شبکه های کامپیوتری انواع مختلفی از شبکه های کوچک و بزرگ را در بر میگیرد.

این شبکه ها در اندازه، کاربرد و تکنولوژی های به کار رفته با هم متفاوت هتسند.

یکی از انواع شبکه ها، اترنت (فناوری Ethernet) است.

با اینکه امروزه شبکه های کامپیوتری گسترده در دسترس هستند (مانند اینترنت)، ولی در هر شرکت، سازمان و دانشگاه تعداد زیادی کامپیوتر وجود دارد که باید به هم متصل شوند، از همین جاست که نیاز به شبکه های محلی شکل میگیرد. شبکه ethernet

 

در این مطلب میخواهیم کمی در مورد پیدایش فناوری اترنت (Ethernet) یعنی متداولترین شبکه محلی صحبت کنیم.

 

در اوایل دهه 1970، ایالت هاوایی فاقد شبکه تلفن بود؛ با اینکه نبود شبکه تلفن برای کسانی که هاوایی را برای استراحت انتخاب میکردند، یک مزیت بود؛ ولی برای محققی به نام نورمن آبرامسون (Norman M. Abramson) و همکارانش در دانشگاه هاوایی که میخواستند جزایر دورافتاده هاوایی را به کامپیوتر مرکزی در مرکز ایالت هاوایی متصل کنند، چندان خوشایند نبود.

کشیدن کابل از وسط اقیانوس آرام مسلماً نمیتوانست راه حل مشکل آنها باشد، پس باید فکر دیگری میکردند.

یکی از راه حل هایی که آنها پیدا کردند، استفاده از امواج رادیویی یا برد کوتاه بود.

هر ترمینال به یک رادیوی کوچک وصل میشد که دو فرکانس داشت: فرکانس ارسال و فرکانس دریافت (به/از کامپیوتر مرکزی)

وقتی کاربر میخواست به کامپیوتر مرکزی وصل شود، روی فرکانس ارسال یک بسته میفرستاد، اگر فرد دیگری در همان لحظه در حال ارسال نبود، بسته ارسال شده به کامپیوتر مرکزی میرسید و کاربر میتوانست بسته Acknowledgement (تصدیق دریافت) آنرا روی فرکانس دریافت بگیرد.

اما اگر کانال اشغال بود، ترمینال، بسته تصدیق دریافت را نمیگرفت و متوجه میشد که باید دوباره سعی کند.

از آنجایی که روی کانال دریافت فقط یک کامپیوتر (کامپیوتر مرکزی) مجاز به ارسال اطلاعات بود، هرگز در آن انسداد پیش نمی آمد.

این سیستم، که ALOHANET (آلوهانت) نام گرفت، در شرایط ترافیک پایین خوب کار میکرد ولی در ترافیک بالا به شدت ناکارآمد میشد.

 

در همان زمان، دانشجویی به نام باب متکالف (Robert Metcalfe و نام مستعار Bob) که تازه از M.I.T فارغ التحصیل شده بود، به قصد ادامه تحصیل در مقطع دکترا وارد دانشگاه هاروارد شد.

باب در حین مطالعات خود با کارهای آبرامسون آشنا، و به آنها بسیار علاقمند شد.

این علاقه باعث شد که باب قبل از شروع به کار در مرکز تحقیقات زیراکس در پالوآلتو (Xerox PARC)، تابستان را در هاوایی بگذراند و با آبرامسون کار کند.

وقتی باب متکالف به Xerox PARC برگشت، متوجه شد که محققان آنجا روی پروژه ای کار میکنند که بعدها به کامپیوتر شخصی (Personal Computer – PC) معروف شد.

ولی این یک ماشین ایزوله و جدا از همه جا بود؛ باب با استفاده از تجارب آبرامسون و به کمک یکی از همکارانش به نام دیوید باگز  (David Boggs) اولین شکه محلی را در سال 1976 میلادی طراحی و پیاده سازی کرد.

 

آنها این سیستم را (با الهام از نام ماده ای خیالی به نام اتِر – ether – که تا مدت ها تصور میشد محیط انتشار امواج الکترومغناطیس است) اتِرنت نامیدند.

رسانه انتشار در این سیستم خلاء نبود، بلکه از یک رشته کابل هم محور (Coaxial) ضخیم به طول حداکثر 2.5 کیلومتر (یا یک تکرارکننده در هر 500 متر) استفاده میشد. (این کابل در واقع همان اتر محسوب میشد.)

حداکثر تا 256 کامپیوتر را میشد به این کابل متصل کرد. به چنین کابلی که چندین ماشین به صورت موازی به آن متصل شده اند، کابل چند اتصالی (Multidrop Cable) گفته میشود. اترنت با سرعت 2.94 Mbps کار میکرد.
معماری اترنت اولیه

 

اترنت یکی از اشکالات عمده ALOHANET را نیز برطرف کرده بود: هر کامپیوتر قبل از ارسال بسته خود ابتدا به کابل گوش میکرد تا مطمئن شود سیستم دیگری در همان لحظه در حال استفاده از آن نیست؛ اگر چنین بود، کامپیوتر تا خالی شدن خط کار خود را عقب می انداخت.

به این ترتیب، اترنت توانست با اجتناب از تداخل های بی مورد به کارایی بالاتری دست پیدا کند.

البته آلوهانِت امکان انجام چنین کاری را نداشت، چون فرستنده در یک جزیره نمیتوانست امواج فرستنده های جزایر دیگر را بشنود.

 

علیرغم اینکه کامیپوترهای اترنت تا وقتی خط خالی نباشد اقدام به ارسال اطلاعات نمیکنند، اما مسئله دیگری ممکن است رخ بدهد:

اگر چند کامپیوتر همزمان منتظر خالی شدن خط باشند و به محض اینکه خط خالی شد، در یک لحظه شروع به ارسال اطلاعات خود کنند، چه میشود ؟

راه حل این مشکل آن است که هر کامپیوتر در تمام لحظات ارسال اطلاعات خود به خط گوش کند و اگر متوجه تداخل امواج شد، ابتدا به دیگران اخطار میفرستد؛ سپس مدتی کوتاه (تصادفی) از ارسال اطلاعات دست میکشد، بعد از این مدت دوباره سعی میکند؛ اگر در مرتبه بعد بازهم تداخل پیش آمد، مدت انتظار را دو برابر میکند، تا بالاخره یکی از آنها فرصت ارسال امواج را پیدا کند.

 

اترنت زیراکس چنان موفق بود که در سال 1978 میلادی شرکت های DEC، اینتل و زیراکس استانداردی به نام DIX برای اتِرنت 10 Mbps وضع کردند.

استاندارد DIX در سال 1983 با دو تغییر جزئی به استاندارد IEEE 802.3 تبدیل شد.

 

زیراکس همواره یکی از شرکت هایی بوده است که اختراعات بسیار مهمی (مانند PC، اترنت و ماوس) از آنجا منشأ گرفته، ولی نتوانسته اقدامی برای تجاری کردن آنها به عمل بیاورد.

وقتی زیراکس علاقه چندانی به اترنت نشان نداد (و فقط در استاندارد کردن آن همکاری کرد)، باب متکالف شرکتی به نام 3Com تاسیس کرد تا بتوند برای PC ها کارت شبکه اتِرنت تولید کند.

 

اترنت به رشد و توسعه خود ادامه داد (رشدی که همچنان ادامه دارد)، و امروزه به سرعت های 100 Mbps و 1000 Mbps دست بافته است (و انتظار میرود این سرعت باز هم افزایش یابد.)

امروزه کابل کشی، سوئیچینگ و سایر جنبه های Ethernet نسبت به نمونه اولیه، بهبود یافته و ویژگی های جدیدی به آن اضافه شده است.

 

در پایان صحبت ها لازم به توضیح است که اترنت (IEEE 802.3) تنها استاندارد LAN نیست.

استانداردهای خط توکن (IEEE 802.4Token Bus) و حلقه توکن (IEEE 802.5Token Ring) نیز از جمله استانداردهای معروف شبکه LAN هستند. (سه استاندارد کمابیش ناسازگار برای شبکه های محلی)

در همان زمان که Ethernet در حال استاندارد شدن بود، جنرال موتورز نیز در کار ایجاد شبکه ای بود که از همان توپولوژی اترنت (یعنی کابل خطی) استفاده میکرد، ولی نوبت ارسال هر کامپیوتر را بسته خاصی به نام توکن، که بین کامپیوترها دست به دست میشد، مشخص میکرد.

هر کامپیوتر فقط زمانی میتوانست اقدام به ارسال اطلاعات کند که توکن را در اختیار داشته باشد و بدین ترتیب مشکل تداخل حل میشد.

General Motors اعلام کرد که این تکنیک برای خط تولید کارخانجات اتومبیل سازی ضرورت مطلق دارد و حاضر نبود از موضع خود عقب نشینی کند، با وجود چنین ادعایی 802.4 اکنون از صفحه روزگار محو شده است.

 

غول صنعت کامپیوتر، IBM هم سیستم مورد علاقه خود، یعنی حلقه توکن، را داشت. تنها تفاوت این سیستم با شبکه General Motors این بود که کابل یک مسیر بسته (حلقه) را تشکیل میداد.

بر خلاف 802.4، 802.5 هنوز در برخی از سایت های IBM مورد استفاده است (ولی خارج از IBM هیچکس از آن استفاده نمیکند!)

البته تحقیقاتی در زمینه نسل جدید و پر سرعت حلقه توکن با سرعت گیگابیت (802.5v) در جریان است، ولی به نظر نمیرسد بتواند با اترنت رقابت کند.

در رقابتی که بین اترنت، خط توکن و حلقه توکن درگرفت، اترنت پیروز شد؛ چون اولین و نیز بهترین بود.