الإيثرنت والتحويل على طبقة الارتباط
الإيثرنت هي التقنية السائدة لطبقة الارتباط السلكية، وتحدد تنسيق الإطار، والعنونة، ومجموعة من الوسائط المادية، وتعمل اليوم كشبكة محولة مزدوجة الاتجاه بالكامل بدلاً من الوسيط المشترك المعرض للتصادم الذي كانت عليه في بداياتها.
Definition
الإيثرنت هي عائلة من تقنيات شبكات طبقة الارتباط الموحدة كـ IEEE 802.3، وتحدد تنسيق الإطار، وعنونة MAC، وخيارات الطبقة المادية، وقد استخدمت في الأصل CSMA/CD على وسيط مشترك وهي الآن منتشرة بشكل سائد كروابط محولة ومزدوجة الاتجاه بالكامل.
Scope
يغطي هذا الموضوع معيار الإيثرنت وعملياته المحولة: تنسيق إطار الإيثرنت (مقدمة، عناوين MAC المصدر والوجهة، النوع، الحمولة، و CRC)، التطور من CSMA/CD عبر الكابل المحوري المشترك إلى الزوج الملتوي والألياف المحولة مزدوجة الاتجاه بالكامل، نطاق السرعات من الإيثرنت المبكر بالميغابت إلى المتغيرات متعددة الجيغابت، ودور محولات الإيثرنت في الشبكات المحلية ومراكز البيانات الحديثة. يكمل هذا الموضوع موضوع الشبكات المحلية المحولة الأوسع من خلال التركيز على تفاصيل الإيثرنت، ويستثني التوجيه ذي الطبقات الأعلى.
Core questions
- ما هي الحقول التي يتكون منها إطار الإيثرنت، وماذا يفعل كل منها؟
- كيف تطورت الإيثرنت من وسائط CSMA/CD المشتركة إلى روابط محولة مزدوجة الاتجاه بالكامل؟
- ما هو نطاق السرعات والوسائط المادية التي تغطيها عائلة الإيثرنت؟
- كيف تقوم محولات الإيثرنت بإعادة توجيه الإطارات والقضاء على التصادمات؟
- لماذا ظلت الإيثرنت مهيمنة على الشبكات المحلية السلكية وشبكات مراكز البيانات؟
Key concepts
- تنسيق إطار الإيثرنت
- عناوين MAC
- CSMA/CD (قديم)
- إيثرنت محول مزدوج الاتجاه بالكامل
- الوسائط المادية (الزوج الملتوي، الألياف)
- سرعات الإيثرنت (Fast, Gigabit, 10G+)
- اكتشاف الأخطاء CRC
- محولات الإيثرنت
Key theories
- هيكل إطار الإيثرنت
- يحمل إطار الإيثرنت مقدمة للمزامنة، وعناوين MAC للوجهة والمصدر، وحقل النوع/الطول، وحمولة متغيرة الطول، و CRC لاكتشاف الأخطاء؛ وقد استمر هذا التنسيق البسيط والمستقر عبر عقود من زيادات السرعة.
- من CSMA/CD المشترك إلى المزدوج الاتجاه بالكامل المحول
- شاركت الإيثرنت الأصلية ناقلاً محورياً مشتركاً واستخدمت CSMA/CD لإدارة التصادمات؛ توفر الإيثرنت الحديثة لكل مضيف رابطاً مخصصاً محولاً يعمل في وضع الازدواج الكامل، مما يلغي التصادمات ويسمح بتوسيع السعة مع سرعات منافذ المحول.
Clinical relevance
الإيثرنت هو معيار الشبكات السلكية للمكاتب والمنازل ومراكز البيانات، وتنسيق إطاره هو الركيزة التي يعتمد عليها بروتوكول الإنترنت (IP) وبقية مكدس الإنترنت عبر الروابط المحلية. يوفر شكلها المحول ومزدوج الاتجاه بالكامل الإنتاجية العالية والمتوقعة التي تعتمد عليها مراكز البيانات وشبكات المؤسسات، ويحافظ توسعها المستمر في السرعة على مركزيتها في البنية التحتية الحديثة.
History
اخترع ميتكالف وبوغز الإيثرنت في زيروكس بارك (Xerox PARC) بين عامي 1973 و1976، باستخدام CSMA/CD عبر كابل محوري مشترك. تم توحيدها كـ IEEE 802.3 وتطورت من 10 ميغابت في الثانية عبر الكابل المحوري المشترك إلى الأسلاك المزدوجة الملتوية، ثم إلى التشغيل المحول مزدوج الاتجاه بالكامل الذي أزال التصادمات، واستمرت عبر سرعات Fast وGigabit ومتعددة العشرة جيغابت، متفوقة على تقنيات الشبكات المحلية المنافسة مثل Token Ring.
Key figures
- Robert Metcalfe
- David Boggs
Related topics
Seminal works
- metcalfe1976
- kurose2021
- ieee8023-2018
Frequently asked questions
- هل لا تزال الإيثرنت تستخدم CSMA/CD؟
- الإيثرنت المحولة الحديثة لا تستخدمها بشكل عام. لكل مضيف رابط مخصص مزدوج الاتجاه بالكامل إلى محول، لذلك لا توجد تصادمات و CSMA/CD غير ضرورية. تظل الآلية جزءًا من المعيار للقطاعات المشتركة القديمة نصف المزدوجة، ولكنها نادرة اليوم.
- لماذا صمدت الإيثرنت أكثر من تقنيات الشبكات المحلية الأخرى؟
- جمعت الإيثرنت بين تنسيق إطار بسيط ومستقر مع زيادات مستمرة في السرعة، وتكلفة منخفضة، وسهولة التحويل. سمحت توافقيتها مع الإصدارات السابقة ونظامها البيئي بالتوسع من الميغابت إلى العديد من الجيغابت دون تغيير المفاهيم الأساسية، مما سمح لها بإزاحة البدائل مثل Token Ring والسيطرة على الشبكات السلكية.