شبکه‌های اترنت و محدودیت‌های آن

در این مقاله تفاوت های این شبكه با دیگر شبكه ها و همچنین برخی ویژگی های این شبكه را بیان می كنیم.یك شبكه اترنت دارای محدودیت های متفاوت از ابعاد گوناگون (بكارگیری تجهیزات) است.
طول كابلی كه تمام ایستگاهها بصورت اشتراكی از آن بعنوان محیط انتقال استفاده می نمایند یكی از شاخص ترین موارد در این زمینه است. سیگنال های الكتریكی در طول كابل بسرعت منتشر می گردند. همزمان با طی مسافتی، سیگنال ها ضعیف می گردند. وجود میدان های الكتریكی كه توسط دستگاههای مجاور كابل نظیر لامپ های فلورسنت ایجاد می گردد، باعث تلف شدن سیگنال می گردد.
طول كابل شبكه می بایست كوتاه بوده تا امكان دریافت سیگنال توسط دستگاه های موجود در دو نقطه ابتدایی و انتهایی كابل بصورت شفاف و با حداقل تاخیر زمانی فراهم گردد. همین امر باعث بروز محدودیت در طول كابل استفاده شده، می گردد پروتكل CSMA/CD امكان ارسال اطلاعات برای صرفا یك دستگاه را در هر لحظه فراهم می نماید، بنابراین محدودیت هایی ازلحاظ تعداددستگاههایی كه می توانند بر روی یك شبكه مجزا وجود داشته باشند، نیز بوجود خواهد آمد. با اتصال دستگاه های متعدد (فراوان) بر روی یك سگمنت مشترك، شانس استفاده از محیط انتقال برای هر یك از دستگاه های موجود بر روی سگمنت كاهش پیدا خواهد كرد.
در این حالت هر دستگاه به منظور ارسال اطلاعات می بایست مدت زمان زیادی را در انتظار سپری نماید. تولید كنندگان تجهیزات شبكه دستگاه های متفاوتی را به منظور غلبه بر مشكلات ومحدودیت گفته شده، طراحی و عرضه نموده اند.
اغلب دستگاههای فوق مختص شبكه های اترنت نبوده ولی در سایر تكنولوژی های مرتبط با شبكه نقش مهمی را ایفاء می نمایند. تكراركننده (Repeater) اولین محیط انتقال استفاده شده در شبكه های اترنت كابل های مسی كواكسیال بود كه Thicknet (ضخیم) نامیده می شوند. حداكثر طول یك كابل ضخیم ۵۰۰ متر است. در یك ساختمان بزرگ، كابل ۵۰۰ متری جوابگوی تمامی دستگاه های شبكه نخواهد بود. تكرار كننده ها با هدف حل مشكل فوق، ارایه شده اند. تكراركننده ها، سگمنت های متفاوت یك شبكه اترنت را به یكدیگر متصل می كنند.
در این حالت تكراركننده سیگنال ورودی خود را از یك سگمنت اخذ و با تقویت سیگنال آن را برای سگمنت بعدی ارسال خواهد كرد. بدین ترتیب با استفاده از چندین تكرار كننده و اتصال كابل های مربوطه توسط آنان، می توان قطر یك شبكه را افزایش داد. (قطر شبكه به حداكثر مسافت موجود بین دو دستگاه متمایز در شبكه اطلاق می گردد) Bridges و سگمنت شبكه های اترنت همزمان با رشد (بزرگ شدن) دچار مشكل تراكم می گردند.
در صورتیكه تعداد زیادی ایستگاه به یك سگمنت متصل گردند، هر یك دارای ترافیك خاص خود خواهند بود. در شرایط فوق، ایستگاههای متعددی قصد ارسال اطلا عات را دارند ولی با توجه به ماهیت این نوع از شبكه ها در هر لحظه یك ایستگاه شانس و فرصت استفاده از محیط انتقال را پیدا خواهد كرد. در چنین وضعیتی تعداد تصادف در شبكه افزایش یافته و عملا كارآیی شبكه افت خواهد كرد.یكی از راه حل های موجود به منظور برطرف نمودن مشكل تراكم در شبكه تقسیم یك سگمنت به چندین سگمنت است.
با این كار برای تصادف هایی كه در شبكه بروز خواهد كرد، دامنه وسیعتری ایجاد می گردد.راه حل فوق باعث بروزیك مشكل دیگرمی گردد: سگمنت ها قادر به اشتراك اطلاعات با یكدیگر نخواهند بود. به منظور حل مشكل فوق، Bridges در شبكه اترنت پیاده سازی شده است. Bridge دو و یا چندین سگمنت را به یكدیگر متصل خواهد كرد. بدین ترتیب دستگاه فوق باعث افزایش قطر شبكه خواهد شد. عملكرد Bridge از بعد افزایش قطر شبكه نظیر تكراركننده است، با این تفاوت كه Bridge قادر به ایجاد نظم در ترافیك شبكه نیز خواهد بود.
Bridge نظیر سایردستگاههای موجود در شبكه قادر به ارسال و دریافت اطلاعات بوده ولی عملكرد آنها دقیقا مشابه یك ایستگاه نمی باشد. Bridge قادر به ایجاد ترافیكی كه خود سرچشمه آن خواهد بود، نیست (نظیر تكراركننده) .Bridge صرفا چیزی را كه از سایر ایستگاهها می شنود، منعكس می نماید.
(Bridge قادر به ایجا د یك نوع فریم خاص اترنت بمنظور ایجاد ارتباط با سایر Bridge ها می باشند) همانگونه كه قبلا اشاره گردید هر ایستگاه موجود در شبكه تمام فریم های ارسال شده بر روی محیط انتقال را دریافت می نماید. (صرفنظر ازاینكه مقصد فریم همان ایستگاه باشد و یا نباشد.) Bridge با تاكید بر ویژگی فوق سعی بر تنظیم ترافیك بین سگمنت ها دارد.روترها: سگمنت های منطقی با استفاده از Bridge امكان ارتباط همزمان بین ایستگاههای موجود در چندین سگمنت فراهم می گردد.
Bridge در رابطه با ترافیك موجود در یك سگمنت عملیات خاصی را انجام نمی دهد. یكی از ویژگی های مهم Bridge ارسالی فریم های اطلاعاتی از نوع Broadcast برای تمام سگمنت های متصل شده به یكدیگر است. همزمان با رشد شبكه و گسترش سگمنت ها، ویژگی فوق می تواند سبب بروز مسایلی در شبكه گردد.
زمانیكه تعداد زیادی از ایستگاه های موجود در شبكه های مبتنی بر Bridge، فریم های Broadcast را ارسال می نمایند، تراكم اطلاعاتی بوجود آمده بمراتب بیشتر از زمانی خواهد بود كه تمامی دستگاهها در یك سگمنت قرار گرفته باشند. روتر یكی از دستگاههای پیشرفته در شبكه بوده كه قادر به تقسیم یك شبكه به چندین شبكه منطقی مجزا است.روتر ها یك محدوده منطقی برای هر شبكه ایجاد می نمایند. روترها بر اساس پروتكل هایی كه مستقل از تكنولوژی خاص در یك شبكه است، فعالیت می نمایند. ویژگی فوق این امكان را برای روتر فراهم خواهد كرد كه چندین شبكه با تكنولوژی های متفاوت را به یكدیگر مرتبط نماید.
استفاده از روتر در شبكه های محلی و گسترده امكان پذیراست. وضعیت فعلی اترنت از زمان مطرح شدن شبكه های اترنت تاكنون تغییرات فراوانی از بعد تنوع دستگاه های مربوطه ایجاد شده است. در ابتدا از كابل كواكسیال در این نوع شبكه ها استفاده می گردید.امروزه شبكه های مدرن اترنت از كابل های بهم تابیده و یا فیبر نوری برای اتصال ایستگاه ها به یكدیگر استفاده می نمایند. در شبكه های اولیه اترنت سرعت انتقال اطلاعات ده مگابیت در ثانیه بود ولی امروزه این سرعت به مرز ۱۰۰و حتی ۱۰۰۰ مگابیت در ثانیه رسیده است.
مهمترین تحول ایجاد شده در شبكه های اترنت امكان استفاده از سوییچ های اترنت است. سگمنت ها توسط سوییچ به یكدیگر متصل می گردند. (نظیر Bridge با این تفاوت عمده كه امكان اتصال چندین سگمنت توسط سوییچ فراهم می گردد) برخی از سوییچ ها امكان اتصال صدها سگمنت به یكدیگر را فراهم می نمایند. تمام دستگاههای موجود در شبكه، سوییچ و یا ایستگاه می باشند. قبل از ارسال فریم های اطلاعاتی برا ی هر ایستگاه، سوییچ فریم مورد نظر را دریافت و پس از بررسی، آن را برای ایستگاه مقصد مورد نظر ارسال خواهد كرد. عملیات فوق مشابه Bridge است، ولی در مدل فوق هر سگمنت دارای صرفا یك ایستگاه است و فریم صرفا به دریافت كننده واقعی ارسال خواهد شد. بدین ترتیب امكان برقراری ارتباط همزمان بین تعداد زیادی ایستگاه در شبكه های مبتنی بر سوییچ فراهم خواهد شد.
همزمان با مطرح شدن سوییچ های اترنت مسیله Full-duplex نیز مطرح گردید. Full-dulex یك اصطلاح ارتباطی است كه نشاندهنده قابلیت ارسال و دریافت اطلاعات بصورت همزمان است. در شبكه های اترنت اولیه وضعیت ارسال و دریافت اطلاعات بصورت یكطرفه (half-duplex) بود.در شبكه های مبتنی بر سوییچ، ایستگاهها صرفا با سوییچ ارتباط برقرار كرده و قادر به ارتباط مستقیم با یكدیگر نمی باشند.
در این نوع شبكه ها از كابل های بهم تابیده و فیبر نوری استفاده و سوییچ مربوطه دارای كانكنورهای لازم در این خصوص می باشند.. شبكه های مبتنی بر سوییچ عاری از تصادم بوده و همزمان با ارسال اطلاعات توسط یك ایستگاه به سوییچ، امكان ارسال اطلاعات توسط سوییچ برای ایستگاه دیگر نیز فراهم خواهد شد. اترنت و استاندارد ۸۰۲‎/۳ شاید تاكنون اصطلاح ۸۰۲‎/۳ را در ارتباط با شبكه های اترنت شنیده باشید. اترنت بعنوان یك استاندارد شبكه توسط شركت های: دیجیتال، اینتل و زیراكس (DIX) مطرح گردید. در سال ۱۹۸۰ موسسه IEEE كمیته ای را مسوول استاندارد سازی تكنولوژی های مرتبط با شبكه كرد.
موسسه IEEE نام گروه فوق را ۸۰۲ قرار داد. (عدد ۸۰۲ نشاندهنده سال و ماه تشكیل كمیته استاندارسازی است) كمیته فوق از چندین كمیته جانبی دیگر تشكیل شده بود. هر یك از كمیته های فرعی نیز مسوول بررسی جنبه های خاصی از شبكه گردیدند. موسسه IEEE برای تمایز هر یك از كمیته های جانبی از روش نامگذاری:x .۸۰۲x استفاده كرد. X یك عدد منصر بفرد بوده كه برای هر یك از كمیته ها در نظر گرفته شده بود. گروه ۸۰۲‎/۳ مسوولیت استاندارد سازی عملیات در شبكه های CSMA/CD را برعهده داشتند.
(شبكه فوق در ابتدا DIX Ethernet نامیده می شد) اترنت و ۸۰۲‎/۳ از نظر فرمت داده ها در فریم های اطلاعاتی با یكدیگر متفاوت می باشند. تكنولوژی های متفاوت شبكه متداولترین مدل موجود در شبكه های كامپیوتری (رویكرد دیگری از اترنت) توسط شركت IBM و با نام Token ring عرضه گردید. در شبكه های اترنت به منظور دستیابی از محیط انتقال از فواصل خالی (Gap) تصادفی در زمان انتقال فریم ها استفاده می گردد. شبكه های Token ring از یك روش پیوسته در این راستا استفاده می نمایند.
در شبكه های فوق، ایستگاه ها از طریق یك حلقه منطقی به یكدیگر متصل می گردند. فریم ها صرفا در یك جهت حركت و پس از طی طول حلقه، فریم كنار گذاشته خواهد شد. روش دستیابی به محیط انتقال برای ارسال اطلاعات تابع CSMA/CD نخواهد بود و از روش Token passing استفاده می گردد.در روش فوق در ابتدا یك Token (نوع خاصی از یك فریم اطلاعاتی) ایجاد می گردد. Token فوق در طول حلقه می چرخد. زمانیكه یك ایستگاه قصد ارسال اطلاعات را داشته باشد، می بایست Token را در اختیار گرفته و فریم اطلاعاتی خود را بر روی محیط انتقال ارسال دارد.
زمانیكه فریم ارسال شده مجددا به ایستگاه ارسال كننده برگشت داده شد (طی نمودن مسیر حلقه) ، ایستگاه فریم خود را حذف و یك Token جدید را ایجاد وآن را بر روی حلقه قرار خواهد داد. در اختیار گرفتن Token شرط لازم برا ی ارسال اطلاعات است. سرعت ارسال اطلاعات در این نوع شبكه ها چهار تا شانزده مگابیت در ثانیه است.
اترنت با یك روند ثابت همچنان به رشد خود ادامه می دهد. پس از گذشت حدود سی سال ازعمر شبكه های فوق استانداردهای مربوطه ایجاد و برای عموم متخصصین شناخته شده هستند و همین امر نگهداری و پشتیبانی شبكه های اترنت را آسان نموده است. اترنت با صلابت بسمت افزایش سرعت و بهبود كارآیی و عملكرد گام بر می دارد.

منبع : روزنامه ابرار