2.1. Giới thiệu chung
Ethernet là một khái niệm khái niệm quen thuộc của công nghệ mạng, bao gồm
Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet (hoặc Gig-E) và 10 Gb Ethernet.
Khi Ethernet được mở rộng và sử dụng trong nhiều môi trường truyền dẫn khác
nhau. IEEE đưa ra một chuẩn mới là IEEE 802.3. Ví dụ các chuẩn IEEE sau: ■ 10BASE2 (IEEE 802.3a)
■ 10BASE5 (IEEE 802.3)
■ 100BASE-T (IEEE 802.3i)
■ 1000BASE-TX (IEEE 802.3X) IEEE 802.3/Ethernet và Mô hình OSI
Các chuẩn LAN định nghĩa môi trường vật lý và các kết nối từ các thiết bị đến môi trường ở lớp vật lý của mô hình OSI. Chuẩn LAN cũng định nghĩa các phương thức
truyền thông ở lớp liên kết dữ liệu (data link layer). Các chuẩn LAN cũng định
nghĩa các giao thức bao gói để truyền lên lớp trên trong mô hình OSI. Lớp liên kết dữ liệu Ethernet IEEE có hai lớp con:
Lớp điều khiển truy nhập môi trường (MAC) (802.3): Lớp con MAC xác định cấu
trúc khung truyền trên đường dây. Nó xử lý địa chỉ vật lý liên kết với mỗi thiết bị.
Lớp con điều khiển liên kết logic (LLC) (802.2): Lớp con LLC chịu trách nhiệm
nhận biết các giao thức khác nhau và đóng gói dữ liệu vào các khung (Frame) để
Hình 2.1 Switch và mô hình OSI
Giới hạn Layer1 Giải pháp Layer 2
Lớp 1 không thể truyền thông với các
lớp trên
Lớp 2 truyền thông với các lớp trên thông qua lớp con LLC
Lớp 1 không thể phân biệt các Host Lớp 2 nhận biét các máy tính sử dụng cơ chế địa chỉ MAC
Lớp 1 chỉ có thể truyền dòng dữ liệu
dạng bit
Lớp 2 sử dụng tổ chức khung hoặc
nhóm bít Lớp 1 không thể quyết định máy tính
nào sẽ truyền dữ liệu từ một nhóm mà
đang cố gắng truyền tại một thời điểm
Lớp 2 sử dụng lớp con MAC để thực
hiện
Lớp MAC tương tác với các thành phần lớp vật lý sử dụng để truyền thông. Lớp LLC để giao tiếp với các giao thức lớp 3 (như IP hoặc IPX)
2.2.Địa chỉ MAC
Mỗi máy tính trên mạng có một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC để phân biệt các
máy tính với nhau. Địa chỉ MAC nằm trên card mạng của máy tính và là duy nhất.
Ethernet sử dụng địa chỉ MAC để phân biệt từng thiết bị. Một địa chỉ MAC có 48
bit.
Hình 2.3 Định dạng địa chỉ MAC
Ví dụ về địa chỉ MAC trên máy tính:
Physical Address. . . : 00-30-05-5A-1A-E0 Dhcp Enabled. . . : No
IP Address. . . : 10.10.117.232 Subnet Mask . . . : 255.255.255.0 Default Gateway . . . : 10.10.117.1 DNS Servers . . . : 203.162.0.181
2.3.Cấu trúc khung Ethernet
Tại lớp con MAC, cấu trúc khung phù hợp với tất cả các tổc độ Ethernet
(10/100/1000/10000 Mbps). Hình dưới đây chỉ ra cơ bản định dạng khung Ethernet
IEEE 802.3
Hình 2.4 Cấu trúc khung Ethernet
2.4 Nguyên lý hoạt động của giao thức Ethernet
Khi nhiều node cùng truy nhập đến một môi trường vật lý, thì việc điều khiển truy
CSMA/CD
Tín hiệu Ethernet đuợc phát đến tất cả các host kết nối tới mạng LAN. Mạng sử
dụng một tập các phương thức CSMA/CD để xác định trạm nào được phép truy
nhập mạng. Lưu ý Full-duplex switches không sử dụng CSMA/CD.
Carrier Sense
Trong CSMA/CD tất cả các thiết bị mạng muốn gửi bản tin phải lắng nghe trước
khi phát. Nếu một thiết bị phát hiện tín hiệu từ thiết bị khác, nó phải chờ thêm một
khoảng thời gian trước khi cố gắng phát lại.
Khi phát hiện không có lưu lượng trên đường truyền, một thiết bị sẽ phát đi các bản tin. Trong khi đang phát, thiết bị phát sẽ tiếp tục lắng nghe lưu lượng hoặc việc đụng độ có thể sảy ra trên mạng LAN. Sau khi hoàn thành việc gửi đi bản tin, thiết
bị trở về trạng thái lắng nghe.
Multi-access
Nếu hai thiết bị cùng nối vào mạng LAN ở khoảng cách xa nhau, việc trễ tín hiệu
có thể dẫn đến thiết bị thứ hai không phát hiện ra một thiết bị đang phát. Trong
mạng sẽ có hai trạm cùng phát tại một thời điểm dẫn đến việc đụng độ gây hủy các
bản tin và làm tăng mức tín hiệu trên đường truyền. Như vậy các bản tin sẽ bị phá
hủy và tín hiệu Jumble signals tiếp tục được truyền qua mạng.
Collision Detection
Khi một thiêt bị trong phương thức lắng nghe, nó có thể phát hiện một đụng độ xảy ra trong môi trường chia sẻ nhờ mức tín hiệu tăng lên trên đường truyền.
Khi đụng độ xảy ra, các thiết bị đưa vào trạng thái lắng nghe. Tất cả các thiết bị đang phát sẽ tiếp tục phát để đảm bảo tất cả thiết bị trên mạng phát hiện được đụng độ.
Jam Signal and Random Backoff
Khi phát hiện đụng độ, các thiết bị đang phát sẽ gửi đi một tín hiệu jamming signal.
Tín hiệu Jamming signal thông báo cho các thiết bị khác về việc đụng độ sảy ra trên mạng, để yêu cầu thuật toán backoff. Thuật toán backoff sẽ yêu cầu tất cả thiết bị
ngừng phát trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên, để tín hiệu đụng độ kết thúc.
Sau khi hết thời gian trễ trên một thiết bị, thiết bị sẽ trở lại phương thức ‘’listening
before transmit’’. Một chu kỳ random backoff đảm bảo tất cả thiết bị không cố gắng
Hình 2.5 Nguyên lý hoạt động CSMA/CD