Ethernet ve Bağlantı Katmanı Anahtarlaması
Ethernet, çerçeve biçimini, adreslemeyi ve bir fiziksel ortam ailesini tanımlayan baskın kablolu bağlantı katmanı teknolojisidir ve günümüzde, başlangıcındaki paylaşımlı, çarpışmaya eğilimli ortamın aksine, tam çift yönlü anahtarlamalı bir ağ olarak işlemektedir.
Tanım
Ethernet, IEEE 802.3 olarak standartlaştırılmış bir bağlantı katmanı ağ teknolojileri ailesidir; çerçeve biçimini, MAC adreslemeyi ve fiziksel katman seçeneklerini belirtmektedir. Başlangıçta paylaşımlı bir ortamda CSMA/CD kullanırken, günümüzde ağırlıklı olarak anahtarlamalı, tam çift yönlü bağlantılar olarak konuşlandırılmaktadır.
Kapsam
Bu konu, Ethernet standardını ve anahtarlamalı çalışmasını kapsamaktadır: Ethernet çerçeve biçimi (preamble, kaynak ve hedef MAC adresleri, tip, yük ve CRC), CSMA/CD üzerinden paylaşımlı koaksiyel kablodan tam çift yönlü anahtarlamalı bükümlü çift ve fibere evrimi, erken megabit Ethernet'ten çok gigabit varyantlarına kadar hız aralığı ve modern LAN'larda ve veri merkezlerinde Ethernet anahtarlarının rolü. Daha geniş anahtarlamalı LAN konusunu Ethernet'e özgü detaylara odaklanarak tamamlamakta ve üst katman yönlendirmeyi dışlamaktadır.
Temel sorular
- Bir Ethernet çerçevesini hangi alanlar oluşturur ve her biri ne işe yarar?
- Ethernet, paylaşımlı CSMA/CD ortamlarından anahtarlamalı tam çift yönlü bağlantılara nasıl evrilmiştir?
- Ethernet ailesi hangi hız aralığını ve fiziksel ortamları kapsamaktadır?
- Ethernet anahtarları çerçeveleri nasıl iletir ve çarpışmaları nasıl ortadan kaldırır?
- Ethernet, kablolu yerel alan ve veri merkezi ağları için neden baskın kalmıştır?
Anahtar kavramlar
- Ethernet çerçeve biçimi
- MAC adresleri
- CSMA/CD (eski teknoloji)
- tam çift yönlü anahtarlamalı Ethernet
- fiziksel ortamlar (bükümlü çift, fiber)
- Ethernet hızları (Fast, Gigabit, 10G+)
- CRC hata tespiti
- Ethernet anahtarları
Temel kuramlar
- Ethernet çerçeve yapısı
- Bir Ethernet çerçevesi, senkronizasyon için bir preamble, hedef ve kaynak MAC adresleri, bir tip/uzunluk alanı, değişken uzunlukta bir yük ve hata tespiti için bir CRC taşımaktadır; bu basit, kararlı biçim, onlarca yıllık hız artışlarına rağmen varlığını sürdürmüştür.
- Paylaşımlı CSMA/CD'den anahtarlamalı tam çift yönlüye
- Orijinal Ethernet, bir koaksiyel veri yolunu paylaşıyor ve çarpışmaları yönetmek için CSMA/CD kullanıyordu; modern Ethernet ise her ana bilgisayara tam çift yönlü çalışan özel bir anahtarlamalı bağlantı sağlayarak çarpışmaları ortadan kaldırmakta ve kapasitenin anahtar bağlantı noktası hızlarıyla ölçeklenmesine olanak tanımaktadır.
Klinik önem
Ethernet, ofislerin, evlerin ve veri merkezlerinin kablolu ağ standardıdır ve çerçeve biçimi, IP'nin ve İnternet yığınının geri kalanının yerel bağlantılar üzerinden çalıştığı temel katmanı oluşturmaktadır. Anahtarlamalı, tam çift yönlü yapısı, veri merkezlerinin ve kurumsal ağların bağlı olduğu yüksek, öngörülebilir verim sağlamaktadır ve hızdaki sürekli ölçeklenebilirliği, onu modern altyapının merkezinde tutmaktadır.
Tarihçe
Metcalfe ve Boggs, 1973-1976 yılları arasında Xerox PARC'ta, paylaşımlı bir koaksiyel kablo üzerinden CSMA/CD kullanarak Ethernet'i icat etmişlerdir. IEEE 802.3 olarak standartlaştırılmış ve 10 Mbps paylaşımlı koaksiyelden bükümlü çift kablolamaya, ardından çarpışmaları ortadan kaldıran anahtarlamalı tam çift yönlü çalışmaya ve Fast, Gigabit ve çoklu on-gigabit hızlarına doğru ilerlemiştir. Bu süreçte Token Ring gibi rakip LAN teknolojilerinden daha uzun ömürlü olmuştur.
Öne çıkan isimler
- Robert Metcalfe
- David Boggs
İlgili konular
Temel eserler
- metcalfe1976
- kurose2021
- ieee8023-2018
Sıkça sorulan sorular
- Ethernet hala CSMA/CD kullanıyor mu?
- Modern anahtarlamalı Ethernet genellikle kullanmamaktadır. Her ana bilgisayarın bir anahtara özel tam çift yönlü bir bağlantısı bulunmaktadır, bu nedenle çarpışma olmaz ve CSMA/CD gereksizdir. Bu mekanizma, eski yarım çift yönlü paylaşımlı segmentler için standardın bir parçası olmaya devam etmektedir, ancak bunlar günümüzde nadirdir.
- Ethernet neden diğer LAN teknolojilerinden daha uzun ömürlü olmuştur?
- Ethernet, basit, kararlı bir çerçeve biçimini sürekli hız artışları, düşük maliyet ve kolay anahtarlama ile birleştirmiştir. Geriye dönük uyumluluğu ve ekosistemi, temel soyutlamaları değiştirmeden megabitlerden birçok gigabite ölçeklenmesine olanak tanımış, böylece Token Ring gibi alternatifleri yerinden ederek kablolu ağlarda baskın hale gelmesini sağlamıştır.