ما هو إيثرنت IEEE 802.3

يُعد (Ethernet IEEE 802.3) أحد المعايير المميزة والأكثر استعمالاً لشبكات الكمبيوتر واتصالات البيانات العامة، حيث يُستخدم على نطاق كبير في جميع أشكال شبكات البيانات من الاتصال بمحاور (Wi-Fi) المنزلية إلى شبكات بيانات الأعمال وشبكات الاتصالات، كما تم اعتماد معيار (Ethernet) لسنوات عديدة، حيث يتم تطويره باستمرار لتلبية متطلبات التكنولوجيا المتزايدة، وارتفعت سرعات اتصال البيانات بشكل كبير وأضاف إيثرنت (IEEE 802.3) سرعاته وفقاً لذلك.

تاريخ الإيثرنت – Ethernet:

تم تفعيل معيار (Ethernet) لأول مرة من خلا شركة (Xerox Corporation) كنظام تجريبي مُعتمد على الكابلات المحورية في السبعينيات، كما تم استخدام بروتوكول الوصول المتعدد أو كشف التصادم (CSMA / CD) من (Carrier Sense) للسماح للعديد من المستخدمين باستخدامه مع شبكات (LAN) التي من المحتمل أن تواجه استخداماً متقطعاً مع استخدام كثيف في بعض الأحيان.

عمل نجاح مشروع (Ethernet) الأصلي إلى تطوير مشترك لمعيار (10 ميجابت في الثانية) في عام 1980م، وشاركت ثلاث شركات هي (Digital Equipment Corporation) و(Intel) و(Xerox)، حيث عملت مواصفات (Ethernet) الإصدار 1 التي نشأت عن هذا التطور الأساس لأول معيار (IEEE 802.3) الذي تمت الموافقة عليه في عام 1983م، وتم نشره أخيراً كمعيار رسمي في عام 1985م.

ما هي اتصالات الإيثرنت؟

تُعد (Ethernet) معروفة للكثيرين؛ لأنّ اتصالات (Ethernet) تُستخدم على نطاق واسع في المنزل للاتصالات السلكية بين أجهزة الكمبيوتر ومحاور النطاق العريض (Broadband)، ولكنّها توفر أيضاً الاتصال الأساسي لأنظمة شبكات البيانات المستخدمة في المؤسسات الكبيرة، ومن الممكن أن تكون (Ethernet) مألوفة على نطاق كبير بسبب كابلات (Ethernet) القصيرة مع موصلات (RJ45) التي تستعمل لتوصيل معظم أجهزة كمبيوتر سطح المكتب بأجهزة توجيه شبكة البيانات.

كما أنّه يقوم بسهولة على إجراء اتصالات (Ethernet)، ممّا يزيد من سهولة استخدام تقنية (Ethernet) وشعبيتها، ووفقاً لذلك تُشكل (Ethernet) التكنولوجيا الأساسية للاتصال لمعظم شبكات المنطقة المحلية هذه الأيام، كما تم تصميم نسخ منه أيضاً للمؤسسات الأكبر حجماً، حيث يُعد (Carrier Ethernet) أحد الأمثلة على كيفية تكييف التكنولوجيا لاستخدامها من قبل مشغلي الشبكات أو شركات النقل.

عناصر شبكة إيثرنت:

يمكن اعتبار أن شبكة إيثرنت (IEEE 802.3 LAN) تتكون من عنصرين رئيسيين:

1. الوسائط المترابطة – Interconnecting media:

تُعد الوسائط التي تنتقل من خلالها الإشارات ذات أهمية كبيرة داخل نظام شبكة (Ethernet)، حيث إنّه يتحكم في غالبية الخصائص التي تحدد السرعة التي يمكن بها نقل البيانات، وهناك عدد من الخيارات التي يمكن استخدامها:

• كابل متحد المحور (Coaxial cable): كان هذا أحد الأنواع الأولى من الوسائط المترابطة المستخدمة لشبكة إيثرنت، وعادةً ما كانت الممانعة المميزة (Impedance) حوالي (110 أوم)، وبالتالي لم تكن الكابلات المستخدمة عادةً لتطبيقات التردد الراديوي قابلة للتطبيق، وهذا النوع من الكابلات لا يستخدم على نطاق واسع لشبكة إيثرنت هذه الأيام؛ لأنّه مكلف وصعب التثبيت.

• كابلات الزوج الملتوية (Twisted Pair Cables): يمكن استخدام أنواع أنواع الأزواج الملتوية مثل زوج مجدول غير محمي (UTP) أو زوج ملتوي محمي (STP)، كما تكون الأنواع المحمية أفضل لأنّها تحد من التقاط الخارجة عن المدى بشكل أكبر، وبالتالي يتم تقليل أخطاء البيانات، كما تتوفر مجموعة متنوعة من أنواع الكابلات المختلفة، حيث أنّ المعيار يتحرك دائماً للأمام.

• كابل الألياف الضوئية (Fiber optic cable): يتم استخدام كابل الألياف الضوئية بشكل متزايد؛ لأنّه يوفر مناعة عالية جداً للالتقاط والإشعاع بالإضافة إلى السماح بنقل معدلات بيانات عالية جداً.

2. عقد الشبكة – Network nodes:

عُقد الشبكة (Network nodes): هي النقاط التي يتم الاتصال منها، وعلى الرغم من أنّه في السنوات الماضية، تم استخدام مصطلحات مثل المعدات الطرفية للبيانات (DTE) ومعدات اتصالات البيانات (DCE)، إلّا أنّه نادراً ما تُرى هذه الأيام عند النظر إلى اتصالات (Ethernet)، وبدلاً من ذلك فإنّ أنواع المعدات التي تظهر على شبكة بيانات (Ethernet) هي أكثر شيوعاً:

• أجهزة الكمبيوتر (Computers): حيث تأتي معظم أجهزة الكمبيوتر مزودة بإمكانية اتصال (Ethernet)، كما من المتوقع أن تعمل معظم أجهزة كمبيوتر سطح المكتب على شبكة محلية، ويعتمد هذا تقريباً على (Ethernet)، كما يتم ربط إمكانية (Ethernet) في اللوحة الأم للكمبيوتر بدلاً من استخدام لوحة توصيل اختيارية جانبية، حيث يتم توفير الاتصال المادي عادةً باستخدام موصل (Ethernet) بنمط (RJ45)، بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، هناك اتجاه متزايد لأن تكون متطورة بكثير، ممّا يعني أنّ البعض ليس لديهم منافذ إيثرنت مخصصة مع موصل (RJ45)، حيث لا توجد مساحة لهم ومع ذلك يمكنهم عادةً الاتصال بشبكة محلية باستخدام (Ethernet) عبر محول، حيث سيعطيهم ذلك اتصالاً سلكياً موثوقاً إذا لم يتم استخدام الاتصالات اللاسلكية.

• الموجهات والمحولات والمحاور (Routers, switches and hubs): العناصر الرئيسية الأخرى على شبكات المنطقة المحلية التي تستخدم (Ethernet) كوسيط للواجهة هي أجهزة التوجيه والمحولات والمحاور، كما توفر هذه الأجهزة توجيه البيانات حول شبكات البيانات بحيث يمكن نقلها والوصول إلى وجهاتها المقصودة، وعلى الرغم من تشابهها في بعض الجوانب إلّا أنّ أجهزة التوجيه والمحولات والمحاور هي أنواع مميزة من الأجهزة حتى لو تم إساءة استخدام المصطلحات بشكل تبادلي.

• أجهزة متنوعة (Miscellaneous devices): في أي شبكة محلية، ستكون هناك حاجة إلى مجموعة متنوعة من الأجهزة بخلاف أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التوجيه والمحولات، كما ستكون هناك حاجة إلى عناصر مثل الطابعات وما إلى ذلك، حيث يمكن ربطها بالشبكة بطريقة مشابهة لأي جهاز كمبيوتر.

يمكن توصيل مجموعة متنوعة من الأجهزة المختلفة بشبكات المنطقة المحلية باستخدام تقنية (Ethernet)، حيث سيكون للعديد من الأنواع المختلفة من الأجهزة المعدة للاستخدام على شبكات المنطقة المحلية إمكانية إيثرنت، وكذلك الأجهزة القائمة على الأجهزة والتوصيلات المادية المطلوبة لأي شبكة محلية تستخدم إيثرنت، هناك حاجة إلى برامج تشغيل، حيث سيحتوي أي جهاز متصل بشبكة (Ethernet) على البرنامج المطلوب، كما إنّ أنظمة التشغيل الشائعة مثل (Windows) و(Apple iOS) و(Linus) لديها إمكانية (Ethernet) مدمجة في البرنامج الأساسي.

هياكل شبكة إيثرنت:

• نقطة إلى نقطة: هو أبسط تشكيل، حيث يتم استخدام وحدتي شبكة فقط، وفي هذا الهيكل البسيط يُعرف الكابل باسم ارتباط الشبكة، كما تُستخدم روابط من هذا النوع لنقل البيانات من مكان إلى آخر وحيث يكون من المناسب استخدام إيثرنت كآلية نقل.

• ناقل متحد المحور: نادراً ما يُستخدم هذا النوع من شبكة إيثرنت هذه الأيام، واستخدمت الأنظمة كبلاً متحد المحور حيث توجد وحدات الشبكة على طول الكابل، كما كانت أطوال المقطع محدودة بحد أقصى (500 متر)، وكان من الممكن اعتماد ما يصل إلى (1024 DTE) على طوله، وعلى الرغم من عدم تثبيت هذا الشكل من هيكل الشبكة هذه الأيام، فقد لا يزال عدد قليل جداً من الأنظمة القديمة قيد الاستخدام، ومع وجود العديد من العقد على نفس الساق يتم استخدام نظام (CSMA / CD) المضاد للتصادم.

• شبكة Star: يُعد هذا النوع من شبكات (Ethernet) هو الأسلوب السائد منذ أوائل التسعينيات وتتكون من وحدة شبكة مركزية، والتي قد تكون ما يسمى مكرر متعدد المنافذ أو محور أو محول شبكة.

تنطلق جميع التوصيلات بالعقد الأخرى من هذا وهي روابط من نقطة إلى نقطة، حيث يتم استخدام هذا النوع من طوبولوجيا الشبكة وتوسيعها، كما تميل الاتصالات إلى الامتداد من محور مركزي باستخدام سلسلة من أجهزة التوجيه أو المحولات لتحويل البيانات إلى العقدة النهائية المطلوبة.

كشف تداخل بيانات الرسائل:

في الأنواع الأصلية للإيثرنت، تم استخدام شكل من أشكال الكشف عن تداخل البيانات يعرف باسم (CSMA / CD)، حيث تعمل العقد على كشف ما إذا كان يتم إرسال البيانات وإذا كان الأمر كذلك فسوف يتراجعون ويعيدون إرسال بياناتهم لاحقاً، أمّا باستخدام الهيكل النجمي الممتد فلا حاجة إلى متطلبات الكشف عن تصادم البيانات (CSMA / CD)، حيث تكون التصادمات ممكنة إذا حاولت المحطة والمحول الاتصال ببعضهما البعض في نفس الوقت، وكانت التصادمات مقصورة على الارتباط الفردي.

قام معيار (10BASE-T) الذي تم تقديمه منذ عدة سنوات على اعتماد تقنيات الازدواج الكامل، وبالنظر إلى التحسينات التي قدمتها، أصبحت هذه التقنية هي المعيار للتطورات المستقبلية لمعيار (Ethernet)، أمّا في حالة الازدواج الكامل يمكن للمحول والمحطة الإرسال والاستقبال في وقت واحد، وبالتالي فإنّ شبكات بيانات (Ethernet) الحديثة خالية من التصادم.

مترو وشبكة إيثرنت الناقل:

• مترو إيثرنت: يشير (Metro Ethernet) إلى أنّه منتشر في منطقة حضرية أي خلال منطقة واسعة نسبياً، وأكبر من شبكة المنطقة المحلية، كما تعتمد الشركات على (Metropolitan Ethernet) لربط مواقع متعددة من الأعمال بشبكة عبر خط (Ethernet) خاص، وله مزايا مهمة عند استخدام الشبكات العامة من حيث السرعة والأمان والتكلفة.

• إيثرنت الناقل: يتم استخدام إيثرنت الناقل أو إيثرنت من الدرجة الحاملة عادةً؛ لتوفير اتصال من نقطة إلى نقطة بين نقطتين أو موقعين أو لتوفير روابط لشبكات المنطقة المحلية، وقد طور الناقل إيثرنت ليشمل عدداً من الخدمات الأخرى، ويمكّن من فترة طويلة مشاركة بيانات المسافة بين الشركات والمؤسسات الأخرى، ممّا يقلل بشكل كبير من التكاليف مع الحفاظ على الأداء.