تاریخچه اترنت: پیدایش و تکامل اترنت (Ethernet) از آغاز تاکنون

اترنت اگرچه تکنولوژی نسبتا سنتی و قدیمی اتصال دستگاه‌ها در یک شبکه‌ سیمی محلی (LAN) یا شبکه گسترده (WAN) محسوب میشه، اما هنوز هم نفوذ و محبوبیت خودش رو حفظ کرده. دلیل این موضوع هم چیزی نیست جز توانایی به‌روز شدن و تطبیق با نیازهای هر دوره. در این مقاله قصد داریم از تاریخچه اترنت و اتفاقاتی که در حیات تقریبا پنجاه ساله‌ی خودش رقم زد، بگیم.

اترنت Ethernet چیست ؟

اترنت روش استانداردیه که به‌کمک اون میشه چند کامپیوتر، روتر، پرینتر یا دستگاه‌های دیگه رو از طریق شبکه سیمی به همدیگه متصل کرد. به کمک روتر و چند رشته کابل، شما می‌تونید شبکه لن (LAN) بسازید؛ شبکه‌ای که امکان ارتباط همه‌ی دستگاه‌ها با همدیگه رو فراهم می‌کنه. در واقع، این Ethernet هست که تعیین می‌کنه دستگاه‌های متصل به شبکه چطور اطلاعات رو شکل و انتقال بدن تا دستگاه‌های دیگه بتونن دیتاها رو تشخیص بدن و پردازش کنن. کابل اترنت هم همون مسیر فیزیکی انتقال اطلاعات محسوب میشه. اترنت به‌خاطر سرعت و امنیت بالایی که داره، در شبکه‌های محلی سازمان‌ها، شرکت‌ها، ادارات، بیمارستان‌ها و خیلی اماکن دیگه مورد استفاده قرار می‌گیره.

تاریخچه اترنت

22 می 1973

22 می 1973 برای دنیای تکنولوژی روز خاصی به حساب میاد؛ چون که در این روز باب مِتکالف (که بعدها به Xerox PARC پیوست) یادداشتی رو منتشر کرد و در اون، سیستم شبکه اترنتی اختراع خودش رو تشریح کرد تا بعدها منشا تاریخچه اترنت لقب بگیره. این شبکه برای به هم پیوستن کامپیوترهای پیشرفته طراحی شده بود تا ارسال اطلاعات بین اون‌ها و پرینترهای لیزری رو فراهم کنه. در اون دوره، PARC اولین پرینتر لیزری رو برای کامپیوترهای شخصی ساخته بود و قصد داشت به‌وسیله‌ی اترنت همه‌چیز رو به هم متصل کنه.

شبکه آلوها (Aloha Network)

در دهه‌ی 1970 میلادی که اکثر محاسبات رو کامپیوترهای گرون‌قیمت و غول‌آسا انجام می‌دادن، Xerox PARC تلاش می‌کرد با استفاده از اترنت تحولی در دنیای کامپیوترها ایجاد کنه. البته نوآوری باب متکالف بر پایه‌ی تجربیات پیشین سیستم آلوها (Aloha Network) شکل گرفته بود. پروژه آلوها در اواخر دهه‌ی 1960 زمانی که نورمن آبرامسون و همکارهاش مشغول توسعه‌ی شبکه‌ای رادیویی برای ارتباط بین جزایر هاوایی بودن، در دانشگاه هاوایی آغاز شد. این سیستم، تجربه‌ی اولیه‌ای در پیشرفت مکانیسم‌های اشتراک‌گذاری کانال‌های ارتباطی به شمار می‌رفت.

پروتکل Aloha خیلی ساده بود: یک ایستگاه آلوها هرچیزی رو که می‌خواست ارسال می‌کرد و منتظر تاییدیه می‌موند. اگه تاییدیه در مدت زمان کوتاهی دریافت نمیشد، ایستگاه فرض رو بر این میذاشت که ایستگاه دیگه‌ای هم به‌طور هم‌زمان کار انتقال رو انجام داده و باعث تداخل شده. این تداخل باعث میشد انتقال‌های ترکیب‌شده نامفهوم بشن و درنتیجه ایستگاه دریافت‌کننده نتونه اون‌ها رو بشنوه و تاییدیه‌شون رو بفرسته. با بالا رفتن ترافیک در کانال آلوها، نرخ تداخل هم به‌سرعت بالا ‌رفت.

طبق محاسبات آبرامسون این سیستم که به‌عنوان آلوهای خالص (pure Aloha) شناخته میشد، به‌خاطر افزایش فوری نرخ تداخل در فشار بالا، حداکثر می‌تونست از 18 درصد کانال استفاده کنه. در مقابل، آلوهای شکاف دار (slotted Aloha) شکاف‌هایی رو برای انتقال اختصاص داده بود و از یک ساعت مرکزی برای هماهنگی ارسال‌ها استفاده می‌کرد تا میانگین استفاده‌ی حداکثری از کانال رو به 37 درصد برسونه. آبرامسون در سال 1995 به‌خاطر توسعه‌ی مفهوم سیستم آلوها (Aloha System) که منجر به پیدایش شبکه‌های LAN امروزی شد، جایزه‌ی کامپیوتر و ارتباطات کوجی کوبایاشی رو از انجمن مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) دریافت کرد.

توسعه CSMA/CD

متکالف با هدف بهبود سیستم آلوها، سیستم جدیدی رو طراحی کرد که در اون مکانیسمی برای تشخیص تداخل (collision detect) وجود داشت. این سیستم می‌تونست قبل از گفتن، بشنوه تا ایستگاه‌ها قبل از انتقال اطلاعات، از فعالیت هم باخبر باشن (carrier sense) و کانال مشترکی رو برای ایستگاه‌های مختلف مهیا می‌کرد (multiple access). با کنار هم گذاشتن این ویژگی‌ها متوجه میشیم چرا به پروتکل اترنت Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect (CSMA/CD) میگن. کار مهم دیگه‌ای که متکالف انجام داد توسعه‌ی الگوریتم پیشرفته‌ی قطع‌کنی بود که با پیوستن به CSMA/CD، اجازه می‌داد سیستم اترنت به بازدهی 100 درصدی برسه.

پیدایش اولین سیستم Ethernet

بخش مهمی از تاریخچه اترنت در دهه‌ی 1970 شکل گرفته. در اواخر سال 1972، متکالف و همکارانش در زیراکس پارک، اولین سیستم آزمایشی اترنت رو برای به هم پیوستن کامپیوترهای زیراکس آلتو (Xerox Alto) توسعه دادن. این سیستم علاوه بر آلتوها، سرورها و پرینترهای لیزری رو هم به همدیگه متصل می‌کرد. سرعت شبکه اترنت آزمایشی به عملکرد سیستم آلتو بستگی داشت و نرخ انتقال دیتای 2.94 مگابیت بر ثانیه رو به ثبت می‌رسوند.

اولین شبکه‌ی آزمایشی متکالف با عنوان شبکه آلتو آلوها (Alto Aloha Network) شناخته میشد؛ اما در سال 1973 متکالف تصمیم گرفت اسم اون رو به اترنت تغییر بده تا اعلام کنه این سیستم فراتر از سیستم آلوها شکل گرفته و از هر کامپیوتری _و نه فقط کامپیوترهای آلتو_ پشتیبانی می‌کنه. او از واژه‌ی اتر (Ether) برای توضیح ویژگی ضروری سیستم خودش استفاده کرد: واسطه‌ای فیزیکی که (کابل) اطلاعات رو به ایستگاه‌ها منتقل می‌کنه؛ دقیقا شبیه نظریه‌ای منسوخ (Luminiferous aether / ether) که باور داشت واسطه‌ای به اسم اتر، امواج الکترومغناطیسی رو در فضا منتشر می‌کنه. و به این ترتیب، اترنت متولد شد.

در سال 1976 متکالف برای اولین بار Ethernet رو با ترسیم دیاگرام در کنفرانس کامپیوتر ملی (National Computer Conference) ارائه کرد و و از اون تاریخ، این واژه و کلمات هم‌خانواده‌ی اون وارد فرهنگ لغت اهالی تکنولوژی شدن. اما در این دوران، تمام حقوق مربوط به اترنت در اختیار زیراکس بود و این سیستم راه زیادی برای تبدیل شدن به محبوب‌ترین شبکه کامپیوتری در پیش داشت؛ راهی که بخش مهمی از تاریخچه اترنت رو شکل داده.

تکامل اترنت

استاندارد 10 مگابیت بر ثانیه‌ای اترنت اولین بار در سال 1980 و توسط کنسرسیوم DEC-Intel-Xerox عرضه شد که با عنوان استاندارد اترنت DIX هم شناخته میشه. این استاندارد شامل جزئیاتی برای راه‌اندازی اترنت، همچنین مشخصاتی برای کارکرد سیستم‌های تک کاربره برپایه‌ی کابل کواکسیال باریک (Coaxial) میشه. هم‌زمان با انتشار استاندارد DIX، تغییراتی هم در IEEE در حال رخ دادن بود که روی توسعه‌ی استانداردهای شبکه باز تاثیر میذاشت. درنتیجه‌ی این تحولات، دوگانه بودن استانداردهای کابل‌های کواکسیال اترنت (DIX و IEEE) به پایان می‌رسید.

استاندارد IEEE زیر نظر کمیته‌ی استانداردهای شبکه‌های محلی و کلان شهری IEEE (LAN/MAN) شکل گرفت و همه‌ی استانداردهایی رو که تا اون زمان توسعه داده بود، با عدد 802 دسته‌بندی کرد. تعدادی استاندارد شبکه در شاخه‌ی 802 IEEE منتشر شدن که اترنت 802.3 و توکن رینگ 802.5 (Token Ring) از این جمله‌ هستن. کمیته‌ی 802.3 IEEE ، استاندارد اصلی DIX رو مبنای استاندارد IEEE قرار داد و اون رو در سال 1985 عرضه کرد.

استانداردهای فعلی Ethernet

به‌دنبال توسعه‌ی اترنت کواکسیال باریک، انواع مدل‌ها مثل کابل زوج به هم پیچیده (Twisted Pair) و فیبر نوری (Fiber Optic) برای سیستم‌های 10 مگابیت بر ثانیه‌ای از راه رسیدن. بعد از اون سیستم اترنت سریع 100 مگابیتی عرضه شد که مثل نسل قبلی از انواع کابل‌ها استفاده می‌کرد. اما سیستم جدید اترنت گیگابیتی برپایه‌ی استفاده از هر دو نوع کابل زوج به هم تابیده و فیبر نوری توسعه داده شد. تمامی این سیستم‌ها به‌عنوان ضمیمه‌ای بر استانداردهای اترنت IEEE رشد کردن.

ویژگی های اترنت

اگرچه تاریخچه اترنت سرشاره از تغییر و تحول‌ها، اما این تکنولوژی همچنان ویژگی‌های اولیه‌ی خودش رو حفظ کرده. شاید دلیل محبوبیت اترنت همین حفظ ویژگی‌های مثبت و تلاش برای ارتقای اون‌ها باشه. البته این تکنولوژی نقاط ضعفی هم داره که در ادامه اون‌ها رو مرور می‌کنیم.

برتری ها

شاید اولین نکته‌ی مثبت اترنت، هزینه‌ی نسبتا پایین اون باشه. اما با وجود ارزون بودن، اترنت سرعت و کیفیت انتقال اطلاعات بالایی داره و از لحاظ امنیتی قابل اطمینانه. ضمن اینکه با دستگاه‌های قدیمی سازگاری داره و در مقابل نویز مقاومه.

کاستی ها

اترنت برای شبکه‌های کوچیک و با فاصله‌ی کوتاه طراحی شده و در صورت استفاده از کابل‌های بلند، احتمال تداخل خطوط در اون وجود داره. مشکل دیگه‌ی اترنت اینه که با سنگین شدن ترافیک دستگاه‌ها و اطلاعات، دچار افت شدید سرعت میشه. اما شاید اصلی‌ترین نقطه ضعف اترنت این باشه که موقع عیب‌یابی، پیدا کردن کابل یا گرهی که مشکل رو ایجاد کرده، بسیار دشواره.

مقایسه اترنت ( Ethernet ) با وای فای (WiFi)

در حال حاضر شبکه بی سیم یا وایرلس محبوب‌ترین شبکه‌ی ارتباطی محسوب میشه. برخلاف شبکه‌های سیمی مثل اترنت، وای فای به کابل احتیاج نداره و دیتا رو از طریق امواج بی سیم منتقل می‌کنه. اما شبکه وایرلس نسبت به شبکه سیمی، سرعت و امنیت کمتری داره و خیلی قابل‌ اطمینان نیست؛ برای همین هم هست که برخلاف اترنت، وای فای به رمزنگاری احتیاج داره. درکل میشه گفت اترنت برای شبکه‌های کوچیک اداری که امنیت رو در اولویت قرار میدن، گزینه‌ی مناسب‌تری و امن‌تریه؛ اما WiFi در مواقعی که امنیت اطلاعات کمتر اهمیت داره و اولویت با ارسال دیتا به فواصل دورتره، کارایی بهتری داره.

حرف آخر

در این مقاله تلاش کردیم تاریخچه اترنت رو از آغاز تاکنون مرور کنیم و از تکامل این تکنولوژی بگیم. در کنار این بحث، ویژگی‌های اترنت رو توضیح دادیم و اون رو با شبکه وایرلس مقایسه کردیم. اترنت هنوز هم به‌خاطر سرعت و امنیت بالایی که داره، اولویت اول سازمان‌ها و ادارات برای ایجاد شبکه بین کامپیوترها، دستگاه‌ها و کاربرها محسوب میشه. در سایت نت ران می‌تونید از آخرین قیمت کابل شبکه مطلع بشید. نظر شما در مورد اترنت و شبکه سیمی چیه؟ در بخش کامنت منتظر شنیدن نظرات شما هستیم.

دانلود فایل PDF این مقاله:

دانلود PDF مقاله

سوالات متداول