אתרנט – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
החלפת הדף בתוכן "'''א'''OSI) ==== מיעון פ היא כתובת MAC. כתובת המשמשת להתקשרות בתוך הערוץ, צרובה על..." תגיות: החלפה שוחזרה עריכה חזותית |
מ שוחזר מעריכות של 62.219.74.210 (שיחה) לעריכה האחרונה של Itay tayri |
||
שורה 1:
{{Tcp/ip}}
[[קובץ:WAFIZ14.JPG|שמאל|ממוזער|250px|כבל אתרנט סטנדרטי]]
'''אתרנט''' (במקור: '''Ethernet''') היא [[טכנולוגיה]] ל[[תקשורת נתונים]] ב[[רשת מקומית|רשתות מחשבים מקומיות]] (LAN).
האתרנט הוכרזה כ[[תקן]] תעשייה ב-[[30 בספטמבר]] [[1980]] על ידי [[זירוקס פארק]], [[DEC]] ו[[אינטל]]{{הערה|1=[http://ethernethistory.typepad.com/papers/EthernetSpec.pdf הצהרת התקן]}}.
על פי [[TCP/IP|מודל ה־TCP/IP]], האתרנט הוא [[פרוטוקול תקשורת]] שאחראי על [[השכבה הפיזית של מודל ה-TCP/IP|השכבה הפיזית]] של התקשורת. על פי [[מודל ה-OSI]], האתרנט הוא פרוטוקול האחראי על [[שכבת הקישוריות של מודל ה־OSI|שכבת הקישוריות]] ומגדיר גם את [[השכבה הפיזית של מודל ה-OSI|השכבה הפיזית]] של התקשורת.
== יתרונות ==
האתרנט הגיעה לתפוצה רחבה וכמעט לבלעדיות בתחום [[רשת מקומית|הרשתות המקומיות]] בזכות אוסף של פתרונות יצירתיים לבעיות שהיו קיימות בטכנולוגיות אחרות. בין הפתרונות ניתן למנות את:
* טכנולוגיית ה־[[CSMA/CD]] המאפשרת לכל רכיב לשלוח [[אות (סיגנל)|אותות]] ל[[תווך]] משותף בלי התראה מוקדמת, ומטפלת ביעילות [[מתחם התנגשות|בהתנגשויות]] (Collisions). יש לציין כי ב[[טופולוגיית רשת#כוכב|טופולוגיית כוכב]] אין התנגשויות היות שהתווך אינו משותף (ובייחוד החל מ[[קצב נתונים]] של 1[[Gbps]] ואילך).
* השימוש [[זוג שזור|בזוגות שזורים]] (Twisted Pairs) להקטנת [[השראה חשמלית|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 הם: 10 [[מס"ש]], 100 מס"ש, 1 [[גס"ש]], 10 גס"ש, 100 גס"ש, ולאחר מכן 200 ו-400 גס"ש.
* השימוש ב[[סיב אופטי]] לקצבים הגדולים מ-100 מס"ש המאפשר העברת הנתונים למרחקים גדולים מהאפשרי על פי התקן באמצעות זוגות שזורים.
== היסטוריה ==
טכנולוגיה זו פותחה בתחילת [[שנות ה-70 של המאה ה-20]] על ידי רוברט מטקלף ודייוויד בוגס במעבדות [[זירוקס פארק]]. מטקלף כינה אותה "אתרנט" על שם ה[[אתר (פיזיקה)|אֶתֶר]] שעד לתחילת [[המאה ה-20]] נחשב כחומר שממלא את החלל. הפטנט על הטכנולוגיה נרשם בשנת [[1975]], אך רק בסוף העשור (1980) הפכה ל[[תקן|סטנדרט]] בפרויקט 802.3 של [[IEEE]]. בתצורה הראשונית היה קצב התעבורה ברשת 3[[Mbps]], והיא כללה שדה של 8 ביט בלבד לכתובות המקור והיעד (לעומת 48 היום). התצורה הנפוצה הראשונה הייתה 10BASE-2, שהתבססה על [[טופולוגיית רשת]] מסוג [[טופולוגיית רשת#אפיק (קווית)|אפיק (קווית)]].
עם הזמן חל מעבר ל-10BASE-T ולממשיכיו, בגלל היתרונות שהוזכרו לעיל.
עם התפתחות טכנולוגיית המחשוב והאפשרות לעבוד במהירויות גבוהות יותר, נוצר מצב בו הרשת לא מצליחה לספק את הצורך בקצב נתונים מהיר ומספר גדול של מחשבים, ועל כן טכנולוגיית האתרנט הורחבה בשנות התשעים ל- Fast Ethernet. מיד לאחר הפיתוח של ה- Fast Ethernet הופיעה גרסה שנקראת Ethernet 10/100, אשר מאפשרת תמיכה של [[כרטיס רשת|כרטיס הרשת]] בשתי המהירויות (גם 10 וגם 100 מס"ש). בגרסה זו, לכרטיס הרשת 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 לקצבי תקשורת מהירים ולארגונים גדולים מאוד התפתחו לקראת סוף [[המאה ה-20]] - זוהי טכנולוגיית Gigabit Ethernet.
== מבנה חבילת אתרנט ==
[[חבילת מידע|חבילה]] בפרוטוקול אתרנט מורכבת מחמישה חלקים: מבוא, פתיח, תוכן, סוגר וגובל. אורכה של חבילה נע בין 84 ל-1542 [[בית (מחשב)|בתים]] בהתאם לגודל שדה התוכן.
=== מבוא ===
המבוא (Preamble) מורכב מסדרה של 7 [[בית (מחשב)|בתים]] המכילים את הרצף 10101010 ואחריהם בית המכיל את הרצף 1010101'''1''' המסמן את סוף המבוא. מטרת המבוא היא לסנכרן את תחילת השידור באופן פיזי.
{| bgcolor="#3377CF" align="center"
| align="center" bgcolor="#EEEEEE" width="50" | בית ||align="center" bgcolor="#6699EF" width="50" | 1 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="50" | 2 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="50" | 3 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="50" | 4 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="50" | 5 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="50" | 6 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="50" | 7 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="50" | 8
|-
| align="center" bgcolor="#EEEEEE" colspan="1" | תוכן ||align="center" bgcolor="#6699EF" colspan="7" | מבוא || align="center" bgcolor="#6699EF" colspan="1" | סיום מבוא
|}
=== פתיח ===
הפתיח הבסיסי מורכב מ-14 [[בית (מחשב)|בתים]] לפי הפירוט הבא:
{| bgcolor="#3377CF" align="center"
| align="center" bgcolor="#EEEEEE" width="50" | בית ||align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 1 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 2 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 3 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 4 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 5 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 6 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 7 || align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 8|| align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 9|| align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 10|| align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 11|| align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 12|| align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 13|| align="center" bgcolor="#6699EF" width="40" | 14
|-
| align="center" bgcolor="#EEEEEE" colspan="1" | תוכן ||align="center" bgcolor="#6699EF" colspan="6" | כתובת יעד|| align="center" bgcolor="#6699EF" colspan="6" | כתובת מקור || align="center" bgcolor="#6699EF" colspan="2" | EtherType
|}
*כתובת יעד (שישה [[בית (מחשב)|בתים]]) - [[כתובת MAC|כתובת ה-MAC]] של רכיב היעד.
*כתובת מקור (שישה [[בית (מחשב)|בתים]]) - כתובת ה-MAC של רכיב המקור.
*[[:en:EtherType | EtherType]] (שני [[בית (מחשב)|בתים]]) - שדה המציין את סוג הפרוטוקול של הנתונים אותו ההודעה מעבירה כתוכן (לדוגמה, עבור תוכן בפרוטוקול [[IPv4]] יהיה ערך <tt>0x0800</tt> בעוד לתוכן בפרוטוקול [[Address Resolution Protocol|ARP]] יהיה ערך <tt>0x0806</tt>).
'''הערה''': אם הרשת עושה שימוש בפרוטוקול [[רשת מקומית וירטואלית]] (802.1Q), ה[[מתג (רשתות מחשבים)|מתג]] אליו מחובר המחשב מוסיף לפתיח שדה "תווית [[רשת מקומית וירטואלית|VLAN]]" בן ארבעה [[בית (מחשב)|בתים]]. שדה זה נושא את מזהה הרשת הווירטואלית לה שייך המחשב.
=== תוכן ===
שדה התוכן בחבילת אתרנט מכיל בין 46 ל-1500 [[בית (מחשב)|בתים]].
=== סוגר ===
הסוגר של חבילת אתרנט מכיל שדה בן ארבעה [[בית (מחשב)|בתים]] המורכב מסיכום ביקורת ([[checksum]]), מספר האימות של הפתיח והתוכן.
=== גובל ===
הגובל ([[:en:Interframe gap |Interframe gap]]) הוא סדרה של 12 [[בית (מחשב)|בתים]] המשודרים בסוף החבילה ומשמשים להפרדה לקראת תחילת השידור הבא.
== שכבת הקו ==
שכבת הקו בטכנולוגית אתרנט מתחלקת לשתי תתי-שכבות:
# שכבת ה-Logical Link Control (LLC).
# שכבת ה-Media Access Control ({{כ}}MAC).
=== שכבת ה-Logical Link Control (LLC) ===
לתת-שכבה זו שני תפקידים מרכזיים:
# מהווה קישור בין [[שכבת הקו של מודל ה-OSI|שכבת הערוץ]] ל[[שכבת הרשת של מודל ה-TCP/IP|שכבת הרשת]]. בזכות שכבה זו אנו יכולים לציין במסגרת (Frame) את הפרוטוקול ששימש [[חבילת מידע]] זו ב[[שכבת הרשת של מודל ה-TCP/IP|שכבת הרשת]] ([[IP]],[[IPX]] וכיוצא בזה).
# לעטוף את [[חבילת מידע|חבילות המידע]] המגיעות מ[[שכבת הרשת של מודל ה-TCP/IP|שכבת הרשת]] ב-Frame. יש לשים לב כי תת-שכבה זו אינה אחראית על ה-Frame עצמו, אלא על ההכנסה של הנתונים לתוך ה-Frame.
=== שכבת ה-Media Access Control ({{כ}}MAC) ===
גם לתת-שכבה זו מספר תפקידים. העיקריים ביניהם הם:
==== גישה לתווך ====
ניתן לדמות את המצב ברשת האתרנט 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 האתרנט היא [[רשת מבוזרת]] שבה מדיית התקשורת ([[השכבה הפיזית של מודל ה-OSI|השכבה הפיזית]]) משותפת לכל הרכיבים ברשת, יש צורך למנוע שידור בו זמני של שתי תחנות לאותו [[מתחם התנגשות]].
תת-שכבת ה-MAC מסדירה את תיזמון הגישה למדיית התקשורת של רשת האתרנט 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 שהאות שהתקבל הוא אכן האות שנשלח. אם התחנה 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.
אתרנט הוא פרוטוקול המבטיח רק [[מאמץ מיטבי]]. אם חלו 16 התנגשויות או תקלות בהעברת חבילה מסוימת, האתרנט יסיים את ניסיונות השליחה של החבילה הזאת. כמו כן, האתרנט ידווח לשכבת התקשורת שמעליו על כישלון בשליחת החבילה. מרגע זה, השכבה הגבוהה יותר אחראית על הטיפול בבעיה. השכבה שיכולה ומבקשת שידור חוזר במקרה של שגיאות היא כל שכבה שמשתתפת בתהליך התקשורת, מהשכבה השלישית ועד השכבה השביעית (במודל OSI).
==== מיעון פיזי ====
תת-השכבה אחראית על ה[[כתובת MAC|מיעון הפיזי]] של כל מסגרת (שדות ה-DA ו-SA שניתן לראות לעיל). הכתובת הפיזית שבה משתמשים בטכנולוגיית אתרנט היא [[כתובת MAC]]. כתובת זו, המשמשת להתקשרות בתוך ה[[ערוץ תקשורת|ערוץ]], צרובה על [[כרטיס רשת|כרטיס הרשת]] וחייבת להיות יחידה ברשת, ולכן כתובות MAC על רכיבים שנמכרים לציבור הרחב אינן חוזרות על עצמן לעולם. על אף שכרטיס הרשת מכיל כתובת MAC שנצרבת על ידי היצרן, ניתן לעיתים לשנות אותה. ביצוע פעולה זו מחייב מעקב אחרי כרטיסי הרשת ואופן השימוש בהם, כדי למנוע מצב שבו שני כרטיסים שניתנה להם כתובת זהה יחוברו לאותה רשת אתרנט.
== השכבה הפיזית ==
==== Autonegotiation ====
Autonegotiation הוא מנגנון באתרנט לניהול משא ומתן בין התקנים שונים ברשת מקומית ([[נתב]] ל[[מחשב]], למשל), כך שהם יבחרו במאפייני שידור מידע, כמו קצב השידור ביניהם וכיווניות השידור (Half-duplex או Full-duplex), שקיימים אצל שניהם. השאיפה במנגנון היא להשיג את קצב העבודה המרבי, בהתאם ליכולת שני הצדדים.
=== משחזרים ורכזות ===
תופעות של דעיכת אותות ובעיות תזמון מגבילות את אורכם המקסימלי של מקטעי אתרנט, כתלות במדיית התקשורת. לדוגמה, לכבלים הקואקסיאליים 10BASE5 יש הגבלת אורך מקסימלי של 500 מטר. על מנת להגדיל את טווח הרשת נעשה שימוש ב[[repeater|משחזר]] (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 האתרנט.
עם המעבר לשימוש ב[[זוג שזור|זוגות שזורים]] היה צורך בהתקן שיאפשר תקשורת של מספר התקנים על מדיה משותפת, לשם כך נוצרו משחזרים רב-ערוציים הידועים בשמם [[רכזת|רכזות]] (hubs). כיום נפוץ יותר השימוש ב[[מתג (רשתות מחשבים)|מתגים]] המשמשים כרכזות חכמות.
=== סוגי כבלים ===
ישנם מספר תקנים של [[כבל תקשורת|כבלים]] עבור אתרנט, 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 [[סיבית|סיביות]] בשנייה, 100 מייצג 100 מגה סיביות בשנייה וכו').
לדוגמה: [[10BASE-T]] הוא כבל העשוי זוגות שזורים (T), המאפשר קצב נתונים מרבי של 10 מגה סיביות לשנייה.
==== זוג שזור ====
[[קובץ:HE-STP-cable.png|שמאל|ממוזער|150px|[[זוג שזור#STP|זוג שזור STP]]]]
[[קובץ:Fibreoptic.jpg|שמאל|ממוזער|150px|[[סיב אופטי|סיבים אופטיים]]]]
{{הפניה לערך 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-[[זוג שזור#STP|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 [[מתח חשמלי|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.
==== כבל קואקסיאלי ====
{{הפניה לערך מורחב|כבל קואקסיאלי}}
==== סיב אופטי ====
{{הפניה לערך מורחב|סיב אופטי}}
== ראו גם ==
*[[מונחים ברשת מחשבים]]
*מבנה מסגרת אתרנט בוויקיפדיה האנגלית - [[:en:Ethernet frame|Ethernet frame]].
== קישורים חיצוניים ==
{{מיזמים|ויקישיתוף=Category:Ethernet|שם ויקישיתוף=Ethernet}}
*צבי שחם, [https://archive.today/20130108001718/http://www.thecom.co.il/index.php?dir=site&page=articles&op=item&cs=13418#selection-319.0-319.25 רשתות אתרנט: מה- LAN לאן?], באתר TheCom (ארכיון)
* {{בריטניקה}}
==הערות שוליים==
{{הערות שוליים|יישור=ימין}}
{{תקני IEEE}}
[[קטגוריה:אתרנט|*]]
[[קטגוריה:תקשורת מחשבים]]
| |||