Ethernet là gì? Hiểu biết cơ bản về hệ thống Ethernet

Hiểu biết cơ bản về hệ thống Ethernet

1.1 – Hệ thống Ethernet

1.2 – Ethernet là công nghệ mạng thiết bị và thông dụng

1.3 – Phát triển của các chuẩn Ethernet

1.4 – Những thành phần của mạng Ethernet

1.5 – Hoạt động của mạng Ethernet

1.6 – Khung và địa chỉ của Ethernet

1.7 – Giao thức lớp trên và địa chỉ Ethernet

1.8 – Cấu trúc tín hiệu và lớp hệ thống truyền thông

1.9 – Mở rộng Ethernet với các hub (bộ tập trung)

Phần này sẽ cung cấp những hiểu biết sơ lược về hệ thống Ethernet . Chúng ta sẽ tìm hiểu nguồn gốc và chuẩn của Ethernet cũng như những yếu tố đặc trưng cho hệ thống Ethernet .

Ethernet là 1 công nghệ mạng cục bộ (LAN) nhằm chuyển thông tin giữa các máy tính với tốc độ từ 10 đến 100 triệu bít một giây (Mbps) . Hiện thời công nghệ Ethernet thường được sử dụng nhất là công nghệ sử dụng cáp đôi xoắn 10-Mbps.

Công nghệ truyền thông 10-Mbps sử dụng hệ thống cáp đồng trục cỡ lớn , hoặc cáp đôi , cáp sợi quang . Tốc độ chuẩn cho hệ thống Ethernet hiện nay là 100-Mbps .

Mặc dù ngày nay có nhiều công nghệ LAN nhưng Ethernet vẫn là công nghệ được sử dụng nhiều nhất . Năm 1994 ước tính có khoảng hơn 40 triệu nút Ethernet được sử dụng trên toàn cầu .

Từ khi chuẩn Ethernet ra đời , các đặc tính kĩ thuật và trình tự để xây dựng nên 1 mạng Ethernet đã trở nên dễ dàng hơn đối với mọi người . Những đặc tính này cùng với tính dễ sử dụng đã tạo nên một thị trường Ethernet rộng lớn và là nguyên nhân cho sự ứng dụng rộng rãi của Ethernet trong nền công nghiệp máy tính .

Phần lớn các hãng sản xuất máy tính ngày nay trang bị cho sản phẩm của họ thiết bị 10-Mbps Ethernet khiến cho thiết bị của họ có thể sẵn sàng kết nối vào mạng Ethernet cục bộ . Khi chuẩn Ethernet 100-Mbps đã trởnên phổ biến hơn thì máy tính được trang bị các thiết bị Ethernet hoạt động ở cả hai tốc độ 10-Mbps và 100-Mbps . Những quản lí viên mạng Ethernet ngày nay cần thiết phải biết liên kết một số lượng lớn các máy tính lại với nhau bằng công nghệ mạng thiết bị trung gian . Rất nhiều mạng LAN ngày nay hỗ trợ các máy tính được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau , tuy nhiên cần phải đảm bảo được sự tương thích giữa các dòng máy tính .

Ethernet đã được phát minh ra tại trung tâm nghiên cứu Xerox Palo Alto vào những năm 1970 bởi tiến sĩ Robert M. Metcalfe . Nó đã được thiết kế với mục đích phục vụ nghiên cứu trong “ hệ thống công sở trong tương lai” , bao gồm trạm cá nhân đầu tiên trên thế giới , trạm Xerox Alto . Trạm Ethernet đầu tiên chạy với tốc độ xấp xỉ 3-Mbps và được biết đến với tên gọi : “ tiền Ethernet” . Ethernet chính thức được công bố vào năm 1980 bởi liên minh DEC-Intel-Xerox(DIX) . Nỗ lực này đã chuyển “tiền Ethernet” trở thành một hệ thống Ethernet mở và có chất lượng với tốc độ 10-Mbps. Công nghệ Ethernet được công nhận là tiêu chuẩn bởi uỷ ban tiêu chuẩn LAN nằm trong viện kỹ thuật điện và điện tử thế giới(IEEE 802) . Chuẩn IEEE đã được công bố lần đầu tiên vào năm 1985 , với tiêu đề “ IEEE 802.3 khuyến nghị về lớp vật lý và phương thức truy nhập đa truy nhập sóng mang phát hiện va chạm “ . Chuẩn IEEE đã được thừa nhận bởi tổ chức chuẩn hoá của thế giới (ISO ) .

Chuẩn IEEE cung cấp hệ thống kiểu Ethernet dựa trên nền là công nghệ DIX Ethernet . Mọi hệ thống Ethernet từ năm 1985 đều được xây dựng dựa trên chuẩn IEEE 802.3 . Nói chính xác hơn , chúng ta đã dựa trên công nghệ “IEEE 802.3 CSMA/CD” . Tuy nhiên hầu hết mạng Ethernet hiện nay đều từ mạng Ethernet nguyên thuỷ mà ra.

Chuẩn 802.3 được nâng lên từng bước bao gồm các chuẩn công nghệ mới . Từ nằm 1985 chẩn đã được tăng cường những công nghệ 10-Mbps ( ví dụ cáp xoắn ) cũng như các khuyến nghị mới về mạng Ethernet nhanh 100 Mbps.

Hệ thống Ethernet bao gồm 3 thành phần cơ bản :

1.Hệ thống trung gian truyền tín hiệu Ethernet giữa các máy tính.

2.Các nhóm thiết bị trung gian đóng vai trò giao diện Ethernet làm cho nhiều máy tính có thể kết nối tới cùng 1 kênh Ethernet.

3.Các khung Ethernet đóng vai trò làm các bit chuẩn để luân chuyển dữ liệu trên Ethernet.

Phần tiếp sau đây sẽ miêu tả quy tắc thiết lập cho các thành phần đầu tiên , các mảng truyền thông vật lí , thiết lập quy tắc truy cập trung gian cho Ethernet và các khung Ethernet.

Mỗi máy Ethernet, hay còn gọi là máy trạm , hoạt động độc lập với tất cả các trạm khác trên mạng , không có một trạm điều khiển trung tâm.Mọi trạm đều kết nối với Ethernet thông qua một đường truyền tín hiệu chung còn gọi là đuờng trung gian. Tín hiệu Ethernet được gửi theo chuỗi , từng bit một , qua đường trung gian tới tất cả các trạm thành viên. Để gửi dữ liệu trước tiên trạm cần lắng nghe xem kênh có rỗi không , nếu rỗi thì mới gửi đi các gói ( dữ liệu).

Cơ hội để tham gia vào truyền là bằng nhau đối với mỗi trạm . Tức là không có sự ưu tiên . Sự thâm nhập vào kênh chung được quyết dịnh bởi nhóm điều khiển truy nhập trung gian ( Medium Access Control-MAC) được đặt trong mỗi trạm . MAC thực thi dựa trên cơ sở sự phát hiện va chạm sóng mang ( CSMA/CD).

-Giao thức CSMA/CD .

- Xung đột

-Truyền dữ liệu

Để truyền thông tin, mỗi giao tiếp mạng phải lắng nghe cho tới khi không có tín hiệu trong kênh chung , lúc này nó mới có thể truyền thông tin . Nếu một giao tiếp mạng thực hiện truyền thông tin trong kênh thì gọi là sóng và các trạm khác phải chờ đợi cho tới khi sự truyền dẫn này kết thúc . Quá trình này gọi là phát hiện sóng mang.

Mọi giao tiếp Ethernet đều có cơ hội ngang nhau trong việc truyền thông tin trong mạng (Đa truy nhập ) . Trong quá trình truyền từ đầu này tới đầu kia của Ethernet , những bít đầu tiên của khung cần phải đi tới mọi vùng của mạng . Tức là có thể có 2 giao tiếp mạng cùng thấy mạng rỗi và gửi đi cùng 1 lúc. Khi đó Ethernet phát hiện sự “ va chạm “ và dừng việc truyền và gửi lại các khung . ĐÓ là quá trình phát hiện va chạm.

Giao thức CSMA/CD được thiết kế nhằm cung cấp cơ hội ngang bằng truy nhập kênh chung cho mọi trạm trong mạng . Sau khi gói tin được gửi đi mỗi trạm trong mạng sẽ sủ dụng giao thức CSMA/CD để xem trạm nào sẽ được gửi tiếp sau.

Nếu có có hơn 1 trạm cùng gửi thông tin cùng lúc thì tín hiệu được nói rằng đang va chạm , Các trạm sẽ nhận ra biến cố này và dừng việc truyền bằng thuật toán backoff . Sau đó mỗi trạm sẽ chọn 1 thời gian ngẫu nhiên sau đó để truyền tiếp .

Thông thường khoảng thời gian trễ này là rất ngắn chỉ khoảng phần nghìn hoặc phần triệu của giây . Nếu như sau đó lại có va chạm thì lại phải truyền lại . Nếu sau một số lần liên tiếp nào đó va chạm thì hệ thống sẽ thôi truyền gói tin này nữa , thường Ethernet chọn 16 lần để hảy bỏ truyền gói tin. Nếu mạng càng lớn và càng nhiều trạm thì khả năng huỷ bỏ càng lớn .

Còn lại phần: bạn nào có tài liệu thì giúp mình hoản chỉnh bài viết với nhé  :)