מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

פרוטוקולים במודל ה-TCP/IP
Application
HTTP, SMTP, FTP, DNS, DHCP, SSH, IRC, SNMP, SIP, IMAP4, MIME • TELNET, RPC, SOAP ...
Transport
TCP, UDP, SCTP, RTP, DCCP, ICMP ...
Network
IPv4, IPv6, ARP, IPX ...
Physical
Ethernet, 802.11 WiFi, Token ring, FDDI ...

Ethernet היא טכנולוגיה המגדירה תעבורת נתונים ברשתות מחשבים מקומיות (LAN) ברמת שכבת הקישוריות והשכבה הפיזית של מודל ה-OSI ומודל ה־TCP/IP.

תוכן עניינים 1 יתרונות 2 שכבת הקו 2.1 שכבת ה-Logical Link Control (‏LLC) 2.2 שכבת ה-Media Access Control (‏MAC) 2.2.1 גישה לתווך 2.2.2 מיעון פיסי 2.2.3 סימון התחלה וסיום של מסגרת 3 השכבה הפיזית 3.1 משחזרים ורכזות 3.2 סוגי כבלים 3.2.1 זוג שזור 3.2.2 כבל קואקסיאלי 3.2.3 סיב אופטי 4 היסטוריה 5 ראו גם 6 קישורים חיצוניים

[עריכה] יתרונות

ה־Ethernet זכתה בשליטה בלתי מעורערת ברשתות המקומיות בזכות אוסף של פתרונות יצירתיים לבעיות שהיו קיימות בטכנולוגיות אחרות. בין הפתרונות ניתן למנות את:

• טכנולוגיית ה־CSMA/CD המאפשרת לכל רכיב לשלוח אותות למדיה משותפת בלי התראה מוקדמת, ומטפלת ביעילות בהתנגשויות (Collisions). יש לציין כי החל מקצב של 1Gbps ואילך אין התנגשויות היות שהמדיה איננה משותפת (טופולוגיית כוכב).
• השימוש בזוגות שזורים (Twisted Pairs) להקטנת ההשראה החשמלית ביניהם, והעברת אותות בקצבים גבוהים יותר ולמרחקים גדולים יותר באמצעותם.
• הגדלת קצב השידור בכפולות של 10 תוך שמירה על אותה מסגרת (frame format). כתוצאה מכך, רכיבים ברשת יכולים לתקשר ביניהם ללא תלות בקצב ההעברה שלהם. כמו כן, ניתן לשדרג רכיב אחד ברשת ללא צורך בשדרוג של שאר הרכיבים. הקצבים המוגדרים הינם 10Gbps, 1Gbps, 100Mbps, 10Mbps וגם 100Gbps בעתיד.
• השימוש בסיב אופטי לקצבים הגדולים מ-100Mbps המאפשר העברת האותות למרחקים גדולים האפשריים בזוגות שזורים.

[עריכה] שכבת הקו

שכבת הקו בטכנולוגית Ethernet מתחלקת לשתי תת-שכבות:

1. שכבת ה-Logical Link Control (‏LLC)
2. שכבת ה-Media Access Control (‏MAC).

[עריכה] שכבת ה-Logical Link Control (‏LLC)

לתת-שכבה זו שני תפקידים מרכזיים:

1. מהווה קישור בין שכבת הערוץ לשכבת הרשת. בזכות שכבה זו אנו יכולים לציין במסגרת (Frame) את הפרוטוקול ששימש חבילת מידע זו בשכבת הרשת (IP,IPX וכיוב').
2. לעטוף את חבילות המידע המגיעות משכבת הרשת ב-Frame. יש לשים לב כי תת-שכבה זו אינה אחראית על ה-Frame עצמו, אלא על ההכנסה של המידע לתוך ה-Frame.

להלן המבנה של מסגרת ה-Ethernet:

• Payload - שדה בן 1500-46 בתים שמכיל את תוכן המנה משכבת הרשת שעברה אנקפסולציה.

• SA ,DA - כתובות ה-MAC של רכיב היעד ורכיב המקור, בהתאמה.

• CRC - ערך בן 4 בתים שמשמש לבדיקת תקינות הנתונים ב-Payload. הערך מחושב באמצעות הפעלת פונקציית CRC על שדה ה-Payload במסגרת.

[עריכה] שכבת ה-Media Access Control (‏MAC)

גם לתת-שכבה זו מספר תפקידים. העיקריים ביניהם הם:

[עריכה] גישה לתווך

ניתן לדמות את המצב ברשת ה-Ethernet לדיון רב-משתתפים ללא מנחה. על מנת שהדיון יהיה פורה, יש לקבוע מראש כללי-דיון שימנעו ככל הניתן מצב שבו שני משתתפים ידברו בו זמנית. באופן אנלוגי, מכיוון שרשת ה-Ethernet היא רשת מבוזרת שבה מדיית התקשורת (השכבה הפיזית) משותפת לכל הרכיבים ברשת, יש צורך למנוע שידור בו זמני של שני תחנות לאותו מתחם התנגשות.

תת-שכבת ה-MAC מסדירה את תיזמון הגישה למדיית התקשורת של רשת ה-Ethernet כך שבכל רגע נתון רק תחנה אחת תשדר על מדיית התקשורת. האופן שבו היא עושה זאת מבוסס על אלגוריתם CSMA/CD שבו תחנה משדרת מסגרת (frame) ברגע שהיא חשה שמדיום התקשורת פנוי. במהלך שידור המסגרת, התחנה מאזינה לקווי התקשורת על מנת לוודא שאות שהתקבל הוא אכן האות שנשלח. במידה והתחנה מזהה הפרעה היא תפסיק את שליחת המסגרת ותשלח אות התנגשות (jam signal) אשר יגרום לכל התחנות ברשת להפסיק מיד את השידור. לאחר פרק זמן אקראי, חוזרת התחנה לשדר את המסגרת. אם נוצרת התנגשות נוספת, נשלח שוב אות התנגשות וכל אחת מהתחנות מכפילה את זמן ההמתנה שהגרילה על מנת להקטין את הסיכוי להתנגשות נוספת.

יש לציין שה-Ethernet הוא פרוטוקול המבטיח רק Best effort. אם חלו 16 התנגשויות או תקלות בהעברת חבילה מסוימת - ה-Ethernet יסמיים את ניסיונות השליחה של החבילה הזאת. כמו כן, ה-Ethernet ידווח לשכבת התקשורת שמעליו על כישלון בשליחת החבילה. מרגע זה, השכבה הגבוהה יותר אחראית על הטיפול בבעיה.

[עריכה] מיעון פיסי

תת השכבה אחראית על המיעון הפיסי של כל מסגרת (שדות ה-DA ו-SA שניתן לראות לעיל). הכתובת הפיזית בה אנו משתמשים בטכנולוגית Ethernet היא כתובת MAC. כתובת זו צרובה על כרטיס הרשת, אינה ניתנת לשינוי והינה חד-חד ערכית (אף כתובת אינה חוזרת על עצמה בעולם כולו). כתובת זו משמשת אותנו להתקשרות בתוך הערוץ.

[עריכה] סימון התחלה וסיום של מסגרת

על מנת שנוכל לזהות את תחילתה וסופה של כל חבילת מידע, מוסיפה תת-שכבת ה-MAC שדה המסמן תחילה או סוף. ניתן להסתכל על שדה ה-Preamble כעל אחריות של תת-שכבת ה-MAC.

[עריכה] השכבה הפיזית

[עריכה] משחזרים ורכזות

תופעות של דעיכת אותות ובעיות תזמון מגבילות את אורכם המקסימלי של מקטעי Ethernet, כתלות במדיית התקשורת. לדוגמה, לכבלים הקואקסיאליים 10BASE5 יש הגבלת אורך מקסימלי של 500 מטר. על מנת להגדיל את טווח הרשת נעשה שימוש במשחזר (Repeater), המגביר ומנקה את האות, מוסיף Preamble ומעביר אותו הלאה. ניתן להשתמש במשחזרים על מנת לחבר עד חמישה מקטעי אתרנט, כאשר לשלושה מתוכם מחוברים התקנים. הוספה של יותר מחמישה משחזרים תגרום לבעיה כיוון שכל משחזר בנוסף לפעולת ההגברה מוסיף עוד ביטים של PREAMBLE ולכן תיגרם חריגה ממסגרת ה ETHERNET.

עם המעבר לשימוש בזוגות שזורים היה צורך בהתקן שיאפשר תקשורת של מספר התקנים על מדיה משותפת, לשם כך נוצרו משחזרים רב ערוציים הידועים בשמם רכזות (hubs). כיום נפוץ יתר השימוש במתגים המשמשים כרכזות חכמות.

[עריכה] סוגי כבלים

ישנם מספר תקנים של כבלים עבור Ethernet, שם התקן הוא מהצורה NBase-X כאשר:

• X - מייצג את סוג הכבל (הסוג הנפוץ הוא T שמייצג Twisted pair - זוג שזור.סוג נפוץ נוסף הוא F המייצג סיב אופטי).
• N - מייצג את המהירות המקסימלית בכבל (10 מייצג 10 מגה סיביות בשנייה, 100 מייצג 100 סיביות בשנייה וכו').

לדוגמה: 10BASE-T

[עריכה] זוג שזור

ערך מורחב – זוג שזור

הכבל כולל בתוכו ארבעה זוגות חוטי נחושת השזורים בזוגות בלתי-מסוככים. הכבל קיים בשני סוגים: UTP - Unshielded Twisted Pair ו-Shielded Twisted Pairs-STP, שההבדל ביניהם הוא שכבת סיכוך נוספת המגנה על הכבל מהפרעות אלקטרומגנטיות.

כבל מסוג CAT5 מוגבל באורכו לשימוש זה - קיים לו אורך המקסימלי של 100 מטר. הסיבה להגבלה זו היא דעיכת המתח החשמלי בין שתי נקודות עם התארכות המרחק ביניהן, עד שבמרחק של כ-100 מטר, לא ניתן יהיה לפענח את האותות המתקבלים. בנוסף בגלל השתהות המידע על הכבל עלול להיווצר DELAY גדול בין המשדר למקלט ובכך תיגרם בעיית תזמון.

בשני הקצוות של הכבל קיים מחבר הנקרא 8P8C, RJ45 (דומה למחבר טלפון מסוג RJ11, אך מעט גדול יותר). מחבר זה מתחבר ל Transciever (מקלט-משדר) ברכיב הרשת.

[עריכה] כבל קואקסיאלי

ערך מורחב – כבל קואקסיאלי

[עריכה] סיב אופטי

ערך מורחב – סיב אופטי

[עריכה] היסטוריה

טכנולוגיה זו פותחה בתחילת שנות השבעים על ידי רוברט מטקלף ודיוויד בוגס במעבדות זירוקס פארק. בתחילה הקצב ברשת היה רק 3Mbps. רק בסוף העשור (1980) הפכה לסטנדרט. בתחילת דרכו של התקן, התצורה הנפוצה הייתה 10BASE-2, שהתבסס על טופולוגיית רשת מסוג [[טופולוגיית רשת#[אפיק (קווית)|]], אך עם הזמן חל מעבר ל-10BASE-T ולממשיכיו, בגלל היתרונות שהוזכרו למעלה. עם התפתחות טכנולוגיית המחשוב והאפשרות לעבוד במהירויות גבוהות יותר, נוצר מצב בו הרשת לא מצליחה לספק תשתית למספר גדול של מחשבים ועל כן הרשת פותחה בשנות התשעים ל- Fast Ethernet מיד לאחר הפיתוח של ה- Fast Ethernet הופיעה גרסה שנקראת Ethernet 10/100, אתרנט היא בסך הכול תמיכה של כרטיס הרשת בשתי המהירויות. לכרטיס ישנה אפשרות לזהות בצורה אוטומטית בזמן תחילת פעולתו מהי המהירות שבה עובדת הרשת שבה הוא נמצא, ולהתאים את עצמו אליה. פיתוחים נוספים של הטכנולוגיה כדי לתת מענה לארגונים גדולים מאוד התפתחו לקראת סוף המאה ה-20 - זוהי טכנולוגיית Gigabit Ethernet.

[עריכה] ראו גם

• מונחים ברשת מחשבים

[עריכה] קישורים חיצוניים

• ארז בן-ארי, את'רנט - איך זה עובד?, מעריב - הרשת