ईथरनेट और लिंक-लेयर स्विचिंग

ईथरनेट प्रमुख वायर्ड लिंक-लेयर तकनीक है, जो एक फ्रेम प्रारूप, एड्रेसिंग और भौतिक मीडिया के एक परिवार को परिभाषित करती है, और यह आज एक साझा, टकराव-प्रवण माध्यम के बजाय एक पूर्ण-द्वैध स्विच्ड नेटवर्क के रूप में संचालित होती है, जैसा कि इसकी उत्पत्ति में था।

Definition

ईथरनेट IEEE 802.3 के रूप में मानकीकृत लिंक-लेयर नेटवर्किंग प्रौद्योगिकियों का एक परिवार है, जो फ्रेम प्रारूप, MAC एड्रेसिंग और भौतिक-परत विकल्पों को निर्दिष्ट करता है, मूल रूप से एक साझा माध्यम पर CSMA/CD का उपयोग करता था और अब मुख्य रूप से स्विच्ड, पूर्ण-द्वैध लिंक के रूप में तैनात है।

Scope

यह विषय ईथरनेट मानक और इसके स्विच्ड ऑपरेशन को कवर करता है: ईथरनेट फ्रेम प्रारूप (प्रस्तावना, स्रोत और गंतव्य MAC पते, प्रकार, पेलोड, और CRC), साझा समाक्षीय केबल पर CSMA/CD से पूर्ण-द्वैध स्विच्ड ट्विस्टेड पेयर और फाइबर तक का विकास, प्रारंभिक मेगाबिट ईथरनेट से मल्टी-गीगाबिट वेरिएंट तक की गति की सीमा, और आधुनिक LANs और डेटा केंद्रों में ईथरनेट स्विच की भूमिका। यह ईथरनेट विशिष्टताओं पर ध्यान केंद्रित करके व्यापक स्विच्ड-LAN विषय का पूरक है, और उच्च-स्तरीय रूटिंग को बाहर करता है।

Core questions

• एक ईथरनेट फ्रेम किन क्षेत्रों से बना होता है, और प्रत्येक क्या करता है?
• ईथरनेट साझा CSMA/CD मीडिया से स्विच्ड पूर्ण-द्वैध लिंक में कैसे विकसित हुआ?
• ईथरनेट परिवार में गति और भौतिक मीडिया की क्या सीमा शामिल है?
• ईथरनेट स्विच फ्रेम को कैसे अग्रेषित करते हैं और टकरावों को कैसे समाप्त करते हैं?
• वायर्ड लोकल-एरिया और डेटा-सेंटर नेटवर्क के लिए ईथरनेट प्रमुख क्यों बना हुआ है?

Key concepts

• ईथरनेट फ्रेम प्रारूप
• MAC पते
• CSMA/CD (विरासत)
• पूर्ण-द्वैध स्विच्ड ईथरनेट
• भौतिक मीडिया (ट्विस्टेड पेयर, फाइबर)
• ईथरनेट गति (फास्ट, गीगाबिट, 10G+)
• CRC त्रुटि का पता लगाना
• ईथरनेट स्विच

Key theories

ईथरनेट फ्रेम संरचना

एक ईथरनेट फ्रेम सिंक्रनाइज़ेशन के लिए एक प्रस्तावना, गंतव्य और स्रोत MAC पते, एक प्रकार/लंबाई क्षेत्र, एक परिवर्तनीय-लंबाई पेलोड, और त्रुटि का पता लगाने के लिए एक CRC वहन करता है; यह सरल, स्थिर प्रारूप दशकों की गति वृद्धि के बावजूद बना हुआ है।

साझा CSMA/CD से स्विच्ड पूर्ण द्वैध तक

मूल ईथरनेट एक समाक्षीय बस साझा करता था और टकरावों को प्रबंधित करने के लिए CSMA/CD का उपयोग करता था; आधुनिक ईथरनेट प्रत्येक होस्ट को पूर्ण द्वैध में संचालित एक समर्पित स्विच्ड लिंक देता है, जिससे टकराव समाप्त हो जाते हैं और स्विच पोर्ट गति के साथ क्षमता बढ़ती है।

Clinical relevance

ईथरनेट कार्यालयों, घरों और डेटा केंद्रों का वायर्ड नेटवर्किंग मानक है, और इसका फ्रेम प्रारूप वह सब्सट्रेट है जिस पर IP और इंटरनेट स्टैक का बाकी हिस्सा स्थानीय लिंक पर चलता है। इसका स्विच्ड, पूर्ण-द्वैध रूप उच्च, अनुमानित थ्रूपुट प्रदान करता है जिस पर डेटा केंद्र और एंटरप्राइज़ नेटवर्क निर्भर करते हैं, और गति में इसका निरंतर स्केलिंग इसे आधुनिक बुनियादी ढांचे के लिए केंद्रीय रखता है।

History

मेटकाफ और बोग्स ने 1973-1976 में ज़ेरॉक्स PARC में ईथरनेट का आविष्कार किया, जिसमें एक साझा समाक्षीय केबल पर CSMA/CD का उपयोग किया गया। इसे IEEE 802.3 के रूप में मानकीकृत किया गया और 10 Mbps साझा कोएक्स से ट्विस्टेड-पेयर वायरिंग तक प्रगति हुई, फिर स्विच्ड पूर्ण-द्वैध ऑपरेशन तक जो टकरावों को समाप्त करता था, और फास्ट, गीगाबिट, और मल्टी-टेन-गीगाबिट गति के माध्यम से आगे बढ़ा, टोकन रिंग जैसी प्रतिस्पर्धी LAN प्रौद्योगिकियों से अधिक समय तक चला।

Key figures

• Robert Metcalfe
• David Boggs

Seminal works

• metcalfe1976
• kurose2021
• ieee8023-2018

Frequently asked questions

क्या ईथरनेट अभी भी CSMA/CD का उपयोग करता है?

आधुनिक स्विच्ड ईथरनेट आमतौर पर ऐसा नहीं करता है। प्रत्येक होस्ट का एक स्विच से एक समर्पित पूर्ण-द्वैध लिंक होता है, इसलिए कोई टकराव नहीं होता है और CSMA/CD अनावश्यक है। यह तंत्र विरासत अर्ध-द्वैध साझा खंडों के लिए मानक का हिस्सा बना हुआ है, लेकिन वे आज दुर्लभ हैं।

ईथरनेट अन्य LAN प्रौद्योगिकियों से अधिक समय तक क्यों चला है?

ईथरनेट ने एक सरल, स्थिर फ्रेम प्रारूप को गति में निरंतर वृद्धि, कम लागत और आसान स्विचिंग के साथ जोड़ा। इसकी पश्चगामी संगतता और पारिस्थितिकी तंत्र ने इसे मेगाबिट्स से कई गीगाबिट्स तक स्केल करने दिया, बिना बुनियादी अमूर्तताओं को बदले, जिससे यह टोकन रिंग जैसे विकल्पों को विस्थापित कर सका और वायर्ड नेटवर्किंग पर हावी हो सका।