التقنية المستخدمه في بنية Ethernet

[المهندس زياد]

السلام عليكم


ETHERNET

المقدمه:

كان أول اسم تم إطلاقه على هذا النوع من البيانات الخاصه بالشبكات هو:Ethernet DIX والذي يضم الأحرف الأولى لأسماء الشركات التي اشتركت في إنتاجها وهن: DigitalوIntelوXerox. في خلال هذه الفترة كان معهد IEEE المتخصص في مجال هندسة الكهرباء والإليكترونات منهمكا في وضع المعايير التي سيتم على أساسها تشغيل Ethernet وهي المهمه التي أسماها المعهد Project 802 فيما بعد. ومن منطلق النجاح الذي حققه المعهد في هذه المهمه فقد تم تطوير المعيار IEEE802.3 لبنية Ethernet واعتمادا على استشعار نقل أو إنتقال البيانات Carrier Sensing تلك التقنية التي اشترك في تطويرها كل من Robert Metcalfe و David Boggs وفريق المهندسين العامل معهما أصبحت Ethernet الوسيط الرئيسي الأول المستخدم من وسائط الاتصال ودخلت بذلك في تنافس حاد مع بنية Token Ring التي تقدمت بها شركة IBM أو المعيار IEEE802.5

عمليات الإرسال التي تقوم على استشعار نقل البيانات:

عندما تتهيأ إحدى وحدات الاتصال في بنية Ethernet للقيام بعملية إرسال, يجب في البداية أن تتأكد من عدم وجود عمليات نشطة على قناة الاتصال إذا كانت هناك وحدة اتصال اخرى في وضع إرسال يقال أنها "نشطة" ويعرف هذا النشاط أو عملية الإرسال بإسم Carrier وبإختصار هذا هو السبب الذي جعل Ethernet معروفه أيضا بإسم وسيط الاتصال القائم على استشعار انتقال البيانات Carrier-Sensing Communication Medium أو CSMA Carrier Sensing with Multiple Access في حالة وجود العديد من وحدات الاتصال النشطه على شبكه Ethernet
إذا تم اكتشاف عمليات إرسال أخرى على الشبكه فيجب أن تنتظر وحدة الاتصال لمدة 9.6 مايكروثانية على الأقل بعد إرسال مجموعة البيانات الأخيره قبل أن تقوم بإرسال مجموعة البيانات الخاصه بها وإذا تصادف قيام وحدتي اتصال بعمليات إرسال متزامنه يتم إرسال إشارات مدمجه في عملية تعرف بإسم Fused Signal Bombardment أو تصادم Collision وتقوم الشبكه من جانبها بفحص هذا التصادم للحد من التزاحم وقد تم إضافة هذه التقنية إلى CSMA فأصبحت تعرف بإسم CSMA/CD
Carrier Sense with Multiple Access and Collision Detection

تقوم وحدات الاتصال الحادث فيها هذا التصادم بإنهاء عمليات الارسال التي تقوم بها في الحال فتقوم أول وحدة اتصال تكتشف هذا التصادم بإرسال رسالة تحذير إلى جميع وحدات الاتصال الأخرى وهنا تبدأ جميع وحدات الاتصال في تنفيذ مؤقت تصادم عشوائي لتحديد الفتره المفترض انتظارها قبل محاولة ارسال أية مجموعات أخرى من البيانات وهي العملية معروفه بإسم Back-off Algorithm وإذا تم اكتشاف المزيد من حالات التصادم يتم مضاعفة زمن التأخير العشوائي الذي تم احتسابه.


تصميم Ethernet ونظام الكابلات وأجهزة التحويل المستخدمة فيها:

تتعدد النماذج والأشكال الخاصة ببنية Ethernet وعموما فإنه يطلق على الأسلوب الذي يتم به تنظيم وحدات الاتصال الطرفيه داخل أي هيكل اسم بنية الشبكة(الهيكل العام لتوصيلات الشبكه) ومن نماذج هذه البنية نموذج الشبكه الخطية Bus ونموذج الشبكه النجميه Star ونموذج شبكة االاتصال الفردي Point-to-Point



الشبكه الخطيه Bus شبكه محليه خطيه يتم فيها تنفيذ عمليات الارسال والاستقبال الخاصه بوحدات البيانات من جانب جميع الوحدات المتصله بالشبكه


الشبكه النجميه Star التركيب الذي يتم فيه بين نقاط الطرفيه من خلال Switch مركزي أو Hub عبر روابط مباشره

شبكة الاتصال الفردي Point-to-Point يمتد الاتصال الفعلي من وحدة اتصال الى أخرى عبر قناة الاتصال

تتعدد كذلك أنواع الخيارات الخاصة ببنية Ethernet وبعضها معروض بالفعل في الشكل الاتي ومعرف في القائمه التالية:

جدول بمواصفات Ethernet مصنفه تبعا للنوع تيسيرا لأمر المقارنه

Ethernet,10Base5: أحد الخيارات الخاصه بشبكة Ethernet والذي تتألف فيه بنية الشبكه من سلك محوري سميك وتستخدم كابلا من نوع RG08 فتمر عملية الاتصال من NIC عبر أحد كابلات الخاصه بجهاز الارسال والاستقبال المستخدم في الشبكه إلى جهاز ارسال واستقبال خارجي ووصولا في النهاية إلى الكابل المحوري السميك أنظر للشكل القادم نظرا للتشويش الذي يحدث في الاشارات يفضل ضبط المقطع على مسافه أقل من 500 مترا مع تعيين حد أقصى من وحدات الاتصال يصل إلى 100 وحدة إتصال لكل مقطع من إجمالي عدد الوحدات الموجوده الذي يصل إلى 1.024

شبكة Ethernet المطبقة لمعيار 10Base5

10Base2: تتألف بنية Ethernet في هذا الخيار من أسلاك رفيعة Thinnet وتستخدم كابلا من نوع RG-58 باستخدام 10Base2 يتم تنفيذ المهام الخاصة بجهاز الإرسال والاستقبال في NIC وتقوم موصلات BNC T بربط الكابل بمركز المعلومات الخاص بالشبكه NIC انظر للشكل القادم وكما هو الحال مع جميع أنواع الوسائط الاخرى فنظرا لتدهور معدل إرسال الاشاره ودرجة وضوحها لا يتم زيادة مسافة ارسال المقطع عادة عن 185 مترا مع تعيين حد أقصى لوحدات الاتصال الخاصة بكل مقطع يصل الى 30 وحدة من اجمالى عدد وحدات اتصال الذي يصل الى 1.024

مخطط شبكة 10Base2

10BaseT: تتمثل مواصفات هذا المعيار في استخدام زوج من الاسلاك الملفوفه غير المعزولهUTP مع كابل من نوع RJ-45 ولا مجال هنا في شبكة Ethernet المؤلفه من أسلاك مزدوجه وملفوفه لاستخدام الكابلات المحوريه المعزوله عن الكهرباء وإنما يستخدم الاسلاك المعزوله التقليديه المصنوعه من النحاس في بنية الشبكة االنجمية Star يتم الاتصال بين كل وحدة اتصال وبين أحد منافذ الفريده في جهاز Hub أو Switch من خلال كابل من نوع RJ-45 متصل بسلك من نوع UTP انظر للشكل القادم ويقوم جهاز الشبكه الرئيسي Hub هنا بمحاكاة الاشارات الموجوده في الكابل الخاص ببنية Ethernet ونظرا للتدهور الذي يطرأ على الاشارات يشترط استخدام الكابل عبر مسافة تصل الى اقل من 100 متر بين وحدة الاتصال وبين جهاز الشبكة الرئيسي Hub

مخطط شبكة 10BaseT

.
.
.
.
.


Fast Ethernet,100BaseT: لضمان التوافق مع التطبيقات التي تشترط معدلا محددا في نقل البيانات وامكانيات توسيع الشبكه قام Fast Ethernet Alliance بتقديم شكل جديد من بنية هذه الشبكات بسرعة 100 ميجا بايت في الثانيه ويتألف هذا الاتحاد من مجموعة شركات هي:

3Com Corporation,David Systems,Digital Equipment Corporation,Grand Junction Networks,Intel Corporation,National Semiconductor,Sun Microsystems,Synoptics Communications

Gigabit Ethernet, 1000BaseT: يستخدم هذا الخيار مع تصميم البنيه التحتيه الرئيسيه لضمان التوافق مع التطبيقات التي تشترط معدلا معينا في نقل البيانات وامكانيات توسيع الشبكه وتدعم Gigabit Ethernet تكنولوجيا عاليه بسرعة 1000 ميجا بايت في الثانيه

لكي نفهم الفرق في سرعة الارسال بين 10BaseT و 100BaseT علينا ان نفهم هذه المعادله:
Station-to-Hub Diameter Meters =25.000/Transmission Rate Mbps

اذا كان معدل سرعة الارسال في شبكة 10Base T Ethernet هو 10 ميجا بايت في الثانيه:

Diameters=25.000 Meters
Diameters Meters =25.000/10 Mbps

اذا كان معدل سرعة الارسال في شبكة 10Base Fast T Ethernet هو 100 ميجا بايت في الثانيه:
Diameter Meters=25.000/100
Mbps Diameters=250 Meters

الاستنتاج: يتضح من خلال هذه المعادلات أن طول القطر الواصل بين وحدة الاتصال وجهاز Hub في شبكة

Fast Ethernet التي تبلغ سرعتها 100 ميجا بايت في الثانيه يصل عادة الى 1/10 من طول هذا القطر في شبكة Ethernet التي تبلغ سرعتها 10 ميجا بايت في الثانية ويتم حساب القيمه هنا بالمتر وتسمح هذه السرعه في مقابل المسافه المحدده في Fast Ethernet بزيادة الحد الاقصى من وحدات البت التى يتم ارسالها عبر الشبكه الى عشرة اضعاف ومن المتطلبات الاخرى التي تشترطها شبكة Fast Ethernet وجود NICs في وحدة الاتصال تصل سرعتها الى 100 ميجا بايت في الثانيه وجهاز الشبكه الرئيسي Hub أو جهاز التحويل Switch وسلك من نوع UTP Category 5 تبعا لنوع البيانات

عناوين الأجهزه والتنسيقات الخاصه بمجموعات البيانات:

بعد الاطلاع على بعض المعلومات المتعلقه بتصميم بنية Ethernet والكابلات المستخدمه فيها نستطيع أن ننتقل الان الى مناقشة الاساليب الرئيسيه المتبعه في انشاء العناوين وتنسيق البيانات في بنية Ethernet حيث ان لكل وحدة اتصال في Ethernet عنوان مميز مؤلف من 48 بت يرتبط بجميع NICs الموجوده على الشبكه
لا تقتصر وظيفة هذه العناوين على تحديد وحدة اتصال واحدة بعينها فحسب وانما تعد ايضا جزءا رئيسيا في عمليات الارسال التي تتم عبر شبكة Ethernet وهناك ثلاث أنواع من هذه العناوين:

عنوان Unicast: يتم الارسال الى وحدة اتصال واحده


عنوان Multicast: يتم الارسال الى شبكه فرعيه او الى مجموعه من وحدات الاتصال


عنوان Broadcast: يتم الارسال الى جميع وحدات الاتصال

لايهم بالضروره ما اذا كانت وجهة الوصول الخاصه بعملية الارسال Unicast أو Multicast أو Broadcast لأنه سوف يتم تمرير كل مجموعه من مجموعات البيانات على حده بشكل متعاقب عبر كل وسيط موجود على الشبكه الفرعيه المحليه

يتباين الطول الخاص بمجموعة البيانات في بنية Ethernet ولكن من الممكن الجزم عموما بأن طول أية مجموعة عادة ما لا يقل عن 64 octets ولا يزيد عن 1.518 octets تتألف كل مجموعة من مجموعات البيانات من عدة حقول :Preamble,Destination Address,Source Address,Frame Type,Frame Data,Cyclic Redundancy Chseck CRC



Preamble: يساعد في تحقيق التزامن بين وحدة الارسال ووحدة أو وحدات الاستقبال

Destination Address: يحدد عنوان وحدة الاستقبال

Source Address: يحدد عنوان وحدة الارسال


Frame Type: يحدد نوع البيانات في مجموعه البيانات لتحديد الوحدة البرمجيه للبروتوكول الذي سيتم استخدامه في عملية المعالجة

Frame Data: يحدد البيانات الموجوده في المجموعه على اساس النوع السابق تحديده في Frame Type

CRC : يساعد في إكتشاف الاخطاء المرتبطة بعملية الارسال فتقوم وحدة الارسال بحساب قيمة خاصه لمجموعه البيانات قبل الارسال وعند استرجاع مجموعة البيانات تقوم وحدة الاستقبال بحساب قيمتها مرة اخرى والتي يجب ان تتطابق هذه المره مع القيمة الاولى لضمان عملية ارسال ناجحة وكاملة

ملاحظة: هذا الموضوع حصري لموقع عرب هاردوير ولم يتم نسخه أو اقتباسه من أي منتدى اخر
أتمنى ان يكون قد نال إعجابكم لأن بصراحة أخذ مني وقتا طويلا وجهدا كبيرا

[وليد بارباع]

بارك الله فيك
دائما مواضيعك مفيدة

[أ بـو بـد ر]

جزاك الله خير

[one-zero]

بارك الله فيك اخي العزيز

[Mohammad Saad]

موضوع قيم ومفيد جداً ... بس ااااااه لو عملته فيديو ...... يبقى تحفة .... عموماً ... جزاك الله خيراً على المجهود

[المهندس زياد]

موضوع قيم ومفيد جداً ... بس ااااااه لو عملته فيديو ...... يبقى تحفة .... عموماً ... جزاك الله خيراً على المجهود

شكرا أخي وكلامك صحيح بالفيديو تقدر تعطي معلومات أكثر في وقت أقل على العموم طريقة الفيديو مش عاملها من قبل بس إن شاء الله حبدأ فيها قريبا ومنذ فترة أفكر في الموضوع, في بعض الأمور الآن تمنعني من البدأ في الفيديو من وقت للتحضير ووقت للتسجيل والرفع وأمور شخصيه و و و ..... المهم إن شاء الله أول ما تتاح لي الفرصة حبدأ وانا عاهدت نفسي أني أقدم شي بالفيديو ولو شي بسيط لهذا المنتدى الرائع وأنا عند وعدي بس ما تتكل على كلامي وتتكاسل وما تقرأ مواضيعي لو لقيتهن معروضات بطريقة كتابيه:D

[أيمن النعيمي]

شكرا أخي زياد على الموضوع الشامل
وأتمنى أن نشاهد الكثير من هذه المواضيع على المنتدى

[Bahaa Hamam]

موضوع ممتاز
بارك الله فيك اخي المهندس زياد
موضوعاتك فعلا جميلة وتستحق الشكر

[sisaoking]

جزاك الله خيرا اخى الكريم

[raouf_dz]

بارك الله فيك اخي

[عبدالمهيمن]

بارك الله فيك