مفهوم اترنت Ethernet

اترنت (Ethernet) یک فناوری شبکه است که برای ارتباط و انتقال داده‌ها در شبکه‌های محلی (LAN) و برخی از شبکه‌های گسترده (WAN) استفاده می‌شود. اترنت به‌طور گسترده‌ای در شبکه‌های کامپیوتری برای اتصال دستگاه‌ها به یکدیگر و به اشتراک‌گذاری منابع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه و نسخه‌ها:

1. تاریخچه:
   • اترنت در اوایل دهه 1970 توسط Robert Metcalfe و تیمش در شرکت Xerox PARC (Palo Alto Research Center) توسعه داده شد. اولین نسخه از اترنت به نام 10BASE-T در اوایل دهه 1980 به بازار آمد و به سرعت به استانداردی برای شبکه‌های محلی تبدیل شد.
2. نسخه‌های اترنت:
   • 10BASE-T: اولین نسخه اترنت با سرعت 10 مگابیت بر ثانیه (Mbps) و استفاده از کابل‌های جفت‌تابیده.
   • 100BASE-TX: معروف به Fast Ethernet با سرعت 100 مگابیت بر ثانیه.
   • 1000BASE-T: معروف به Gigabit Ethernet با سرعت 1 گیگابیت بر ثانیه (Gbps).
   • 10GBASE-T: اترنت با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه.
   • 25GBASE-T و 40GBASE-T: نسخه‌های جدیدتر با سرعت‌های 25 و 40 گیگابیت بر ثانیه.

اصول کار اترنت:

1. فریم‌های اترنت:
   • داده‌ها در اترنت به‌صورت فریم‌های (Frames) بسته‌بندی می‌شوند. هر فریم شامل آدرس‌های مبدأ و مقصد، داده‌های کاربری، و اطلاعات کنترلی است.
2. آدرس‌ دهی MAC:
   • اترنت از آدرس‌های MAC (Media Access Control) برای شناسایی دستگاه‌ها در شبکه استفاده می‌کند. هر دستگاهی که به شبکه متصل است، یک آدرس MAC منحصر به فرد دارد.
3. مدیریت دسترسی به رسانه:
   • اترنت به‌طور سنتی از پروتکل CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) برای مدیریت دسترسی به رسانه استفاده می‌کند. این پروتکل به دستگاه‌ها این امکان را می‌دهد که بررسی کنند آیا رسانه (کابل) در حال حاضر در حال استفاده است یا خیر و در صورت وجود تداخل، مجدداً تلاش کنند.
4. کابل‌ها و رسانه‌ها:
   • اترنت معمولاً از کابل‌های جفت‌تابیده (Twisted Pair) و کابل‌های فیبر نوری برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند. برای اتصال دستگاه‌ها به سوئیچ‌ها یا روترها، معمولاً از کابل‌های جفت‌تابیده CAT5e، CAT6، یا CAT6a استفاده می‌شود.

کاربردهای اترنت:

1. شبکه‌های محلی (LAN):
   • اترنت به‌طور گسترده‌ای در شبکه‌های محلی برای اتصال کامپیوترها، چاپگرها، و دیگر دستگاه‌های شبکه استفاده می‌شود. این فناوری به سازمان‌ها امکان می‌دهد تا شبکه‌های داخلی خود را به‌طور مؤثر و با سرعت بالا راه‌اندازی کنند.
2. شبکه‌های گسترده (WAN):
   • نسخه‌های پیشرفته‌تر اترنت مانند Metro Ethernet برای ایجاد شبکه‌های گسترده و ارائه خدمات اینترنت به سازمان‌ها و مشتریان استفاده می‌شود.
3. توسعه‌های صنعتی:
   • اترنت در محیط‌های صنعتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. نسخه‌های خاصی از اترنت به نام Industrial Ethernet برای استفاده در شرایط صنعتی و محیط‌های سخت طراحی شده‌اند.
4. مراکز داده و سرورها:
   • در مراکز داده و سرورها، اترنت با سرعت‌های بالا مانند 10GBASE-T و 25GBASE-T برای ارائه پهنای باند بالا و انتقال سریع داده‌ها استفاده می‌شود.

مزایا و محدودیت‌ها:

1. مزایا:
   • سادگی و مقرون به صرفه بودن: اترنت یک فناوری ساده و مقرون به صرفه است که برای استفاده در شبکه‌های محلی و گسترده بسیار مناسب است.
   • پهنای باند بالا: با نسخه‌های جدیدتر اترنت، سرعت‌های انتقال داده به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.
   • پشتیبانی از کابل‌های استاندارد: اترنت می‌تواند از کابل‌های استانداردی مانند جفت‌تابیده و فیبر نوری استفاده کند که نصب و نگهداری آن‌ها آسان است.
2. محدودیت‌ها:
   • مسافت محدود: در مقایسه با برخی از فناوری‌های دیگر مانند فیبر نوری، اترنت با کابل‌های جفت‌تابیده ممکن است محدودیت‌های مسافت داشته باشد.
   • تداخل و ازدحام: در شبکه‌های با تعداد بالا دستگاه‌ها، ممکن است مشکلاتی مانند تداخل و ازدحام داده‌ها بوجود آید، اگرچه این مشکلات در نسخه‌های جدیدتر بهبود یافته است.

نتیجه‌گیری:

اترنت یک فناوری شبکه بسیار مؤثر و پراستفاده است که برای ایجاد و مدیریت شبکه‌های محلی و گسترده به‌کار می‌رود. با نسخه‌های مختلف و بهبودهای مداوم در سرعت و عملکرد، اترنت توانسته است نیازهای مختلف شبکه‌ای را برآورده کند و به یکی از پایه‌های اصلی ارتباطات شبکه‌ای تبدیل شود.