Trong nhiều thập kỷ, Ethernet đã chứng tỏ mình là một công nghệ mạng LAN (mạng cục bộ) tương đối rẻ, tốc độ hợp lý và rất phổ biến.
Lịch sử của Ethernet
Kỹ sư Bob Metcalfe và D.R. Boggs đã phát triển Ethernet bắt đầu từ năm 1972. Các tiêu chuẩn công nghiệp dựa trên công việc của họ được thiết lập vào năm 1980 theo bộ thông số kỹ thuật 802.3 của IEEE (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử). Thông số kỹ thuật Ethernet xác định các giao thức truyền dữ liệu mức thấp và các chi tiết kỹ thuật mà nhà sản xuất cần biết để xây dựng các sản phẩm Ethernet như thẻ và cáp.
Công nghệ Ethernet đã phát triển và trưởng thành trong những năm kể từ đó. Ngày nay, người tiêu dùng có thể tin tưởng vào các sản phẩm Ethernet bán sẵn để hoạt động như thiết kế và hoạt động với nhau.
Công nghệ Ethernet
Ethernet truyền thống hỗ trợ truyền dữ liệu với tốc độ 10 megabit / giây (Mbps). Khi nhu cầu về hiệu suất của mạng tăng lên theo thời gian, ngành công nghiệp đã tạo ra các thông số kỹ thuật Ethernet bổ sung cho Fast Ethernet và Gigabit Ethernet.
Fast Ethernet mở rộng hiệu suất Ethernet truyền thống lên đến 100 Mbps và Gigabit Ethernet, lên đến 1.000 Mbps. Mặc dù chúng không có sẵn cho người tiêu dùng bình thường, 10 Gigabit Ethernet (10.000 Mbps) hiện cung cấp năng lượng cho mạng của một số doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu và thực thể Internet2. Tuy nhiên, nói chung, chi phí này hạn chế việc áp dụng rộng rãi.
Tương tự như vậy, cáp Ethernet được sản xuất theo bất kỳ thông số kỹ thuật tiêu chuẩn nào. Cáp Ethernet phổ biến nhất đang được sử dụng, Loại 5 (cáp CAT5) hỗ trợ cả Ethernet truyền thống và Fast Ethernet. Cáp loại 5e (CAT5e) và CAT6 hỗ trợ Gigabit Ethernet.
Để kết nối cáp Ethernet với máy tính (hoặc các thiết bị mạng khác), hãy cắm cáp vào cổng Ethernet của thiết bị. Một số thiết bị không hỗ trợ Ethernet có thể hỗ trợ kết nối Ethernet sử dụng các thiết bị bảo vệ môi trường như bộ điều hợp USB-to-Ethernet. Cáp Ethernet sử dụng các đầu nối giống như đầu nối RJ-45 được sử dụng với điện thoại truyền thống.
Trong mô hình OSI (Open Systems Interconnection), công nghệ Ethernet hoạt động ở các lớp liên kết vật lý và dữ liệu - Lớp Một và Lớp Hai, tương ứng. Ethernet hỗ trợ tất cả các mạng phổ biến và các giao thức cấp cao hơn, chủ yếu là TCP / IP.
Các loại Ethernet
Thường được gọi là Thicknet, 10Base5 là hiện thân đầu tiên của công nghệ Ethernet. Ngành công nghiệp đã sử dụng Thicknet vào những năm 1980 cho đến khi 10Base2 Thinnet xuất hiện. So với Thicknet, Thinnet có ưu điểm là mỏng hơn (5 mm so với 10 mm) và hệ thống cáp linh hoạt hơn, giúp dễ dàng đi dây các tòa nhà văn phòng cho Ethernet.
Tuy nhiên, dạng phổ biến nhất của Ethernet truyền thống là 10Base-T. Nó cung cấp các đặc tính điện tốt hơn so với Thicknet hoặc Thinnet vì cáp 10Base-T sử dụng dây xoắn đôi (UTP) không được che chắn chứ không phải đồng trục. 10Base-T cũng tiết kiệm chi phí hơn các lựa chọn thay thế như cáp quang.
Các tiêu chuẩn Ethernet khác ít được biết đến hơn tồn tại, bao gồm 10Base-FL, 10Base-FB và 10Base-FP cho mạng cáp quang và 10Broad36 cho cáp băng thông rộng (truyền hình cáp). Fast và Gigabit Ethernet đã làm cho tất cả các dạng truyền thống trên, bao gồm cả 10Base-T, trở nên lỗi thời.
Tìm hiểu thêm về Fast Ethernet
Vào giữa những năm 1990, công nghệ Fast Ethernet đã trưởng thành và đáp ứng các mục tiêu thiết kế của nó là tăng hiệu suất của Ethernet truyền thống trong khi tránh nhu cầu nối lại hoàn toàn các mạng Ethernet hiện có.
Fast Ethernet có hai loại chính:
- 100Base-T (sử dụng cáp xoắn đôi không được che chắn)
- 100Base-FX (sử dụng cáp quang)
Phổ biến nhất là 100Base-T, một tiêu chuẩn bao gồm 100Base-TX (UTP loại 5), 100Base-T2 (UTP loại 3 trở lên) và 100Base-T4 (cáp 100Base-T2 được sửa đổi để bao gồm hai cặp dây bổ sung).
Tìm hiểu thêm về Gigabit Ethernet
Trong khi Fast Ethernet cải tiến Ethernet truyền thống từ tốc độ 10 Megabit lên 100 Megabit, thì Gigabit Ethernet cải thiện dựa trên Fast Ethernet bằng cách cung cấp tốc độ 1.000 Megabit (1 Gigabit). Gigabit Ethernet lần đầu tiên được sản xuất để truyền qua cáp quang và cáp đồng, nhưng tiêu chuẩn 1000Base-T cũng hỗ trợ nó. 1000Base-T sử dụng cáp loại 5 tương tự như Ethernet 100 Mbps, mặc dù để đạt được tốc độ gigabit yêu cầu sử dụng các cặp dây bổ sung.
Cấu trúc liên kết và giao thức Ethernet
Ethernet truyền thống sử dụng cấu trúc liên kết bus, có nghĩa là tất cả các thiết bị hoặc máy chủ trên mạng sử dụng cùng một đường truyền thông chia sẻ. Mỗi thiết bị sở hữu một địa chỉ Ethernet, còn được gọi là địa chỉ MAC. Thiết bị gửi sử dụng địa chỉ Ethernet để chỉ định người nhận thư dự kiến.
Dữ liệu được gửi qua Ethernet tồn tại ở dạng khung. Khung Ethernet chứa phần đầu, phần dữ liệu và phần chân trang với độ dài kết hợp không quá 1.518 byte. Tiêu đề Ethernet chứa địa chỉ của cả người nhận và người gửi dự định.
Dữ liệu được gửi qua Ethernet sẽ tự động được phát tới tất cả các thiết bị trên mạng. Bằng cách so sánh địa chỉ Ethernet với địa chỉ trong tiêu đề khung, mỗi thiết bị Ethernet sẽ kiểm tra từng khung để xác định xem nó có dành cho nó hay không và đọc hoặc loại bỏ khung nếu thích hợp. Bộ điều hợp mạng kết hợp chức năng này vào phần cứng của chúng.
Các thiết bị muốn truyền trên mạng Ethernet trước tiên hãy thực hiện kiểm tra sơ bộ để xác định xem phương tiện có khả dụng hay không hoặc liệu quá trình truyền đang diễn ra hay không. Nếu Ethernet khả dụng, thiết bị gửi sẽ truyền vào dây. Tuy nhiên, có thể hai thiết bị sẽ thực hiện kiểm tra này gần như cùng một lúc và cả hai đều truyền tải đồng thời.
Theo thiết kế, như một sự cân bằng hiệu suất, tiêu chuẩn Ethernet không ngăn cản nhiều đường truyền đồng thời. Cái gọi là va chạm này, khi chúng xảy ra, khiến cả hai đường truyền bị lỗi và yêu cầu cả hai thiết bị gửi phải truyền lại. Ethernet sử dụng một thuật toán dựa trên thời gian trễ ngẫu nhiên để xác định khoảng thời gian chờ thích hợp giữa các lần truyền lại. Bộ điều hợp mạng cũng triển khai thuật toán này.
Trong Ethernet truyền thống, giao thức phát sóng, lắng nghe và phát hiện xung đột này được gọi là CSMA / CD (phát hiện đa truy cập / phát hiện xung đột). Một số dạng Ethernet mới hơn không sử dụng CSMA / CD. Thay vào đó, họ sử dụng giao thức Ethernet song công, hỗ trợ gửi và nhận đồng thời điểm-điểm mà không cần lắng nghe.
Tìm hiểu thêm về Thiết bị Ethernet
Phạm vi tiếp cận của cáp Ethernet bị hạn chế và những khoảng cách đó (ngắn nhất là 100 mét) không đủ để đáp ứng các cài đặt mạng vừa và lớn. Bộ lặp trong mạng Ethernet cho phép kết nối nhiều cáp và kéo dài khoảng cách lớn hơn. Thiết bị cầu nối có thể kết nối Ethernet với một mạng khác thuộc loại khác, chẳng hạn như mạng không dây. Một loại thiết bị lặp phổ biến là một trung tâm Ethernet. Các thiết bị khác đôi khi bị nhầm lẫn với trung tâm là bộ chuyển mạch và bộ định tuyến.
Bộ điều hợp mạng Ethernet cũng tồn tại ở nhiều dạng. Máy tính và bảng điều khiển trò chơi có bộ điều hợp Ethernet tích hợp. Bộ điều hợp USB-to-Ethernet và bộ điều hợp Ethernet không dây cũng có thể được định cấu hình để hoạt động với nhiều thiết bị.
Tóm tắt
Ethernet là một trong những công nghệ quan trọng của internet. Bất chấp tuổi đời của nó, Ethernet vẫn tiếp tục cung cấp năng lượng cho nhiều mạng cục bộ trên thế giới và liên tục cải tiến để đáp ứng các nhu cầu trong tương lai về mạng hiệu suất cao.