ما هو الإيثرنت؟

ما هو الإيثرنت؟

ما هو الإيثرنت؟

في هذا الفيديو وهذا المقال، ستتعرف على الإيثرنت.

هل سمعت عن المعيار IEEE 802.3 ذي التَّاريخ الحافل والمرتبط بموضوع مقالتنا هذه؟

 1 مقدمة إلى الإيثرنت:

الإيثرنت هو معيارُ اتِّصال لأجهزة الحاسوب والأجهزة الأخرى المتصلة بالشبكة في بيئة محلية، مثلَ: المنزل أو المبنى وقد طور في أوائل الثمانينيات.

نعرِّف البيئة المحلية “local environment” على أنها شبكةٌ محلية (LAN) تربط مجموعة أجهزة من حيثُ تمكنهم من إنشاء المعلومات  وتخزينِها وتبادلِها فيما بينَهم.

الإيثرنت هو نظامٌ سلكيٌّ، اعتمد في بداءتِه على الكابلات المحوريَّة، ثُمَّ تطور حتَّى أصبح يستخدم الأسلاك النحاسية المزدوجة المجدولة والألياف الضوئية.

الأسلاك المحورية والنحاسية المزدوجة والألياف الضوئية
الأسلاك المحورية والنحاسية المزدوجة والألياف الضوئية (مصدر الصورة: موقع realpars)

لنتطرق قليلا إلى الأسلاكِ المزدوجة المجدولة.
اخترع ألكسندرْ غراهامْ بيلْ الأسلاك المزدوجة المجدولة في عام 1881.

وضع معهد المهندسين الكهربائيين والإلكترونيين (IEEE) في عام 1983 معياراً للإيثرنت وهو IEEE 802.3.
حدَّد هذا المعيار الطبقةَ الماديةَ والقسمَ الخاص بالتحكُّم في الوصول إلى الوسائط (MAC) ضمنَ طبقة ارتباط البيانات “data link” المختصَّين بشبكة إيثرنت السِّلكية.

هاتان الطبقتان هما أوَّلُ طبقتين في نموذج الاتصال (OSI) حيث تتضمن الطبقة المادية من المكونات التالية:

– الكابلاتِ.

– الأجهزةَ.

2 الطبقة الفيزيائيَّة في معيار إيثرنت:

 2.1 كابلات إيثرنت:

أولاً، لنلقِ نظرة على كابلات إيثرنت، وكما ذكر آنفاً، تأتي كابلات إيثرنت كالآتي:

– كبلٍ محوري (وهو ليس شائعاً جداً باستثناء التركيبات القديمة).

– كبلٍ مزدوج مجدول.

–أليافٍ ضوئية.

2.1.1. الكابلات المزدوجة المجدولة

تُعد الكابلات المزدوجة المجدولة أكثرَ الكابلات شيوعًا. وأحدثُ الكابلات هي:

  • CAT6: ذات السُّرعات التي تصل إلى 1 جيجا بت في الثانية.

– تعمل كلٌّ من CAT6a وCAT 7 بسرعات تصل إلى 10 جيجا بت في الثانية.

– ما تزال تُستخدم كابلاتُ الفئة CAT5  و CAT5E في كثيرٍ من التَّطبيقات، لكن بسرعات منخفضة، تتراوح بين 10 ميجابت في الثانية و100 ميجابت في الثانية، وهي أكثر عرضةً للتشويش.

المكونات الفيزيائية للكابلات
المكونات الفيزيائية للكابلات (مصدر الصورة: موقع realpars)

يستخدم كبل إيثرنت المزدوج المجدول موصلاتِ “RJ-45” ذاتَ ثماني سنواتٍ في أيٍّ من طرفي الكبل المثبت لإرسال البيانات واستقبالها في نمطي “full duplex” و”half duplex”.

نمطا "full duplex"  و"half duplex"
نمطا “full duplex”  و”half duplex” (مصدر الصورة: موقع realpars)

ترسل البيانات في الاتِّصال من نوع “half duplex” في اتجاه واحد، على حين يسمح الاتِّصالُ “full duplex”  بإرسال البيانات في كلا الاتجاهين في الوقت نفسِه، ويمكن تحقيقُ اتصال “full duplex” في إيثرنت بزوجين من الأسلاك للسماح للبيانات بالانتقال في كلا الاتجاهين في الوقت نفسِه.

2-1-2. كابلات الألياف الضوئية:

يستخدم كبل الألياف الضوئية أليافاً زجاجيَّة أو بلاستيكية كقناة لنقل البيانات التي تتمثل بنبضات ضوئية، ممَّا مكَّن الإيثرنتَ في الوصول إلى مسافات أبعد بسرعات أعلى.

كابلات الألياف الزجاجية والبلاستيكية
كابلات الألياف الزجاجية والبلاستيكية (مصدر الصورة: موقع realpars)

تستخدم كابلات الألياف الضوئية أنواعاً مختلفةً من الموصلات “connectors” التي تختلف وفقًا للتطبيق.

بعض الأنواع: قابلة للتوصيل توصيلاً صغيراً أو قابلة للتوصيل بعامل صغير (SFP) وموصل المشترك، المعروف أيضًا بالموصِّل المربع أو الموصِّل القياسي (SC).

الموصِّلات الصغيرة والموصلات المشتركة
الموصِّلات الصغيرة والموصلات المشتركة (مصدر الصورة: موقع realpars)

لاستخدام الألياف الضوئية في شبكة إيثرنت -التي تستخدم كابلاتِ إيثرنت مزدوجة مجدولة- فإنَّه يجب استخدامُ محوِّل من إيثرنت إلى  ليف ضوئي (Ethernet to Fiber Converter) الذي يسمح للشبكة بالاستفادة من السُّرعات العالية للألياف الضوئية ولزيادة المسافة التي يمكن أن تصل إليها شبكةُ إيثرنت.

محول من إيثرنت إلى الألياف
محول من إيثرنت إلى الألياف (مصدر الصورة: موقع realpars)

2.2. أجهزة إيثرنت:

تتضمن أجهزة إيثرنت أجهزةَ كمبيوتر أو طابعاتٍ أو أيَّ جهاز يحتوي إمَّا على بطاقة واجهة الشبكة (NIC) داخلية وإمَّا بطاقة خارجيَّة تستند إلى USB أو PCI.

. 2.2.1 المبدلات (switches) وأجهزة التوجيه (Routers)

تعمل المبدلات وأجهزة التوجيه كمدير للشبكة في توصيل أجهزة كمبيوتر متعددة أو حتَّى شبكات معًا لتمكين الاتصال بين الأجهزة المختلفة كافةً.

المحولات وأجهزة التوجيه
المحولات وأجهزة التوجيه (مصدر الصورة: موقع realpars)

2.2.2. البوابات (Gateways) والجسور (Bridges)

تستخدم كل من البوابات والجسور لتوصيل عدة شبكات إيثرنت معاً. حيث توصل البوابة شبكتين غيرَ متشابهتين معًا في حين يربط الجسرُ شبكتين متشابهتين معًا من حيث تبدو كشبكة واحدة.

البوابات والجسور
البوابات والجسور (مصدر الصورة: موقع realpars)

والآن بعدَ أن ناقشنا المكونات الماديةَ الأساسية لشبكة إيثرنت، دعونا ننتقل إلى الطبقة الثانية من نموذج الاتِّصال (OSI)، وهي طبقة ارتباط البيانات (data link layer).

  1. طبقة ارتباط بيانات إيثرنت:

تُقسم طبقةُ ارتباط البيانات إلى قسمين:

– طبقة التَّحكم في الوصل المنطقي (LLC).

–  طبقة التحكُّم في الوصول إلى الوسط (MAC).

تأسِّس طبقةُ التحكُّم في الوصل المنطقي- مسارات للبيانات ليتم تبادلُها بين الأجهزة.

يستخدم التحكُّمُ في الوصول إلى الوسط عنوانات الأجهزة التي عيِّنتْ لبطاقات واجهة الشبكة (NIC) للتعرف إلى حاسوب أو جهاز معين لعرض مصدر ووجهة عمليات إرسال البيانات.

التحكُّم في الارتباط المنطقي والتحكُّم في الوصول إلى الوسائط
التحكُّم في الارتباط المنطقي والتحكُّم في الوصول إلى الوسائط (مصدر الصورة: موقع realpars)

تُرسل حزمُ البيانات في شبكات إيثرنت في طبقة ارتباط البيانات باستخدام خوارزمية تسمى الوصولَ المتعددَ ذا حساسية الحامل مع اكتشاف التَّصادم (CSMA/CD).

تعتبر CSMA/CD معياراً لـ إيثرنت لتقليل تصادمات البيانات وزيادة إرسال البيانات بنجاح.

تتحقق الخوارزمية أوَّلاً: إذا كان ثَمَّ نقلٌ للبيانات على الشَّبكة، وإذا لم تعثر على أي منها، فسوف ترسل البت الأوَّل من المعلومات لمعرفة هل التصادمُ سيحدث.

وإذا نجح البت الأوَّلُ، فإنها سترسل بتات أخرى، على حين تستمر في اختبار التصادمات؛ في حالة حدوث تصادم، تقوم الخوارزمية بحساب وقت الانتظار ثم تبدأ العملية مرة أخرى حتى يكتملَ الإرسالُ الكامل.

الوصلُ المتعددُ ذو حساسية للحامل مع اكتشاف التصادُم
الوصلُ المتعددُ ذو حساسية للحامل مع اكتشاف التصادُم (مصدر الصورة: موقع realpars)

عند استخدام إيثرنت في حالة “full duplex” مع مبدلة، فإنك تشكل طوبولوجيا نجميَّة بين منافذ المحول والأجهزة.

وهذا يسمح بمزيد من مسارات الإرسال المباشر وأقل تصادمات موازنةً بطوبولوجيا الخطيَّة من حيثُ تشترك جميع الأجهزة في نفسِ المسار.

الهيكل النَّجمي والهيكل الفقاري
الهيكل النَّجمي والهيكل الفقاري (مصدر الصورة: موقع realpars)
  1. مَزِيَّات الإيثرنت وعيوبُه:

تتغيَّر مزيَّاتُ الإيثرنت بسرعة مع ظهور تقنياتٍ جديدة كلَّ يوم، وعلى حين نحنُ الآنَ على شفا الانتقال بنجاح إلى سرعات أعلى من 1 جيجا بت في الثانية مع ظهور سرعات تصل إلى 10 جيجا بت في الثانية في السَّنوات القليلة الماضية، لكن بالمقابل ستكون هذه التقنياتُ الجديدة مكلِّفة.

الانتقال إلى سرعات أعلى من 1 جيجا بت
الانتقال إلى سرعات أعلى من 1 جيجا بت (مصدر الصورة: موقع realpars)

كما أنَّ إمكاناتك في عالم المعلومات قد تبدو لانهائيةً عندَ توصيل شبكة إيثرنت المحلِّية بالإنترنت لإنشاء شبكة واسعة (WAN).

توصيل شبكة إيثرنت المحلِّية بشبكة واسعة جداً
توصيل شبكة إيثرنت المحلِّية بشبكة واسعة جداً (مصدر الصورة: موقع realpars)

وفي كل الأحوال، فإن إيثرنت شائعة لأنَّها تحقق توازناً جيِّداً بين السُّرعة والتَّكْلِفة وسهولة التركيب، وهذه الفوائد، مقترنةٌ بقَبولٍ واسع النطاق في سوق الحواسيب والقدرة على دعم بروتوكولات الشبكة الشائعة كافةً.


المصدر: هنا

ترجمة: عبود الحمادي, مراجعة: علي العلي, تدقيق لغوي: محمد بابكر, تصميم: علي العلي, تحرير: قحطان غانم.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.