آشنایی با شبکه‌های اترنت

دستیابی به اطلاعات با روش های مطمئن و با سرعت بالا یكی از رموز موفقیت هر سازمان و موسسه است . طی سالیان اخیر هزاران پرونده و كاغذ كه حاوی اطلاعات با ارزش برای یك سازمان بوده ، در كامپیوتر ذخیره شده اند. با تغذیه دریایی از اطلاعات به كامپیوتر ، امكان مدیریت الكترونیكی اطلاعات فراهم شده است .
كاربران متفاوت در اقصی نقاط جهان قادر به اشتراك اطلاعات بوده و تصویری زیبا از همیاری و همكاری اطلاعاتی را به نمایش می گذارند. شبكه های كامپیوتری در این راستا و جهت نیل به اهداف فوق نقش بسیار مهمی را ایفاء می نمایند.
اینترنت كه عالی ترین تبلور یك شبكه كامپیوتری در سطح جهان است، امروزه در مقیاس بسیار گسترده ای استفاده شده و ارایه دهندگان اطلاعات ، اطلاعات و یا فرآورده های اطلاعاتی خود را در قالب محصولات تولیدی و یا خدمات در اختیار استفاده كنندگان قرار می دهند.وب كه عالی ترین سرویس خدماتی اینترنت می باشد كاربران را قادر می سازد كه در اقصی نقاط دنیا اقدام به خرید، آموزش ، مطالعه و... نمایند.
با استفاده از شبكه، یك كامپیوتر قادر به ارسال و دریافت اطلاعات از كامپیوتر دیگر است .اینترنت نمونه ای عینی از یك شبكه كامپیوتری است . در این شبكه میلیون ها كامپیوتر در اقصی نقاط جهان به یكدیگر متصل شده اند.
اینترنت شبكه ای مشتمل بر زنجیره ای از شبكه های كوچكتراست . نقش شبكه های كوچك برای ایجاد تصویری با نام اینترنت بسیار حایز اهمیت است . تصویری كه هر كاربر با نگاه كردن به آن گمشده خود را در آن پیدا خواهد كرد. در این بخش به بررسی شبكه های كامپیوتری و جایگاه مهم آنان در زمینه تكنولوژی اطلاعات و مدیریت الكترونیكی اطلاعات خواهیم داشت .
شبكه های محلی و شبكه های گسترده تاكنون شبكه های كامپیوتری بر اساس مولفه های متفاوتی تقسیم بندی شده اند. یكی از این مولفه ها حوزه جغرافیایی یك شبكه است.بر همین اساس شبكه ها به دو گروه عمده LAN)Local area network) و WAN)Wide area network) تقسیم می گردند.در شبكه های LAN مجموعه ای از دستگاه های موجود در یك حوزه جغرافیایی محدود، نظیر یك ساختمان به یكدیگر متصل می گردند .
در شبكه های WAN تعدادی دستگاه كه از یكدیگر كیلومترها فاصله دارند به یكدیگر متصل خواهند شد. مثلا اگر دو كتابخانه كه هر یك در یك ناحیه از شهر بزرگی مستقر می باشند، قصد اشتراك اطلاعات را داشته باشند، می بایست شبكه ای WAN ایجاد و كتابخانه ها رابه یكدیگرمتصل نمود. برای اتصال دو كتابخانه فوق می توان از امكانات مخابراتی متفاوتی نظیر خطوط اختصاصی (Leased) استفاده نمود. شبكه های LAN نسبت به شبكه های WAN دارای سرعت بیشتری می باشند. با رشد و توسعه دستگاههای متفاوت مخابراتی میزان سرعت شبكه های WAN ، تغییر و بهبود پیدا كرده است .
امروزه با بكارگیری و استفاده از فیبر نوری در شبكه های LAN امكان ارتباط دستگاههای متعدد كه در مسافت های طولانی نسبت به یكدیگر قرار دارند، فراهم شده است .اترنت در سال ۱۹۷۳ پژوهشگری با نام Metcalfe در مركز تحقیقات شركت زیراكس، اولین شبكه اترنت را بوجود آورد. هدف وی ارتباط كامپیوتر به یك چاپگر بود. وی روشی فیزیكی بمنظور كابل كشی بین دستگاههای متصل بهم در اترنت ارایه نمود. اترنت در مدت زمان كوتاهی بعنوان یكی از تكنولوژی های رایج برای برپاسازی شبكه در سطح دنیا مطرح گردید.
همزمان با پیشرفت های مهم در زمینه شبكه های كامپیوتری ، تجهیزات و دستگاه های مربوطه، شبكه های اترنت نیز همگام با تحولات فوق شده و قابلیت های متفاوتی را در بطن خود ایجاد نمود. باتوجه به تغییرات واصلاحات انجام شده در شبكه های اترنت ، عملكرد و نحوه كار آنان نسبت به شبكه های اولیه تفاوت چندانی نكرده است.
در اترنت اولیه، ارتباط تمام دستگاه های موجود در شبكه از طریق یك كابل انجام می گرفت كه توسط تمام دستگاهها به اشتراك گذاشته می شد. پس از اتصال یك دستگاه به كابل مشترك ، می بایست پتانسیل های لازم بمنظور ایجاد ارتباط با سایر دستگاههای مربوطه نیز در بطن دستگاه وجود داشته باشد (كارت شبكه ) . بدین ترتیب امكان گسترش شبكه بمنظور استفاده از دستگاههای جدید براحتی انجام و نیازی به اعمال تغییرات بر روی دستگاههای موجود در شبكه نخواهد بود. اترنت یك تكنولوژی محلی (LAN) است. اكثر شبكه های اولیه در حد و اندازه یك ساختمان بوده و دستگاهها نزدیك به هم بودند.
دستگاههای موجود بر روی یك شبكه اترنت صرفا قادر به استفاده از چند صد متر كابل بیشتر نبودند. اخیرا با توجه به توسعه امكانات مخابراتی و محیط انتقال، زمینه استقراردستگاههای موجود در یك شبكه اترنت با مسافت های چند كیلومترنیز فراهم شده است . پروتكل در شبكه های كامپیوتری به مجموعه قوانینی اطلاق می گردد كه نحوه ارتباطات را قانونمند می نماید. نقش پروتكل در كامپیوتر نظیر نقش زبان برای انسان است .
برای مطالعه یك كتاب نوشته شده به فارسی می بایست خواننده شناخت مناسبی از زبان فارسی را داشته باشد. بمنظور ارتباط موفقیت آمیز دو دستگاه در شبكه می بایست هر دو دستگاه از یك پروتكل مشابه استفاده نمایند. اصطلاحات اترنت شبكه های اترنت از مجموعه قوانین محدودی بمنظور قانونمند كردن عملیات اساسی خود استفاده می نمایند.بمنظور شناخت مناسب قوانین موجود لازم است كه با برخی از اصطلاحات مربوطه در این زمینه بیشتر آشنا شویم :
Mediu )محیط انتقال ) . دستگاههای اترنت از طریق یك محیط انتقال به یكدیگر متصل می گردند.
(Segment )سگمنت . به یك محیط انتقال به اشتراك گذاشته شده منفرد، سگمنت می گویند.
(Node )گره . دستگاههای متصل شده به یك Segment را گره و یا ایستگاه می گویند.
(Frame )فریم . به یك بلاك اطلاعات كه گره ها از طریق ارسال آنها با یكدیگر مرتبط می گردند، اطلاق می گردد فریم ها مشابه جملات در زبانهای طبیعی (فارسی، انگلیسی) می باشند. در هر زبان طبیعی برای ایجاد جملات، مجموعه قوانینی وجود دارد مثلا یك جمله می بایست دارای موضوع و مفهوم باشد.
پروتكل های اترنت مجموعه قوانین لازم برای ایجاد فریم ها را مشخص خواهند كرد . اندازه یك فریم محدود بوده (دارای یك حداقل و یك حداكثر) و مجموعه ای از اطلاعات ضروری و مورد نیار می بایست در فریم وجود داشته باشد. مثلا یك فریم می بایست دارای آدرس های مبداء و مقصد باشد. آدرس های فوق هویت فرستنده و دریافت كننده پیام را مشخص خواهد كرد. آدرس بصورت كاملا اختصاصی یك گره را مشخص می نماید. ( نظیر نام یك شخص كه بیانگر یك شخص خاص است ) .
دو دستگاه متفاوت اترنت نمی توانند دارای آدرس های یكسانی باشند. یك سیگنال اترنت بر روی محیط انتقال به هر یك از گره های متصل شده در محیط انتقال خواهد رسید. بنابراین مشخص شدن آدرس مقصد، بمنظوردریافت پیام نقشی حیاتی دارد. هر ایستگاه زمانیكه فریم را دریافت می دارد، آدرس آن را بررسی تا مطمئن گردد كه پیام برای وی ارسال شده است یا خیر ؟ در صورتیكه پیام برای ایستگاه مورد نظر ارسال نشده باشد، ایستگاه فریم را بدون بررسی محتویات آن كنار خواهد گذاشت ( عدم استفاده ).
یكی از نكات قابل توجه در رابطه با آدرس دهی اترنت، پیاده سازی یك آدرس Broadcast است . زمانیكه آدرس مقصد یك فریم از نوع Broadcast باشد، تمام گره های موجود در شبكه آن را دریافت و پردازش خواهند كرد. CSMA/CD تكنولوژیCSMA/CD )carrier-sense multiple access with collision detection ) مسوولیت تشریح و تنظیم نحوه ارتباط گره ها با یكدیگررا برعهده دارد. با اینكه واژه فوق پیچیده بنظر می آید ولی با تقسیم نمودن واژه فوق به بخش های كوچكتر، می توان با نقش هر یك از آنها سریعتر آشنا گردید.
بمنظور شناخت تكنولوژی فوق مثال زیر را در نظر بگیرید:
فرض كنید سگمنت اترنت، مشابه یك میز ناهارخوری باشد. چندین نفر ( نظیر گره ) دور تا دور میز نشسته و به گفتگو مشغول می باشند. واژه multiple access ( دستیابی چندگانه) بدین مفهوم است كه : زمانیكه یك ایستگاه اترنت اطلاعاتی را ارسال می دارد تمام ایستگاههای دیگر موجود ( متصل ) در محیط انتقال ، نیز از انتقال اطلاعات آگاه خواهند شد. (. نظیر صحبت كردن یك نفر در میز ناهار خوری و گوش دادن سایرین ).
فرض كنید كه شما نیز بر روی یكی از صندلی های میز ناهار خوری نشسته و قصد حرف زدن را داشته باشید، در همان زمان فرد دیگری در حال سخن گفتن است در این حالت می بایست شما در انتظار اتمام سخنان گوینده باشید. در پروتكل اترنت وضعیت فوق carrier sense نامیده می شود. قبل از اینكه ایستگاهی قادر به ارسال اطلاعات باشد می بایست گوش خود را بر روی محیط انتقال گذاشته و بررسی نماید كه آیا محیط انتقال آزاد است ؟
در صورتیكه صدایی از محیط انتقال به گوش ایستگاه متقاضی ارسال اطلاعات نرسد، ایستگاه مورد نظر قادر به استفاده از محیط انتقال و ارسال اطلاعات خواهد بود. Carrier-sense multiple access شروع یك گفتگو را قانونمند و تنظیم می نماید ولی در این رابطه یك نكته دیگر وجود دارد كه می بایست برای آن نیز راهكاری اتخاذ شود.
فرض كنید در مثال میز ناهارخوری در یك لحظه سكوتی حاكم شود و دو نفر نیز قصد حرف زدن را داشته باشند. در چنین حالتی در یك لحظه سكوت موجود توسط دو نفر تشخیص و بلافاصله هر دو تقریبا در یك زمان یكسان شروع به حرف زدن می نمایند. چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در اترنت پدیده فوق را تصادم (Collision) می گویند و زمانی اتفاق خواهد افتاد كه دو ایستگاه قصد استفاده از محیط انتقال و ارسال اطلاعات را بصورت همزمان داشته باشند.
در گفتگوی انسان ها، مشكل فوق را می توان بصورت كاملا دوستانه حل نمود. ما سكوت خواهیم كرد تا این شانس به سایرین برای حرف زدن داده شود. همانگونه كه در زمان حرف زدن من، دیگران این فرصت را برای من ایجاد كرده بودند! ایستگاههای اترنت زمانیكه قصد ارسال اطلاعات را داشته باشند، به محیط انتقال گوش فرا داده تا به این اطمینان برسند كه تنها ایستگاه موجود برای ارسال اطلاعات می باشند.
در صورتیكه ایستگاههای ارسال كننده اطلاعات متوجه نقص در ارسال اطلاعات خود گردند ،از بروز یك تصادم در محیط انتقال آگاه خواهند گردید. در زمان بروز تصادم ، هر یك از ایستگاههای مربوطه به مدت زمانی كاملا تصادفی در حالت انتظار قرار گرفته و پس از اتمام زمان انتظار می بایست برای ارسال اطلاعات شرط آزاد بودن محیط انتقال را بررسی نمایند! توقف تصادفی و تلاش مجدد یكی از مهمترین بخش های پروتكل است.

منبع : روزنامه ابرار