เครือข่าย Ethernet (IEEE 802.3)

Ethernet Network (IEEE 802.3)

หลักการพื้นฐานและความเป็นมา                                                        มาตรฐาน IEEE 802.3 ออกแบบมาสำหรับระบบเครือข่ายเฉพาะบริเวณแบบ CSMA/CD  ต้นกำเนิดของมาตรฐานนี้มาจากระบบอะโลฮ่า (Aloha)  ซึ่งได้รับการเพิ่มขีดความสามารถโดยบริษัท Xerox  ได้รับการตั้งชื่อว่า “อีเธอร์เน็ต (Eternet)”

      การนำระบบอีเธอร์เน็ตมาใช้งานนั้นประสบผลสำเร็จเป็นอย่างมาก บริษัท Xerox , DEC (Digital Equipment Corporation, Ltd. ) และ Intel Corp ได้ร่วมกำหนดมาตรฐานสำหรับอีเธอร์เน็ตที่ความเร็ว 10 Mbps ซึ่งเป็นพื้นฐานของ 802.3    ข้อแตกต่างที่สำคัญคือ มาตรฐาน IEEE 802.3 ได้กำหนดไว้ สำหรับการสื่อสารแบบ CSMA/CD ทำงานที่ความเร็ว 1 ถึง 10 Mbps บนสายสื่อสารชนิดต่างๆ เช่น กำหนดค่าตัวแปรไว้สำหรับสื่อสารที่ความเร็ว 10 Mbps บนสายโคแอกซ์ (Coaxial) ขนาด 50 โอ์ห์มเท่านั้น ค่าตัวแปรสำหรับตัวเลือกอื่นๆ ได้รับการกำหนดเพิ่มเติมในภายหลัง

      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

การทำงานและหน้าที่ของ MAC

ส่วนประกอบของเฟรมข้อมูลของ Ethernet

Preamble มีความยาว 7 ไบต์ แต่ละไบต์จะมีข้อมูลเหมือนกันหมดคือ “10101010” ม

วัตถุประสงค์เพื่อให้ผู้รับได้มีโอกาสรู้และเทียบสัญญาณนาฬิกาของตนเองกับผู้ส่งให้ตรงกัน

Start of frame มีความยาว 1 ไบต์ (10101011) สำหรับบอกเครื่องรับ ระบุจุดเริ่มต้นของเฟรม โดยไบต์ถัดจากนี้เป็นต้นไปคือข้อมูล

    Source address and Destination address คือ อยู่ของผู้ส่ง และที่อยู่ของผู้รับ มีขนาดอย่างละ 6 ไบต์       IEEE เป็นผู้รับผิดชอบในการกำหนดที่อยู่สากล (global address) ซึ่งมีขอบเขตการใช้งานได้ทั่วโลก

Length มีความยาว 2 ไบต์ ใช้บอกความยาวของข้อมูลมูลจริงที่ถูกใส่มาในเฟรมนั้น มีค่าต่ำสุด เป็น 0 ไบต์ และสูงสุดไม่เกิน 1,500 ไบต์ มาตรฐาน 802.3 กำหนดให้ทุกเฟรมจะต้องมีความยาวไม่น้อยกว่า 64 ไบต์ หากข้อมูลจริงมีความยาวไม่ถึง 46 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

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

-     เครือข่ายของแต่ละเซกเมนต์ยาวไม่เกิน 185 เมตร

-     ใช้สาย RG-58 เป็นสายหลักของเซกเมนต์

-     การต่อไปยังเครื่องใช้  BNC-T connector และต่อตรงเข้ากับแผ่นวงจรเครื่องคอมพิวเตอร์

-     สายแต่ละเส้นที่ต่อออกจากอุปกรณ์กระจายสัญญาณยาวไม่เกิน 100 เมตร

-     ใช้สาย UTP เป็นสายหลักของเซกเมนต์

-     เข้าหัวสายด้วยหัวต่อ RJ-45

-     เป็นผลิตภัณฑ์ของ AT&T

-     มีความเร็ว 1 Mbps

-     เพิ่มขนาดของเครือข่ายแบบ Daisy chain

-    ใช้สาย UTP

-     Fast Ethernet (IEEE 802.3u)

-   เป็น Ethernet ความเร็ว 100 Mbps

-    มีขนาดเฟรมน้อยที่สุด 72 Bytes

-    ใช้ Topology แบบ Star

-    มี 3 มาตรฐานย่อย คือ

-     100Base-TX  ใช้สาย UTP แบบ CAT-5 หรือ STP จำนวน 2 คู่

-     100Base-FX  ใช้สายใยแก้วนำแสง มีระยะทางไม่เกิน 2000 เมตร

-     100Base-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

-     1000Base-T    ใช้สาย UTP มีระยะสาย 25 เมตร

-     1000Base-CX  ใช้สาย STP มีระยะสาย 25 เมตร

-     1000Base-SX  สัญญาณแสงแบบ Short-wave Laser มีระยะสาย 550 เมตร ใช้สายใยแก้วนำแสงแบบ multimode

-     1000Base-LX สัญญาณแสงแบบ Long-wave Laser มีระยะสาย 550 เมตร สำหรับสายใยแก้วนำแสงแบบ multimode  และระยะสาย 5000 เมตร สำหรับสายใยแก้วนำแสงแบบ single mode