‫‪CHAPTER 13‬‬
‫‪Wired LANs: Ethernet‬‬
‫شبكات االتصال المحلية السلكية (االيثرنت )‬
‫المهندسة ‪ :‬بنان عبد الكريم محمودي‬
‫‪1‬‬
introduction
• local area network (LAN) is a computer network that is designed
for a limited geographic area such as a building or a campus.
Although a LAN can be used as an isolated network to connect
computers in an organization for the sole purpose of sharing
resources, most LANs today are also linked to a wide area
network (WAN) or the Internet.
‫• الشبكة المحلية هي شبكة كمبيوتر تصمم لمنطقة جغرافية محدودة كبناء او حرم‬
‫ كشبكة عزل او فصل لربط الكمبيوترات‬LAN ‫ أيضا يمكن استخدام شبكة‬. ‫جامعي‬
‫ اليوم تربط‬LAN ‫ ممعظم شبكات‬، ‫في منظمة لغرض وحيد هو مشاركة المصادر‬
. ‫ أو انترنت‬WAN ‫إلى شبكات واسعة النطاق‬
2
introduction
• The LAN market has seen several technologies such as Ethernet,
Token Ring, Token Bus, FDDI, and ATM LAN. Some of these
technologies survived for a while, but Ethernet is by far the
dominant technology.
Ethernet, Token Ring, Token Bus, FDDI, ‫• هناك عدة تقنيات مثل االيثرنيت‬
‫ بقي التقنية‬Ethernet ‫ بعض هذه التقنيات بقي لفترة ولكن‬. and ATM LAN.
‫المهيمنة‬
3
introduction
• Although Ethernet has gone through a four-generation evolution
during the last few decades, the main concept has remained.
Ethernet has changed to meet the market needs and to make use
of the new technologies
‫ تغيرت‬. ‫• رغم أن االيثرنيت مرت بأربع أجيال تطور إال أن المفهوم األساسي بقي‬
. ‫االيثرنيت لتلبية حاجات السوق والستعمال التقنيات الجديدة‬
4
IEEE STANDARDS
• In 1985, the Computer Society of the IEEE( Institute of Electrical
and Electronics Engineers). started a project, called Project 802,
to set standards to enable intercommunication among equipment
from a variety of manufacturers.
‫(مؤسسة مهندسي الكهرباء وااللكترونيات) بدأت‬IEEE ‫ جمعية كمبيوتر‬1985 ‫• في عام‬
‫ لوضع معايير لتمكين االتصاالت الداخلي بين األجهزة‬Project 802 ‫مشروع أسمته‬
. ‫من مصانع مختلفة‬
• Project 802 does not seek to replace any part of the OSI or the
Internet model. Instead, it is a way of specifying functions of the
physical layer and the data link layer of major LAN protocols.
‫ بدال من ذلك‬. ‫ او نموذج االنترنت‬OSI ‫ اليريد استبدال أي جزء من‬Project 802 •
‫هو طريقة لتحديد وظيفة الطبقة الفيزيائية وطبقة ربط البيانات لبرتوكوالت شبكة‬
. ‫ الرئيسية‬LAN
5
IEEE STANDARDS
• The standard was adopted by the American National Standards
Institute (ANSI). In 1987, the International Organization for
Standardization (ISO) also approved it as an international standard
under the designation ISO 8802.
‫ المنظمة‬1987 ‫ في عام‬.(ANSI) ‫• المعيار أقر من قبل معهد المعايير القومي األمريكي‬
ISO 8802 ‫ أيضا وافقت عليها كمعايير عالمية تحت اسم‬ISO ‫العالمية للمقاييس‬
• The relationship of the 802 Standard to the traditional OSI model is
shown in Figure 13.1. The IEEE has subdivided the data link layer
into two sublayers: logical link control (LLC) and media access
control (MAC). IEEE has also created several physical layer standards
for different LAN protocols.
‫ قسمت طبقة وصلة‬IEEE . ‫ موضحة بالشكل التالي‬OSI ‫ بنموذج‬802 ‫• عالقة مقياس‬
media access ‫ و‬logical link control (LLC) ‫البيانات إلى طبقتين فرعيتين‬
LAN ‫ أيضا أنشأت عدة معايير طبقة فيزيائية لبرتوكوالت‬IEEE .control (MAC)
. ‫المختلفة‬
6
7
Data Link Layer
• As we mentioned before, the data link layer in the IEEE standard
is divided into two sublayers: LLC and MAC.
: ‫ تقسم الى طبقتين فرعيتين‬IEEE ‫ طبقة ربط البيانات في معيار‬، ‫• كما ذكرنا سابقا‬
media access control (MAC) ‫ و‬logical link control (LLC)
8
Logical Link Control (LLC)
• Data link control handles framing, flow control, and error control.
In IEEE Project 802, flow control, error control, and part of the
framing duties are collected into one sublayer called the logical
link control. Framing is handled in both the LLC sublayer and the
MAC sublayer.
IEEE ‫ في‬. ‫ التحكم بالتدفق والتحكم بالخطأ‬، ‫• التحكم بوصلة البيانات تعالج التأطير‬
framing ‫ وجزء من واجبات‬، ‫ التحكم بالخطأ‬، ‫ التحكم بالتدفق‬، Project 802
‫ ( التحكم بالوصلة‬logical link control ‫تجمع في طبقة فرعية واحدة تسمى‬
. MAC ‫ والطبقة الفرعية‬LLC ‫ التأطير يعالج في كلتا‬. ) ‫المنطقية‬
9
Logical Link Control (LLC)
• The LLC provides one single data link control protocol for all IEEE
LANs. In this way, the LLC is different from the media access
control sublayer, which provides different protocols for different
LANs. A single LLC protocol can provide interconnectivity between
different LANs because it makes the MAC sublayer transparent.
Figure 13.1 shows one single LLC protocol serving several MAC
protocols.
. IEEE LANs ‫ تزود ببرتوكول تحكم بوصلة البيانات وحيد لكل‬LLC ‫• الطبقة الفرعية‬
‫ التي تزود‬، media access control ‫ تختلف عن الطبقة الفرعية‬LLC ‫• بهذه الطريقة‬
. ‫ببروتوكوالت مختلفة لشبكات محلية مختلفة‬
‫ بسبب‬LANs ‫ الوحيد يمكن أن يزود بربط داخلي بين مختلف شبكات‬LLC ‫• برتوكول‬
. ‫ شفافة‬MAC ‫انه يجعل الطبقة الفرعية‬
. MAC ‫ وحيد يخدم عدة برتوكوالت‬LLC ‫• الشكل السابق يبين برتوكول‬
10
Logical Link Control (LLC)
• Framing LLC defines a protocol data unit (PDU) that is somewhat similar
to that of HDLC. The header contains a control field like the one in HDLC;
this field is used for flow and error control. The two other header fields
define the upper-layer protocol at the source and destination that uses
LLC. These fields are called the destination service access point (DSAP) and
the source service access point (SSAP). The other fields defined in a typical
data link control protocol such as HDLC are moved to the MAC sublayer. In
other words, a frame defined in HDLC is divided into a PDU at the LLC
sublayer and a frame at the MAC sublayer, as shown in Figure 13.2.
‫ الرأس يحتوي على‬. HDLC ‫( مشابهة للموجودة في‬PDU) ‫ تعرف برتوكول وحدة بيانات‬LLC •
‫ حقلي الرأس‬. ‫ هذا الحقل يستخدم للتحكم بالخطأ والتدفق‬، HDLC ‫حقل تحكم مثل الموجود في‬
‫ هذه الحقول‬. LLC ‫اآلخرين يعرفان برتوكول الطبقة العليا عند المصدر والهدف الذين يستخدموا‬
‫ (نقطة وصول خدمة الهدف ) و‬destination service access point (DSAP) ‫تسمى‬
‫ الحقول األخرى‬. ) ‫(نقطة وصول خدمة المصدر‬source service access point (SSAP)
. MAC ‫ تتحرك إلى الطبقة الفرعية‬HDLC ‫تعرف برتوكول التحكم بوصلة البيانات المثالي مثل‬
‫ الفرعية وإطار عند‬LLC ‫ عند طبقة‬PDU ‫ يقسم إلى‬HDLC ‫بكلمات أخرى اإلطار المعرف في‬
: ‫ كما هو مبين بالشكل‬MAC ‫الطبقة الفرعية‬
11
Logical Link Control (LLC)
• Need for LLC The purpose of the LLC is to provide flow and error
control for the upper-layer protocols that actually demand these
services. For example, if a LAN or several LANs are used in an
isolated system, LLC may be needed to provide flow and error
control for the application layer protocols. However, most upperlayer protocols such as IP do not use the services of LLC. For this
reason, we end our discussion of LLC.
‫ هو التزويد بالتحكم بالتدفق والخطأ لبرتوكوالت‬LLC ‫ الهدف من‬: Need for LLC •
‫ او عدة شبكات‬LAN ‫ كمثال اذا كان شبكة‬. ‫الطبقة العليا التي تطلب هذه الخدمات‬
‫ ربما يحتاج لها للتزويد بالتحكم بالخطأ والتدفق‬LLC ، ‫ تستخدم في نظام معزول‬LAN
IP ‫ بكل األحوال معظم برتوكوالت الطبقة العليا مثل‬. ‫لبرتوكوالت طبقة التطبيق‬
. LLC ‫ لهذا السبب سننهي شرحنا لطبقة‬. LLC ‫التستخدم خدمات‬
12
13
Media Access Control (MAC)
• Multiple access methods including random access, controlled
access, and channelization. IEEE Project 802 has created a
sublayer called media access control that defines the specific
access method for each LAN. For example, it defines CSMA/CD as
the media access method for Ethernet LANs and the token passing
method for Token Ring and Token Bus LANs. As we discussed in
the previous section, part of the framing function is also handled
by the MAC layer.
‫ والوصول‬random access ‫• طرق الوصول المتعدد تتضمن الوصول العشوائي‬
‫ ينشأ‬IEEE Project 802 . channelization ‫ و‬controlled access ‫المتحكم‬
‫ التي تعرف‬media access control ‫طبقة فرعية تسمى التحكم بالوصول للوسط‬
‫ كطريقة وصول‬CSMA/CD ‫ انها تعرف‬: ‫ كمثال‬. LAN ‫طرق وصول محددة لكل‬
Token Ring ‫ من اجل‬token passing ‫ وطريقة‬LAN ‫للوسط من اجل ايثيرنت‬
‫ وكما شرحنا سابقا أن جزء من التأطير يعالج من قبل طبقة‬.and Token Bus LANs
. MAC
14
Media Access Control (MAC)
• In contrast to the LLC sublayer, the MAC sublayer contains a
number of distinct modules; each defines the access method and
the framing format specific to the corresponding LAN protocol.
‫ تحوي عدد من الوحدات‬MAC ‫ الطبقة الفرعية‬، LLC ‫• بالمقارنة مع الطبقة الفرعية‬
LAN ‫ كل منها يعرف طريقة وصول وشكل التأطير المعين لكل برتوكول‬، ‫المتميزة‬
. ‫المطابق‬
15
Physical Layer
• The physical layer is dependent on the implementation and type
of physical media used. IEEE defines detailed specifications for
each LAN implementation. For example, although there is only
one MAC sublayer for Standard Ethernet, there is a different
physical layer specifications for each Ethernet implementations.
‫ يعرف‬IEEE . ‫• الطبقة الفيزيائية تعتمد على تطبيق ونوع الوسط الفيزيائي المستخدم‬
‫ كمثال بالرغم من انه هناك فقط‬. LAN ‫مواصفات مفصلة لكل تطبيق شبكة محلية‬
‫ هناك مواصفات طبقة فيزيائية‬، Standard Ethernet ‫طبقة فرعية واحدة من اجل‬
. ‫مختلفة لكل تطبيقات االيثرنت‬
16
STANDARD ETHERNET
• The original Ethernet was created in 1976 at Xerox's Palo Alto
Research Center (PARC). Since then, it has gone through four
generations: Standard Ethernet (l0 Mbps), Fast Ethernet (100
Mbps), Gigabit Ethernet (l Gbps), and Ten-Gigabit Ethernet (l0
Gbps), as shown in Figure 13.3 .
‫ من ذلك الوقت‬. (PARC) ‫ في مركز بحوث التو‬1976 ‫• االيثرنيت االصلي انشأ عام‬
: ‫تطور عبر اربع اجيال‬
Standard Ethernet (l0 Mbps), Fast Ethernet (100 Mbps), Gigabit •
Ethernet (l Gbps), and Ten-Gigabit Ethernet (l0 Gbps)
17
‫تطور االيثرنيت عبر أربع أجيال‬
‫‪18‬‬
MAC Sublayer
• In Standard Ethernet, the MAC sublayer governs the operation of
the access method. It also frames data received from the upper
layer and passes them to the physical layer.
‫ وتصنع إطار‬. ‫ الفرعية تحكم عملية طريقة الوصول‬MAC ‫• في االيثرنيت القياسي طبقة‬
. ‫للبيانات المستقبلة من الطبقة العليا وتمررها إلى الطبقة الفيزيائية‬
19
Frame Format
• The Ethernet frame contains seven fields: preamble, SFD, DA, SA,
length or type of protocol data unit (PDU), upper-layer data, and
the CRC. Ethernet does not provide any mechanism for
acknowledging received frames. Acknowledgments must be
implemented at the higher layers. The format of the MAC frame
is shown in Figure 13.4.
: ‫• إطار االيثرنت يحوي سبع حقول‬
preamble, SFD, DA, SA, length or type of protocol data unit •
(PDU), upper-layer data, and the CRC.
‫ اإلقرارات يجب أن تطبق في‬. ‫• االيثرنت اليزود بأي تقنية إلقرار اإلطارات المستقبلة‬
: ‫ مبين بالشكل التالي‬MAC ‫ شكل إطار‬. ‫الطبقات العليا‬
20
21
Frame Format
• Preamble. The first field of the 802.3 frame contains 7 bytes (56
bits) of alternating 0s and Is that alerts the receiving system to
the coming frame and enables it to synchronize its input timing.
The pattern provides only an alert and a timing pulse. The 56-bit
pattern allows the stations to miss some bits at the beginning of
the frame. The preamble is actually added at the physical layer
and is not (formally) part of the frame.
‫ بت ) بتناوب‬56( ‫ بايت‬7 ‫ يحتوي على‬802.3 ‫ الحقل األول في إطار‬: Preamble •
‫ الذي ينبه نظام االستقبال إلى اإلطار القادم ويمكنه لمزامنة توقيت‬1s ‫ و‬0s ‫بين‬
‫ تسمح للمحطة لتفقد بعض‬56-bit . ‫ النمط يزود فقط بمنبه ونبضات توقيت‬.‫دخله‬
. ‫البتات في بداية اإلطار‬
‫ فعليا يضاف عند الطبقة الفيزيائية ولكنه رسميا ليس جزء من اإلطار‬Preamble •
22
Frame Format
• Start frame delimiter (SFD). The second field (l byte: 10101011)
signals the beginning of the frame. The SFD warns the station or
stations that this is the last chance for synchronization. The last 2
bits is 11 and alerts the receiver that the next field is the
destination address.
‫( يشير‬l byte: 10101011) ‫ الحقل الثاني‬: Start frame delimiter (SFD) •
‫ المحطة او المحطات بأن ان هذه هي آخر فرصة‬SFD ‫ يحذر‬. ‫إلى بداية اإلطار‬
. ‫ وتنبه المستقبل ان الحقل التالي هو عنوان الهدف‬11 ‫ آخر بتين هما‬. ‫للتزامن‬
23
Frame Format
• Destination address (DA). The DA field is 6 bytes and contains
the physical address of the destination station or stations to
receive the packet.
‫ بايت ويحوي العنوان الفيزيائي لمحطة‬6 ‫ هو‬DA ‫ حقل عنوان الهدف‬: ‫• عنوان الهدف‬
. ‫الهدف او المحطات لتستقبل الرزم‬
• Source address (SA). The SA field is also 6 bytes and contains the
physical address of the sender of the packet.
‫ بايت ويحوي العنوان الفيزيائي‬6 ‫ أيضا‬SA ‫ حقل عنوان المصدر‬:‫• عنوان المصدر‬
. ‫لمرسل الرزم‬
24
Frame Format
• Length or type. This field is defined as a type field or length field.
The original Ethernet used this field as the type field to define
the upper-layer protocol using the MAC frame. The IEEE standard
used it as the length field to define the number of bytes in the
data field. Both uses are common today.
‫ االيثرنت األصلي‬. ‫ هذا الحقل يعرف كحقل النوع وحقل الطول‬: ‫• الطول او النوع‬
. MAC ‫يستخدم هذا الحقل كحقل نوع لتعريف برتوكول الطبق العليا باستخدام إطار‬
‫ كال‬. ‫ تستخدمه كحقل طول لتعريف عدد البايتات في حقل البيانات‬IEEE standard •
. ‫االستخدام شائع اليوم‬
25
Frame Format
• Data. This field carries data encapsulated from the upper-layer
protocols. It is a minimum of 46 and a maximum of 1500 bytes,
as we will see later.
46 ‫ الحد األدنى‬. ‫ الحقل يحمل البيانات المغلفة من برتوكوالت الطبقة العليا‬: ‫• البيانات‬
. ‫ بايت‬1500 ‫واالعظمي‬
• CRC. The last field contains error detection information, in this
case a CRC-32.
32 CRC ‫• آخر حقل يحوي معلومات كشف الخطأ وفي هذه الحالة يكون‬
26
Frame Length
• Ethernet has imposed restrictions on both the minimum and
maximum lengths of a frame, as shown in Figure 13.5.
: ‫• االيثرنت فرضت القيود على الطول األدنى واالعظمي لإلطار كما هو مبين بالشكل‬
27
Frame Length
• The minimum length restriction is required for the correct
operation of CSMAlCD as we will see shortly. An Ethernet frame
needs to have a minimum length of 512 bits or 64 bytes. Part of this
length is the header and the trailer. If we count 18 bytes of header
and trailer (6 bytes of source address, 6 bytes of destination
address, 2 bytes of length or type, and 4 bytes of CRC), then the
minimum length of data from the upper layer is 64 - 18 = 46 bytes.
If the upper-layer packet is less than 46 bytes, padding is added to
make up the difference.
. ‫ كما سنرى الحقا‬CSMAlCD ‫• إن تقييد الطول األدنى مطلوب للعملية الصحيحة للـ‬
‫ جزء من هذا‬. ‫ بايت‬64 ‫ بت او‬512 ‫إطار االيثرنت يحتاج الن يكون له طول ادنى من‬
. ‫الطول هو الرأس والتذييل‬
2، ‫ بايتات لعنوان الهدف‬6 ، ‫ بايتات لعنوان المصدر‬6( ‫ بايت رأس وتذييل‬18 ‫• اذا حسبنا‬
‫ ) بعدها الطول االصغري للبيانات من‬CRC ‫ بايت لحقل‬4 ، ‫بايت للطول او النوع‬
‫ بايت‬46 ‫ اذا كانت رزمة الطبقة العليا اقل من‬. ‫ بايت‬64-18=46 ‫الطبقة العليا يكون‬
. ‫تضاف حشوة لتصنع الفرق‬
28
Frame Length
• The standard defines the maximum length of a frame (without
preamble and SFD field) as 1518 bytes. If we subtract the 18 bytes
of header and trailer, the maximum length of the payload is 1500
bytes. The maximum length restriction has two historical reasons.
First, memory was very expensive when Ethernet was designed: a
maximum length restriction helped to reduce the size of the
buffer. Second, the maximum length restriction prevents one
station from monopolizing the shared medium, blocking other
stations that have data to send.
‫ ) كما‬SFD ‫ وحقل‬preamble ‫• المقياس يعرف الطول االعظمي لإلطار (بدون حقل‬
‫ يكون الطول االعظمي‬، ‫ بايت من الرأس والتذييل‬18 ‫ إذا طرحنا‬. 1518 bytes
‫ اوال ان الذاكرة غالية جدا‬: ‫ تقييد الطول االعظمي له سببان‬. ‫ بايت‬1500 ‫للحمولة‬
. ‫ تقييد الطول االعظمي يساعد في تخفيض حجم البافر‬: ‫عندما صمم االيثرنت‬
‫ ويمنع‬، ‫ تقييد الطول االعظمي يمنع محطة واحدة من احتكار الوسط المشارك‬: ‫• ثانيا‬
. ‫محطات أخرى تملك بيانات لالرسال‬
29
30
Addressing
• Each station on an Ethernet network (such as a PC, workstation,
or printer) has its own network interface card (NIC). The NIC fits
inside the station and provides the station with a 6-byte physical
address. As shown in Figure 13.6, the Ethernet address is 6 bytes
(48 bits), normally written in hexadecimal notation, with a colon
between the bytes.
‫• كل محطة على شبكة االيثرنت (كالكمبيوتر او محطة العمل او الطابعة ) لها الكرت‬
‫ الكرت يكون داخل المحطة ويزود‬. network interface card (NIC) ‫الخاص بها‬
‫ كما هو مبين بالشكل عنوان االيثرنت‬. ‫ بايت‬6 ‫المحطة بالعنوان الفيزيائي المؤلف من‬
. ‫ عادة يكتب بالترقيم الستة عشري مع تنقيط بينهما‬، (48 bits) ‫ بايت‬6
31
32
Addressing
• Unicast, Multicast, and Broadcast Addresses A source address is
always a unicast address-the frame comes from only one station. The
destination address, however, can be unicast, multicast, or broadcast.
Figure 13.7 shows how to distinguish a unicast address from a
multicast address. If the least significant bit of the first byte in a
destination address is 0, the address is unicast; otherwise, it is
multicast.
‫ عناوين المصدر دائما‬: Unicast, Multicast, and Broadcast Addresses •
. ‫ اإلطار يأتي من محطة واحدة فقط‬، unicast ‫عناوين‬
. broadcast ‫ او‬، unicast, multicast ‫• عنوان الهدف يمكن أن يكون‬
. multicast ‫ وعنوان‬unicast ‫• الشكل التالي يبين كيف نميز ونفرق بين عنوان‬
‫ وإال‬unicast ‫ يكون العنوان‬0 ‫• إذا كان البت األقل رتبة في البايت األول بعنوان الهدف‬
multicast ‫يكون‬
• The least significant bit of the first byte defines the type of address. If
the
bit is 0, the address is unicast; otherwise, it is multicast.
33
34
Addressing
• A unicast destination address defines only one recipient; the
relationship between the sender and the receiver is one-to-one. A
multicast destination address defines a group of addresses; the
relationship between the sender and the receivers is one-to-many.
one- ‫ والعالقة بين المرسل والمستقبل تكون‬، ‫ يعرف فقط المستلم‬unicast ‫• عنوان الهدف‬
. to-one
‫ العالقة بين المرسل والمستقبل‬، ‫ يعرف مجموعة من العناوين‬multicast ‫• عنوان الهدف‬
. one-to-many ‫تكون‬
• The broadcast address is a special case of the multicast address; the
recipients are all the stations on the LAN. A broadcast destination
address is forty-eight Is.
‫ المستلمين هم كل المحطات‬، multicast ‫ هو حالة خاصة من عنوان‬broadcast ‫• عنوان‬
1 ‫ من‬48 ‫ هو‬broadcast ‫ عنوان الهدف‬. LAN ‫على شبكة‬
The broadcast destination address is a special case of the multicast
address in which all bits are 1 s.
‫ حيث كل البتات‬multicast ‫ هو حالة خاصة من العنوان‬broadcast ‫عنوان الهدف‬
35
1 ‫تكون‬
Example 13.1
• Define the type of the following destination addresses:
: ‫• أوجدي نوع كل من العناوين التالية‬
a. 4A:30:10:21:1O:1A
b. 47:20:1B:2E:08:EE
c. FF:FF:FF:FF:FF:FF
• Solution
• To find the type of the address, we need to look at the second
hexadecimal digit from the left. If it is even, the address is unicast. If it is
odd, the address is multicast. If all digits are F's, the address is
broadcast. Therefore, we have the following:
‫ إذا كانت زوجية‬. ‫• إليجاد نوع العنوان نحتاج الن ننظر إلى ثاني خانة ستة عشرية من اليسار‬
‫ إذا كانت كل الخانات‬. multicast ‫أما إذا كانت فردية يكون العنوان‬. unicast ‫العنوان يكون‬
. broadcast ‫ العنوان يكون‬F
a. This is a unicast address because A in binary is 1010 (even).
b. This is a multicast address because 7 in binary is 0111 (odd).
c. 36
This is a broadcast address because all digits are F's.
Example 13.1
• The way the addresses are sent out on line is different from the
way they are written in hexadecimal notation. The transmission is
left-to-right, byte by byte; however, for each byte, the least
significant bit is sent first and the most significant bit is sent last.
This means that the bit that defines an address as unicast or
multicast arrives first at the receiver.
‫• الطريقة التي يرسل فيها العنوان على الخط تختلف عن الطريقة التي يكتب بها في‬
‫ لذلك لكل‬، ‫ بايت بايت‬، ‫ اإلرسال يكون من اليسار إلى اليمين‬. ‫الترقيم الستة عشري‬
‫ هذا يعني البت الذي‬. ‫بايت البت االقل رتبة يرسل اوال والكثر رتبة ترسل بالنهاية‬
‫ يصل أوال للمستقبل‬multicast ‫ او‬unicast ‫يعرف نوع العنوان‬
37
Example 13.2
• Show how the address 47:20:1B:2E:08:EE is sent out on line.
• Solution
• The address is sent left-to-right, byte by byte; for each byte, it is
sent right-to- Left , bit by bit, as shown below:
38
Access Method: CSMA/CD
• Standard Ethernet uses I-persistent CSMA/CD
• Slot Time In an Ethernet network, the round-trip time required for a
frame to travel from one end of a maximum-length network to the
other plus the time needed to send the jam sequence is called the
slot time.
‫ في شبكة االيثرنت زمن رحلة الذهاب واإلياب المطلوب لإلطار لينتقل من‬: Slot Time •
‫أول نهاية بالطول االعظمي للشبكة إلى األخرى إضافة إلى الوقت المحتاج إلرسال سلسلة‬
slot time ‫العطل يسمى‬
•The slot time in Ethernet is defined in bits. It is the time required for a
station to send 512 bits. This means that the actual slot time depends
on the data rate; for traditional 10-Mbps Ethernet it is 51.2 μs.
‫ هذا يعني أن زمن‬. ‫ بت‬512 ‫ هو الوقت المطلوب للمحطة لترسل‬. ‫•يعرف هذا الوقت بالبت‬
51.2 μs ‫من اجل االيثرنت التقليدية يكون‬، ‫ الفعلي يعتمد على معدل البيانات‬slot time
39
Access Method: CSMA/CD
• Slot Time and Collision The choice of a 512-bit slot time was not
accidental. It was chosen to allow the proper functioning of
CSMA/CD. To understand the situation, let us consider two cases.
‫ تم‬. ‫ ليس مصادفة‬slot time 512-bit ‫ اختيار زمن‬: Slot Time and Collision •
‫ لفهم الحالة سنعتبر وجود‬. CSMA/CD ‫اختياره للسماح بالعمل الصحيح والمناسب لـ‬
. ‫حالتين‬
40
Access Method: CSMA/CD
• Slot Time and Collision
• In the first case, we assume that the sender sends a minimum-size packet of
512 bits. Before the sender can send the entire packet out, the signal travels
through the network and reaches the end of the network. If there is
another signal at the end of the network (worst case), a collision occurs.
The sender has the opportunity to abort the sending of the frame and to
send a jam sequence to inform other stations of the collision. The roundtrip time plus the time required to send the jam sequence should be less
than the time needed for the sender to send the minimum frame, 512 bits.
The sender needs to be aware of the collision before it is too late, that is,
before it has sent the entire frame.
‫ قبل أن يصبح‬. ‫ بت‬512 ‫ نفترض أن المرسل يرسل رزم بحجم حد ادنى من‬: ‫• في الحالة األولى‬
. ‫ االشارة تنتقل عبر الشبكة وتصل الى نهاية الشبكة‬، ‫بإمكان المرسل إرسال كامل الرزمة خارجا‬
‫ المرسل لديه الفرصة‬. ‫ االصطدام يحدث‬، ) ‫إذا كان هناك إشارة أخرى في نهاية الشبكة (اسوأ حالة‬
round- ‫ زمن‬. ‫إليقاف ارسال اإلطار والرسال سلسلة عطل إلعالم باقي المحطات عن االصطدام‬
‫ يجب أن يكون أقل من الزمن‬jam sequence ‫ زائد الزمن المطلوب الرسال سلسلة العطل‬trip
‫ المرسل يحتاج الن يكون مدرك‬. ‫ بت‬512 ‫الذي يحتاجه المرسل الرسال اإلطار ذو الحجم األدنى‬
41
. ‫ أي قبل ان يرسل كامل االطار‬، ‫لالصطدام قبل فوات األوان‬
Access Method: CSMAICD
• Slot Time and Collision
• In the second case, the sender sends a frame larger than the
minimum size (between 512 and 1518 bits). In this case, if the station
has sent out the first 512 bits and has not heard a collision, it is
guaranteed that collision will never occur during the transmission of
this frame. The reason is that the signal will reach the end of the
network in less than one-half the slot time. If all stations follow the
CSMA/CD protocol, they have already sensed the existence of the
signal (carrier) on the line and have refrained from sending.
) ‫ بت‬1518 ‫ بت و‬512 ‫ المرسل يرسل اطار اكبر من الحد االدنى (بين‬: ‫• في الحالة الثانية‬
‫ تضمن بانه‬، ‫ بت ولم تسمع اصطدام‬512 ‫ في هذه الحالة إذا المحطة أرسلت خارجا أول‬.
‫السبب ان االشارة سوف تصل نهاية الشبكة في اقل‬. ‫لن يحدث اصطدام اثناء ارسال االطار‬
‫ سيشعروا‬، CSMA/CD ‫ إذا كل المحطات تتبع برتوكول‬. slot time ‫من نصف زمن‬
. ‫بوجود اإلشارة (الحامل ) على الخط وتمتنع عن االرسال‬
42
Access Method: CSMA/CD
• Slot Time and Collision
• In the second case, If they sent a signal on the line before one-half of
the slot time expired, a collision has occurred and the sender has sensed
the collision. In other words, collision can only occur during the first half
of the slot time, and if it does, it can be sensed by the sender during the
slot time. This means that after the sender sends the first 512 bits, it is
guaranteed that collision will not occur during the transmission of this
frame. The medium belongs to the sender, and no other station will use
it. In other words, the sender needs to listen for a collision only during
the time the first 512 bits are sent.
، slot time ‫ اذا تم ارسال اشارة على الخط قبل انتهاء نصف وقت‬: ‫• نتابع في الحالة الثانية‬
‫ بكلمات أخرى االصطدام يمكن أن يحدث فقط‬. ‫االصطدام يحدث والمرسل يحس باالصطدام‬
. slot time ‫ وإذا حدث يمكن أن يشعر به المرسل أثناء‬، slot time ‫أثناء النصف األول من‬
‫ يضمن بانه لن يحدث اصطدام اثناء ارسال‬، ‫ بت‬512 ‫هذا يعني انه بعد أن يرسل المرسل أول‬
‫ بكلمات أخرى المرسل‬. ‫ الوسط يعود للمرسل والمحطة أخرى سوف تستخدمه‬. ‫هذا االطار‬
. ‫ بت‬512 ‫يحتاج لالستماع لالصطدام فقط أثناء الوقت الذي ترسل فيه أول‬
43
Access Method: CSMA/CD
• Slot Time and Collision
• In the second case
• Of course, all these assumptions are invalid if a station does not
follow the CSMA/CD protocol. In this case, we do not have a
collision, we have a corrupted station.
.CSMA/CD ‫• طبعا كل هذه الفرضيات تكون غير صحيحة إذا المحطة التتبع برتوكول‬
. ‫في هذه الحالة اليكون لدينا اصطدام وإنما يكون محطة متعطلة‬
44
Access Method: CSMA/CD
• Slot Time and Maximum Network Length
• There is a relationship between the slot time and the maximum
length of the network (collision domain). It is dependent on the
propagation speed of the signal in the particular medium. In most
transmission media, the signal propagates at 2 x 108 mls (two-thirds
of the rate for propagation in air). For traditional Ethernet, we
calculate
Slot Time and Maximum Network Length •
‫ تعتمد على‬. ) ‫ والطول االعظمي للشبكة (مجال االصطدام‬slot time ‫• هناك عالقة بين‬
‫ في معظم أوساط اإلرسال اإلشارة تنتشر‬. ‫سرعة توليد اإلشارة في الوسط المحدد‬
‫ لاليثرنت التقليدية‬. ) ‫ (وهي ثلثي معدل انتشارها في الهواء‬2 x 108 mls ‫بسرعة‬
: ‫نحسب‬
45
Access Method: CSMA/CD
• Slot Time and Maximum Network Length
• Of course, we need to consider the delay times in repeaters and
interfaces, and the time required to send the jam sequence. These
reduce the maximum-length of a traditional Ethernet network to
2500 m, just 48 percent of the theoretical calculation.
‫ والوقت المطلوب الرسال‬، ‫• طبعا نحتاج العتبار وقت التأخير في المكرر والوصالت‬
‫ فقط‬2500 m ‫ هذا يقلل الطول االعظمي لشبكة االيثرنت التقليدية إلى‬. ‫سلسلة العطل‬
. ‫ بالمائة من الحساب النظري‬48
MaxLength=2500 m
46
47
Physical Layer
• Encoding and Decoding
• All standard implementations use digital signaling (baseband) at
10 Mbps. At the sender, data are converted to a digital signal
using the Manchester scheme; at the receiver, the received signal
is interpreted as Manchester and decoded into data.
‫عند‬. 10 Mbps ‫ ) عند‬baseband ( ‫• كل التطبيقات القياسية تستخدم إشارة رقمية‬
، ‫ عند المستقبل‬، ‫المرسل البيانات تحول إلى إشارة رقمية باستخدام مخطط مانشيستر‬
. ‫االشارة المستقبلة تترجم حسب مانشستر ويفك الترميز وتتحول لبيانات‬
• Manchester encoding is self-synchronous, providing a transition
at each bit interval. Figure 13.9 shows the encoding scheme for
Standard Ethernet.
‫ الشكل التالي يبين‬. ‫ يزود باالنتقال عند كل فترة بت‬، ‫• ترميز مانشستر ذاتي التزامن‬
. ‫مخطط الترميز لاليثرنت القياسي‬
48
49
Physical Layer
• 10 Base5: Thick Ethernet
• The first implementation is called 10Base5, thick Ethernet, or
Thicknet. The nickname derives from the size of the cable, which
is roughly the size of a garden hose and too stiff to bend with your
hands. 10Base5 was the first Ethernet specification to use a bus
topology with an external transceiver (transmitter/receiver)
connected via a tap to a thick coaxial cable. Figure 13.10 shows a
schematic diagram of a lOBase5 implementation.
‫االسم المستعار‬. Thicknet ‫ او‬10Base5, thick Ethernet ‫• أول تطبيق يسمى‬
‫ الذي هو تقريبا حجم خرطوم حديقة وصلب جدا اليمكن‬، ‫يشتق من حجم الكابل‬
. ‫انحناؤه باليد‬
‫ هو اول مواصفات ايثرنت استخدمت التوصيل الخطي بمستقبل ومرسل‬10Base5 •
‫ موصولة عبر تاب إلى كابل‬transceiver (transmitter/receiver) ‫خارجي‬
10Base5 ‫ الشكل التالي يبين مخطط تخطيطي لتطبيق‬. ‫محوري سميك‬
50
51
Physical Layer
• 10Base5: Thick Ethernet
• The transceiver is responsible for transmitting, receiving, and detecting
collisions. The transceiver is connected to the station via a transceiver
cable that provides separate paths for sending and receiving. This
means that collision can only happen in the coaxial cable.
transceiver . ‫ مسؤول عن اإلرسال واالستقبال وكشف االصطدامات‬Transceiver •
‫ الذي يزود بمسارات منفصلة لإلرسال‬transceiver ‫يوصل بالمحطة عن طريق كابل‬
. ‫ هذا يعني ان االصطدام يمكن ان يحدث فقط في الكابل المحوري‬. ‫واالستقبال‬
• The maximum length of the coaxial cable must not exceed 500 m,
otherwise, there is excessive degradation of the signal. If a length of
more than 500 m is needed, up to five segments, each a maximum of
500-meter, can be connected using repeaters. Repeaters will be
discussed in Chapter 15.
‫ ماعدا ذلك يكون هناك‬، 500 m ‫• الطول االعظمي للكابل المحوري يجب ان اليتجاوز‬
‫ يمكن تقسيمها لخمس قطع كل‬، ‫ المطلوب‬500 m ‫ إذا كان الطول أكثر من‬. ‫تخفيض لالشارة‬
. ‫ يمكن ان تتصل باستخدام المكررات‬500 m ‫منها بطول اعظمي‬
52
Physical Layer
• 10Base2: Thin Ethernet
• The second implementation is called 10Base2, thin Ethernet, or
Cheapernet. 10Base2 also uses a bus topology, but the cable is
much thinner and more flexible. The cable can be bent to pass
very close to the stations. In this case, the transceiver is normally
part of the network interface card (NIC), which is installed inside
the station. Figure 13.11 shows the schematic diagram of a
10Base2 implementation.
. 10Base2, thin Ethernet, or Cheapernet ‫• التطبيق الثاني يسمى‬
. ‫ أيضا يستخدم التوصيل الخطي ولكن الكابل انحف بكثير وأكثر مرونة‬10Base2 •
‫ هو‬transceiver ‫ في هذه الحالة‬. ‫الكابل يمكن ان يحنى ليمر بالقرب من المحطة‬
‫ الذي يثبت داخل‬، network interface card (NIC) ‫عادة جزء من كرت الشبكة‬
10Base2 ‫ الشكل التالي يبين مخطط تخطيطي لتطبيق‬. ‫المحطة‬
53
54
Physical Layer
• 10Base2: Thin Ethernet
• Note that the collision here occurs in the thin coaxial cable. This
implementation is more cost effective than 10Base5 because thin
coaxial cable is less expensive than thick coaxial and the tee
connections are much cheaper than taps. Installation is simpler
because the thin coaxial cable is very flexible. However, the length
of each segment cannot exceed 185 m (close to 200 m) due to the
high level of attenuation in thin coaxial cable.
‫ هذا التطبيق اقل كلفة من‬. ‫• نالحظ هنا ان االصطدام يحدث في الكابل المحوري‬
tee ‫ بسبب ان الكابل المحوري الرفيع ارخص من السميك ووصلة‬10Base5
. ‫ التركيب أسهل بسبب ان الكابل المحوري النحيف أكثر مرونة‬. taps ‫ارخص من‬
‫ وذلك بسبب المستوى‬185 m ‫بكل األحوال طول كل مقطع اليمكن ان يتجاوز‬
. ‫العالي للتخامد في هذا الكابل المحوري‬
55
Physical Layer
• 10Base-T: Twisted-Pair Ethernet
• The third implementation is called 10Base-T or twisted-pair
Ethernet. 10Base-T uses a physical star topology. The stations are
connected to a hub via two pairs of twisted cable, as shown in
Figure 13.12.
. twisted-pair Ethernet ‫ أو‬10Base-T ‫• التطبيق الثالث يسمى‬
‫ المحطات تتصل إلى الهاب عن‬. ‫ يستخدم التوصيل النجمي الفيزيائي‬10Base-T •
. ‫ كما هو مبين بالشكل التالي‬، ‫طريق اثنان من األسالك المزدوجة الثنائية‬
56
57
Physical Layer
• 10Base-T: Twisted-Pair Ethernet
• Note that two pairs of twisted cable create two paths (one for
sending and one for receiving) between the station and the hub.
Any collision here happens in the hub. Compared to 10Base5 or
10Base2, we can see that the hub actually replaces the coaxial
cable. The maximum length of the twisted cable here is defined
as 100 m, to minimize the effect of attenuation in the twisted
cable.
) ‫• نالحظ ان زوجي األسالك الثنائية تنشأ مسارين (واحد لالرسال وواحد لالستقبال‬
‫ يمكننا ان نشاهد ان‬، 10Base2 ‫ او‬10Base5 ‫ بالمقارنة مع‬. ‫بين المحطة والهاب‬
‫ الطول االعظمي للكابل الثنائي‬. ‫الهاب في الحقيقة يحل محل الكابل المحوري‬
. ‫ لتقليل تأثير التخامد فيها‬100 m ‫المزدوج هو‬
58
Physical Layer
• 10Base-F: Fiber Ethernet
• Although there are several types of optical fiber 10-Mbps
Ethernet, the most common is called 10Base-F. 10Base-F uses a
star topology to connect stations to a hub. The stations are
connected to the hub using two fiber-optic cables, as shown in
Figure 13.13.
‫ األكثر‬، 10-Mbps Ethernet ‫• بالرغم من ان هناك عدة أنواع من األلياف الضوئية‬
. 10Base-F ‫شيوعا هو‬
‫ المحطات تتصل‬. ‫ يستخدم التوصيل النجمي لوصل المحطات إلى الهاب‬10Base-F •
. ‫ كما هو مبين بالشكل‬، ‫إلى الهاب باستخدام كابلين ألياف ضوئية‬
59
60
Summary
61
CHANGES IN THE STANDARD
• The 10-Mbps Standard Ethernet has gone through several
changes before moving to the higher data rates. These
changes actually opened the road to the evolution of the
Ethernet to become compatible with other high-data-rate
LANs. We discuss some of these changes in this section.
‫ يذهب عبر عدة تغيرات قبل ان يتحرك إلى معدل‬10-Mbps ‫• االيثرنت القياسي‬
‫ هذه التغيرات في الحقيقة تفتح الطريق لتطور االيثرنت ليصبح‬. ‫بيانات أعلى‬
‫ سنشرح بعض من هذه التغيرات‬. ‫ بمعدل بيانات عالي‬LANs ‫متوافق مع شبكات‬
. ‫في هذا القسم‬
62
Bridged Ethernet
• The first step in the Ethernet evolution was the division of a LAN
by bridges. Bridges have two effects on an Ethernet LAN: They
raise the bandwidth and they separate collision domains. We
discuss bridges in Chapter 15.
‫ الجسور‬. ‫• الخطوة األولى في تطوير االيثرنت كانت قسم الشبكات المحلية بالجسور‬
‫ يرفعون عرض الحزمة ويفصلوا مجاالت‬: ‫لها تأثيران على شبكة االيثرنت المحلية‬
. ‫االصطدام‬
63
Bridged Ethernet
• Raising the Bandwidth
• In an unbridged Ethernet network, the total capacity (10 Mbps) is
shared among all stations with a frame to send; the stations share the
bandwidth of the network. If only one station has frames to send, it
benefits from the total capacity (10 Mbps). But if more than one station
needs to use the network, the capacity is shared. For example, if two
stations have a lot of frames to send, they probably alternate in usage.
When one station is sending, the other one refrains from sending. We
can say that, in this case, each station on average, sends at a rate of 5
Mbps. Figure 13.14 shows the situation.
‫( تشارك بين كل‬10 Mbps) ‫ السعة الكاملة هي‬unbridged Ethernet ‫• في شبكة‬
‫ اذا فقط محطة‬. ‫ المحطات تشترك مع عرض الحزمة للشبكة‬، ‫المحطات مع إطار لإلرسال‬
‫ولكن اذا أكثر من‬.(10 Mbps) ‫ ستستفيد من السعة الكاملة‬، ‫واحدة تملك إطار لإلرسال‬
. ‫ السعة ستتشارك‬، ‫محطة تحتاج الستخدام الشبكة‬
. ‫ اذا كان لمحطتين العديد من االطارات لالرسال من المحتمل ان يتناوبوا باالستخدام‬: ‫• كمثال‬
‫ يمكن القول في هذه الحالة كل‬. ‫عندما ترسل محطة واحدة األخرى ستمتنع عن اإلرسال‬
. ‫ الشكل التالي يبين الحالة‬. ‫ ميغابايت في الثانية‬5 ‫محطة في المعدل ترسل‬
64
65
Bridged Ethernet
• Raising the Bandwidth
• The bridge, can help here. A bridge divides the network into two or
more networks. Bandwidth-wise, each network is independent. For
example, in Figure 13.15, a network with 12 stations is divided into
two networks, each with 6 stations. Now each network has a capacity
of 10 Mbps. The 10-Mbps capacity in each segment is now shared
between 6 stations (actually 7 because the bridge acts as a station in
each segment), not 12 stations. In a network with a heavy load, each
station theoretically is offered 10/6 Mbps instead of 10/12 Mbps,
assuming that the traffic is not going through the bridge.
‫ وعرض الحزمة لكل‬. ‫ الجسر يقسم الشبكة الى شبكتين أو أكثر‬. ‫• الجسر يمكنه المساعدة هنا‬
‫ محطة تقسم لشبكتين كل منها‬12 ‫ كمثال في الشكل التالي توجد شبكة تحوي‬. ‫شبكة مستقل‬
‫ وهذه السعة ستتشارك في كل‬. ‫ ميغابايت‬10 ‫ اآلن كل شبكة تملك سعة‬. ‫ محطات‬6 ‫فيها‬
‫ الن الجسر يتصرف كمحطة في كل مقطع ) في الشبكات‬7 ‫ محطات (بالتمام‬6 ‫مقطع بين‬
‫ بافتراض أن‬10/12 Mbps ‫ بدال من‬10/6 Mbps ‫بحمل ثقيل كل محطة نظريا تمنح‬
. ‫المرور اليمر بالجسر‬
66
67
Bridged Ethernet
• Raising the Bandwidth
• It is obvious that if we further divide the network, we can gain
more bandwidth for each segment. For example, if we use a fourport bridge, each station is now offered 10/3 Mbps, which is 4
times more than an unbridged network.
. ‫• من الواضح انه اذا قسمنا الشبكة اكثر سوف نكسب عرض حزمة أكثر لكل مقطع‬
‫ وهو أربع‬10/3 Mbps ‫ كل محطة تمنح‬، ‫ اذا استخدمنا جسر له اربع منافذ‬: ‫كمثال‬
unbridged ‫مرات اكثر من الشبكة‬
68
Bridged Ethernet
• Separating Collision Domains
• Another advantage of a bridge is the separation of the collision
domain. Figure 13.16 shows the collision domains for an
unbridged and a bridged network. You can see that the collision
domain becomes much smaller and the probability of collision is
reduced tremendously. Without bridging, 12 stations contend for
access to the medium; with bridging only 3 stations contend for
access to the medium.
‫ الشكل التالي يبين مجال االصطدام‬. ‫• فائدة أخرى للجسر هو فصل مجال االصطدام‬
‫ يمكننا رؤية أن مجال االصطدام يصبح‬. bridged ‫ وشبكة‬unbridged ‫لشبكة‬
‫ محطة‬12 ‫ بدون التجسير‬. ‫اصغر اكثر واحتمال االصطدام ينخفض بشكل كبير‬
. ‫ محطات تنافس للوصول للوسط‬3 ‫ بوجود التجسير فقط‬، ‫تنافس للوصول للوسط‬
69
70
Switched Ethernet
• The idea of a bridged LAN can be extended to a switched LAN.
Instead of having two to four networks, why not have N networks,
where N is the number of stations on the LAN? In other words, if we
can have a multiple-port bridge, why not have an N-port switch? In
this way, the bandwidth is shared only between the station and the
switch (5 Mbps each). In addition, the collision domain is divided into
N domains.
‫ بدال من وجود شبكتين‬. switched LAN ‫ المجسرة يمكن أن توسع الى‬LAN ‫• فكرة شبكة‬
‫ ؟‬LAN ‫ عدد محطات شبكة‬N ‫ شبكة حيث‬N ‫ لما ال يكون هناك‬، ‫الى اربع شبكات‬
‫ في هذه‬. N ‫• بكلمات أخرى اذا كان لدينا جسر متعدد المنافذ لما اليكون لدينا مبدل بمنفذ‬
‫ باإلضافة‬.(5 Mbps each) ‫الطريقة عرض الحزمة سيتشارك فقط بين المحطة والمبدل‬
. ‫ مجال‬N ‫أن مجال االصطدام يقسم الى‬
71
Switched Ethernet
• A layer 2 switch is an N-port bridge with additional
sophistication that allows faster handling of the packets.
Evolution from a bridged Ethernet to a switched Ethernet was
a big step that opened the way to an even faster Ethernet, as
we will see. Figure 13.17 shows a switched LAN.
. ‫ بتطور إضافي يسمح بمعالجة أسرع للرزم‬N ‫ تبدل الجسر بمنفذ‬2 ‫• الطبقة‬
‫ هو خطوة كبيرة‬switched Ethernet ‫ الى‬bridged Ethernet ‫التطور من‬
switched ‫ الشكل التالي يبين شبكة‬. ‫فنحت الطريق اليثرنت أسرع كما سنرى‬
LAN
72
73
Full-Duplex Ethernet
• One of the limitations of 10Base5 and 10Base2 is that communication is
half-duplex (10Base-T is always full-duplex); a station can either send or
receive, but may not do both at the same time. The next step in the
evolution was to move from switched Ethernet to full-duplex switched
Ethernet. The full-duplex mode increases the capacity of each domain
from 10 to 20 Mbps. Figure 13.18 shows a switched Ethernet in fullduplex mode. Note that instead of using one link between the station
and the switch, the configuration uses two links: one to transmit and
one to receive.
half-duplex ‫ هو أن االتصال‬10Base5 and 10Base2 ‫• إحدى التقييدات للنوعين‬
‫ ولكن‬، ‫ المحطة يمكنها اإلرسال أو االستقبال‬، (10Base-T is always full-duplex)
‫ الخطوة الثانية في التطور كانت لالنتقال من‬. ‫اليمكنها ان تفعل االثنين في نفس الوقت‬
.full-duplex switched Ethernet ‫ الى‬switched Ethernet
‫ الشكل التالي‬. ‫ ميغا بت في الثانية‬20 ‫ الى‬10 ‫ يزيد السعة لكل مجال من‬full-duplex ‫• نمط‬
. switched Ethernet in full-duplex mode ‫يبين‬
‫ هناك وصلتالن واحدة لالرسال‬، ‫• نالحظ انه بدال من استخدام وصلة واحدة بين المحطة والمبدل‬
. ‫وواحدة لالستقبال‬
74
75
Full-Duplex Ethernet
• No Need for CSMA/CD
• In full-duplex switched Ethernet, there is no need for the CSMA/CD
method. In a full duplex switched Ethernet, each station is connected
to the switch via two separate links.
full ‫ في‬.CSMA/CD ‫ اليوجد حاجة لطريقة‬full-duplex switched Ethernet ‫• في‬
‫ كل محطة تتصل بالسويتش عبر وصلتين منفصلتين‬duplex switched Ethernet
• Each station or switch can send and receive independently without
worrying about collision. Each link is a point-to-point dedicated path
between the station and the switch. There is no longer a need for
carrier sensing; there is no longer a need for collision detection. The
job of the MAC layer becomes much easier.
. ‫• كل محطة آو سويتش يمكنها االرسال واالستقبال بشكل مستقل بدون القلق حول االصطدام‬
‫ اليوجد حاجة‬. ‫ تخصص مسار بين المحطة والسويتش‬point-to-point ‫كل وصلة‬
. ‫ تصبح اكثر سهولة‬MAC ‫ مهمة طبقة‬. ‫الحساس الناقل واليوجد حاجة لكشف االصطدام‬
76
Full-Duplex Ethernet
• MAC Control Layer
• Standard Ethernet was designed as a connectionless protocol at the
MAC sublayer. There is no explicit flow control or error control to
inform the sender that the frame has arrived at the destination
without error. When the receiver receives the frame, it does not
send any positive or negative acknowledgment.
‫ ليس هناك‬. MAC ‫• االيثرنت القياسي صمم كبرتوكول اتصال اقل عند الطبقة الفرعية‬
‫تحكم بالتدفق أو تحكم بالخطأ واضح إلعالم المرسل أن اإلطار الواصل إلى الهدف بدون‬
. ‫ عندما يستلم المستقبل اإلطار اليرسل أي إقرار ايجابي او سلبي‬. ‫خطأ‬
• To provide for flow and error control in full-duplex switched
Ethernet, a new sublayer, called the MAC control, is added between
the LLC sublayer and the MAC sublayer.
‫ طبقة فرعية‬، full-duplex switched Ethernet ‫• للتزويد بالتحكم بالتدفق او الخطأ في‬
MAC sublayer ‫ وبين‬LLC sublayer ‫ تضاف بين‬MAC control ‫جديدة تسمى‬
77
FAST ETHERNET
• Fast Ethernet was designed to compete with LAN protocols such as
FDDI or Fiber Channel. IEEE created Fast Ethernet under the name
802.3u. Fast Ethernet is backward-compatible with Standard
Ethernet, but it can transmit data 10 times faster at a rate of 100
Mbps.
.‫ او القناة الضوئية‬FDDI ‫ مثل‬LAN ‫• االيثرنت السريع صمم للتنافس مع برتوكوالت‬
‫ االيثرنت السريع متوافقة مع االيثرنت‬. 802.3u ‫ تنشأ ايثرنت سريع تحت اسم‬IEEE
. 100 Mbps ‫ مرات بمعدل بيانات‬10 ‫ ولكنه يمكن ان يرسل بيانات اسرع‬، ‫القياسية‬
78
FAST ETHERNET
• The goals of Fast Ethernet can be summarized as follows:
1. Upgrade the data rate to 100 Mbps.
2. Make it compatible with Standard Ethernet.
3. Keep the same 48-bit address.
4. Keep the same frame format.
5. Keep the same minimum and maximum frame lengths.
: ‫الهدف من االيثرنت السريع يمكن أن يتلخص كما يلي‬
. 100 Mbps ‫ترقية معدل البيانات الى‬
. ‫جعله متوافق مع االيثرنت القياسية‬
48-bit ‫يحتفظ بنفس العنوان‬
‫يحتفظ بنفس شكل اإلطار‬
. ‫يحتفظ بالطول االصغري واالعظمي لإلطار‬
79
.1
.2
.3
.4
.5
MAC Sublayer
• A main consideration in the evolution of Ethernet from 10 to 100
Mbps was to keep the MAC sublayer untouched. However, a
decision was made to drop the bus topologies and keep only the
star topology. For the star topology, there are two choices, as we
saw before: half duplex and full duplex. In the half-duplex
approach, the stations are connected via a hub; in the full-duplex
approach, the connection is made via a switch with buffers at
each port.
‫ هو االحتفاظ بعدم‬Mbps 100 ‫ الى‬10 ‫• االعتبار األساسي في تقييم االيثرنت من‬
‫ القرار إلسقاط التوصيل الخطي واالحتفاظ فقط‬. MAC ‫التأثير بالطبقة الفرعية‬
half : ‫ كما رأينا سابقا‬، ‫ من اجل التوصيل النجمي هناك خيارين‬. ‫بالتوصيل النجمي‬
. duplex and full duplex
‫ االتصال يكون‬full-duplex ‫ في‬، ‫ المحطات تتصل عبرالهاب‬half-duplex ‫• في‬
. ‫عبر السويتش بوجود بافر عند كل منفذ‬
80
MAC Sublayer
• The access method is the same (CSMA/CD) for the half-duplex
approach; for full duplex Fast Ethernet, there is no need for
CSMA/CD. However, the implementations keep CSMA/CD for
backward compatibility with Standard Ethernet.
full ‫ من اجل‬، half-duplex ‫( للـ‬CSMA/CD) ‫• طريقة الوصول هي نفسها‬
‫ التطبيقات تحفظ‬. CSMA/CD ‫ اليوجد حاجة للـ‬duplex Fast Ethernet
. ‫ للتوافق الخلفي مع االيثرنت القياسي‬CSMA/CD
81
Autonegotiation
• A new feature added to Fast Ethernet is called autonegotiation. It
allows a station or a hub a range of capabilities. Autonegotiation
allows two devices to negotiate the mode or data rate of operation. It
was designed particularly for the following purposes:
‫ تسمح للمحطة او‬. autonegotiation ‫• ميزة جديدة تضاف الى االيثرنت السريع تسمى‬
‫ تسمح لجهازين للتفاوض على معدل‬Autonegotiation . ‫الهاب بمجال من القابليات‬
: ‫ هو صمم خصوصا لألغراض التالية‬. ‫البيانات والنمط للعملية‬
• To allow incompatible devices to connect to one another. For example,
a device with a maximum capacity of 10 Mbps can communicate with
a device with a 100 Mbps capacity (but can work at a lower rate).
10 Mbps ‫ كمثال الجهاز بسعة عظمى‬. ‫• للسماح لألجهزة الغير متوافقة لالتصال مع بعضها‬
) ‫ (ولكن يمكنه أن يعمل بمعدل أقل‬100 Mbps ‫يمكنه االتصال بجهاز بسعة‬
• To allow one device to have multiple capabilities.
.‫• للسماح لجهاز واحد أن يكون له قابليات متعددة‬
• To allow a station to check a hub's capabilities.
82
. ‫• للسماح للمحطة لتدقيق قابليات الهاب‬
Physical Layer
• The physical layer in Fast Ethernet is more complicated than the
one in Standard Ethernet.
‫• الطبقة الفيزيائية في االيثرنت السريع معقدة اكثر من الطبقة الفيزيائية في االيثرنت‬
. ‫القياسي‬
• Topology
• Fast Ethernet is designed to connect two or more stations
together. If there are only two stations, they can be connected
point-to-point. Three or more stations need to be connected in
a star topology with a hub or a switch at the center, as shown in
Figure 13.19.
‫ اذا كان هناك فقط‬. ‫• االيثرنت السريع صمم التصال محطتين او اكثر مع بعض‬
‫ثالث محطات او اكثر يحتاجوا‬. point-to-point ‫محطتين يمكنهم أن يتصلوا‬
‫ كما هو مبين بالشكل‬، ‫لالتصال في التوصيل النجمي بالهاب او المبدل في المركز‬
. ‫التالي‬
83
84
Physical Layer
• Implementation
• Fast Ethernet implementation at the physical layer can be
categorized as either two-wire or four-wire. The two-wire
implementation can be either category 5 UTP (100Base-TX) or
fiber-optic cable (100Base-FX). The four-wire implementation
is designed only for category 3 UTP (100Base-T4). See Figure
13.20.
‫• تطبيقات االيثرنت السريع عند الطبقة الفيزيائية يمكن أن تصنف كسلكين او اربع‬
fiber- ‫ او‬5 UTP (100Base-TX) ‫ تطبيقات السلكين يمكن أن تكون‬. ‫اسالك‬
3 ‫ تطبيقات األربع اسالك يصمم فقط للصنف‬. optic cable (100Base-FX)
. ‫ انظري الشكل التالي‬. UTP (100Base-T4)
85
86
Physical Layer
• Encoding
• Manchester encoding needs a 200-Mbaud bandwidth for a data
rate of 100 Mbps, which makes it unsuitable for a medium such
as twisted-pair cable. For this reason, the Fast Ethernet
designers sought some alternative encoding/decoding scheme.
However, it was found that one scheme would not perform
equally well for all three implementations. Therefore, three
different encoding schemes were chosen (see Figure 13.21).
100 ‫ لمعدل بيانات‬200-Mbaud ‫• تشفير مانشستر يحتاج الى عرض حزمة‬
‫ لهذا السبب‬. twisted-pair cable ‫ مما يجعله مناسب لألوساط مثل‬، Mbps
‫ بكل األحوال هم‬. ‫مصممو االيثرنت السريع أرادوا مخطط تشفير وفك تشفير بديل‬
‫وجدوا أن مخطط واحد الينجز كل التطبيقات لذلك ثالث مخططات تشفير تم‬
. ‫اختيارها‬
87
88
Physical Layer
• Encoding
• 100Base-TX uses two pairs of twisted-pair cable (either category
5 UTP or STP). For this implementation, the MLT-3 scheme was
selected since it has good bandwidth performance. However,
since MLT-3 is not a self-synchronous line coding scheme, 4B/5B
block coding is used to provide bit synchronization by preventing
the occurrence of a long sequence of 0s 1(see Chapter 4). This
creates a data rate of 125 Mbps, which is fed into MLT-3 for
encoding.
. )5 UTP or STP ‫(إما‬twisted-pair cable ‫ يستخدم زوجين من‬100Base-TX •
‫ بكل‬. ‫ الن له أداء عرض حزمة جيد‬MLT-3 ‫من اجل هذا التطبيق تم اختيار مخطط‬
4B/5B ‫ يستخدم تشفير‬، ‫ ليس مخطط تشفير ذاتي التزامن‬MLT-3 ‫األحوال بما أن‬
‫ ليزود ببت تزامن بمنع حدوث سلسلة طويلة من االصفار او‬block coding
‫ للتشفير‬MLT-3 ‫ التي تغذي‬125 Mbps ‫ هذا ينشأ معدل بيانات‬. ‫الواحدات‬
89
Physical Layer
• Encoding
• 100Base-FX uses two pairs of fiber-optic cables. Optical fiber can
easily handle high bandwidth requirements by using simple encoding
schemes. The designers of 100Base-FX selected the NRZ-I encoding
scheme (see Chapter 4) for this implementation. However, NRZ-I has
a bit synchronization problem for long sequences of 0s (or 1s, based
on the encoding), as we saw in Chapter 4. To overcome this problem,
the designers used 4B/5B block encoding as we described for
100Base-TX. The block encoding increases the bit rate from 100 to
125 Mbps, which can easily be handled by fiber-optic cable.
‫ الليف الضوئي يمكنه بسهولة‬. fiber-optic cables ‫ يستخدم زوجين من‬100Base-FX •
‫ مصممو‬. ‫معالجة متطلبات عرض الحزمة العالي باستخدام مخططات تشفير بسيطة‬
‫ له‬NRZ-I ‫ بكل األحوال‬. ‫ لهذا التطبيق‬NRZ-I ‫ يستخدموا مخطط تشفير‬100Base-FX
. ) ‫مشكلة تزامن البت للسالسل الطويلة من االصفار (او الواحدات اعتمادا على التشفير‬
‫ من اجل‬4B/5B block encoding ‫ المصممون يستخدموا‬، ‫للتغلب على هذه المشكلة‬
‫ الذي يمكن‬، 100 to 125 Mbps ‫ تزيد معدل البت من‬block ‫ تشفير‬. 100Base-TX
90
. ‫بسهولة معالجته باستخدام كابل الليف الضوئي‬
Physical Layer
• Encoding
• A 100Base-TX network can provide a data rate of 100 Mbps, but it
requires the use of category 5 UTP or STP cable. A new standard,
called 100Base-T4, was designed to use category 3 or higher UTP.
The implementation uses four pairs of UTP for transmitting 100
Mbps. Encoding/decoding in 100Base-T4 is more complicated. As
this implementation uses category 3 UTP, each twisted-pair cannot
easily handle more than 25 Mbaud.
‫ ولكنها تتطلب‬، 100 Mbps ‫ يمكنها أن تزود بمعدل بيانات‬100Base-TX ‫• شبكة‬
‫ صمم‬100Base-T4 ‫ معيار جديد يسمى‬. category 5 UTP or STP cable ‫استخدام‬
UTP ‫ التطبيق يستخدم اربع أزواج من‬. higher UTP ‫ او‬category 3 ‫ليستخدم‬
‫ مثل هذا‬. ‫ اكثر تعقيدا‬100Base-T4 ‫ التشفير وفك الترميز في‬. 100 Mbps ‫إلرسال‬
‫ كل زوج ثنائي اليمكنه بسهولة معالجة اكثر من‬، category 3 UTP ‫التطبيق يستخدم‬
. 25 Mbaud
91
Physical Layer
• Encoding
• In this design, one pair switches between sending and receiving.
Three pairs of UTP category 3, however, can handle only 75
Mbaud (25 Mbaud) each. We need to use an encoding scheme
that converts 100 Mbps to a 75 Mbaud signal. As we saw in
Chapter 4, 8B/6T satisfies this requirement. In 8B/6T, eight data
elements are encoded as six signal elements. This means that 100
Mbps uses only (6/8) x 100 Mbps, or 75 Mbaud.
UTP ‫ ثالثة أزواج من‬. ‫ يبدل زوج واحد بين االرسال واالستقبال‬، ‫• في هذا التصميم‬
(25 ‫ كل منها‬75 Mbaud ‫بكل األحوال يمكنه معالجة فقط‬، category 3
75 ‫ إلى إشارة‬100 Mbps ‫ نحتاج الستخدام مخطط تشفير الذي يحول‬Mbaud)
‫ ثمانية عناصر‬8B/6T ‫ في‬. ‫ ينجز هذا المتطلب‬8B/6T ‫ كما رأينا سابقا‬. Mbaud
(6/8) x ‫ تستخدم فقط‬100 Mbps ‫ هذا يعني أن‬. ‫بيانات تشفر كست عناصر إشارة‬
75 Mbaud ‫ او‬100 Mbps
92
Summary
93
GIGABIT ETHERNET
• The need for an even higher data rate resulted in the design of the Gigabit
Ethernet protocol (1000 Mbps). The IEEE committee calls the Standard 802.3z.
The goals of the Gigabit Ethernet design can be summarized as follows:
IEEE ‫ لجنة‬. (1000 Mbps) Gigabit Ethernet ‫الحاجة لمعدل بيانات أعلى أدى لتصميم برتوكول‬
: ‫ يمكن تلخيصه بالتالي‬Gigabit Ethernet ‫ الهدف من تصميم‬. 802.3z ‫دعت المعيار‬
1. Upgrade the data rate to 1 Gbps.
. 1Gbps ‫ترقية معدل البيانات الى‬
2. Make it compatible with Standard or Fast Ethernet.
. ‫جعله متوافق مع االيثرنت القياسي والسريع‬
3. Use the same 48-bit address.
. ‫ بت‬48 ‫يستخدم نفس عنوان‬
4. Use the same frame format.
‫يستخدم نفس شكل اإلطار‬
5. Keep the same minimum and maximum frame lengths.
. ‫يحتفظ بنفس طول اإلطار االعظمي واالصغري‬
6. To support autonegotiation as defined in Fast Ethernet.
. ‫لدعم التفاوض اآللي كما هو معرف في االيثرنت السريع‬
94
•
•
•
•
•
•
•
MAC Sublayer
• A main consideration in the evolution of Ethernet was to keep the
MAC sublayer untouched. However, to achieve a data rate 1 Gbps,
this was no longer possible. Gigabit Ethernet has two distinctive
approaches for medium access: half-duplex and full-duplex.
. MAC ‫• االعتبار الرئيسي في تقييم االيثرنت هو اإلبقاء على عدم تأثر الطبقة الفرعية‬
Gigabit . ‫ هذا لم يعد ممكن‬، 1 Gbps ‫بكل األحوال النجاز معدل البيانات‬
full-duplex ‫ و‬half-duplex : ‫ لها نظرتان متميزتان للوصول للوسط‬Ethernet
• Almost all implementations of Gigabit Ethernet follow the fullduplex approach.
. full-duplex ‫ تتبع‬Gigabit Ethernet ‫• تقريبا كل تطبيقات‬
95
MAC Sublayer
• Full-Duplex Mode
• In full-duplex mode, there is a central switch connected to all
computers or other switches. In this mode, each switch has buffers
for each input port in which data are stored until they are
transmitted. There is no collision in this mode. This means that
CSMA/CD is not used. Lack of collision implies that the maximum
length of the cable is determined by the signal attenuation in the
cable, not by the collision detection process.
‫ هناك سويتش مركزي يتصل بكل الكمبيوترات او السويتشات‬full-duplex ‫• في نمط‬
‫ في هذا النمط كل سويتش يملك حواجز لكل منفذ دخل حيث البيانات تخزن‬. ‫األخرى‬
. ‫ اليستخدم‬CSMA/CD ‫هذا يعني ان‬. ‫ اليوجد اصطدام في هذا النمط‬. ‫حتى يتم إرسالهم‬
، ‫قلة االصطدام يشير الى أن الطول االعظمي للكابل يحدد بتخامد اإلشارة في الكابل‬
. ‫وليس بعملية كشف االصطدام‬
96
MAC Sublayer
• Full-Duplex Mode
• In the full-duplex mode of Gigabit Ethernet, there is no collision;
the maximum length of the cable is determined by the signal
attenuation in the cable.
‫ الطول االعظمي‬، ‫ اليوجد اصطدام‬Gigabit Ethernet ‫ للـ‬full-duplex ‫• في نمط‬
. ‫للكابل يحدد بتخامد االشارة في الكابل‬
97
MAC Sublayer
• Half-Duplex Mode
• Gigabit Ethernet can also be used in half-duplex mode, although
it is rare. In this case, a switch can be replaced by a hub, which
acts as the common cable in which a collision might occur. The
half-duplex approach uses CSMA/CD. However, as we saw before,
the maximum length of the network in this approach is totally
dependent on the minimum frame size. Three methods have
been defined: traditional, carrier extension, and frame bursting.
‫ بالرغم‬،half-duplex mode ‫ يمكنه أيضا ان يستخدم في نمط‬Gigabit Ethernet •
‫ الذي يتصرف‬، ‫ في هذه الحالة السويتش يمكن ان يستبدل بالهاب‬. ‫من ان ذلك نادر‬
‫ كما‬.CSMA/CD ‫ يستخدم‬half-duplex . ‫ككابل عام حيث االصطدام ربما يحدث‬
‫ ثالث طرق‬. ‫رأينا سابقا الطول االعظمي للشبكة يعتمد على حجم اإلطار االصغري‬
traditional, carrier extension, and frame bursting : ‫تعرف‬
98
MAC Sublayer
• Half-Duplex Mode
• Traditional In the traditional approach, we keep the minimum length of
the frame as in traditional Ethernet (512 bits). However, because the
length of a bit is 11100 shorter in Gigabit Ethernet than in 10-Mbps
Ethernet, the slot time for Gigabit Ethernet is 512 bits x 111000 μS, which
is equal to 0.512 μS. The reduced slot time means that collision is detected
100 times earlier. This means that the maximum length of the network is
25 m. This length may be suitable if all the stations are in one room, but it
may not even be long enough to connect the computers in one single
office.
(512 ‫في النظرة التقليدية نحفظ الطول االصغري لإلطار كااليثرنت التقليدي‬Traditional •
10-Mbps Ethernet ‫ من‬Gigabit Ethernet ‫ اصغر في‬11100 ‫ الن طول البت‬. bits)
0.512 μS ‫ والذي يساوي‬512 bits x 111000 μS ‫ يكون‬Gigabit Ethernet‫ للـ‬slot ‫زمن‬
‫ هذا يعني أن الطول‬. ‫ مرة‬100 ‫ يعني ان االصطدام يكشف أبكر‬slot time ‫ انخفاض زمن‬.
‫ هذا الطول ربما يكون مناسبا اذا كل المحطات كانت في غرفة‬. 25m ‫االعظمي للشبكة هو‬
. ‫ لكنه قد اليكون طويل بشكا كافي لوصل الكمبيوترات في مكتب واحد‬، ‫واحدة‬
99
MAC Sublayer
• Half-Duplex Mode
• Carrier Extension To allow for a longer network, we increase the
minimum frame length. The carrier extension approach defines
the minimum length of a frame as 512 bytes (4096 bits). This
means that the minimum length is 8 times longer. This method
forces a station to add extension bits (padding) to any frame that
is less than 4096 bits. In this way, the maximum length of the
network can be increased 8 times to a length of 200 m. This
allows a length of 100 m from the hub to the station.
carrier . ‫ للسماح لشبكة أطول نزيد طول اإلطار االصغري‬Carrier Extension •
. 512 bytes (4096 bits) ‫ تعرف طول اصغري لإلطار‬extension approach
‫ هذه الطريقة تجبرالمحطة إلضافة‬. ‫ مرات‬8 ‫هذا يعني ان الطول االصغري أطول‬
‫ في هذه الطريقة الطول‬. 4096 bits ‫بتات توسيع (حشو ) الى أي اطار اقل من‬
‫ هذا يسمح بطول‬. 200 m ‫ مرات الى الطول‬8 ‫االعظمي للشبكة يمكن ان يزداد‬
. ‫ من الهاب الى المحطة‬100 m
100
MAC Sublayer
• Half-Duplex Mode
• Frame Bursting : Carrier extension is very inefficient if we have a
series of short frames to send; each frame carries redundant
data. To improve efficiency, frame bursting was proposed. Instead
of adding an extension to each frame, multiple frames are sent.
However, to make these multiple frames look like one frame,
padding is added between the frames (the same as that used for
the carrier extension method) so that the channel is not idle. In
other words, the method deceives other stations into thinking
that a very large frame has been transmitted.
‫ ليس ذو كفاءة اذا كان لدينا سلسلة من اإلطارات القصيرة‬Carrier extension •
frame ‫ لتحسين الكفاءة تم اقتراح‬. ‫ كل إطار يحمل بيانات إضافية‬، ‫لإلرسال‬
‫ ولجعل هذه‬. ‫ عدة اطارات ترسل‬، ‫ بدال من إضافة امتداد لكل اطار‬.bursting
‫ تضاف الحشوة بين االطارات (نفس الحشوة‬، ‫اإلطارات المتعددة تبدو كإطار واحد‬
‫ بكلمات أخرى الطريقة تخدع‬. ‫تستخدم من اجل طريقة أخرى ) لذلك القناة غيرعاطلة‬
101
‫محطات أخرى بالتفكير ان هناك اطار كبيرجدا قد أرسل‬
Physical Layer
• The physical layer in Gigabit Ethernet is more complicated than that
in Standard or Fast Ethernet. We briefly discuss some features of this
layer.
. ‫ معقدة أكثر من االيثرنت القياسي او السريع‬Gigabit Ethernet ‫• الطبقة الفيزيائية في‬
. ‫سنشرح بعض مميزات هذه الطبقة‬
• Topology
• Gigabit Ethernet is designed to connect two or more stations. If
there are only two stations, they can be connected point-to-point.
Three or more stations need to be connected in a star topology with
a hub or a switch at the center. Another possible configuration is to
connect several star topologies or let a star topology be part of
another as shown in Figure 13.22.
‫ اذا كان هناك محطتين فقط يمكن‬. ‫ صمم لوصل محطتين او اكثر‬Gigabit Ethernet •
‫ ثالث محطات او اكثر يحتاجوا الن يوصلوا في توصيل‬. point-to-point ‫ان يوصلوا‬
‫ ترتيب آخر ممكن هو وصل عدة توصيالت‬. ‫نجمي حيث الهاب او السويتش في المركز‬
‫نجمية او ترك التوصيل النجمي كجزء من اآلخر‬
102
103
Physical Layer
• Implementation
• Gigabit Ethernet can be categorized as either a two-wire or a four-wire
implementation. The two-wire implementations use fiber-optic cable
(1000Base-SX, short-wave, or 1000Base-LX, long-wave), or STP
(1000Base-CX). The four-wire version uses category 5 twisted-pair cable
(1000Base-T). In other words, we have four implementations, as shown in
Figure 13.23. 1000Base-T was designed in response to those users who
had already installed this wiring for other purposes such as Fast Ethernet
or telephone services.
‫ تطبيقات‬. four-wire ‫ او تطبيق‬two-wire ‫ يمكن ان يصنف إما تطبيق‬Gigabit Ethernet •
(1000Base-SX, short-wave, or 1000Base- ‫ تستخدم كابل الليف الضوئي‬two-wire
STP (1000Base-CX) ‫ او‬LX, long-wave),
category 5 twisted-pair cable (1000Base-T) ‫ تستخدم‬four-wire ‫• نسخة‬
. ‫• بكلمات أخرى لدينا اربع تطبيقات كما هو مبين بالشكل التالي‬
‫ يصمم في استجابة للمستخدمين الذين ركبوا هذه األسالك ألغراض أخرى مثل‬1000Base-T •
. ‫االيثرنت السريع او خدمات الهاتف‬
104
105
Physical Layer
• Encoding
• Figure 13.24 shows the encoding/decoding schemes for the four
implementations.
106
Physical Layer
• Encoding
• Gigabit Ethernet cannot use the Manchester encoding scheme because
it involves a very high bandwidth (2 GBaud). The two-wire
implementations use an NRZ scheme, but NRZ does not selfsynchronize properly. To synchronize bits, particularly at this high data
rate, 8BI10B block encoding, discussed in Chapter 4, is used.
‫ اليمكنه استخدام مخطط تشفير مانشيستر ألنه يتضمن عرض حزمة‬Gigabit Ethernet •
‫ اليزامن‬NRZ ‫ ولكن‬، NRZ ‫ تطبيقات السلكين تستخدم مخطط‬. (2 Gbaud) ‫عالي جدا‬
8BI10B block ‫ لمزامنة البتات عند معدل البيانات العالي نستخدم‬. ‫بشكل صحيح‬
encoding
• This block encoding prevents long sequences of 0s or 1s in the stream,
but the resulting stream is 1.25 Gbps. Note that in this implementation,
one wire (fiber or STP) is used for sending and one for receiving.
‫ ولكن الدفقة‬، ‫ هذا يمنع السالسل الطويلة من االصفار او الواحدات في الدفقة‬block ‫• ترميز‬
‫) يستخدم‬fiber or STP( ‫ نالحظ انه في هذا التطبيق سلك واحد‬. 1.25 Gbps ‫الناتجة تكون‬
. ‫لإلرسال وواحدة لالستقبال‬
107
Physical Layer
• Encoding
• In the four-wire implementation it is not possible to have 2 wires
for input and 2 for output, because each wire would need to carry
500 Mbps, which exceeds the capacity for category 5 UTP. As a
solution, 4D-PAM5 encoding, as discussed in Chapter 4, is used to
reduce the bandwidth. Thus, all four wires are involved in both
input and output; each wire carries 250 Mbps, which is in the
range for category 5 UTP cable
2 wires for input and 2 for ‫• في تطبيق األسالك األربعة اليمكن ان يكون لدينا‬
category 5 ‫ الذي يتجاوز سعة‬500 Mbps ‫ الن كل سلك يحتاج لحمل‬، output
‫ الذي تم شرحه سابقا يستخدم لتخفيض عرض‬4D-PAM5 ‫ كحل لذلك تشفير‬. UTP
‫ كل سلك يحمل‬، ‫ وهكذا كل أربعة اسالك تضمن في كال الدخل والخرج‬. ‫الحزمة‬
category 5 UTP ‫ الذي هو ضمن مجال كابل‬، 250 Mbps
108
Summary
109
Ten-Gigabit Ethernet
• The IEEE committee created Ten-Gigabit Ethernet and called it
Standard 802.3ae. The goals of the Ten-Gigabit Ethernet design
can be summarized as follows:
.Standard 802.3ae ‫ واسمته‬Ten-Gigabit Ethernet ‫ أنشأت‬IEEE ‫• لجنة‬
: ‫ يمكن ان تلخص كما يلي‬Ten-Gigabit Ethernet ‫أهداف تصميم‬
1. Upgrade the data rate to 10 Gbps.
. 10Gbps ‫• ترقية معدل البيانات الى‬
2. Make it compatible with Standard, Fast, and Gigabit Ethernet.
. Gigabit Ethernet ‫• جعله متوافق مع االيثرنت السريع والقياسي و‬
3. Use the same 48-bit address.
‫ بت‬48 ‫• يستخدم نفس عنوان‬
110
Ten-Gigabit Ethernet
4. Use the same frame format.
. ‫• يستخدم نفس شكل اإلطار‬
5. Keep the same minimum and maximum frame lengths.
‫• يحتفظ بنفس الطول االصغري واالعظمي لإلطار‬
6. Allow the interconnection of existing LANs into a metropolitan
area network (MAN) or a wide area network (WAN).
metropolitan area ‫ الموجودة في شبكة‬LANs ‫• يسمح لالتصال الداخلي لشبكات‬
. wide area network (WAN) ‫ او شبكة واسعة النطاق‬network (MAN)
7. Make Ethernet compatible with technologies such as Frame Relay
and ATM .
. ATM ‫• يجعل االيثرنت متوافق مع التقنيات كترحيل األطر و‬
111
MAC Sublayer
• Ten-Gigabit Ethernet operates only in full duplex mode which
means there is no need for contention; CSMA/CD is not used in
Ten-Gigabit Ethernet.
‫ مما يعني انه اليوجد حاجة‬full duplex ‫ تعمل في نمط‬Ten-Gigabit Ethernet •
. Ten-Gigabit Ethernet ‫ اليستخدم في‬CSMA/CD ،‫للمنافسة‬
112
Physical Layer
• The physical layer in Ten-Gigabit Ethernet is designed for using
fiber-optic cable over long distances. Three implementations are
the most common: 10GBase-S, l10GBase-L, and 10GBase-E. Table
13.4 shows a summary of the Ten-Gigabit Ethernet
implementations.
‫ تصمم لتستخدم كابل الليف الضوئي‬Ten-Gigabit Ethernet ‫• الطبقة الفيزيائية في‬
10GBase-S, l10GBase-L, : ‫ ثالث تطبيقات هم األكثر شيوعا هم‬. ‫لمسافات طويلة‬
Ten-Gigabit Ethernet ‫ الجدول التالي يبين ملخص لتطبيقات‬. and 10GBase-E
113
Summary
114