Ethernet چیست؟ کاربرد اترنت در شبکه های کامپیوتری
میتوانید خلاصهای کوتاه از محتوای مقاله را با استفاده از هوش مصنوعی دریافت نمایید.
در جهان ارتباطات امروز که بر اساس اتصالات بدون سیم بنا شده است، همچنان در هر شبکهای نام Ethernet را میشنویم، به نظر میرسد این فناوری به یکی از ابزارهای ضروری برای ایجاد شبکهای سریع، پایدار و امن تبدیل شده است. چه به دنبال راه اندازی یک شبکه داخلی در دفتر خود باشید یا چه به دنبال یک سیستم حرفهای و تخصصی شبکه باشید، اترنت چیزی را به شما ارائه میدهد که ارتباطات بی سیم همچنان نمیتوانند.
اگر یک روتر خانگی دارید و آن را به وسیله یک سیم به کامپیوتر یا لپ تاپ وصل کردهاید، به احتمال زیاد از Ethernet استفاده کردهاید. اما دقیقا Ethernet چیست و چه کاربردی در شبکه دارد؟ در ادامه بررسی میکنیم.
Ethernet چیست؟
اترنت یک فناوری شبکه است که دستگاههای مختلف را به شبکه محلی (LAN) متصل کرده و امکان انتقال دادهها را به صورت سریع و پایدار فراهم میکند. این تکنولوژی بر روی کابلهایی که ما آنها را با نام کابلهای شبکه میشناسیم سوار است تا اتصالی با تاخیر پایین را ارائه دهد. برای مثال، اگر شما پرینتر خود را با یک سیم به سوئیچ داخل شبکه متصل کنید، مثالی از استفاده اترنت است. به دلیل اینکه تکنولوژی اترنت بر روی کابلها بنا شده است، این تکنولوژی معمولا سرعت بالا، تاخیر پایین و امنیت بیشتری از وایفای را در اختیار کاربران میگذارد.
تکامل Ethernet
اترنت در سال 1970 اختراع شد و پس از 13 سال، در سال 1983 با سرعت 10Mbps استانداردسازی شد. از زمان استانداردسازی آن تا به امروز، همواره اترنت در حال بهبود سرعت انتقال داده بوده است؛ تا جایی که امروزه سرعت آن تا 100Gbps و بالاتر نیز میتواند برود. امروزه اترنت فراگیری بالایی دارد، میتوانید آن را در همه جا پیدا کنید؛ از شبکههای خانگی گرفته تا شبکههای سازمانی یا حتی شهری، به نوعی اترنت زیربنای بسیاری از شبکهها را تشکیل میدهد.
Ethernet چگونه کار میکند؟
تکنولوژی اترنت، داده را به تکههای کوچک به نام فریم (Frame) تقسیم میکند که این فریمها به وسیله کابلهای استاندارد شبکه جابجا میشوند. اترنت در مدل OSI به صورت کلی در لایه دو یا Data Link کار میکند. قابل ذکر است که در این مدل برخی از عناصر Ethernet نیز بر روی لایه 1 عمل میکنند. در جدول زیر لایههای مختلف این مدل را بخشبندی کردهایم تا بتوانیم بررسی دقیقتری بر روی اترنت انجام دهیم.
| لایه | نام لایه | وظیفه اصلی | مثالها |
|---|---|---|---|
| 7 | Application | ارتباط مستقیم با نرمافزار و کاربر | HTTP, FTP, SMTP |
| 6 | Presentation | رمزنگاری، فشردهسازی و تبدیل فرمت داده | SSL, TLS, JPEG |
| 5 | Session | مدیریت نشستها و ارتباط پایدار | Session Control |
| 4 | Transport | انتقال قابل اعتماد یا سریع داده | TCP, UDP |
| 3 | Network | مسیریابی و آدرسدهی منطقی | IP, ICMP |
| 2 | Data Link | فریمبندی، MAC Address و کنترل خطا | Ethernet, ARP |
| 1 | Physical | انتقال بیت روی رسانه فیزیکی | Cable, Fiber |
در لایه فیزیکی یا همان لایه اول مدل OSI، اترنت معمولا از کابلهای زوج به هم تابیده شده یا کابلهای فیبر نوری برای اتصال دستگاهها استفاده میکند. در تصویر زیر یک کابل شبکه را قرار دادهایم:
در لایه Data Link، اترنت پروتکلهایی را برای انتقال داده بین دستگاههای متصل در شبکه را تعریف میکند.
MAC Address
اترنت از آدرسهای 48 بیتی دسترسی متوسط یا همان MAC Address برای شناسایی تجهیزات در شبکه محلی استفاده میکند. این آدرسها در لایه 2 مدل OSI و به صورت فریم کار میکنند. نمونهای از یک مک آدرس:
00:1A:2B:3C:4D:5E
فریمهای اترنت
برای انتقال دادهها، اترنت آنها را به صورت فریمهایی حاوی مک آدرس، منابع و اطلاعات استاندارد دیگر بسته بندی میکند. فقط دستگاههایی که MAC Address مشابه با چیزی که در فریمها است دارند، آنها را دریافت و پردازش خواهد کرد.
مدیریت Collision
در فناوریهای اترنت قدیمی و سنتیتر، اگر دو دستگاه به صورت همزمان دادهها را منتقل میکردند، یک Collision یا به اصطلاح برخورد رخ میداد که این پدیده باعث خرابی و توقف ارسال داده میشد. برای جلوگیری از این اتفاق، از الگوریتم CSMA/CD استفاده کردند؛ الگوریتمی که فریمها را بدون برخورد ارسال میکرد. امروزه شبکههای دارای اترنت مدرن از سوئیچها برای انتقال فریم به MAC Address مد نظر استفاده میکنند.
استانداردهای Ethernet
همانطور که در ابتدای مقاله به آن اشاره کردیم، اترنت در سال 1983 به عنوان استاندارد IEEE 802.3 ثبت شد. در آن زمان اترنت از کابلهای کواکسیال یا مسی برای انتقال دادهها با سرعت 10Mbps استفاده میکند. امروزه اترنت از کابلهای مختلفی مانند فیبر نوری یا زوج به هم تابیده شده استفاده میکند که در جدول زیر به هر یک از آنها اشاره کردهایم:
| استاندارد | نام رایج | سرعت | نوع رسانه | کاربرد |
|---|---|---|---|---|
| 802.3 | Ethernet | 10 Mbps | کابل مسی | شبکههای قدیمی |
| 802.3u | Fast Ethernet | 100 Mbps | کابل مسی / فیبر | LAN سنتی |
| 802.3ab | Gigabit Ethernet | 1 Gbps | کابل مسی (Cat5e+) | شبکههای مدرن |
| 802.3z | Gigabit Ethernet | 1 Gbps | فیبر نوری | Backbone |
| 802.3ae | 10 Gigabit Ethernet | 10 Gbps | فیبر نوری | دیتاسنتر |
| 802.3an | 10GBASE-T | 10 Gbps | کابل مسی (Cat6a) | سازمانی / دیتاسنتر |
| 802.3ba | 40G / 100G Ethernet | 40 / 100 Gbps | فیبر نوری | Core Network |
| 802.3bs | 200G / 400G Ethernet | 200 / 400 Gbps | فیبر نوری | دیتاسنتر پیشرفته |
اجزای مختلف Ethernet
اترنت بر اجزای استاندارد خود که کنار هم برای انتقال داده عمل میکنند، تکیه میکند. در ادامه برخی از مهمترین اجزای اترنت را مورد بررسی قرار میدهیم:
- کارتهای رابط شبکه: از این کارتها با عنوان آداپتور شبکه کامپیوتری نیز یاد میشود، NIC درون دستگاههایی مانند سرورها، کامپیوترها و پرینترها ساخته شده و به آنها اجازه میدهد با شبکه اترنت ارتباط بگیرند.
- کابل اترنت: این کابلها همانگونه که بخشهای بالاتر اشاره کردیم، دستگاهها را به هم متصل میکنند. رایجترین مدلهای آن Cat5e و Cat6 هستند. همچنین از کابلهای فیبر نوری برای ارتباطهای مسافت دور استفاده میشود.
- پورتهای اترنت و کانکتور: پورتها سوکتهای فیزیکی هستند که به دستگاههای اجازه اتصال به کابلهای شبکه را میدهند. این کابلها در سر خود کانکتورهایی به نام RJ45 دارند که به اتصال یکپارچه به سوکتها کمک میکند.
- سوئیچ: سوئیچها چندین دستگاه را در یک شبکه داخلی به یکدیگر متصل کرده و ترافیک آنها را منتقل میکنند. تقسیم بندی و انتقال داده به وسیله سوئیچ از تداخل دستگاههای مختلف در شبکه داخلی جلوگیری میکند.
- هاب: یکی از دستگاهها قدیمی و منسوخ شبکه است که مانند سوئیچ، چندین دستگاه مختلف را در یک شبکه به هم متصل میکند. تفاوت آن با سوئیچها در این است که هاب تمام دادهها را به همه دستگاهها میفرستد.
- روترها: وظیفه روترها در شبکه اتصال شبکه داخلی شما (LAN) به شبکههای دیگر است.
چرا از Ethernet استفاده کنیم؟
از اترنت به صورت گسترده در شبکههای سازمانی به خاطر سریع و امن بودن آن استفاده میشود. در ادامه مزایای مهم Ethernet را مورد بررسی قرار میدهیم:
سرعت بالا
سرویسهای اترنت سازمانی، معمولا پایداری، تاخیر پایین و سرعت بالایی را در اختیار استفاده کنندگان میگذارند. سرعت انتقال اطلاعات در اترنت میتواند تا بالای 100Gbps نیز برود. این سرعت بالا برای فایلهای بزرگ بسیار ایده آل است.
مقیاس پذیری
زمانی که کسب و کار و شبکه شما به صورت پویا رشد میکند، نیازی به نگرانی برای زیرساختهای خود نداشته باشید. زیرا مقیاس پذیری اترنت بسیار بالا است و به راحتی میتوانید دستگاهها و کابلهای مختلف را بدون نگرانی به شبکه خود اضافه کنید.
قابلیت اطمینان
اترنت یک اتصال اختصاصی و سیمی است که نسبت به اتصالات بیسیم کمتر در معرض اختلال یا تداخل قرار میگیرد. علاوه بر این، سرویسهای اترنت تجاری معمولا SLAهایی ارائه میدهند که تضمین زمان کار شبکه را میدهند.
تاب آوری بالا
اترنت قابلیت پایداری و گزینههای متنوعی را ارائه میدهد تا در صورت خرابی بخشی از شبکه، شما همچنان متصل باقی بمانید. این گزینهها شامل RO2، Dual-Homing و Shadow VLAN هستند که حفاظت بیشتری برای سرویسهای حیاتی و حساس فراهم میکنند.
نتیجه گیری
اترنت یک تکنولوژی سریع و قدرتمند شبکه است که اتصالاتی پایدار و امن را ارائه میدهد. همانطور که در این مقاله بررسی کردیم، با انتخاب دستگاهها و کابلهای مناسب میتوانید یک شبکه حرفهای با امکان گسترده کردن در هر لحظه را راه اندازی کنید.
سوالات متداول
اترنت یک اتصال سیمی است که دادهها را از طریق کابل منتقل میکند. در حالی که وای فای از امواج رادیویی برای اتصال بی سیم استفاده میکند. اترنت معمولا، سرعت بیشتر، پایداری بالاتر و امنیت قویتری نسبت به وای فای دارد، اما وای فای راحتی و قابلیت جابجایی و اتصال بی سیم را فراهم میکند.
پورت اترنت که به آن سوکت LAN نیز میگویند، درگاهی است که کابل شبکه شما به آن متصل میشود. این پورت کمی بزرگتر از سوکت تلفن ثابت است و معمولا در پشت مودم، روتر، کامپیوترها و تلویزیونهای هوشمند دیده میشود.
اترنت به فناوری گفته میشود که با استفاده از عناصر مختلف شبکه داخلی را به یکدیگر متصل میکند. اینترنت اما یک شبکه جهانی است که با اتصال شبکههای مختلف در جهان ساخته شده است.
منابع
- https://neosnetworks.com/resources/blog/what-is-ethernet/
