاملترین بررسی ماهیت Ethernet در شبکه

در این مقاله قصد داریم درباره Ethernet و اینکه واقعا به چیزی Ethernet میگوییم بپردازیم. چون خیلی مواقع بعضی ها را میبینیم که میگویند کابل اترنت یا کارت شبکه اترنت یا سوکت اترنت ولی واقعا نمیدانند که اترنت چه چیزی هست؟ قبل از اینکه برویم سراغ مقدمه بحث، در همین ابتدا خیلی ساده میگوییم که Ethernet (در این مقاله از کلمه انگلیسی آن استفاده میشود) یک استاندارد است! ما در این مقاله درمورد استانداردهای شبکههای Ethernet 802.3 صحبت خواهیم کرد و اگر میخواهید برای Network + مطالعه داشته باشید پیشنهاد من این است که این مقاله را از دست ندهید! این هم کلیدواژههایی که در این مقاله در مورد آنها بحث خواهیم کرد:

دوره های شبکه، برنامه نویسی، مجازی سازی، امنیت، نفوذ و ... با برترین های ایران

اترنت ( Ethernet ) چه استانداردهایی دارد؟

  1. Ethernet
  2. 10BaseT
  3. 100BaseTX
  4. 100BaseFX
  5. 1000BaseT
  6. 1000BaseX
  7. 10GBaseSR
  8. 10GBaseLR
  9. 10GBaseER
  10. 10GBaseSW
  11. 10GBaseLW
  12. 10GBaseEW
  13. 10GBaseT

اترنت ( Ethernet ) چه اجزایی دارد؟

  1. CSMA/CD
  2. Baseband / Broadband
  3. Collision
  4. Bonding
  5. Speed
  6. Distance

زمانی که میخواهیم به معرفی سیستم شبکه و اینکه چگونه کار میکند بپردازیم دو مفهوم داریم که باید معنای آنها را خوب بدانیم تا کارکل شبکه را بهتر متوجه بشیم. یکی از این مفاهیم توپولوژی و دیگری استاندارد است. توپولوژی شبکه، ساختار یک شبکه را معرفی میکند و استاندارد شبکه، نحوه اینکه شبکه چگونه کار میکند را بیان میکند و حتما در ذهنتان داشته باشید که شبکه پر از استانداردهای مختلف و زیادی است. یعنی وقتی درمورد شبکه صحبت می-کنیم داریم درباره پروتکلها و استانداردها صحبت میکنیم.

خب اگر میخواهید Ethernet را خوب بفهمیم، بهتر است سوار ماشین زمان شده! و به گذشته و زمان پیدایش Ethernet برگردیم و داستان پیدایش آن را با یکدیگر دنبال کنیم! اگر به زمان های دور یعنی به سالهای 1970 تا 1980 برگردیم، مشخص بود که شبکه قرار است در دنیای آینده ما نقش بزرگی را ایفا کند برای همین بسیاری از شرکتها روی به استفاده از این تکنولوژی جذاب آوردند و به این نتیجه رسیدند که برای سازگاری محصولات مختلفشان با یکدیگر یا حتی با محصولات سایر شرکتها، نیاز است که یک استانداردی وجود داشته باشد.

برای همین یکسری افراد (گروهی از افراد) که به نام IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) شناخته میشوند (تلفظ آن هم به صورت "آی تریپل ای" میباشد)، دورهم جمع شدند. (حالا به صورت کلی این IEEE یک موسسه است که همش در حال استاندارد تولید کردن در زمینه های فناوری اطلاعات و مخابرات و ... است) و یک مجموعه استانداردهایی به نام پروژه 802 را توسعه دادند

که مربوط به شبکههای LAN و MAN هستند و در این پروژه 802، یکسری استاندارد مثل 802.11 و همین 802.3 را که میخواهیم درباره اش صحبت کنیم، قرار دارند. و با تولید این استانداردها خیال شرکتها برای تولید محصولاتی که سازگار با محصولات دیگر شرکتها بود راحت شد. یکسری از این استانداردها را در زیر برای شما قرار دادم تا اگر کسی علاقه به مطالعه بیشتر داشت، استفاده کند:

  • 802.1 : Higher Layer LAN Protocols (Bridging)
  • 802.2 : LLC
  • 802.3 : Ethernet
  • 802.4 : Token Bus
  • 802.5 : Token Ring
  • 802.6 : Metropolitan Area Network (MAN)
  • 802.7 : Broadband LAN Using Coaxial Cable
  • 802.8 : Fiber Optic TAG
  • 802.9 : Integrated Voice and Data Network
  • 802.10 : Network Security
  • 802.11 : Wireless Networks
  • 802.12 : 100BaseVG – AnyLan
  • و ...

خب پس این افراد دور هم جمع شدند و یکسری استاندارد را همینطور که دور هم نشسته بودند و چای میل میکردند تولید کردند! استانداردی که ما در این مقاله میخواهیم به آن بپردازیم 802.3 IEEE است که به نام Ethernet شناخته میشود. و همینطور یکسری خصوصیات این استاندارد مثل Access Method این استاندارد که به آن (CSMA/CD) میگوییم، نوع Signaling ما (Baseband یا Broadband) ، سرعت این استاندارد (Speed) و همینطور مسافتهایی (Distance) که میتواند پوشش دهد نیز صحبت میکنیم.دوستان این استاندارد درواقع مثل یک کتاب است که در این کتاب همه چیزی که شما باید بدانید تا یک شبکه به اسم Ethernet را بسازید قرار دارد.

وب سایت توسینسو

خب خیلی ساده پس یک کتاب است که همه چیز به صورت ریز در آن نوشته شده است:

  • مثل اینکه از کدام کابل استفاده کنیم؟
  • سرعت شبکه چه مقدار باید باشد؟
  • فریم های ما چه ساختاری باید داشته باشند؟
  • و اینکه اجزا چطور با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند؟
  • و اینکه در واقع هرچیزی که شما نیاز دارید بدانید تا یک شبکه Ethernet را ایجاد کنید از سیر تا پیاز داخل این کتاب (IEEE 802.3) نوشته شده است!

استاندارد IEEE 802 چیست و چه خصوصیاتی دارد؟

استاندارد IEEE خصوصیاتی را برای سیستمهای شبکه (Networking Systems) بیان میکند. این خصوصیات شامل سرعت (Speed)، متد دسترسی (Access Method)، توپولوژیها (Topologies) و رسانه (Media) میباشد. خب شما نیازی ندارید که تمام جزییات ریز درباره این استانداردها را بدانید بلکه یک دانش کلی درباره این استانداردها کافی است.

سرعت در شبکه اترنت ( Ethernet ) چگونه تعریف می شود؟

سرعت در این استاندارد همان ماکزیمم سرعت سیستم شبکه را تعریف میکند. این سرعت به صورت معمول برحسب مگابیت بر ثانیه (Mbps) اندازهگیری میشود، هرچند که امروزه شبکههای سریع اینترنت از گیگابیت بر ثانیه (Gbps) استفاده میکنند. مثلا سرعتهایی مثل 10گیگابیت بر ثانیه! (هر 1 گیگابیت بر ثانیه (1Gbps) معادل 1000 مگابیت بر ثانیه است (1000Mbps)).

پیشنهاد من این است که تا در این قسمت هستید حتما این مطلبِ استاد نصیری که درباره تفاوت Bandwidth و Throughput است را حتما مطالعه بفرمایید. چون خیلی در صحبتهای روزانه ما از واژه Bandwidth استفاده میکنیم ولی از نظر فنی درستش Throughput است. به هرحال خلاصهاش این است که پهنای باند به تعداد کانالهایی که رسانه به صورت اسمی میتواند ساپورت کند، اشاره دارد ولی Throughput سرعت واقعی است که در عمل به آن دسترسی خوهیم داشت.

حال بعضی از انواع شبکهها از دیگر شبکهها سریعتر هستند. مثلا شبکه TokenRing (802.5) ماکزیمم سرعتی که داشت برابر 16Mbps بود. اما اکنون شبکههای Ethernet که ما الان داریم استفاده میکنیم سرعتهایی معادل 100Mbps و یا امروزه سرعتهایی مثل 10Gbps و یا 100Gbps را میتوانند داشته باشند. دستیابی به چنین سرعتهایی تحت تاثیر عوامل متعددی میتواند باشد و شبکههایی که به 100% پتانسیل پهنای باند خود دست پیدا کنند خیلی اندک هستند و دستیابی به آن بسیار سخت است.

Access Method در اترنت چیست؟

Access Method روشی را که سیستم به مدیای شبکه و ارسال داده دسترسی دارد را کنترل میکند. Access Method ها لازم هستند تا اطمینان دهند که سیستمهای بر روی شبکه میتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. بدون این Access Method ها ممکن است که دو سیستم در هنگام ارتباط داشتن سیستمهای دیگر شروع به برقراری ارتباط کنند و باعث ایجاد تداخل (Collision) شوند. مثل اینکه دونفر بزرگتر در حال صحبت کردن هستند و یک بچه شروع به حرف زدن بکند!!خب چندین Access Method در شبکهها مورد استفاده قرار میگیرد؛ معروفترین آنها CSMACD و CSMACA میباشند.

CSMA/CD چیست و چه کاری در شبکه اترنت انجام می دهد؟

این Access Method به نام Carrier Sense Multiple Access Collision Detection یا (CSMACD) شناخته میشود که در استاندارد IEEE 802.3 تعریف شدهاست. CSMA/CD رایجترین Access Method است زیرا با 802.3 Ethernet مورد استفاده قرار میگیرد (یا میگرفت! زیرا در شبکههای مدرن Ethernet که با سوویچها و ارتباطات Full Duplex ساخته شدهاند هر سگمنت یا Collision Domain به صورت ایزوله شده وجود دارد و از احتمال ایجاد Collision یا برخورد جلوگیری شده است و نیازی به استفاده از این Access Method نداریم و استفاده از آن منسوخ شده است).

خب با اینکه منسوخ شده ولی ببینیم کارکرد آن چگونه بوده است؟ در یک شبکه که از CSMA/CS استفاده میشده است، زمانی که یک سیستم خواهان ارسال داده به سیستم دیگری بود اولین کاری که میکرد این بود که Network Media یا همان رسانه شبکه (مجبوریم ترجمه کنیم!!) را نگاه میکرد که ببیند آیا آزاد است یا خیر؟

آیا کسی در حال صحبت با کسی دیگر است یا خیر؟ دلیل این کار هم این بود که هر قطعه رسانه شبکهی استفاده شده در یک LAN می-توانست که تنها یک سیگنال را در یک زمان حمل کند. اگر Node ارسال کننده تشخیص دهد که رسانه آزاد است، شروع به ارسال کردن میکند و داده به مقصد ارسال میشود. خیلی ساده است! نه؟ معلومه که نه!!!

خب اگر به همین سادگی بود که نیازی به استفاده از قسمت دوم آن یعنی CD به معنای تشخیص تصادم یا تداخل (Collision) نبود. متاسفانه در شبکههای کامپیوتری همه چیز آنطوری که توقع داریم اتفاق نمیافتد! درست مثل زندگی خودمان! مشکل زمانی اتفاق میافتد که دو سیستم درست در یک زمان تلاش به انتقال داده میکنند. ممکن است که خیلی بعید به نظر برسد ولی زمانی که داریم درباره ارتباطاتی صحبت میکنیم که به دفعات زیادی در یک ثانیه اتفاق میافتد چندان بعید هم به نظر نمیرسد.

درست مثل رانندگی کردن خودمان زمانی که میخواهیم همه با هم وارد یک خیابان شویم! و خیلی به همدیگر احترام میگذاریم! یا یک اتاقی را در نظر بگیرید که 200 نفر در آن نشسته و همه ساکت بودند ناگهان دو نفر تصمیم به صحبت کردن در یک لحظه بکنند. این دو شخص محترم قبل از اینکه بخواهند صحبت کنند ابتدا گوش میدهند آیا کسی در حال صحبت کردن است یا خیر. به دلیل اینکه هیچ شخص دیگری در حال صحبت کردن نیست آن دو شروع به صحبت کردن میکنند. نتیجه آن این است که دو شخص در یک لحظه اقدام به صحبت کردن میکنند و این اتفاق شبیه به همان Collision ای است که در یک شبکه کامپیوتری اتفاق میافتد.

برای رفع این برخورد اینطور بیان میکنم که سیستمهایی که با یکدیگر برخورد یا Collision دارند هرکدام تاسی را میریزند و یک عدد تصادفی برای آنها لحاظ میشود و این عدد مقدار زمانی است که هر کدام باید منتظر بایستند تا دوباره شروع به ارسال (Transmit) بکنند و این زمان انتظار آنها بر حسب میلی ثانیه خواهد بود.

CSMA/CA چیست و چه کاری در شبکه اترنت انجام می دهد؟

یک Access Method دیگری هم داریم به اسم Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance که از سیگنال Avoidance یا معنی فارسی آن "پرهیز یا اجتناب" استفاده می¬کند. در محیط شبکه CSMACA یک مکانسیم دسترسی است که در استاندارد 802.11 Wireless استفاده میشود. و کارکرد آن هم به این صورت است که قبل از ارسال داده یک سیگنالی را ارسال میکند.

اگر شبکه یک Collision ای را تشخیص دهد، قبل از ارسال و انتقال منتظر میماند و به سیستم اجازه میدهد تا از تصادم جلوگیری کند.این Access Method از روشی به نام " قبل از اینکه حرف بزنی خوب گوش بده!" استفاده میکند. هر سیستمی که بخواهد دادهای ارسال کند، ابتدا باید قبل از انتقال بررسی نماید که کانال آزاد است و با این کار از Collision جلوگیری مینماید.

Topology در شبکه به چه معناست و چند نوع دارد؟

حتما با واژهی توپولوژی آشنا هستید. توپولوژی ساختار فیزیکی و منطقی شبکه میباشد. توپولوژیهای که در شبکه وجود دارند شامل Bus ، Star ، Ring ، Mesh و Wireless میباشند. هرکدام از استانداردهای IEEE LAN می-تواند با استفاده از توپولوژیِ تعریف شده در آن استاندارد پیادهسازی شود. بعضی استانداردها مثل 802.3 که همان Ethernet خودمان است، توپولوژیهای فیزیکی چندگانهای دارند اما همیشه از توپولوژی منطقی یکسانی استفاده می-کنند.

Media یا رسانه در شبکه به چه معناست؟

هر تعریف IEEE بیانکننده رسانه (Media) در دسترس برای انتقال سیگنال در سراسر شبکه میباشد. واژه Media که جمع کلمه Medium در انگلیسی است به صورت کلی بیانگر روشی است که داده توسط آن از یک نقطه به نقطه دیگر انتقال مییابد. انواع رایج Media در شبکه شامل " کابلهای زوج تابیده (Twisted Pair) " ، کابلهای کواکسیال، Infrared ، فرکانس رادیویی و کابلهای Fiber Optic میباشند.دوستان عزیز در قسمت بعدی مقاله به معرفی ورژن های مختلف استاندارد IEEE 802.3 و همینطور نام گذاری این استانداردها آشنا می شویم.

نسخه های IEEE 802.3

همانطور که در قسمت اول مقاله گفتیم این استاندارد در سال 1980 میلادی ایجاد شد و همانطور هم که میدانید تکنولوژی هیچ موقع متوقف نمیشود پس این استاندارد هم مثل خیلی استانداردهای دیگر در دنیا با پیشرفت تکنولوژی حتما تغییراتی را به خود دیده است.این تغییرات روی این استاندارد را برای اینکه مشخص باشند و بسیار خلاقانه! بصورت اسامی مشخصی بیان کردند! مثلا استاندارد 802.3a ، بعد 802.3b ، بعد 802.3i و به همین صورت استانداردهایی بیرون دادند که دیگر حروف الفبا هم جوابگو نبود!!

پس چکاری انجام دادند؟ اینکه دوباره از اول حروف الفبا شروع کردند! و گفتند 802.3ae و ... و اگر بخواهیم همه این استانداردها را بگیم 1000 تا صفحه باید بنویسیم. (البته در این مقاله با مهمترین هایشان آشنا میشوید.) پس این ها ورژن های مختلفِ استاندارد IEEE 802.3 هستند که با پیشرفت تکنولوژی و نیازی که احساس میشد بوجود آمدند.خب با این همه تغییرات که در Ethernet در طول سالیان دراز بوجود آمده است و استانداردهای زیادی که گفتیم، ولی یک چیز در این وسط تغییری نکرده است و آن هم چیزی نیست جز Frame .

Ethernet Frame در تمام این استانداردها (عمدتا) بدون تغییر باقی مانده است. و میدانیم (حتما باید بدانید اگر نمیدانید!)که Ethernet در MAC Address ها زندگی میکند! (یعنی لایه دوم یا Data link). پس اگر با ساختار فریم ها آشنا باشید، در این Frame ما MAC Address مقصد و مبدا را داریم و یکسری داده و یک CRC ، اما زمانی که داریم درباره Ethernet صحبت میکنیم به این CRC میگوییم FCS (یا Frame Check Sequence). اندازه این فریم هم که از 1500 بایت نمی تواند بیشتر باشد.

وب سایت توسینسو

خب این از فریم. پس اگر بگوییم فریم ما تغییری نمی کند یک چیز باحالی به ذهن ما خطور میکند و آن چیست؟! برای مثال در دنیای Ethernet بدیهی است که یک کارت شبکه بسیار مدرن داشته باشیم و آن را با تجهیزات قدیمی تر Backward Compatible یا (سازگار با مدل قدیمی تر یا همچین ترجمه ای!) کنیم و تنها کافی است که سرعت را کاهش دهیم. و یا مثلا ما یک کارت شبکه داریم که از Fiber Optic (فیبر نوری) استفاده میکند و با این تفکر که فریم ها تغییر نمی کنند می توانیم آن را به تجهزیاتی که از Unshielded Twisted Pair استفاده می کنند متصل کنیم و تنها کافی است که یک Media Converter آن وسط قرار دهیم. و تمام این ها به این دلیل است که "فریم ها تغییر نمی کنند"!!!!

خب گفتیم که Ethernet در تمام این سال ها از سال 1980 تا به الان دچار تغییرات بسیار بسیار زیادی شده است. که ما سعی می کنیم بیشتر این تغییرات را با هم دیگر بررسی کنیم. این تغییرات از کابل های ضخیم و کلفت کواکسیال شروع شدند تا کابل های UTP و امروزه که Fiber Optic هستند. این تغییرات از سرعت 10Mbps شروع شد و تا سرعت های دیوانه کننده ای مثل 10Gbps و یا 100Gbps که امروزه وجود دارد.

پس این استاندار Ethernet که در ابتدای مقاله گفتیم شامل انواع مختلفی است. که این انواع مختلف طی سالیان دراز بر اساس تغییرات سرعت، دسترسی و یکسری پارامترهای دیگر ایجاد شده اند و هر کدام را برای اینکه مشخص باشند نام خاصی به آن اختصاص داده اند. مثل 802.3a و یا 802.3ae و غیره که بالاتر هم گفتیم.

وب سایت توسینسو

حالا برای هرکدام از این استانداردهای مختلفِ Ethernet (مثلا 802.3a) یک (Nomenclature) یا یک نامگذاری داریم. مثلا 10Base5 یک (Standard Nomenclature) است برای یکی از آن انواع 802.3 که گفتیم؛ این نامگذاری ها اغلب 3 جز دارند که هرکدام بیانگر یک ویژگیِ این استانداردِ مشخص است. خب فعلا تمرکزتان روی این اسم بذارید تا خوب جا بیفتد!

وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

خب همانطور که در عکس بالا میبینید و گفتیم، 3 جز داریم. حالا این اجزا را باز میکنیم. از سمت چپ شروع میکنیم.

  • 10 : این مقدار بیانگر سرعت است. بر مبنای مگابیت بر ثانیه است (Megabits Per Second ) است و این مقدار می تواند 10 ، 100 یا 1000 و یا حتی بیشتر از این مقدار مثل 10G ، 25G ، 40G و یا حتی 100G نیز باشد.
  • Base : این مقدار می تواند Base و یا Broad باشد. حالا تفاوت این دوتا چیست؟

Baseband و Broadband انواع انتقال سیگنالها هستند. یکی برای انتقال سیگنالهای دیجیتالی (Baseband) و دیگری برای انتقال سیگنالهای آنالوگ (Broadband). پس اینها دو نوع انتقال سیگنال هستند، دیجیتال و یا آنالوگ. بسیار خب حالا تفاوت هر دو را در زیر بیان میکنیم.

Baseband چیست؟

انتقال Baseband از سیگنال های دیجیتالی و از طریق یک سیم استفاده میکند. سیگنال دیجیتالی که در انتقال Baseband استفاده می شود تمام پهنای باند رسانه انتقالی را برای انتقال یک سیگنال داده در اختیار میگیرد (اشغال میکند). انتقال Baseband انتقالی یک طرفه است؛ به این معنی که به کامپیوترها اجازه میدهد که عمل Send و Receive کردن را از طریق یک کابل انجام دهند ولی این عمل Send و Receive کردن از طریق یک کابل، در یک زمان نمی تواند انجام شود. پس یک سیگنال در هر زمان می تواند تنها در یک جهت ارسال شود.کلا یادتان باشد که شبکه های Ethernet از انتقال Baseband استفاده می کنند به همین دلیل است که از کلمه Base در Nomenclature های این استاندارد استفاده می کنیم.

برای دوستانی که به مطالعه بیشتر علاقه دارند میگوییم که در انتقال Baseband میتوانیم سیگنالهای چندگانه را از طریق یک کابل نیز انتقال دهیم. برای اینکار از پروسهای به نام Multiplexing استفاده میکنیم که اگر رشته دانشگاهیتان کامپیوتر بوده حتما با این پروسه آشنا هستید (در حد پاس کردن نمره!!!). نوع مالتیپلکس مورد استفاده در انتقال Baseband ، مالتیپلکس زمانی (Time Division Multiplexing) یا TDM میباشد که یک کانال را به قسمت های زمانی تقسیم می کند. نکته کلیدی در مورد TDM این است که این مالتیپلکس نوع کارکرد انتقال Baseband را تغییر نمیدهد، بلکه تنها نوعی که دادهها بر روی کابل قرار میگیرند را تغییر میدهد.

Broadband چیست؟

گفتیم که Baseband از سیگنالهای دیجیتالی استفاده میکند، ولی Broadband از سیگنالهای آنالوگ برای انتقال از طریق فرکانسهای چندگانه استفاده میکند. برای اینکه ما هم بتوانیم سیگنال فرستاده شده و هم دریافت شده را داشته باشیم باید Media انتقال ما که همان کابل ما میباشد به دو کانال تقسیم شود.

و یا دو کابل میتواند استفاده شود، یکی برای ارسال و دیگری برای دریافت سیگنال.برای ایجاد کانالهای چندگانه در سیستم Broadband از تکنیک دیگری در مالتیپلکس به نام تقسیم فرکانس (Frequency Division Multiplexing) و یا FDM استفاده میکنیم. FDM به رسانه Broadband این اجازه را میدهد تا ترافیک را در جهتهای متفاوتی در یک Media در یک لحظه انتقال دهد.

خب این تعریفی از Baseband و Broadband بود. و با توجه به تعاریف این دو، تفاوتشان نیز مشخص میگردد. هر دو نوع انتقال سیگنال هستند که Baseband برای سیگنالهای دیجیتالی و Broadband برای سیگنالهای آنالوگ استفاده میشود. که ما در Ethernet از Baseband استفاده میکنیم.

  • عدد 5 : خب مقدار آخر چه چیزی است؟ این مقدار یکم عجیب و غریبتر از قبلیها است. اگر برگردیم به روزهای قدیمِ Ethernet ، قبل از اینکه چیزی به نام سوییچها را داشته باشیم، کابلهای بزرگی داشتیم (کابل کواکسیال RG-58) که به نام Bus شناخته میشدند و ما به این کابلها وصل میشدیم (از طریق چیزی به نام Vampire Tap و یا کانکتورهای BNC). در عکس های زیر این نوع اتصالات ماقبل تاریخ را می-توانید ببینید!!
وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

خب این عدد طول این کابل است. مقدار 5 به معنی 500 متر است. اما امروزه مقداری که شما در این قسمت خواهید دید مقدار T است. مثلا 10baseT که به معنی این است که سرعت ما 10 مگابیت بر ثانیه است. انتقال ما از نوع Baseband است و T هم به معنی این است که از کابلهای Unshielded Twisted Pair داریم استفاده میکنیم و یک سوییچ هم در آن وسط ماجرا قرار گرفته است.در قسمت سوم به سراغ مهمترین استانداردهای IEEE 802.3 می رویم و از اولین نسل این استانداردها شروع کرده و خصوصیات هر کدام را بررسی می کنیم.

نسخه های IEEE 802.3

خب تا اینجا ما خصوصیات تعریف شده توسط استانداردهای IEEE را فراگرفتیم. با نحوه نامگذاری انواع استانداردها آشنا شدیم و حالا وقتش رسیده است که برویم سراغ خود استانداردها و تغییراتی را که طی سالیان دراز داشته اند را ببینیم.

10Base5 چیست؟

دوستان عزیز، بیشترین و یا بهتر است بگوییم که 99 درصد شبکههای کابلی موجود در دنیا از نوع Ethernet هستند. این شبکههای Ethernet موجود، امروزه همگی یک Box ای به نام Switch را دارند. حتی روترهای درون خانه شما هم به نوعی Switch در آنها قرار گرفته است. و کابلهایی که به Host های مشخصی مثل کامپیوترهای ما و یا پرینترهای ما متصل میشوند. مثل عکس زیر که امروزه شاهد این نوع سیستمهای شبکه هستیم:

وب سایت توسینسو

اما!!! در Ethernet سالهای ماقبل تاریخ اصلا چنین چیزی نبود! بلکه چیزی شبیه به شکل زیر داشتیم:

وب سایت توسینسو

چیزی که در این عکس میبینید اولین نسل از Ethernet است. که به نام 10Base5 شناخته میشد.(ما با همدیگر Nomenclature های استاندارد Ethernet را یادگرفتیم! یادتان که هست؟) همانطور که در عکس هم مشاهده میکنید ما یک کابل ضخیم و کلفت داشتیم که در سقف اتاق قرار میگرفت و بعد هم این Box های مشکی که در تصویر میبینید از طریق یک Vampire Connector یا Vampire Tap به آن متصل میشدند. به این Box بزرگ مشکی، Transceiver میگوییم که این Transceiver ، کانکشن ما را با کامپیوترمان بوجود میآورد.

این عکسهای Vampire Tap :

وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

این کانکتورها درون کابل کواکسیال ضخیم باید خیلی محکم فرو میرفتند و پیچ میشدند. همانطور که در عکسها میبینید.

این هم عکسهایی از Transceiver :

وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

Transceiver ترکیبی از دو کلمه Transmitter و Receiver میباشد. دستگاهی است که ارسال و دریافت سیگنال را انجام میدهد. امروزه بیشتر در دستگاههای ارتباط وایرلسی از این واژه و این نوع دستگاهها استفاده میکنند.و بعد در کنار Transceiver ما که به سقف متصل بود، یک کانکتور دیگری داشتیم که باید از این کانکتور یک کابل به کامپیوتر شما می آمد تا به شبکه Ethernet متصل شوید. به این کابل که از سقف به گامپیوتر شما میآمد Drop میگفتند.خب این از 10Base5 که دیگر شکر خدا وجود خارجی ندارد!

فقط دوستان یک اصطلاح دیگری که حتما باید بلد باشید اصطلاح Segmented Ethernet است. این اصطلاح برای زمانی است که ما سوییچی در شبکه نداریم و این کابل بزرگ زرد را که در عکس بالا دیدید به سقف متصل است و کامپیوترهای ما به آن متصل هستند. که به آن Segmented Ethernet میگوییم.به عکس زیر دقت کنید:

وب سایت توسینسو

همانطور که در این عکس میبینید و بالاتر هم توضیح دادیم یک کابل ضخیم و کلفت داریم که به سقف چسبیده است و Transceiver هایی که به آن متصل کردیم توسط Vampire Tap ها و سپس از این Transceiver ها Drop هایی را به کامپیوتر خودمان آوردهایم. در این شکل اگر دقت کنید هر سه کامپیوتر بر روی یک کابل قرار دارند (همان کابل بزرگ زرد) بنابراین برای اینکه آنها در یک زمان بتوانند صحبت کنند به چه چیزی نیاز داریم؟؟ همان CSMA/CD که در قسمت دوم مقاله حتما یادگرفتهاید.

فقط یک نکته دیگری که در این بخش بهتر بود بیان شود این است که زمانی که یکی از کامپیوترها بعد از انجام عمل CSMA/CD فریمی را به بالا و کابل بزرگ ما میفرستد مشکلی که وجود دارد این است که این فریم در هر دو جهت مثل شکل زیر انتشار پیدا میکند زمانی که به آخرِ کابل بزرگ میرسد چیزی به نام Reflection اتفاق میافتد که در دنیای سیگنالها چیز خوبی نیست! یعنی سیگنال برمیگردد. مثل این است که یک توپ را محکم به دیوار بزنید و به سمت خودتان برگردد!!

وب سایت توسینسو

برای همین در تمام این شبکههای قدیمی Ethernet ، ما یک Device ای را در انتهای کابلها قرار میدادیم (همانطور در شکل بالا میتوانید ببینید) که کار این Device ها به اصطلاح خوردن سیگنال بود و اجازه بازگشت سیگنال به درون کابل را نمیداد.خب این از اولین نسل از Ethernet Standard . حالا برویم سراغ یکی دیگر از استانداردهای قدیمی به نام 10Base2 .

10Base2 چیست؟

10Base5 استانداردی بود که کارکردن با آن بسیار سخت بود؛ کابل ضخیم، پیچ کردن Vampire Connector ها به این کابل ضخیم، سوراخ کردن سقف و کابلهای Drop که از Transceiver به سیستم باید میآمدند و تمام اینها نیاز به استاندارد راحتتری را میطلبید که همین باعث شد استانداردی به نام 10Base2 پا به عرصه وجود بگذارد! 10Base2 هم حتما باید بدانید که معنی آن چیست؟ 10 مگابیت بر ثانیه سرعت این استاندارد، نوع انتقال هم Baseband و اندازه سگمنت به اندازه 200 متر (که در واقع 185 متر است) میتواند باشد.خب بریم یک عکس از 10Base2 ببینیم با همدیگر (بهترین عکسی که تونستم و براتون گذاشتم!):

وب سایت توسینسو

در این عکس همانطور که میبینید دوتا Network Card داریم که با استاندارد 10Base2 به یکدیگر متصل شدهاند. یکم دقیقتر بخواهیم نگاهی بیاندازیم میبینیم که این دو تا کارت شبکه توسط یک کانکتور BNC به یکدیگر متصلاند. این هم عکسی از کانکتور BNC که در کابلهای کواکسیال مورد استفاده قرار می-گیرند:

وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

و اینکه نکته مهم این است که همیشه کابل توسط یک T Connector به کارت شبکه شما متصل میشود و شما نمیتوانید مستقیم، کابل را به کارت شبکه متصل کنید. (آره درست حدس زدید به خاطر شکلش اسمش را T Connector گذاشته اند!!). T Connector به شکل زیر است:

وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

و همانطور که در استاندارد 10Base5 از یک Terminator Resistor استفاده کردیم در اینجا نیز از یک Terminator استفاده می کنیم. (در شکل زیر این Terminator را میبینید). پس یادتان باشد که همیشه در پایان یک کابل از Terminator استفاده میکنیم تا سیگنال دوباره به درون کابل برنگردد و به اصطلاح Reflection نداشته باشیم.

وب سایت توسینسو

خب حالا شاید از خودتان بپرسید (یا اصلا نپرسید!) اگر بخواهیم که یک کامپیوتر دیگر را به این شبکه وصل کنیم چکار باید بکنیم؟ خب خیلی ساده است. کافی است که Terminator را که به انتهای کابل قرار دادیم را باز کنیم و یک کارت شبکه بیاوریم و با یک T Connector دیگر آن را به کابل خودمان متصل میکنیم.

وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو
وب سایت توسینسو

نکته دیگر در مورد 10Base2 این است که این استاندارد میتواند تا 30 دستگاه (Device) را به ازای هر Segment (کابل) داشته باشد.

10BaseT چیست؟

10BaseT را در اصل میتوان پدربزرگ شبکههای Ethernet امروزی دانست! چگونگی پیدایش این استاندارد که خیلی جالب است را با همدیگر در این قسمت بررسی میکنیم.همانطور که در قسمت قبل به معرفی استاندارد 10base2 پرداختیم. این Ethernet های قدیمی در زمان خودشان خیلی خوب کار میکردند ولی یک ضعف خیلی خیلی بدی داشتند و آن هم این بود که اگر Segment ما در این استاندارد در هر جایی از آن دچار شکستگی میشد، تمام شبکه ما غیرقابل استفاده می-شد (یا به اصطلاح شبکه ما Drop میشد). و این مشکلی بود که با Ethernet های قدیمی وجود داشت و در گذشته باید با آن کنار میآمدیم.

تا اینکه یک شرکت خیلی کوچک! به اسم IBM ظهور کرد و یک رقیبی برای Ethernet در آن زمان را بوجود آورد. رقیبی به نام Token Ring ! Token Ring زمانی که پا به عرصه نهاد برخلاف Ethernet از Bus برای ارتباطات خود استفاده نمیکرد. بلکه کاری که IBM انجام داد این بود که یک Box ای را بوجود آورد که شما میتوانستید تمام کامپیوترهای خودتان را به این Box متصل کنید.

اسم این جعبه MSAU بود که مخفف (Multi-Station Access Unit) است. اسمش زیاد مهم نیست! بلکه مهمترین چیزی که آن زمان اتفاق افتاد این بود که آنها ایدهی پیادهسازی شبکه را تغییر دادند. با Token Ring اگر هر کامپیوتری (Broke) میشد یا از کار میافتاد باعث از کار افتادن کل شبکه نمیشد!

Token Ring ایده بسیار خوبی بود و در اواخر سال 1980 تا 1990 بسیار فراگیر شده بود. اما با این خوبی که داشت دوتا مشکل داشت. اولین مشکل آن این بود که یک تکنولوژی انحصاری برای IBM بود (Proprietary بود) و شما نمیتوانستید به همین سادگی برای خودتان یک Token Ring بسازید. مشکل بزرگ دیگر Token Ring را هم میتوان قیمت بسیار بسیار بالای آن دانست! که بسیار گران بود. اما به دلیل اینکه رقیب بسیار قدرتمندی نسبت به Ethernet بود پیادهسازیهای زیادی را از آن در اوایل دهه 90 میلادی میشد دید. و کامپیوترهای زیادی در آن موقع توسط این استاندارد پیادهسازی شده بودند.

اما! توسعهدهندگان Ethernet هم برای اینکه از رقابت عقب نمانند به این نتیجه رسیدند که باید دست بکار شوند و تغییری در استاندارد خود داشته باشند و یک تغییر بسیارهوشمندانهای را هم بوجود آوردند. کاری که آنها انجام دادند این بود که آن Bus بزرگ و طولانی (که همان کابل بود) را کوچک کردند و درون یک Box (جعبه) (که به آن Hub میگفتند) قرار دادند! پس شد یک Bus درون یک Box ! و بجای استفاده از کابلهای گرانقیمت کواکسیال از کابلهای ارزانقیمت UTP (Unshielded Twisted Pair) استفاده کردند و به این صورت استانداردی به نام 10BaseT بوجود آمد.

10BaseT استاندارد قدیمی، بسیار آهسته و منسوخ شده است، هیچ کسی دیگر از Hub ها استفاده نمیکند و همه امروزه از Switch ها استفاده میکنیم. هیچ کسی از سرعت 10 مگابیت بر ثانیه استفاده نمیکند. سرعتهای امروزه 100 مگابیت بر ثانیه و یا بیشتر مثل 10 گیگابیت بر ثانیه و یا بیشتر هستند.

اما مهمترین چیز در مورد این استاندارد و این ایده که یک Bus درون یک Box قرار داشته باشد (که در آن زمان Hub و امروزه Switch ها هستند) و با کابلهای مشخصی (همین کابلهای شبکه امروزی به نام UTP) از این Box به کامپیوترهای مشخصی وصل شود، این است که این استاندارد، اساس تمام ورژنهای بعدی استاندارد Ethernet امروزی را که ما داریم استفاده میکنیم و میبینیم، را بوجود آورده است. پس هر زمانی که شما یک Switch دیدید یادتان باشد که تمام اینها از پدربزرگ Ethernet یعنی 10BaseT شروع شده است!! خب پس ورژن ما در این قسمت 10BaseT است بریم ویژگیهایش را بگوییم:

اول اینکه سرعت آن 10 مگابیت بر ثانیه است. نوع انتقال آن Baseband است. و T هم نشان دهنده این است که در این استاندارد از کابل های UTP استفاده میکنیم. و همینطور میتوانیم ماکزیمم فاصلهای به اندازه 100 متر بین Switch یا Hub و هر Node ای در این شکبه را داشته باشیم. و اینکه نمیتوانیم بیشتر از 1024 تا Node به ازای هر Switch و یا Hub در این استاندارد را داشته باشیم. و در آخر اینکه 10BaseT طراحی شد تا با کابلهای CAT3 یا انواع بهتر آن مثل CAT4 و یا 5 کار بکند.

و این را هم بگوییم که 10BaseT این قابلیت را دارد که مسیرهای ارسال (Transmit) و دریافت (Receive) جداگانهای داشته باشد و این به دلیل وجود سیمهای چندگانهای است که درون کابلهای UTP وجود دارد و بدین معنی است که این استاندارد میتواند قابلیت Full-Duplex را به صورت Optional ساپوت کند. (برای مطالعه بیشتر به ساختار کابلهای UTP و STP و همینطور مفاهیم Full-Duplex و Half-Duplex مراجعه نمایید)

10BaseFL چیست؟

10BaseFL یک پیادهسازی از Ethernet با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه و استفاده از کابلهای فیبرنوری است. مزیت 10BaseFL نسبت به 10BaseT این است که میتوان از آن تا فواصل به اندازه 2 کیلومتر نیز استفاده کرد. ولی با وجود استانداردهایی مثل 100BaseFX که جلوتر بررسی میکنیم، استفاده از این استاندارد زیاد رایج نبوده است.

Fast Ethernet چیست؟

در آن زمان سرعت 10 مگابیت بر ثانیه به نظر سرعت کافی میآمد اما با پیشرفت تکنولوژی همیشه بشر به دنبال سرعت بالاتری خواهد رفت. برای همین امروزه میبینیم که شرکتها و حتی افراد عادی به دنبال Data Throughput بیشتر و بالاتری برای خود هستند. خب در آن زمان که نیاز به سرعت بالاتری نسبت به 10 مگابیت بر ثانیه احساس شد، استاندارد دیگری با سرعت بالاتری به اندازه 100 مگابیت بر ثانیه بوجود آمد که به این استاندارد Fast Ethernet میگفتند. انواع استانداردهای Fast Ethernet در استاندارد IEEE 802.3u تعریف شدهاند.

سه استاندارد در 802.3u تعریف شدهاند: 100BaseTX ، 100BaseT4 ، 100BaseFX . (برای اینکه گیج نشویم! 802.3u یک استاندارد است یا همان کتاب که در اول مقاله گفتیم و سپس این سه استاندارد در واقع سه ورژن از 802.3u هستند که تولید شدهاند). نکته- بیبشتر مواقع استاندارد Fast Ethernet را با اسم 100BaseX میشناسند که در واقع بیانگر هر سه استاندارد بالا یعنی (100BaseTX ، 100BaseT4 و 100BaseFX) میباشد.

100BaseTX چیست؟

یک Design و یا یک ورژن از Fast Ethernet و یکی از استانداردهای تعریف شده در استاندارد IEEE 802.3u میباشد. (استاندارد تو استاندارد شد!!) همانطور که از نامش مشخص است (100BaseTX) ، سرعت آن 100 مگابیت بر ثانیه است که تقریبا سرعتی است که امروزه ما نیز اکثرا از آن استفاده میکنیم ( البته نه همه ما!! ). این استاندارد از کابلهای UTP و یا STP استفاده میکند و به همین دلیل استفاده از کابلهای UTP ، محدودیت فاصله 100 متری بین سوییچ و نودها در شبکه را خواهد داشت.

100BaseTX از کابلهای UTP (یا STP) با CAT5 استفاده میکند و مثل 10BaseT از مسیرهای ارسال (Transmit) و دریافت (Receive) جداگانهای استفاده میکند و میتواند عملیات Full-Duplex را نیز ساپورت کند. و این را هم بگوییم که 100BaseTX بدون شک و سوال، رایجترین استانداردِ Ethernet ای است که مورد استفاده قرار میگیرد!

100BaseT4 چیست؟

100Baset4 دومین استاندارد Fast Ethernet تعریف شده در استاندارد 802.3u میباشد. این استاندارد میتواند از کابلهای UTP با CAT3 ، CAT4 ویا 5 استفاده کند. این استاندارد از هر 4 جفت سیمهای موجود درون کابل استفاده میکند که انتقال Full-Duplex را در این کابل محدود میکند. این استاندارد همانند 100BaseTX سرعت 100 مگابیت بر ثانیه را دارد، مسافت که میتواند بین سوییچ و هر نود شبکه باشد 100 متر است. اما این استاندارد به صورت رایج پیادهسازی نشده است، اما در شرایطی از این استاندراد استفاده شده که کابلهای موجود برای ایجاد شبکه کابلهایی از نوع CAT3 بودهاند. بازهم میگوییم که این استاندارد 100BaseT4 استاندارد رایجی برای Fast Ethernet نمی باشد.

100BaseFX چیست؟

استانداردی از IEEE است برای پیادهسازی Fast Ethernet از طریق فیبر نوری. بدلیل هزینههای زیاد پیاده-سازی تجهزیات فیبرنوری، این استاندارد تنها برای Network Backbone (ستون فقرات شبکه! یا زیرساخت اصلی شبکه)استفاده میشود. 100BaseFX میتواند از دو مود (Mode) فیبرهای نوری به نام Multi-Mode و Single-Mode استفاده نماید.

ماکزیمم اندازه Segment اگر از Multi-Mode و Half-Duplex استفاده شود، میتواند 412 متر باشد. اما اگر از فیبر Multi-Mode و Full-Duplex استفاده کنیم، این فاصله میتواند به 2 کیلومتر هم برسد. با استفاده از فیبرهای Single-Mode و Full-Duplex اندازه Segment ما تا 10000 متر دست یافتنی خواهد بود. در آخر هم اینکه 100BaseFX از کانکتورهای فیبرنوری SC و ST استفاده میکند.

وب سایت توسینسو

در جدول زیر خلاصهای از استانداردهای 802.3u یا همان Fast Ethernet را میتوانید مشاهده نمایید.

وب سایت توسینسو

Gigabit Ethernet چیست؟

Fast Ethernet و استانداردهای آن هنوز هم امروزه استفاده میشوند. اما بسیاری از محیطهای مدرن نیازمند استفاده از سرعت بیشتری نسبت به Fast Ethernet و سرعت 100Mbps بودند. و این نیاز منجر به بوجود آمدن استاندارد جدیدی به نام Gigabit Ethernet شد.Gigabit Ethernet بیانگر پیادهسازیهایی از Ethernet است که میتواند پهنای باندی (Bandwidth) بالغ بر 1000Mbps را فراهم آورد (1000Mbps = 1Gbps). استانداردهایی که برای Gigabit Ethernet موجود هستند هم بر مبنای فیبرنوری و هم مبنای کابلهای مسی (UTP و STP) قرار دارند.

1000BaseX چیست؟

1000BaseX مجموعا به سه استاندارد مشخص اشاره میکند: 1000BaseLX ، 1000BaseSX و 1000BaseCX. دو استاندارد 1000BaseLX و 1000BaseSX استانداردهایی برای لیزر هستند که بر روی فیبرنوری پیاده-سازی میشوند. LX اشاره به (Long Wavelength Laser) دارد و SX هم به (Short Wavelength Laser) اشاره میکند. تفاوت این دو استاندارد یکی در نوع کابل مورد استفاده با طول موج لیزر است که استفاده میشود که خارج از حوصله این بحث است. و تفاوت دیگر در هزینه استفاده و مسافتای است که پوشش میدهند.

1000BaseCX ولی دیگر با فیبر نوری کاری ندارد و بر روی کابلهای مسی روکشدار پیادهسازی میشود. طول Segment در 1000BaseCX به شدت محدود شده است به طوری که طول این Segment تنها میتواند 25 متر باشد! و به همین دلیل محدودیت طول کابل، این استاندارد زیاد مورد توجه و استفاده نبوده است و پیادهسازیهای زیادی از این استاندارد وجود ندارد.جدول زیر هم خلاصهای از این سه استاندارد مربوط به Gigabit Ethernet را نشان میدهد.

وب سایت توسینسو

1000BaseT چیست؟

1000BaseT که گاهی اوقات به آن 1000BaseTx نیز میگویند یکی دیگر از استانداردهای Gigabit Ethernet است که از استاندارد IEEE 802.3ab استفاده میکند. این استاندارد 802.3ab بیانگر Gigabit Ethernet از طریق کابل UTP از نوع CAT5 است. این استاندارد اجازه انتقال Full-Duplex از طریق 4 جفت سیم درون کابل را میدهد. برای رسیدن به نرخ انتقال داده 1000Mbps از طریق کابلهای مسی، سرعت انتقال داده بدست آمده از طریق کابل CAT5e و یا CAT6 ، 250Mbps بوده است.جدول زیر هم اطلاعات این استاندارد را نشان میدهد.

وب سایت توسینسو

10Gigabit Ethernet چیست؟

در دنیای توقف ناپذیر امروزه که تشنهی رسیدن به سرعتهای نامحدود است چارهای جز حرکت به سمت جلو و ایجاد استانداردهای سریعتر نداریم! در محیط شبکههای امروزی این تشنگی سرعت که از آن حرف میزنیم ما را به سرعتی و استانداردی به نام 10 Gigabit Ethernet رسانده است که گاهی اوقات به آن 10GbE میگویند (البته به صورت 10GE یا 10GigE نیز نوشته میشود). همانطور که از نام پرابهت! آن مشخص است این استاندارد توانایی فراهم کردن نرخ انتقال داده تا حداکثر 10 گیگابیت بر ثانیه را دارد. که اگر به صورت مگابیت بخواهیم آن را بیان کنیم برابر است با 10,000 Mbps یا به نوع دیگر 100 برابر سریعتر از مدرنترین پیادهسازیهای LAN ای است که وجود دارد.

چندین پیادهسازی از 10GbE وجود دارد؛ در این قسمت ما در مورد 10GBaseSRSW ، 10GBaseLRLW ، 10GBaseER/EW و همینطور 10GBaseT صحبت خواهیم کرد. (برای درک بهتر، این استانداردها را در سه دسته یا گروه تقسیم میکنند؛ دستههای S ، L و E و سپس هرکدام شامل زیرگروههای R و W میشوند ).

این ورژن از Ethernet در استاندارد 802.3ae در سال 2002 به تصویب رسید. که در آن زمان برای شبکههای WAN و MAN مورد استفاده بود و سپس شرکتهای سختافزاری نسبت به تولید تجهزیات مناسب با این استاندارد اقدام کردند. چون پیادهسازی استاندارد 10GbE بسیار گران و هزینهبر است، بیشتر شرکتهایی مثل ISP ها که به شبکههای بسیار پرسرعتی نیاز دارند از این استاندارد استفاده میکنند.

10GBaseSR/SW چیست؟

همانطور که در بالا بیان کردیم، اولین ورژن از استاندارد IEEE 802.3ae یا همان 10GbE ، استانداردهای 10GBaseSR و 10GBaseSW هستند. این استانداردها برای انتقال به صورت Multi-Mode طراحی شدهاند. هم SR و هم SW برای فیبرهای Multi-Mode با طول موج کوتاه (Short Wavelength) توسعه پیدا کردهاند. مسافتی که برای هر دوی اینها در نظر گرفتهشده است از 2 متر تا 300 متر میباشد.تفاوتی که بین SR و SW وجود دارد و حتما ذهن شما را هم درگیر کرده است این است که SR برای استفاده بر روی Dark Fiber ها طراحی شده است و SW برای ارتباطات داده در فواصل طولانیتر و اتصال به تجهیزات SONET بوجود آمده است.

(Dark Fiber دیگر چیست؟! SONET چیست؟!

Dark Fiber منظور فیبرهای نوری هستند که نصب شدهاند، مخابرات مثلا آنها را نصب کرده است ولی هنوز از آنها استفاده نکرده و آماده استفاده هستند.SONET هم یک پروتکل است که برای زیرساخت شبکههای گسترده و کلان استفاده میشود که بر بستر فیبر نوری پیادهسازی میشوند و مخفف کلمه های Synchronous Optical Network است. در واقع انتقال اطلاعات دیجیتالی بسیار حجیم در فواصل بسیار زیاد را از طریق فیبرنوری ممکن میسازد. برای درک بهتر SONET پیشنهاد میکنم این مقاله را بخوانید ).

10GBaseLR/LW چیست؟

استانداردِ Ethernet دیگرِ ما به نام 10GBaseLR/LW برای فواصل طولانیتر از Single-Mode به جای Multi-Mode استفاده میکند.هردوی این استانداردها هم LR و هم LW برای استفاده بر روی فیبرهای نوری Single-Mode با طول موج بلند (Long-Wavelength) طراحی شدهاند و به همین دلیل میتوان برای فواصلی از 2 متر تا 10 کیلومتر از این نوع استاندارد استفاده کنیم. به دلیل همین رنج فاصله در این استاندارد، میتوان از آن برای پیادهسازی شبکههای LAN ، MAN و WAN نیز استفاده کرد. همانند استانداردهای قبلی در اینجا نیز LR برای استفاده با Dark Fiber و LW برای اتصال به تجهیزات SONET طراحی شدهاند.

10GBaseER/EW چیست؟

خب بریم سراغ آخرین استاندارد؟ نخیر! هنوز داریم! خب برای شبکههای بزرگتر (بزرگتر از قبلیها!) ما باز نیاز به انتقال در فواصل طولانیتری را داریم، برای همین، استاندارد دیگری به نام 10GBaseER/EW وارد صحنه میشود! هردوی این استانداردهای گیگابیتی یعنی ER و EW برای فیبرهای نوری Single-Mode با طول موج بسیار بلند (Extra Long-wavelength) توسعه یافتهاند. این رسانهها و این استاندارد بازه فاصلهای از 2 متر تا 40 کیلومتر را پوشش میدهد. و همانطور که باید حدس میزدید در این استاندارد هم مثل دو استاندارد قبلی، ER برای Dark Fiber و EW هم برای تجهزیات SONET استفاده میشوند.بریم سراغ جدول اطلاعات استاندارد 802.3ae :

وب سایت توسینسو

(MMF به معنی Multi-Mode Fiber و SMF هم به معنی Single-Mode Fiber میباشد).(خب یکمی هم درباره فیبرهای نوری این آخر بگیم که جدول بالا زیاد گنگ نباشه! البته خیلی خلاصه وارانه!!)

فیبرنوری چیست؟

ابتدا شکل و ساختار فیبر را در شکل زیر با هم دیگر ببینیم:

وب سایت توسینسو

پس فیبرنوری سه قسمت دارد؛ هسته (Core) ، Cladding و پوشش خارجی (Cable jacket و یا Buffer).حالا ما کلا دو نوع فیبر داریم یا دو دستهبندی برای فیبرها داریم؛ یکی Multi-Mode و دیگری هم Single-Mode. حال درون این دستهبندی، فیبرها توسط دو پارمتر دیگر تعریف میشوند.

1- یکی ترکیب (جنس) هسته یا همان (Core) هست (به آن Core Composition میگویند)که میتواند Step-Index و یا Graded-Index باشد. (البته این برای نوع MM و یا همان Multi-Mode است. Single-Mode این دستهبندی را ندارد!)

وب سایت توسینسو

2 - دومین پارامتر هم قطر یا ضخامت (Core/Cladding) است که در واحد میکرون (هر میکرون 1 میلیونم یک متر است) اندازهگیری میشود. برای مثال :

50/125 Micron Graded-Index Multi-Mode

یک نوع فیبر نوریِ Multi-Mode با ضخامت هسته 50 میکرون و ضخامتِ Cladding برابر با 125 میکرون میباشد.نکته آخر هم که در مورد فیبرهای نوری بگوییم و تمام! اینکه در نوع Multi-Mode ، نوری که انتقال مییابد در پرتوها یا اشعه (Ray)های متعددی انتشار پیدا میکند که به این اشعهها Mode گفته میشود (دلیل نامگذاری آن هم همین است) اما در Single-Mode نور تنها در یک (Ray) یا اشعه منتشر میشود.

وهمین امر باعث میشود که Multi-Mode دارای هستههای ضخیمتری نسبت به Single-Mode باشد که معمولا ضخامت Multi-Mode 50 یا 62.5 میکرون و ضخامت Single-Mode برابر با تنها 9 میکرون میباشد. در Multi-Mode معمولا نور توسط LED ها و در Single-Mode نور توسط لیزر تولید میشود.خب یکمی از بحث اصلی خودمان خارج شدیم دوباره برگردیم به بحث اصلی یعنی استانداردهای Ethernet و بررسی آخرین استاندارد در این مقاله با نام 10GBaseT .برای یادآوری دوباره خدمت شما دوستان، استاندارد IEEE 802.3ae تحت نام Gigabit Ethernet نامگذاری شده است.

10GBaseT چیست؟

آخرین استانداردی که در این مقاله خدمت شما معرفی میکنیم (امیدوارم خسته نشده باشید!) استاندارد IEEE 802.3an میباشد که با Nomenclature ای به نام 10GBaseT شناخته میشود.10GBaseT سرعتی معادل 10 گیگابیت بر ثانیه را از طریق کابلهای UTP و یا STP میسر میسازد. که معمولا یا از CAT6 و یا CAT6a برای این استاندارد استفاده میشود. با کابل CAT6 حداکثر رنج انتقال 55 متر است، با کابل CAT6a این مقدار به 100 متر افزایش پیدا میکند. کابلهای CAT6 و CAT6a مشخصا برای کاهش Attenuation (میرایی سیگنال) و Cross Talk طراحی شدهاند و سرعتی مثل 10 گیگابیت را ممکن میسازد.باز هم جدول دیگر برای اطلاعات این استاندارد!

وب سایت توسینسو

خب دوستان عزیز ما در این قسمت از مقاله چهار نسل از استانداردهای Ethernet را با یکدیگر بررسی کردیم. که میتوانید در دیاگرام زیر (که بسیار هنرمندانه طراحی شده است!) این چهارنسل را به صورت خلاصه ببینید:

وب سایت توسینسو

نسل اول Ethernet که به آن Original یا Standard هم میگویند میتوان به سه بخش Thicknet ، Thinnet و 10BaseT تقسیم بندی کنیم:

وب سایت توسینسو

در قسمت بعدی خلاصه ای از مطالب بیان شده در این مقاله را با یکدیگر مرور می کنیم.

مرور و خلاصه

مباحثی که در این مقاله پیرامون آنها صحبت کردیم شامل:

  • Access Method ها بود که چگونگی ارسال داده به شبکه را بیان میکرد که گفتیم میتوانست CSMACD و یا CSMACA باشد.
  • گفتیم که IEEE استانداردهای مختلفی را برای شبکههای LAN تولید کرده است که شامل 802.2 (LLC Layer) ، 802.3 (Ethernet) ، 802.5 (Token Ring) ، 802.11 (Wireless) میباشند.
  • هر کدام از استانداردهای بالا شامل خصوصیاتی هستند مثل سرعت (Speed) ، رسانه (Media) ، متد دسترسی (Access Method) و توپولوژی (Topology).
  • ما در این مقاله بر روی استاندارد 802.3 یا همان Ethernet تمرکز کردیم. در ابتدای مقاله هم گفتیم که این استاندارد مانند یک کتاب است که همه چیز در آن نوشته شده است و ورژنهای بسیار زیادی از این استاندارد طی سالیان دراز از ما قبل تاریخ! تا الان ( که داریم صحبت میکنیم ) دارند تولید میشوند که هر کدام خصوصیاتی را دارند که با یکدیگر برخیها را بررسی کردیم.
  • از بین استانداردهای 802.3 که بررسی کردیم اگر یادتان باشد! 802.3ae و 802.3an بیشترین سرعت را ارائه میکردند. 802.3ae استانداردی بود که سرعتی معادل 10 گیگابیت را بر روی فیبرنوری ارائه میداد و 802.3an هم سرعت 10 گیگابیت را بر روی کابلهای مسی ممکن میساخت.

دوستان گرامی علاوه بر استانداردهای Ethernet ای که بیان کردیم استانداردهای بسیار بیشتری نیز وجود دارند که اگر بخوهیم آنها را بیان کنیم تا روزها باید درباره آنها صحبت کنیم. در صورت علاقه میتوانید آنها را در سایت خود IEEE به صورت دستهبندی شده مشاهده نمایید.شاید بپرسید که آیا استانداردهای سریعتری هم وجود دارد یا خیر که باید بگوییم استانداردهایی مثل 25GbE ، 40GbE و 100GbE نیز توسط انستیتو IEEE تولید شدهاند که میتوانند رفع کننده نیاز ما انسانهای تشنه سرعت باشند.در آخر هم عکس جالبی از نقشه راه (Roadmap) استانداردهای Ethernet را میبینیم.

وب سایت توسینسو
  • اترنت ( Ethernet ) چیست؟

    به زبان ساده اترنت یا Ethernet یک خانواده از تکنولوژی های معمول شبکه های کامپیوتری کابلی هستند که بیشتر در شبکه های داخلی ( LAN ) یا شبکه های محلی مورد استفاده قرار می گیرند ، هر چند بر اثر گسترش استفاده از این تکنولوژی ، امروزه شاهده استفاده از اترنت در شبکه های MAN و WAN یا گسترده هم هستیم . امروزه اترنت در واقع یک استاندارد در شبکه محسوب می شود که بر اساس آن تجهیزات زیرساخت و معیار سرعت آنها سنجیده می شود.

itmehr
itmehr

Always learning ...

22 تیر 1397 این مطلب را ارسال کرده

نظرات