درخواست های ارتباط
جستجو تنظیمات
لیست دوستان من

آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت سوم

1 نظرات

سلام خدمت همه ی ITPRO هایی عزیز امیدوارم روز خوبی رو سپری کرده باشید ، با قسمت سوم دوره اموزشی ccna در خدمتون هستم ، در این قسمت به بررسی کامل پروتکل Ethernet می پردازیم

Ethernet چیست ؟


Ethernet مجموعه ای استاندارد های LAN است که وظایف مربوط به لایه های Physical و Datalink را برای شبکه LAN مشخص می کند.

استاندارد های Ethernet برای لایه Physical


Ethernet خانواده بزرگی از استاندارد های تدوین شده توسط IEEE است که در آن چگونگی ارسال بسته ها بر روی کابل مخصوص و با سرعت مشخص تعیین شده است. همچنین مجموعه قوانینی را شامل می شود که هر دستگاه برای اتصال به Ethernet LAN باید از آن ها پیروی نماید. در ابتدای نام هر یک از این استاندارد ها عبارت IEEE و عدد 802.3 وجود دارد.از آنجائیکه قوانین و استاندارد های Ethernet در طول 40 سال گذشته تا به امروز توسعه یافته اند، از انواع مختلف کابل از کابل های مسی گرفته تا فیبر نوری و سرعت های از 10 Mbps تا 100 Gbps با طول های متفاوت را پشتیبانی می کنند.در استاندار هایی که مربوط به کابل های Ethernet وجود دارد نام گذاری خاصی رعایت شده است. برای مثال کلمه T در این نام ها به معنای کابل UTP و کلمه X نشانگر فیبر نوری می باشد. جدول زیر نام و خصوصیات برخی از کابل های Ethernet را نشان می دهد.

Image

رفتار ثابت تمام Link های Ethernet LAN از دیدگاه لایه Datalink


صرف نظر از نوع Link هایEthernet از کابل مسی گرفته تا فیبر نوری با هر سرعتی که باشند، Header و Trailer در لایه Datalink همواره قالب و ساختار یکسانی دارد. استاندارد های لایه Physical بر روی چگونگی ارسال Bit ها بر روی رسانه شبکه متمرکز هستند اما از دیدگاه لایه Datalink مساله ارسال frame ها از یک node به node دیگر در Ethernet LAN اهمیت دارد و چگونگی و سرعت ارسال بیت ها مورد بحث قرار نمی گیرد.در شکل زیر PC1 قصد دارد یک Ethernet Frame را به PC3 ارسال نماید. همانطور که در شکل مشاهده می کنید در طول مسیر از استاندارد های Ethernet متفاوتی در لایه Physical استفاده شده است. این بدان معناست که بیت ها با 4 سرعت متفاوت در طول مسیر از مبدا به مقصد می رسنداما محتوا و ساختار Frame در کل مسیر ثابت است

Image

Ethernet LAN چیست؟


مجموعه ای از دستگاه ها، سوئیچ ها و کابل ها با پشتیبانی از سرعت های متفاوت که هدف از چنین مجموعه ای انتقال یک Ethernet Frame از یک نقطه به نقطه دیگر است.

ارسال سیگنال در کابل های UTP


در Ethernet برای انتقال سیگنال بر روی کابل های UTP از الگوریتمی بنام Encoding Schema استفاده می شود. در این الگوریتم دستگاه فرستنده تغییراتی را در ولتاژ یک لینک در یک بازه زمانی مشخص ایجاد می کند و دستگاه گیرنده این تغییرات به 0 یا 1 تعبیر می کند. برای مثال در استاندارد 10BASE-T باینری 0 به منزله کاهش ولتاژ لینک در بازه زمانی 10000000/1 ثانیه است.در کابل های UTP علت به هم تابیده بودن رشته سیم ها به یکدیگر (Twisted) آن است که هنگام عبور جریان از یک کابل یک میدان مغناطیسی ناخواسته (EMI) ایجاد می شود که می تواند بر روی سایر رشته سیم های همان کابل اختلال ایجاد کند که به آن Crosstalk می گویند. به هم تابیده شدن رشته سیم ها باعث کاهش و از بین رفتن این اختلال می شود.

Ethernet Link چیست؟


به کابل واسط بین Ethernet Node ها گفته می شود که از خود کابل، کانکتور های آن و port ای که به آن وصل می شود تشکیل شده است.

  • در لینک های 10BASE-T و 100BASE-T تنها از 2 جفت رشته سیم های کابل استفاده می شود.

  • این لینک ها از کانکتور RJ-45 استفاده می کنند.

  • به Port هایی که این کانکتور ها بدان متصل می شوند Ethernet Port گفته می شود که در کارت های NIC و سوئیچ ها یافت می شود.

سوئیچ های CISCO این قابلیت را دارند که بعد از خریداری بتوان برخی از پورت های آن را تغییر داد. یک نوع از این ماژول ها GBIC (Gigabit Interface Convertor) نام دارد که همزمان با معرفی Gigabit به بازار عرضه شد. ماژول دیگر SFP (Small Form Factor Pluggable) نام دارد که از طریق آن می توان نوع Link های متصل شده به سوئیچ را تغییر داد مثلا فیبر نوری به دستگاه وصل نمود.

کابل Pass Through


از آنجا که Ethernet Transmitter در کارت های NIC ار پین های 1 و 2 برای ارسال استفاده می کند و Ethernet Receiver از پین های 3 و 6 برای دریافت استفاده می کنند و سوئیچ های LAN نیز از این قانون مطلع هستند، برای اتصال یک NIC به سوئیچ از کابل های Pass through استفاده می شود که درآنها پین 1 در یک سر کابل به پین یک در سر دیگر متصل است و همین رویه برای پین های 2 3 و 6 ادامه دارد.

Image

Image

در شکل فوق، کارت شبکه از پین 1 و 2 ارسال می کند و سوئیچ از پین 1 و 2 دریافت. همچنین سوئیچ از پیسن 3 و 6 ارسال می کند و کارت شبکه از پین 3 و 6 دریافت. برای همین برای اتصال این دو دستگاه از یک کابل با رشته های مستقیم استفاده می شود.

کابل Cross Over


کابل Pass Through برای حالتی مفید است که دو دستگاه که با آن به هم متصل می شوند جفت پین های مخالف خود اقدام به ارسال و دریافت نمایند. هنگامی که دو دستگاه مشابه قرار است به یکدیگر متصل شوند، این کابل است که باید این جابجایی پین ها را انجام دهد. در این حالت از کابل Cross Over استفاده می شود که در آن پین های 1 و 2 در یک سر کابل به پین های 3 و 6 در سر دیگر متصل می شود و بر عکس.

Image

ما باید بدانیم که در هر قسمت از Ethernet LAN به چه نوع کابلی نیاز داریم و نکته کلیدی آن این است که بدانیم کدام دستگاه ها از پین 1 و 2 اقدام به ارسال می کنند و کدام دستگاه ها از پین 3 و 6.

Image

شکل زیر در درک این موضوع کمک می کند.

Image

CISCO قابلیتی دارد بنام Auto-mdix که بر اساس آن حتی در صورتی که شما از کابل اشتباه برای لینک های خود استفاده نمایید آن را تصحیح می کند.

کابل UTP با استاندارد 1000BASE-T


  • در این استاندارد از هر 4 زوج رشته سیم کابل استفاده می شود.

  • دستگاه هایی که این کابل را پشتیبانی می کنند مجهز به تکنولوژی جدیدی هستند که بر اساس آن فرستنده و گیرنده قادرند بطور همزمان اقدام به ارسال و دریافت سیگنال نمایند.

  • این کابل ها هم می توانند Straight Through یا Cross Over باشندکه در حالت Cross Over همان پین های شماره 1 و2 با 3 و 6 جابجا می شود.

پروتکل های Ethernet مربوط به Datalink


این پروتکل ها بیشتر مربوط به Ethernet Frame می شود که در آن Header در ابتدا و Trailer در انتهای Data وجود دارد.

Image

در زیر به توضیح مختصر فیلد های Frame می پردازیم:

  • Preamble: همزمان سازی. الگوی مشخصی از بیت ها که دستگاه گیرنده را متوجه می کند که یک Frame جدید در راه است.

  • SFD (Start Frame Delimiter): مشخص می کند که بایت بعدی شروع آدرس MAC مقصد است.

  • Destination MAC Address: مشخص کننده گیرنده پیام.

  • Source MAC Address: مشخص کننده فرستنده پیام.

  • Type: مشخص کننده نوع پروتکل داخل Frame که امروزه بیشتر IPv4 یا IPv6 است.

  • Data & Pad: داده های لایه بالایی (Network) یا L3PDU که معمولا همان Packet کپسوله شده در لایه Network است که توسط IPv4 یا IPv6 کپسوله شده اند. این قسمت اگر حداقل اندازه مورد نیاز را نداشته باشد، فرستنده با اضافه کردن Padding آن را به اندازه حداقل 46 بایت می رساند.

  • FCS (Frame Check Sequence): این امکان را برای گیرنده فراهم می کند که تشخیص دهد آیا Frame در طول ارسال با مشکل روبرو شده است یا خیر.

MTU یا Maximum Transmit Unit حداکثر اندازه ای است که یک Packet در لایه 3 می تواند داشته باشد تا بتوان آن را بر روی رسانه منتقل نمود. (حداکثر 1500 بایت)

آدرس Ethernet


آدرس های Ethernet که به آن ها MAC (Media Access Control) هم نیز می گویند آدرس های 6 بایتی (48 بیتی) در مبنای 2 (باینری) هستند که برای سهولت اکثر سیستم ها به این آدرس ها به صورت اعداد هگزا دسیمال 12 رقمی اشاره می کنند. دستگاه های CISCO برای سهولت بیشتر در خواندن این این آدرس ها بین ارقام آن نقطه نیز می گذارد مانند 0000.0C12.3456.اکثر آدرس های MAC به یک NIC یا پورت خاص Ethernet اشاره دارند و از همین رو به آنها آدرهای Unicast می گویند. عبارت Unicast در این آدرس ها به این معناست که آدرس مورد نظر به یک Interface در Ethernet LAN اشاره دارد.آدرس های MAC در همان کارخانه به گونه ای طراحی می شوند که منحصر به فرد باشند. فرایند به این صورت است که IEEE به هر تولید کننده NIC یک OUI (Organizational Unique Identifier) که یک کد 3 بایتی است اختصاص می دهد و تولید کننده متعهد است که آدرس MAC در NIC ای که تولید می کند با این کد شروع شود و برای 3 بایت باقی مانده یک کد منحصر به فرد در محصولات خود اختصاص دهد. شکل زیر ساختار یک آدرس Unicast MAC را نشان می دهد.

Image

آدرس های Ethernet اسامی مختلفی دارند. Burned in Address (BIA)، MAC، Hardware Address، Unicast Address و Physical Address و ...علاوه بر Unicast Address، استاندارد Ethernet از دو نوع آدرس دیگر نیز پشتیبانی می کند. Broadcast Address با کد FFFF.FFFF.FFFF. که Frame را به تمام Ethernet Node ها در LAN ارسال می کند و Multicast Address که برای ارسال Frame به چندین دستگاه است.

تشخیص نوع پروتکل لایه Network توسط فیلد Type در یک Frame


این فیلد (EtherType) برای کمک کردن به Router ها و Host ها حاوی یک کد است که نشانگر پروتکل کپسوله کننده لایه 3 (Network) می باشد که امروزه اکثرا IPv4 یا IPv6 است. در گذشته پروتکل های دیگری چون SNA، DECnet و ... نیز کدهای مخصوص خود را در این فیلد می نوشتند. هر پروتکل لایه 3 یک کد مخصوص به خود دارد که توسط IEEE مشخص شده است. در شکل زیر یک Host یک Frame را یک بار با IPv4 Packet و بار دیگر با IPv6 Packet ارسال نموده است. کد مورد استفاده در فیلد EtherType در هدر frame دیده می شود.

Image

تشخیص خطا با FCS


مکانیزمی است که گیرنده تشخیص دهد آیا بیت های تشکیل دهنده Frame در طول ارسال دچار تغییر شده اند یا خیر. این تغییر معمولا بر اثر اختلالات الکتریکی و یا خرابی کارت شبکه (NIC) بوجود می آیند.فرستنده Frame با انجام یک سری محاسبات پیچیده ریاضی بر روی فریم نتیجه را در فیلد FCS درج می کند. گیرنده نیز پس از دریافت با انجام محاسبات مشابهی نتیجه خود را با مقدار درج شده در فیل FCS مقایسه می کند. اگر هر دو مقدار با هم برابر باشند در نتیجه بسته دست نخورده به مقصد رسیده است. در غیر این صورت در بیت های تشکیل دهنده بسته تغییری به وجود آمده و در نتیجه گیرنده Frame را Discard می کند یعنی آن را از بین می برد. توجه داشته باشید که این مکانیزم تنها دارای قابلیت تشخیص خطا (Error Detection) بوده و فاقد تصحیح خطا (Error Recovery) است. این ویژگی معمولا بر عهده پروتکل های دیگری چون TCP می باشد.

Full Duplex


حالتی که محدودیت Half Duplex را نداشته باشد یعنی یک دستگاه بتواند همزمان اقدام به ارسال و دریافت نماید. Switch ها از این ویژگی Ethernet برخوردار هستند. Switch ها دستگاه های لایه 2 به شمار می روند و این بدان معناست که آن ها اطلاعات Frame را پردازش می کنند یعنی آدرس MAC مقصد را خوانده و Frame را تنها به گیرنده نهایی تحویل می دهند. همانطور که در شکل زیر می بینید، PC1 قصد دارد یک Frame را برای PC2 ارسال کند.

Image

فرایند این ارسال به شرح زیر است:

  1. PC1 بعد از ساختن Frame و قرار دادن آدرس MAC خود به عنوان آدرس مبدا و آدرس MAC کامپیوتر PC2 به عنوان آدرس مقصد آن را ارسال می کند.

  2. SW1 بر روی پورت G0/1 فریم را دریافت می کند و آن را برای SW2 ارسال می کند.

  3. SW2 فریم را دریافت کرده و آن را بر روی پورت F0/2 به سمت PC2 ارسال می کند.

  4. PC2 فریم را دریافت کرده و آدرس MAC مقصد را با آدرس MAC خود مقایسه می نماید و چون یکی هستند متوجه می شود که گیرنده خود اوست و فریم را پردازش می کند.

Half Duplex


حالتی است که در آن یک پورت تنها زمانی اقدام به ارسال اطلاعات می کند که در حال دریافت اطلاعات نباشد. به عبارت دیگر نمی تواند همزمان ارسال و دریافت داشته باشد. Hub ها این محدودیت را دارند.Hub ها ترافیک شبکه را طبق استاندارد های لایه Physical انتقال می دهند و از همین رو دستکاه های لایه 1 به شمار می روند. هنگامی که یکپورت Hub سیگنالی را دریافت می کند، آنرا به تمامی پورت ها به غیر از پورت دریافت کننده ارسال م یکند و بدین ترتیب سیگنال مورد نظر نا گزیر به مقصد خواهد رسید. همانطور که مشخص است Hub با سیگنال سر و کار دارد و هیچ درکی از Ethernet Frame ندارد.مشکل Hub این است که اگر همزمان دو یا چند دستگاه سیگنال ارسال کنند سیگنال ها با هم تداخل کرده و از بین می روند و حالتی تحت عنوان Collision یا برخورد رخ می دهد.

Image

در شکل فوق اگر ارسال های 1A و 1B به سمت Larry دقیقا همزمان اتفاق بیافتند، در خروجی Hub که Larry به ان متصل است Collision رخ می دهد.

CSMA/CD چیست ؟


در Link های Half Duplex کامپیوتر ها از تکنولوژی موسوم به Carrier Sense Multiple Access

Collision Detection استفاده می کنند که هدف آن شناسایی و رفع Collision در این نوع شبکه هاست. CSMA

CD به صورت زیر عمل می کند.

  1. دستگاه ارسال کننده Frame منتظر می ماند تا Ethernet مشغول نباشد.

  2. دستگاه فرستنده اقدام به ارسال سیگنال می کند.

  3. بعد از ارسال فرستنده همچنان رسانه را رصد می کند تا مطمئن شود Collision رخ نداده است. اگر به هر دلیلی Collision رخ دهد، تمامی دستگاه هایی که سیگنالشان با هم برخورد کرده است اقدامات زیر را انجام می دهند:

  • یک سیگنال خاص موسوم به Jamming Signal را روی رسانه ارسال می کنند تا همه دستگاه متوجه بروز Collision شده و اقدام به ارسال نکنند.

  • دستگاه ها یک زمان تصادفی برای انتظار اختیار می کنند و سپس اقدام به ارسال مجدد می کنند.

  • فرایند از مرحله 1 دوباره تکرار می شود.

بسته به نوع دستگاه های به کار رفته در شبکه، گاهی در یک Ethernet LAN از هر دو نوع تکنولوژی Full Duplex و Half Duplex به طور همزمان استفاده می شود. شکل زیر یک سناریوی نمونه را نشان می دهد.

Image

ITPRO باشید

نویسنده : امید رستمی

منبع : انجمن تخصصی فناوری اطلاعات ایران

هرگونه نشر و کپی برداری بدون ذکر منبع و نام نویسنده دارای اشکال اخلاقی می باشد

آیا این مطلب را پسندیدید؟
ردیف عنوان قیمت
1 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت اول رایگان
2 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت دوم رایگان
3 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت سوم رایگان
4 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت چهارم رایگان
5 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت پنجم رایگان
6 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت ششم رایگان
7 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت هفتم رایگان
8 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت هشتم رایگان
9 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت نهم رایگان
10 آموزش گام به گام CCNA دوره 220-120 - قسمت دهم رایگان
  • با سلام، احتراما همانطور که در ادامه مطلب هم اشاره نمودید ، حرف T نشانگر twisted می‌باشد و به نظر نمی‌رسد که الزامی را در مورد نوع پوشش کابل، Shilded یا Unshielded بودن (STP, UTP) اعمال کند.

برای ارسال نظر ابتدا به سایت وارد شوید

arrow