آموزش CCNA-200-301

بررسی اجمالی شبکه‌های LAN – آموزش CCNA 200-301 – درس ۹

  • توسط محمد حاجی آبادی
  • ۲۳ فروردین ۱۳۹۹
  • ۰

واژه اترنت (Ethernet) به خانواده‌ای از استاندارد‌ها اشاره می‌کند که با یکدیگر لایه‌های physical و Data-Link اکثر شبکه‌های LAN مورد استفاده در دنیا را ایجاد می‌کنند. این استاندارد‌ها توسط موسسه IEEE تعیین شده‌اند. این استاندارد‌ها شامل کابل‌ها، انواع اتصالات انتهایی کابل‌ها، قوانین و پروتکل‌ها، و هر چیزی که برای ایجاد Ethernet LAN نیاز است را شامل می‌شوند.

شبکه‌های SOHO LAN

برای شروع، ابتدا در مورد شبکه‌های کوچک و خانگی امروزی ملقب بهSOHO LAN (Small Office/Home Office) بیاندیشید، به ویژه LANهایی که فقط از تکنولوژی Ethernet LAN استفاده می‌کنند. در ابتدا، یک LAN نیاز به دستگاهی به نام سوئیچ (Switch) می‌باشد، سوئیچ‌ها دارای تعداد زیادی پورت فیزیکی برای اتصال کامپیوتر‌ها از طریق کابل اترنت به این پورت‌ها هستند. کابل اترنت دارای انواع مختلفی است که هر کدام از استاندارد‌هایی تشکیل شده است، و از این کابل برای اتصال دستگاه‌های اترنت یا نود‌ها (nodes) به سوئیچ استفاده می‌شود.

شکل ۱-۹ نمونه‌ای از شبکه‌های SOHO را نشان می‌دهد، که دارای یک سوئیچ اترنت، ۵ کابل، و ۵ نود اترنت می‌باشد. این ۵ نود از دستگاه‌های مختلفی تشکیل شده‌اند، سه دستگاه PC، یک دستگاه پرینتر، و یک دستگاه دیگر به نام روتر (Router). روتر وظیفه‌ی اتصال شبکه LAN به شبکه WAN را بر عهده دارد.

یک شبکه کوچک SOHO LAN مبتنی بر اترنت
شکل ۱-۹: یک شبکه کوچک SOHO LAN مبتنی بر اترنت

در شکل فوق، سوئیچ و روتر مستقل از یکدیگر هستند. در بسیاری از شبکه‌های SOHO امروزی، هر دو دستگاه روتر و سوئیچ در یک دستگاه قرار دارند. سازندگان تجهیزات شبکه‌ای، دستگاه‌هایی ساخته‌اند که هم به عنوان روتر و هم به عنوان سوئیچ در شبکه عمل می‌کند.

امروزه شبکه‌های معمولی SOHO از آنتن‌های بیسیم (Wireless) هم پشتیبانی می‌کنند. شما می‌توانید در یک شبکه SOHO، هم از تکنولوژی‌های Ethernet و هم از تکنولوژی‌های Wireless که توسط موسسه IEEE تعیین شده‌اند، در کنار یکدیگر استفاده کنید. استاندارد‌هایی که برای شبکه‌های Wireless LAN توسط موسسه IEEE ایجاد شده‌اند، همگی با شماره ۸۰۲.۱۱ شروع می‌شوند. و برای ارسال بیت‌ها از یک نود به نودی دیگر از امواج رادیویی استفاده می‌کنند.

اکثر شبکه‌های Wireless LAN از دستگاه‌هایی به نام Access Point (AP) استفاده می‌کنند. یک AP کاری شبیه به یک سوئیچ اترنت را انجام می‌دهد، یعنی از طریق آن، نود‌های Wireless با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، با این تفاوت که از امواج رادیویی برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کنند. اگر در شبکه از یک دستگاه AP جداگانه برای اتصال نودهای Wireless استفاده شود، آن وقت، این AP به وسیله یک کابل اترنت، باید به شبکه اترنت متصل شود. مانند شکل ۲-۹.

توجه داشته باشید که در شکل ۲-۹، یک دستگاه روتر، یک سوئیچ اترنت، و یک Access Point Wireless، نشان داده شده است، که هر کدام به عنوان یک دستگاه مستقل، وظایف مشخصی را بر عهده دارد. اگرچه ممکن است در شبکه‌های امروزی SOHO، از یک دستگاه Wireless Router برای انجام تمام این وظایف استفاده شود.

شکل 1-9: یک شبکه کوچک SOHO LAN بیسیم و باسیم
شکل ۲-۹: شکل ۱-۹: یک شبکه کوچک SOHO LAN بیسیم و باسیم

شبکه‌های Enterprise LAN

شبکه‌های تجاری یا Enterprise LANs در مقایسه با شبکه‌های SOHO نیازهای مشابهی دارد، اما در مقیاسی بسیار بزرگ‌تر. برای مثال، شبکه‌های تجاری شامل تعدادی سوئیچ اترنت که در هر طبقه و درون کمد‌هایی نصب شده‌اند می‌باشد و در اتاقی قفل شده نگه‌داری می‌‎شوند. مهندسین، از این سوئیچ‌ها تا اتاق‌های کارمندان، اتاق کنفرانس و سالن جلسات، و هر جایی که کاربران نیاز دارند تا به شبکه متصل شوند را کابل‌کشی می‌کنند. در اغلب اوقات، در شبکه‌های تجاری از Wireless LAN هم استفاده می‌شود، که به کاربران اجازه می‌دهد تا در حین حرکت با استفاده از تبلت‌های خود به شبکه متصل باشند.

شکل ۳-۹ یک نمای مفهومی از یک شبکه تجاری معمولی را نشان می‌دهد، که از سه طبقه جداگانه تشکیل شده است، و هر طبقه دارای یک سوئیچ اترنت و یک AP می‌باشد. برای برقراری ارتباط مابین هر طبقه، سوئیچ مربوط به هر طبقه به یک سوئیچ توزیع مرکزی وصل شده است. برای مثال، PC3 می‌تواند به PC2 اطلاعات ارسال کند، اما برای این کار ابتدا بسته‌های خود را به ترتیب به سوئیچ‌های SW3 و سپس به  SWD و در نهایت به SW2 ارسال کند.

شبکه تجاری LAN بیسیم و باسیم یک ساختمان
شکل ۳-۹: شبکه تجاری LAN بیسیم و باسیم یک ساختمان

در شکل فوق، همچنین نحوه ارتباط شبکه LAN به WAN هم نشان داده شده است. سوئیچ‌های اترنت و APها در کنار یکدیگر شبکه LAN را تشکیل می‌دهند. روتر‌ها هم شبکه LAN را به WAN متصل می‌کنند. این روتر‌ها برای اتصال به LAN به راحتی از کابل اترنت استفاده می‌کنند، همانطور که در شکل فوق نشان داده شده است.

انواع استاندارد‌های اترنت در لایه Physical

واژه اترنت به خانواده‌ای از استانداردها اشاره دارد. برخی از این استاندارد‌ها دقیق و با جزئیات، تعیین می‌کنند که اطلاعات بر روی چه نوع کابلی و با چه سرعتی منتقل شوند. استاندارد‌های دیگر هم پروتکل‌ها و قوانینی را تعیین می‌کنند که یک نود اترنت باید به عنوان عضوی از یک شبکه LAN رعایت کند. تمام این استاندارد‌ها توسط موسسه IEEE تعیین می‌شوند و با کد استاندارد ۸۰۲.۳ در ابتدای نام استاندارد نشان داده می‌شوند.

اترنت از گزینه‌های زیادی برای لینک‌های فیزیکی برخوردار است و این تنوع در طول ۴۰ سال اخیر و یا بیشتر به دست آمده است. امروزه، اترنت شامل انواع مختلفی از کابل‌های مسی و فیبر نوری می‌باشد و نرخ انتقال اطلاعات هم برای این لینک‌ها از ۱۰ مگابیت بر ثانیه شروع و تا ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه می‌تواند افزایش یابد. این استاندارد‌ها همچنین درحداکثر طول کابل‌ها با یکدیگر تفاوت دارند.

اصلی‌ترین معیار انتخاب کابل، جنس موادی است که درون کابل استفاده می‌شود. برای این منظور دو انتخاب وجود دارد، استفاده از مس و یا استفاده از فیبر نوری. برخی از تجهیزات از کابل‌های UTP برای انتقال اطلاعات بر روی مدارهای الکتریکی درون سیم‌های مسی استفاده می‌کنند. کابل‌های فیبر نوری هم جایگزینی گران‌تر نسبت به کابل‌های مسی برای انتقال اطلاعات می‌باشد، که به نودها اجازه ارسال بیت‌ها در قالب نور بر روی فایبرگلس را می‌دهد. اگرچه گزینه دوم گران‌تر است اما اجازه استفاده در مسافت‌های طولانی‌تر را هم به نودها می‌دهد.

یک مهندس شبکه، برای اینکه آمادگی خرید تجهیزات و ایجاد یک شبکه Ethernet LAN جدید را داشته باشد، باید نام و قابلیت‌های انواع مختلف استاندارد‌های اترنت را بداند. موسسه IEEE، براساس چند توافقنامه، نام استاندارد‌های لایه Physical را تعیین کرده است. نام رسمی این استاندارد‌ها همگی با کد ۸۰۲.۳ شروع می‌شود، در ادامه این کد، پسوند‌هایی هم اضافه می‌شود. موسسه IEEE نام دیگری به صورت خلاصه و با معنا برای استاندارد انتخاب می‌کند، و در این نام سرعت و نوع کابل را مشخص می‌کند. برای مثال برای کابل‌های UTP از پسوند T، و برای فیبر نوری از پسوند X در کد استاندارد استفاده می‌کند. جدول ۹-۱ لیست تعدادی از استاندارد‌های اترنت در لایه Physical را نشان می‌دهد. در این جدول، فقط برخی از این استاندارد‌ها ذکر شده و هدف از آن آموزش نحوه نامگذاری استانداردها توسط موسسه IEEE می‌باشد.

نرخ انتقالنام عمومینام غیر رسمی IEEE  برای  استاندارد نام رسمی IEEE برای  استاندارد نوع کابل، حداکثر طول
۱۰ مگابیت برثانیهEthernet10BASE-T802.3مسی، ۱۰۰ متر
۱۰۰ مگابیت برثانیهFast Ethernet100BASE-T802.3uمسی، ۱۰۰ متر
۱۰۰۰ مگابیت برثانیهGigabit Ethernet1000BASE-LX802.3zفیبر، ۵۰۰۰ متر
۱۰۰۰ مگابیت برثانیهGigabit Ethernet1000BASE-T802.3abمسی، ۱۰۰ متر
۱۰ گیگابیت برثانیه۱۰ Gig Ethernet10GBASE-T802.3anمسی، ۱۰۰ متر

نکته: کابل‌های فیبر نوری متشکل از رشته‌های باریک و طولانی فایبرگلس هستند. نود‌های اترنت متصل به این کابل، بیت‌ها را به نور تبدیل کرده و این نور را درون فایبرگلس موجود در کابل منعکس می‌کند.

نکته: ممکن است شما تصور کنید که استاندارد‌هایی که توسط موسسه IEEE، چهل سال قبل تعیین شده‌اند، ثابت و بدون تغییر مانده‌اند. اما این چنین نیست. موسسه IEEE، با همکاری با  شرکت‌های فعال در حوزه صنعت، مدام در حال توسعه استانداردهای اترنت و دستیابی به طول کابل بیشتر، استفاده از موادی دیگر درون کابل، و افزایش سرعت انتقال اطلاعات هستند.

رفتاری ثابت بر روی تمام لینک‌های اترنت به کمک لایه Data-Link

اگرچه اترنت از استانداردها و پروتکل‌های زیادی در لایه Physical تشکیل شده است، اما مانند یک تکنولوژی LAN واحد عمل می‌کند. به این دلیل که برای همه لینک‌های فیزیکی متنوع از یک لایه Data-Link ثابت استفاده می‌کند. این استاندارد یک هدر و تریلر عمومی تعیین می‌کند. مهم نیست که اطلاعات بر روی بستر مسی ارسال می‌شوند یا هر نوع دیگر از کابل، همچنین سرعت انتقال کابل هم اهمیتی ندارد. هدر و تریلر لایه Data-Link از یک قالب ثابت استفاده می‌کند.

زمانی که لایه Physical بر روی نحوه ارسال بیت‌ها بر روی کابل تمرکز کرده است، پروتکل‌های لایه Data-Link بر روی نحوه ارسال یک فریم از مبدا به مقصد از نگاه این لایه تمرکز می‌کند. همانطور که در درس‌های قبلی متوجه شدید، به هدر و تریلر و اطلاعات بسته‌بندی شده لایه Data-Link، فریم گفته می‌شود. نود‌های متنوع اترنت به سادگی این فریم را بر روی بستر فیزیکی ارسال می‌کنند، تا این فریم را به مقصد مورد نظر برسانند.

شکل ۴-۹ مثالی از این فرایند می‌باشد. در این مثال، کامپیوتر PC1 یک فریم اترنت را به PC3 ارسال می‌کند.ابتدا این فریم از روی بستر کابل مسی به سوئیچ اترنت SW1 ارسال می‌شود، سپس این فریم با گذر از بستر فیبر نوری سوئیچ‌های SW2 و SW3 به سوی دیگر شبکه منتقل می‌شود، در این قسمت مجدد از بستر مسی استفاده می‌شود و فریم مورد نظر به مقصد خود یعنی PC3 می‌رسد. توجه داشته باشید که بیت‌ها، بر روی لینک‌هایی با سرعت‌های متفاوت ۱۰ مگابیت برثانیه، ۱ گیگابیت برثانیه، ۱۰ گیگابیت برثانیه و ۱۰۰ مگابیت برثانیه ارسال می‌شود.

نحوه ارسال فریم‌های Data-Link بر روی انواع مختلف لینک‌ها با استفاده از اترنت
شکل ۴-۹: نحوه ارسال فریم‌های Data-Link بر روی انواع مختلف لینک‌ها با استفاده از اترنت

تا به اینجا می‌توانیم به سوال “یک شبکه Ethernet LAN چیست؟” پاسخ دهیم. یک شبکه Ethernet LAN مجموعه‌ای از تجهیزات مانند سوئیچ اترنت و انواع مختلفی از کابل‌ها می‌باشد. برای هر لینک می‌توان از انواع مختلفی از کابل‌ها، با سرعتی متفاوت و در مسافت‌های مختلفی استفاده کرد. تمام این تجهیزات در کنار یکدیگر کار می‌کنند تا یک فریم را از دستگاهی به دستگاهی دیگر در سمت دیگر LAN ارسال کنند.

لیست کامل فهرست مطالب آموزش CCNA 200-301

محمد حاجی‌آبادی هستم، کارشناس رشته کامپیوتر و علاقه‌مند به حوزه فناوری اطلاعات و شبکه‌های کامپیوتری.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *