หลักการพื้นฐานและความเป็นมา
มาตรฐาน IEEE 802.3 ออกแบบมาสำหรับระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณแบบ CSMA/CD ต้นกำเนิดของมาตรฐานนี้มาจากระบบอะโลฮ่า
(Aloha)
ซึ่งได้รับการเพิ่มขีดความสามารถโดยบริษัท Xerox เริ่มมาจากบริษัท Xerox ได้สร้างระบบเครือข่ายเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ 100
เครื่องในบริษัท โดยมีความยาวของเครือข่ายได้ถึง 1 กิโลเมตร
และมีอัตราในการส่งข้อมูลถึง 2.94 Mbps ระบบนี้เรียกว่า อีเทอร์เน็ต (Ethernet) 
ใช้บน Topology แบบ BUS และแบบ star ใช้หลักการส่งข้อมูลแบบ CSMA/CD ที่มีความเร็ว10Mbps หรือ 100 Mbps Fast Ethernet ( IEEE802.3u ) อาร์แวร์ที่ใช้จะต้องรองรับแบบใด แบบหนึ่ง หรือทั้งสองแบบ สำหรับการเดินสายสีญญาณมีดังนี้
-10Base2 - Ethernet specification for thin coaxial cable, transmits signalsat 10 Mbps (megabitsper second) with a distance limit of185 meters per segment.
-10Base5 - Ethernet specification for thick coaxial cable, transmits signals at 10Mbps (megabitsper second) with a distance limit of 500 meters per segment.
-10BaseT - Ethernet specification for unshielded twisted pair cable (category 3,4, or 5 ) ,transmits signals at10 Mbps ( megabitsper second) with a distance limit of 100metersper segment. 4, or 5 ) ,transmits signals at10 Mbps ( megabitsper second) with a distance limit of 100metersper segment.
-100BaseT - Ethernet specification for unshielded twisted pair cablingthat is used to transmit data at 100 Mbps (megabits per second) with a distance limit of 100 metersper segmentused to transmit data at 100 Mbps (megabits per second) with a distance limit of 100metersper segment
-100BaseTX - Ethernet specification for unshielded twisted pair cabling that is used to transmitdata at 1 Gbps (gigabits per second) with a distance limitation of 220 metersper segment
used to transmitdata at 1 Gbps (gigabits per second) with a distance limitation of 220 metersper segment
การนำระบบอีเธอร์เน็ตมาใช้งานนั้นประสบผลสำเร็จเป็นอย่างมาก บริษัท Xerox , DEC (Digital
Equipment Corporation, Ltd.) และ Intel Corp ได้ร่วมกำหนดมาตรฐานอีเธอร์เน็ตที่ความเร็ว 10 Mbps ซึ่งเป็นพื้นฐานของ 802.3
IEEE 802.3 Ethernet
สำหรับมาตรฐาน 802.3 จะอธิบายถึง LAN ทั้งหมดที่ใช้หลักการของ CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
ที่มีอัตราการส่งข้อมูลตั้งแต่ 1 Mbps ถึง 100 Mbps และใช้สายส่งชนิดต่างๆ นอกจากนี้มาตรฐาน IEEE 802.3 และอีเทอร์เน็ตยังมีบางส่วนของส่วนหัวของข้อมูล
(Header) แตกต่างกันบ้าง
(ฟิลด์ความยาวของ IEEE 802.3 ถูกใช้บ่งบอกชนิดของ Packet ในมาตรฐานอีเทอร์เน็ต)
ดังนั้นจะเห็นได้ว่ามาตรฐาน IEEE 802.3 จะอธิบายถึง LAN ที่ใช้วิธีส่งข้อมูลแบบ CSMA/CD ส่วนอีเทอร์เน็ตนั้นจะหมายถึงผลิตภัณฑ์ชนิดหนึ่งของแลนแบบ
IEEE 802.3
LAN
แบบนี้ส่งข้อมูลโดยใช้หลักการคล้ายๆกับการสนทนาระหว่างบุคคลหลายคน หากใครต้องการพูดก็สามารถพูดออกมาได้ในจังหวะที่ไม่มีคนอื่นพูด(เงียบ)
แต่ก็อาจเป็นไปได้ที่บุคคล 2 คนจะพูดออกมาพร้อมๆกัน ทำให้เกิดการชนกันของเสียงพูด
เมื่อเป็นเช่นนั้นทั้งสองคนจะต้องหยุดพูดทันที แล้วรอจังหวะที่จะพูดใหม่อีกครั้ง
ซึ่งหากใครพูดก่อนก็จะสามารถพูดได้ และบุคคลอื่นๆจะต้องฟังอย่างเดียว วิธีการรับส่งข้อมูลของแลน IEEE 802.3 ซึ่งเป็นแบบ CSMA/CD ก็ทำงานในลักษณะเดียวกัน คือ โหนดใดที่ต้องการส่งข้อมูลลงในสื่อกลางการส่งข้อมูล จะตรวจสอบดูสัญญาณในสื่อกลาง ถ้าหากสื่อกลางในการส่งข้อมูลว่างก็จะทำการส่งข้อมูลได้ทันที แต่หากโหนดตั้งแต่ 2 โหนดขึ้นไปส่งข้อมูลลงไปในสื่อกลางพร้อมๆกัน สัญญาณข้อมูลจะเกิดการชนกันขึ้น ทุกๆสถานีจะต้องหยุดการส่งข้อมูลแล้วรอเวลา ซึ่งช่วงเวลาของการรอแต่ละครั้งจะทำการสุ่มขึ้นมา (Random Time) หลังจากหมดเวลารอแล้วก็จะทำการตรวจสอบสัญญาณในสื่อกลางเพื่อส่งข้อมูลลงไปใหม่อีก
เมื่อเกิดการชนกันของสัญญาณข้อมูลแล้ว
เวลาจะถูกแบ่งออกเป็นช่องๆ (slots) แต่ละช่องมีช่วงเวลา 51.2 ไมโครวินาที
(นั่นคือเวลาสถานีที่ส่งข้อมูลรู้ว่าเกิดการชนกันของข้อมูลหรือไม่
สำหรับความยาวของแลน 2,500 เมตร อัตราการส่งข้อมูล 10 Mbps) หลังจากการชนกันครั้งแรก
แต่ละสถานีจะสร้างตัวเลขสุ่ม (Random) ที่มีค่า 0 หรือ 1 (เลขสุ่ม 2^1 ค่า)
- สถานีที่ได้ค่า 0 จะส่งข้อมูลออกไปในช่องเวลา 0 และสถานีที่ได้ค่า 1 จะส่งข้อมูลในช่องเวลาที่ 1 หากสองสถานีได้ค่าเลขสุ่มเดียวกันและส่งข้อมูลภายในช่องเวลาเดียวกัน จะเกิดการชนกันอีกครั้ง
หลังจากการชนกันครั้งที่ 2
แต่ละสถานีจะสร้างตัวเลขสุ่มที่มีค่า 0,1,2, หรือ 3 (นั่นคือเลขสุ่ม 2^2 ค่า)
แล้วส่งข้อมูลภายในช่องเวลาของตนเอง หากชนกันอีกก็จะสร้างเลขสุ่มจำนวน 2^3 ค่า
กล่าวคือหลังจากการชนกัน i ครั้ง
แต่ละสถานีก็จะมีการสร้างเลขสุ่มตั้งแต่ค่า 0 ถึง 2^i-1 ค่า
และสถานีก็จะส่งข้อมูลภายในช่องเวลาของตนเอง
กระบวนการในการแก้ไขการชนกันของข้อมูลแบบนี้เรียกว่า Binary Exponential Back
off ซึ่งจะเห็นได้ว่ากระบวนการนี้ทำให้โอกาสในการที่จะเกิดการชนกันของข้อมูลมีน้อยลง
เมื่อจำนวนครั้งของการชนกันของข้อมูลมากขึ้น
IEEE แบ่ง IEEE 802.3 เป็น 2 กลุ่มคือ baseband และ broadband พิจารณาจากลักษณะของสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งลงไปในสาย
- Baseband ใช้สัญญาณแบบ digital สำหรับสื่อสารในสาย มี 5 มาตรฐานคือ 10Base5, 10Base2, 10Base-T, 1Base5 และ 100Base-T
- Broadband ใช้สัญญาณแบบ analog สำหรับสื่อสารในสาย มีมาตรฐานเดียวคือ 10Broad36
IEEE 802.3 Ethernet
การทำงานและหน้าที่ของ MAC
ส่วนประกอบของเฟรมข้อมูลของ Ethernet Preamble มีความยาว
7 ไบต์
แต่ละไบต์จะมีข้อมูลเหมือนกันหมดคือ “10101010” มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ผู้รับได้มีโอกาสรู้และเทียบสัญญาณนาฬิกาของตนเองกับผู้ส่งให้ตรงกัน
Start of frame มีความยาว 1 ไบต์ (10101011) สำหรับบอกเครื่องรับ
ระบุจุดเริ่มต้นของเฟรม
โดยไบต์ถัดจากนี้เป็นต้นไป
คือ
ข้อมูลSource address and Destination address คือ ที่อยู่ของผู้ส่ง และที่อยู่ของผู้รับ มีขนาดอย่างละ 6 ไบต์ IEEE มีหน้าที่ในการกำหนดที่อยู่สากล (global address) ซึ่งมีขอบเขตการใช้งานได้ทั่วโลก Length มีความยาว 2 ไบต์ ใช้บอกความยาวของข้อมูลมูลจริงที่ถูกใส่มาในเฟรมนั้น มีค่าต่ำสุด เป็น 0 ไบต์ และสูงสุดไม่เกิน 1,500 ไบต์ มาตรฐาน 802.3 กำหนดให้ทุกเฟรมจะต้องมีความยาวไม่น้อยกว่า 64 ไบต์ หากข้อมูลจริงมีความยาวไม่ถึง 64 ไบต์ จะใช้ส่วน pad เพิ่มเติม Pad มีไว้สำหรับเติมข้อมูลหลอก (dummy) เพื่อให้มีขนาดของเฟรมไม่น้อยกว่า 64 ไบต์ Checksum มีขนาด 4 ไบต์ มีไว้สำหรับการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่รับได้ ถ้าเกิดการผิดพลาดขึ้นในระหว่างการนำส่งข้อมูลในส่วนนี้จะช่วยให้ตรวจพบความผิดพลาดนี้ได้ เช่น CRC (Cyclic redundancy)
การเชื่อมต่อและชนิดของเครือข่าย Ethernet
คำว่า “Ethernet” นั้นอันที่จริงมีความหมายเกี่ยวข้องโดยตรงกับสายสื่อสาร จากรูป แสดงคุณสมบัติของสายสื่อสาร 4 ชนิด ที่นิยมใช้กันทั่วไป ประเภทของสายสื่อสารที่ใช้กันทั่วไปสำหรับมาตรฐาน 802.3
การแบ่งเซกเมนต์ของ Ethernet
ระยะต่างๆ
ของการติดตั้งเครือข่าย Ethernet จะขึ้นอยู่กับมาตรฐาน โดยประกอบด้วย
- ระยะห่างระหว่างเครื่อง
- ความยาวเซกเมนต์
- ความยาวสูงสุด
- จำนวนเครื่องสูงสุด
ระยะต่างๆ ของการติดตั้งเครือข่าย Ethernet จะขึ้นอยู่กับมาตรฐาน โดยประกอบด้วย
10Base5: Thick Ethernet
10Base5: Thick Ethernet
- แต่ละเซกเมนต์ยาวไม่เกิน 500 เมตร
- ความยาวรวมทุกเซกเมนต์ไม่เกิน 2500 เมตร
- มีจำนวนเครื่องสูงสด 200 เครื่องในแต่ละเซกเมนต์ และทั้งหมดไม่เกิน 1000 เครื่อง
- ใช้สาย RG-8 เป็นสายหลักของเซกเมนต์
- การต่อไปยังเครื่องใช้ Transceiver ต่อออกจากสายหลัก
หรือเรียกอุปกรณ์เหล่านี้ว่า Medium Attachment Unit (MAU)
- ใช้สาย AUI ต่อจาก MAU ไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์
10Base2: Thin Ethernet
10Base2: Thin Ethernet
10Base2: Thin Ethernet
- แต่ละเซกเมนต์ยาวไม่เกิน 185 เมตร-ใช้สาย RG-58 เป็นสายหลักของเซกเมนต์-การต่อไปยังเครื่องใช้ BNC-T connector และต่อตรงเข้ากับแผ่นวงจรเครือข่ายของเครื่องคอมพิวเตอร์
10Base-T:Twisted-Pair Ethernet
10Base-T: Twisted-Pair Ethernet
- สายแต่ละเส้นที่ต่อออกจากอุปกรณ์กระจายสัญญาณยาวไม่เกิน 100 เมตร
- ใช้สาย UTP เป็นสายหลักของเซกเมนต์
- เข้าหัวสายด้วยหัวต่อ RJ-45
1Base5: StarLAN
1Base5: StarLAN
- เป็นผลิตภัณฑ์ของ AT&T
- มีความเร็ว 1 Mbps
- เพิ่มขนาดของเครือข่ายแบบ Daisy chain
- ใช้สาย UTP
Fast Ethernet (IEEE
802.3u)
- เนื่องจากในปัจจุบันมัลติมีเดียได้มีการใช้งานกันมาก จึงมีความต้องการเครือข่ายความเร็วสูงในการเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน กลุ่มคณะทำงานของ IEEE จึงตัดสินใจที่จะปรับปรุงมาตรฐาน 802.3 ให้สามารถ รับส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงขึ้น ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานที่เรียกว่า 802.3u ซึ่งเรียกกันโดยทั่วไปว่า Fast Ethernet
- Fast Ethernet อีเทอร์เน็ตรูปแบบหนึ่งที่มีความเร็วสูงถึง 100 Mbps รูปแบบของเฟรมข้อมูล หรือการควบคุมการชนกันของข้อมูลไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปจากอีเทอร์เน็ตปกติ เพียงแต่ลดเวลาการส่งข้อมูลของแต่ละบิตจาก นาโนวินาที เป็น 10 นาโนวินาที จึงทำให้อัตราการส่งข้อมูลสูงขึ้น 10 เท่าจากเดิม
- เป็น Ethernet ความเร็ว 100 Mbps
- มีขนาดเฟรมน้อยที่สุด 72 Bytes
- ใช้ Topology แบบ Star
- มี 3 มาตรฐานย่อย คือ
v100Base-TX ใช้สาย UTP แบบ CAT-5 หรือ STP จำนวน 2 คู่
v100Base-FX ใช้สายใยแก้วนำแสง มีระยะทางไม่เกิน 2000 เมตร
v100Base-T4
ใช้สาย UTP แบบ CAT-3 จำนวน 4 คู่ 
Gigabit Ethernet (IEEE 802.3g)
- เป็น Ethernet ความเร็ว 1000 Mbps
- ใช้ Topology แบบ Star
- มี 4 มาตรฐานย่อย คือ
v1000Base-T ใช้สาย UTP มีระยะสาย 25 เมตร
v1000Base-CX ใช้สาย STP มีระยะสาย 25 เมตร
v1000Base-SX
สัญญาณแสงแบบ Short-wave Laser มีระยะสาย 550 เมตร ใช้สายใยแก้วนำแสงแบบ multimode
v1000Base-LX สัญญาณแสงแบบ Long-wave Laser มีระยะสาย 550 เมตร สำหรับสายใยแก้วนำแสงแบบ multimode และระยะสาย 5000 เมตร สำหรับสายใยแก้วนำแสงแบบ single mode
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น