Khi sử dụng mạng LAN, hoặc Internet chắc chắn ta sẽ bắt gặp thuật ngữ Ethernet, đi kèm với những thứ khác như Cáp ethernet, cổng Ethernet, Gigabit Ethernet,…? Tất cả những cái trên nói về cái gì? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này.
Ethernet là một công nghệ dùng trong mạng có dây
Ethernet là công nghệ dùng trong mạng có dây dùng trong mạng LAN hoặc WAN. Công nghệ này tạo ra một tiêu chuẩn kết nối giữa các thiết bị mạng trong mạng cục bộ. Các công nghệ kết nối khác giống như Ethernet gồm có: Wifi, Token Ring, FDDI hay ARCNET.
Mạng Ethernet trở thành phổ biến vì những ưu điểm vượt trội so với các công nghệ kết nối khác.
Ethernet hoạt động ở tầng 2 trong mô hình OSI, sử dụng giao thức truy cập vào phương tiện truyền thông (MAC) để kiểm soát việc truyền gói dữ liệu trên mạng. Mỗi thiết bị kết nối vào mạng Ethernet có một địa chỉ MAC duy nhất để xác định nó trong mạng.
Trong mạng Ethernet, các thiết bị như máy tính, máy chủ, switch và router được kết nối với nhau thông qua cáp Ethernet. Các switch được sử dụng để chuyển tiếp dữ liệu giữa các thiết bị trong mạng, trong khi router được sử dụng để kết nối các mạng con khác nhau hoặc mạng LAN với Internet.
Cáp Ethernet là phương tiện truyền dẫn chính được sử dụng trong mạng Ethernet. Cáp Ethernet thường được sử dụng là cáp UTP (Unshielded Twisted Pair) hoặc cáp quang (fiber optic) để truyền dẫn dữ liệu với tốc độ và khoảng cách khác nhau tùy thuộc vào tiêu chuẩn Ethernet được áp dụng.
Ethernet đã trải qua nhiều tiêu chuẩn và tốc độ truyền dẫn khác nhau từ khi ra đời, bao gồm 10 Mbps (Ethernet ban đầu), 100 Mbps (Fast Ethernet), 1 Gbps (Gigabit Ethernet), 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet), 100 Gbps (100 Gigabit Ethernet), và các tiêu chuẩn tốc độ cao hơn như 400 Gigabit và 800 Gigabit đang được phát triển.
Trong mạng Ethernet, dữ liệu được truyền đi dưới dạng các gói dữ liệu (packet) theo các giao thức truyền dữ liệu như TCP/IP, UDP/IP, và ICMP. Các gói dữ liệu này được đóng gói và gửi từ nguồn đến đích thông qua các thiết bị mạng như switch và router.
Tóm lại, hãy hiểu đơn giản như sau: ” Ethernet là một công nghệ kết nối dùng cho mạng có dây để kết nối các thiết bị, nó đặt ra quy định chung từ các tiêu chuẩn Ethernet, cổng Ethernet rồi cáp Ethernet. Nó được gọi chung trong tiêu chuẩn IEEE 802.3.”
Lịch sử Ethernet ra đời
Ethernet ra đời vào cuối những năm 1960 và đầu những năm 1970 tại Xerox PARC (Xerox Palo Alto Research Center). Robert Metcalfe và David Boggs, nhà nghiên cứu tại Xerox PARC, đã phát triển một hệ thống mạng cục bộ dựa trên ý tưởng của AlohaNet, một mạng không dây đầu tiên ở Hawaii.
Hệ thống này đã làm nền tảng cho giao thức Ethernet đầu tiên vào năm 1973. Sau đó, Ethernet được tiêu chuẩn hóa bởi IEEE vào năm 1983, mở ra một thời kỳ phát triển và phổ biến rộng rãi của công nghệ mạng này.
Sau năm 1983, Ethernet đã trải qua các giai đoạn phát triển với việc ra đời của các tiêu chuẩn tốc độ mới như Fast Ethernet, Gigabit Ethernet và 10/100/1000 Ethernet. Hiện nay, Ethernet vẫn tiếp tục phát triển với các tiêu chuẩn tốc độ cao hơn như 10 Gigabit và 100 Gigabit để đáp ứng nhu cầu truyền dẫn dữ liệu ngày càng lớn trong mạng.
Cấu trúc mạng Ethernet và cách nó hoạt động
Một mạng Ethernet gồm các thành phần cơ bản như: Card mạng, cáp Ethernet, Switch và Hub. Các thành phần này làm việc với nhau để truyền dẫn dữ liệu trong mạng.
Card mạng, được cài đặt trên mỗi thiết bị, cung cấp kết nối vào mạng Ethernet và sử dụng địa chỉ MAC để xác định thiết bị trong mạng. Cáp Ethernet, được kết nối từ card mạng đến các switch hoặc hub, là phương tiện truyền dẫn chính để chuyển gói dữ liệu trong mạng.
Switch là thành phần chính của mạng Ethernet, hoạt động ở tầng 2 trong mô hình OSI, sử dụng địa chỉ MAC để chuyển tiếp dữ liệu chỉ đến các thiết bị cần thiết, tạo ra các đường kết nối song song để cải thiện hiệu suất và giảm độ trễ trong mạng. Trong khi đó, hub là một thiết bị đơn giản hơn, chuyển tiếp dữ liệu tới tất cả các thiết bị kết nối với nó mà không quản lý được lưu lượng dữ liệu.
Hoạt động của mạng Ethernet bắt đầu khi một thiết bị muốn truyền dữ liệu, gói dữ liệu (frame) sẽ được tạo ra và gán địa chỉ MAC của thiết bị đích. Sau đó, gói dữ liệu sẽ được gửi qua cáp Ethernet đến switch hoặc hub. Switch sẽ kiểm tra địa chỉ MAC và chỉ chuyển tiếp gói dữ liệu đến thiết bị đích, trong khi hub sẽ gửi gói dữ liệu tới tất cả các thiết bị kết nối với nó. Sự kết hợp giữa các thành phần này tạo ra một mạng Ethernet.
Các tiêu chuẩn Ethernet
Ethernet quy định công nghệ kết nối mạng thì các tiêu chuẩn Ethernet cho biết tốc độ truyền dẫn của kết nối trong mạng.
| Tiêu chuẩn Ethernet | Tốc độ truyền dẫn | Loại cáp sử dụng | Năm tiêu chuẩn hóa |
|---|---|---|---|
| Ethernet 10 Mbps | 10 Mbps | Cáp xoắn đôi không bọc chống nhiễu (UTP), cáp đồng trục | 1983 |
| Fast Ethernet | 100 Mbps | Cáp UTP, cáp quang | 1995 |
| Gigabit Ethernet | 1 Gbps | Cáp UTP, cáp quang, cáp đồng trục | 1999 |
| 10 Gigabit Ethernet | 10 Gbps | Cáp quang, cáp đồng trục | 2002 |
| 100 Gigabit Ethernet | 100 Gbps | Cáp quang | 2010 |
Ethernet 10 Mbps (10BASE-T) là tiêu chuẩn Ethernet ban đầu, mang lại tốc độ truyền dẫn 10 Mbps và sử dụng các loại cáp như UTP và cáp đồng trục. Fast Ethernet đã nhanh chóng tiếp nối, cung cấp tốc độ truyền dẫn 100 Mbps và hỗ trợ cả cáp UTP và cáp quang.
Gigabit Ethernet đã nâng cao tốc độ lên 1 Gbps và mở ra khả năng sử dụng cáp đồng trục cũng như cáp UTP và quang. Tiêu chuẩn 10 Gigabit và 100 Gigabit Ethernet tiếp theo đã cung cấp tốc độ truyền dẫn lần lượt là 10 Gbps và 100 Gbps, chủ yếu sử dụng cáp quang để đáp ứng nhu cầu truyền dẫn dữ liệu lớn.
Sự tiến bộ liên tục trong công nghệ Ethernet đã giúp nó trở thành một trong những công nghệ mạng quan trọng nhất và phổ biến nhất trên toàn cầu.
Vị trí của Ethernet trong OSI và giao thức được sử dụng
Ethernet được triển khai ở tầng Liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và thực hiện quản lý truy cập vào phương tiện truyền thông thông qua giao thức truy cập vào phương tiện truyền thông (Media Access Control – MAC). Giao thức MAC là trách nhiệm cốt lõi của Ethernet và đảm bảo tính tin cậy và hiệu suất trong việc truyền dữ liệu trên mạng.
Hoạt động của giao thức MAC bao gồm kiểm tra trạng thái của mạng trước khi truyền dữ liệu để đảm bảo không có xung đột, gửi các khung dữ liệu với địa chỉ MAC của thiết bị đích, và giám sát mạng để xử lý xung đột dữ liệu nếu cần. Khi nhận được khung dữ liệu, thiết bị đích kiểm tra địa chỉ MAC để xác định liệu gói dữ liệu có dành cho nó hay không.
Các loại cáp Ethernet
| Loại Cáp | Môi Trường Sử Dụng | Ưu Điểm | Hạn Chế |
|---|---|---|---|
| Cáp xoắn đôi (UTP) | Gia đình, Văn phòng | Phổ biến, dễ sử dụng, Chi phí thấp, Dễ lắp đặt | Khoảng cách truyền dẫn ngắn hơn so với cáp quang, Dễ bị nhiễu từ môi trường xung quanh |
| Cáp xoắn đôi (STP) | Môi trường có nhiễu | Giảm nhiễu điện từ môi trường xung quanh, Phù hợp cho môi trường công nghiệp | Đắt hơn so với cáp UTP, Khó lắp đặt |
| Cáp quang | Trung tâm dữ liệu, Mạng truyền dẫn | Băng thông lớn, Khoảng cách truyền dẫn xa, Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ | Đắt hơn so với cáp xoắn đôi, Đòi hỏi kỹ thuật lắp đặt cao |
| Cáp đồng trục | Truyền hình cáp, Mạng truyền hình vệ tinh | Dùng cho mạng truyền hình, Khoảng cách truyền dẫn xa, Dễ duy trì và sửa chữa | Băng thông thấp, Đòi hỏi thiết bị phụ trợ để nối |
Cổng Ethernet
Cổng Ethernet, còn được gọi là cổng RJ45, là một kết nối vật lý được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng vào mạng Ethernet. Cổng Ethernet thường được sử dụng trên các thiết bị như máy tính, máy tính xách tay, máy chủ, switch, router và các thiết bị mạng khác.
Cổng Ethernet được thiết kế để chứa cáp mạng Ethernet, thường là cáp xoắn đôi (UTP) hoặc cáp quang, để truyền dữ liệu giữa các thiết bị trên mạng. Cổng RJ45 bao gồm 8 chân dẫn, được sắp xếp theo chuẩn để tương thích với các loại cáp mạng Ethernet.
Khi kết nối hai thiết bị với nhau thông qua cổng Ethernet, dữ liệu có thể được truyền qua cáp mạng từ một thiết bị đến thiết bị khác, cho phép truy cập vào tài nguyên mạng và chia sẻ thông tin giữa các thiết bị trong mạng Ethernet.
Tổng kết lại, Ethernet là một công nghệ chung, nó bao gồm nhiều thành phần kết hợp lại với nhau thành một công nghệ giúp kết nối các thiết bị trong mạng có dây. Mong rằng qua bài viết này bạn đã nắm rõ được các điểm chính sau:
- Ethernet là công nghệ kết nối trong mạng có dây.
- Mạng Ethernet gồm các thành phần như: card mạng, cáp ethernet, Switch, HUB, cổng Ethernet,…
- Hiểu về các tiêu chuẩn Ethernet, các loại cáp Ethernet
- Biết cách thức Ethernet hoạt động thông qua giao thức MAC và Farme (khung dữ liệu)
Thông Tin Về Tác Giả
Nguyễn Thành Hợp là một chuyên gia về lĩnh vực thiết bị mạng, viễn thông gần 10 năm kinh nghiệm với nhiều chứng chỉ chất lượng như CCNA 200-301, CCNP, CCDA, CCDP,... do Cisco cung cấp. Sở thích cá nhân là khám phá những kiến thức mới mẻ về công nghệ nói chung và đặc biệt là liên quan đến lĩnh vực mạng!
