mạng ethernet

Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác nhau kể cả máy tính mini.. - Ethernet

Mạng ETHERNET

Ethernet là mạng cục bộ do các công ty Xerox, Intel và Digital

equipment xây dựng và phát triển Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay Ethernet LAN được xây dựng

theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của ISO, mạng truyền số liệu

Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác nhau kể cả máy tính mini Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây:

• Có cấu trúc dạng tuyến phân đoạn, đường truyền dùng cáp đồng trục, tín hiệu

truyền trên mạng được mã hoá theo kiểu đồng bộ (Manchester), tốc độ truyền

dữ liệu là 10 Mb/s

• Chiều dài tối đa của một đoạn cáp tuyến là 500m, các đoạn tuyến này có thể được kết nối lại bằng cách dùng các bộ chuyển tiếp và khoảng cách lớn nhất cho phép giữa 2 nút là 2,8 km

• Sử dụng tín hiệu bǎng tần cơ bản, truy xuất tuyến (bus access) hoặc tuyến token (token bus), giao thức là CSMA/CD, dữ liệu chuyển đi trong các gói Gói (packet) thông tin dùng trong mạng có độ dài từ 64 đến 1518 byte.

Hiểu biết cơ bản về hệ thống Ethernet

1.1.Hệ thống Ethernet

Sơ lược về 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

1.2 Ethernet là công nghệ mạng thiết bị và thông dụng

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

1.3 Sự phát triển của các chuẩn Ethernet

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

1.4.Các thành phần của Ethernet

Hệ thống Ethernet bao gồm 3 thành phần cơ bản :

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

• 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

• 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

1.5 Hoạt động của 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

1.5.1.Giao thức CSMA/CD.

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

1.5.2.Va chạm

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

1.5.3.Truyền dữ liệu

Cũng như các mạng LAN khác , Ethernet luôn tìm cách truyền dữ liệu tốt nhất , Tuy nhiên ngay cả với những mạng Ethernet đắt tiền nhất và được thiết kế tốt nhất thì dữ liệu truyền đi vẫn không hoàn hảo

Nhiễu điện có thể xuất hiện mọi lúc trên hệ thống cable và làm dữ liêu bị hỏng Trong trường hợp kênh LAN bị tắc nghẽn làm cho số lần va chạm vượt quá 16 làm cho các khung bị mất Không thể có mạng LAN nào hoàn hảo , vì thế những phần mềm ở lớp giao thức mạng cao hơn được thiết kế để cứu dữ liệu khỏi lỗi

Cần thiết phải nâng lên các giao thức mạng mức cao để chắc chắn dữ liệu nhận được

là chính xác Các giao thức bậc cao làm được điều nàu nhờ phương thức truyền đáng tin cậy và sự xác nhận chuỗi thông tin truyền qua mạng

1.6.Khung và địa chỉ Ethernet

Quả tim của Ethernet là là khung , khung được sử dụng để truyền dữ liệu giữa các máy tính ,Khung gồm các bit được chia thành các trường Các trường này bao gồm trường địa chỉ , trường dữ liệu chứa từ 46 tới 15000 byte dữ liệu , và 1 trường kiểm tra lỗi để kiểm tra các bit nhận được có giống với các bit được truyền đi không

Trường đầu tiên mang 48 bit địa chỉ , gọi là địa chỉ nhận và địa chỉ gửi, IEEE quản lí các địa chỉ bởi trường địa chỉ IEEE cung cấp 24 bit nhận dạng gọi là “ định danh tổ chức duy nhất “ (OUI) , mỗi tổ chức tham gia vào Ethernet sẽ được cung cấp 1 định danh duy nhất Tổ chức sẽ tạo ra 48 bit địa chỉ sử dụng OUI của 24 bit địa chỉ đầu tiên 48 bit này được biết đến như là địa chỉ vật lí , phần cứng hoặc địa chỉ MAC

48 bít địa chỉ là dấu hiệu nhận biết chung cho mỗi giao tiếp Ethernet khi nó được tạo

ra , nhờ đó mà làm đơn giản hơn cấu trúc của Ethernet Với cách định danh này bạn

có thể nhóm nhiều tổ chức Ethernet vì thế dễ dàng hơn trong việc quản lí Ethernet Mỗi khung Ethernet được gửi tới 1 kênh chung , khi đó mỗi giao tiếp mạng sẽ xem xét trường 48 bit đầu tiên có chứa địa chỉ , giao tiếp mạng sẽ so sánh địa chỉ của chính

nó với địa chỉ này Giao tiếp mạng có địa chỉ trùng với địa chỉ nhận sẽ đọc toàn bộ khung và gửi những dữ liệu này tới phần mềm trong máy Mọi giao tiếp mạng sẽ ngừng đọc thông tin trong khung sau khi chúng phát hiện địa chỉ của chúng không

trùng với địa chỉ nhận.

1.6 Địa chỉ Multicast and Broadcast

Một địa chỉ multicast cho phép một khung đơn có thể nhận được một nhóm trạm.Phần mềm mạng có thể cho phép giao tiếp mạng lắng nghe những địa chỉ multicast chỉ định Điều này cho phép một nhóm trạm có thể được nhận biết bởi một nhóm

multicast đã được gán cho địa chỉ multicast riêng Một gói đơn gởi tới 1 địa chỉ multicast sẽ được nhận bởi mọi trạm trong nhóm này Có một trường hợp đặc biệt của multicast là broadcast , đó là 48 bit địa chỉ của mỗi phần tử Mọi giao tiếp Ethernet nếu thấy 1 khung với địa chỉ đến kiểu này sẽ đọc khung và gửi nó đến phần mềm trong trạm