Ethernet là công ngh c a m ng LAN cho phép truy n tín hi u gi a các máy tính v i t c đ 10Mb/s đ n 10 Gigabit/s. Trong các ki u Ethernet thì ki u s d ng cáp xo n đôi là hay thông d ng nh t. Hi n nay có kho ng 85% m ng LAN s d ng công ngh Ethernet.
N m 1980, Xerox, t p đoàn Intel và t p đoàn Digital Equipment đ a ra tiêu chu n Ethernet 10 Mbps (Tiêu chu n DIX).
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc- Vi n công ngh đi n và đi n t ) đ a ra tiêu chu n v Ethernet đ u tiên vào n m 1985 v i tên g i "IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications"
G n đây, v i các ph ng ti n truy n d n và công ngh m i, công ngh Ethernet đã ngày càng phát tri n và đ t đ c t c đ trao đ i s li u đ n 10 Gigabit trên giây.
Application Presentation Session Transport Network Data link Physical Medium Upper Upper Layer Layer Protocols LSAP Protocols
LLC LLC Scope of
MAC MAC IEEE 802
Physical Physical Standard
Medium
Thành ph n m ng Ethernet bao g m:
- Data terminal Equipment (DTE): Các thi t b truy n và nh n d li u DTEs th ng là PC, Workstation, File Server, Print Server ...
- Data Communication Equipment (DCE): Là các thi t b k t n i m ng cho phép nh n và chuy n khung trên m ng. DCE có th là các thi t b đ c l p nh Repeter, Switch, Router ho c các kh i giao ti p thông tin nh Card m ng, Modem ..
- Interconnecting Media: Cáp xo n đôi, cáp đ ng (m ng/dày), cáp quang.
Nh ng đ c đi m c b n c a Ethernet
- C u hình truy n th ng: Bus đ ng th ng/ Star - C u hình khác Star bus
- K thu t truy n: Base band
- Ph ng pháp truy nh p: CSMA/CD. - Quy cách k thu t: IEEE 802.3.
- V n t c truy n 10Mbps, 100Mbps ... 10Gbps
- Lo i cáp: Cáp đ ng tr c m nh, cáp đ ng tr c dày, cáp xo n đôi, cáp quang ...
4.2.2. Ch c n ng các t ng trong IEEE 802
Chu n IEEE 802 bao g m ch c n ng t ng v t lý (Physical) và liên k t d li u (Data Link) trong mô hình OSI. i u này có ngh a là U ban 802 c a IEEE nh n m nh t i vi c tiêu chu n hoá các công ngh ph n c ng s d ng t i t ng v t lý và t ng liên k t d li u.
Chu n IEEE chia t ng liên k t d li u thành hai t ng con, t ng đi u khi n truy nh p MAC (Media Access Control) và đi u khi n liên k t logic LLC (Logical Link Control).
T ng LLC (Logical Link Control ):T t c m ng LAN theo chu n IEEE có cùng l p LLC đ c đnh ngh a b i 802.2. Dùng chung t ng con LLC, c ch các t ng trên nh nhau b t k lo i ph n c ng nào đ c s d ng. Giao di n gi a t ng k trên v i LLC đ c đnh ngh a b i các đi m LSAP (Link Service Access Points ). LSAP là các đa ch liên k t logic. a ch Ethernet có nhi u đa ch LSAP, nh ng đa ch này cho phép liên k t gi a các th c th trên m ng. a ch MAC là duy nh t.
- N u thi t b là DTE, nó quy đnh giao di n gi a gi a t ng MAC và t ng m ng. LLC qu n lý liên k t d li u và đnh ngh a các đi m truy nh p d ch v (Service Access Point - SAP). LLC Sublayer đ c tiêu chu n hoá trong IEEE 802.2
- N u thi t b DCE là Bridge. Brige cung c p giao di n LAN-to-LAN s d ng chung Protocol (Ethenet to Ethenet) ho c gi a các LAN s d ng khác Protocol (nh Ethernet to Token Ring). Bridge đ c tiêu chu n hoá trong IEEE 802.1
- LLC Header:
DSAP (1) SSAP (1) Cont (1) Data (43 …)
+ DSAP (Destination Service Access Point): Con tr thông báo cho NIC v trí b đ m đ l u tr thông tin nh n.
+ SSAP (Source Service Access Point) V trí b đ m l u tr thông tin đi. + DSAP and SSAP cho phép nhi u giao th c cùng s d ng chung NIC Card. + Cont (Control). Ki u c a LLC.
+ Data: D li u đ c đ a xu ng t l p Network, có chi u dài t i đa là 1497 bytes.
T ng con LLC cung c p các d ch v sau:
- Type 1: D ch v Datagram không liên k t và không có c ch báo nh n bi t (Unacknowledgement). Cung c p k t n i Point to Point, Multipoint và Broadcast.
- Type 2: D ch v m ch o, ki u liên k t (Connection -Oriented ). Cung c p các d ch v tu n t , ki m soát lu ng, không l i gi a các LSAP.
- Type 3: D ch v Datagram ki u không liên k t và có c ch báo nh n bi t (Acknowledgement).
T ng Ethernet Mac Sublayer: Liên quan đ n các ph ng pháp truy nh p và ki m soát truy nh p đ n đ ng truy n chung. Token RING và Ethernet th c hi n trong t ng MAC b ng các ph ng pháp khác nhau cùng chia s đ ng truy n.
- T o Frame: Thêm các tr ng PRE, SFD, DE, SA, Length/Type, PAD, FCS và d li u t LLC đ a xu ng t o thành khung d li u cung c p cho t ng V t lý.
- Nh n khung d li u t t ng V t lý, ki m tra l i và g i d li u cho t ng LLC. - i u khi n truy nh p ph ng ti n truy n d n.
T ng V t lý: Xác đnh t c đ truy n, ph ng pháp mã hoá và ph ng ti n truy n d n và cách th c k t n i v t lý. T ng v t lý c a IEEE 802.3 đ c phân chia là 2 ph n:
- Ph n đ c l p v i đ ng truy n đ c t giao di n gi a t ng MAC và t ng v t lý.
- Ph n ph thu c đ ng truy n và đ c t giao di n v i đ ng truy n c a LAN và các tín hi u trao đ i v i đ ng truy n. Có nhi u tu ch n khác nhau v ki u đ ng truy n, ph ng th c truy n tín hi u và t c đ truy n, cách th c mã hoá.
4.2.3. C u trúc khung Ethernet:
PRE SFD DA SA Length/Type Data PAD FCS
7 1 6 6 4 46-1500 4
Vùng tính FCS Vùng phát hi n l i FCS Th t truy n d n: trái qua ph i, theo chu i bit
- PRE (7bytes): ánh d u đi m đ u khung, đ ng b . - SFD (1byte): 10101011
- DA/SA (6 bytes): a ch đích, đa ch ngu n.
- Length/Type (2 bytes): Chi u dài d li u n u nh h n 1500. - Data: D li u g i t LLC đ a xu ng, g m n byte (n<1501).
- PAD: Có th có hay không. N u n<46 thì thêm 1 s byte (toàn 0) vào PAD đ chi u dài t ng c ng c a Data+Pad là 46 byte
- FCS (4 bytes) ki m tra l i c a các tr ng DA, SA, Length /Type và Data và PAD.
4.2.4. H IEEE 802
Bridge đ c tiêu chu n hoá trong IEEE 802.1, ki n trúc m ng, cung c p giao di n LAN-to- LAN s d ng chung Protocol LAN (ví d : Ethenet to Ethenet) ho c gi a các LAN s d ng khác Protocol (nh Ethernet to Token Ring).
Logical Link Control (LLC) đ c tiêu chu n hoá trong IEEE 802.2, đ c t chu n giao di n (Interface) gi a MAC và t ng m ng LLC qu n lý liên k t d li u và đnh ngh a các đi m truy nh p d ch v (Service Access Point – SAP). IEEE 802.2 cung c p 3 ki u giao th c LLC:Type1, Type2, Type3. Các giao th c này theo ph ng th c cân b ng (Balanced Mode) c a giao th c HDLC và có các khuôn d ng d li u và ch c n ng t ng t .
EEE 802.3 đ c t m t m ng c c b d a trên m ng Ethernet do Digital, Intel và Xerox h p tác pháp tri n t n m 1980. IEEE 802.3 t ng t nh DIX Ethernet, bao g m c t ng v t lý và t ng con MAC v i các đ c t sau:
- c t d ch v MAC (MAC ServicesSecification) - Giao th c MAC (MAC Protocol).
- c t v t lý (Medium-Independent Physical Specification) đ c l p v i đ ng truy n - c t v t lý ph thu c đ ng truy n (Medium - Dependent Physical Specification) - c t d ch v MAC đnh ngh a các d ch v IEEE 802.3 cung c p cho t ng LLC ho c ng i s d ng t ng cao h n.
T ng MAC v i giao th c truy nh p đ ng truy n CSMA/CD, làm gi m tình tr ng xung đ t và ngh n thông tin b ng cách m i thi t b tr c khi truy n ph i l ng nghe đ ng truy n và trong khi truy n v n ti p t c nghe đ x lý khi có hi n t ng va ch m.
T ng v t lý c a IEEE 802.3 đ c chia làm hai ph n. Ph n đ c l p v i đ ng truy n, đ c t giao di n gi a MAC và t ng v t lý. Ph n ph thu c đ ng truy n là b t bu c ph i có và đ c t giao di n v i đ ng truy n c a LAN và các tín hi u trao đ i v i đ ng truy n. Có các d ng sau cho t ng v t lý c a IEEE 802.3:
- T c đ truy n tín hi u (1 Mb /s ho c 10Mb /s ho c 100 Mb /s) - BASE (n u là Baseband) ho c BROAD (n u là Broadband) - Ch đnh đ c tr ng đ ng truy n.
10BASE -F: Dùng cáp quang, t c đ 10 Mb/s, ph m vi cáp 4km Chu n này đ c phân thành 3 d ng con: 10BASE-FL, 10BASE-FB và 10BASE-FP.
10BASE-T: S d ng n t d i t n r ng h tr cho các t c đ tín hi u 10Mb/s. Dùng cáp UTP, tr kháng 75 Ohm, v i m ng hình sao.
100 BASE-X: G i là Fast Ethernet, m ng hình sao t ng t 10BASE-, t c đ 100Mb/s. Chu n này g m 100 BASE-TX dùng cho cáp UTP ho c STP 2 đôI, 100 BASE-FX dùng cho cáp quang, 100 BASE-T4 dùng cho cáp UTP 4 đôi (Four Twisted Pairs).
10BROAD36: Dùng Broadband, t c đ 10Mb/s, cáp đ ng tr c 75 Ohm, ph m vi cáp 1800 m (lên t i 3600m trong c u hình cáp đôi), s d ng topo d ng BUS.
IEEE 802.4: Mô t m t m ng c c b v i c u trúc d ng hình BUS và c ch đi u khi n truy nh p đ ng truy n th bài Token BUS. M ng dùng cáp đ ng tr c 75 ohm v i c hai d ng Baseband và Broadband. IEEE 802.4 bao g m t ng v t lý và t ng MAC. IEEE 802.4 s d ng cáp đ ng 75-ohm (t c đ 1 Mbps, 5 Mbps và 10 Mbps) ho c cáp quang (t c đ 5 Mbps, 10 Mbps và 20 Mpbs). Nó đ c thi t k đ ng d ng trong các v n phòng và trong các môi tr ng công nghi p và quân s .
Chu n IEEE 802.5: Là chu n đ c t m ng c c b v i m ng d ng vòng (RING) s d ng th bài Token RING đ đi u khi n truy nh p đ ng truy n. IEEE 802.5 bao g m c t ng v t lý và t ng con MAC.
IEEE 802.6: Mô t m t m ng t c đ cao k t n i nhi u LAN thu c các khu v c khác nhau c a m t đô th (còn đ c g i là MAN - Metropolitan Area Network). M ng s d ng cáp quang v i m ng d ng Bus kép (Dual - BUS), vì th còn đ c g i là DQDB (Distributed Queue Dual Bus). L u thông trên m i Bus là m t chi u và khi c c p Bus cùng ho t đ ng s t o thành m t c u hình b qua đ c các l i (Fault - Tolerant). Ph ng pháp đi u khi n truy nh p d a trên m t gi i thu t x p hàng phân tán có tên là QPDS (Queued - Packet, Distrubuted -Switch). DQDB là Bus qu ng bá đa truy nh p, t ng t nh CSMA/CD, nh ng ph i dùng m t ph ng pháp truy nh p theo "khe” (Slotted Access) đ kh c ph c các h n ch v truy nh p c a CSMA/CD. qu ng bá d li u c n ph i cài đ t Bus d i d ng c p Bus m t chi u t ng t nh m t d ng vòng (Ring). Vì hai Bus chuy n d li u ng c chi u nhau nên vi c qu ng bá d li u đòi h i ph i truy n c trên hai Bus.
Hình 4.5: S đ n i bus c a DQDB Slot generator Bus B Bus A Slot generator n v d li u đ c dùng trong các m ng DQDB đ c thi t k t ng thích v i th h m i c a các m ng di n r ng công c ng g i là B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Networks). Các m ng này s d ng k thu t chuy n m ch gói nhanh (Fast Packet Switching) v i công ngh h a h n nh t là ATM. Vì th đ n v d li u dùng trong các m ng DQDB c ng đ c g i là "t bào” (Cell) v i khuôn d ng t ng quát g m 53 bytes, trong đó có bytes c a ph n Header c đnh và 48 bytes d li u.
Các m ng IEEE 802.6 cho phép truy n d li u v i t c đ cao t vài ch c đ n hàng tr m Mb/s. áp ng các yêu c u truy n d li u đa ph ng di n.
- IEEE 802.9: c t m t m ng tích h p d li u và ti ng nói bao g m 1 kênh d b 10 Mb/s cùng v i 96 kênh 64 Kb/s (t ng c ng 6Mb/s). Gi i thông t ng c ng là 16 Mb/s. Chu n này còn đ c g i là Isochronous Ethernet (IsoEnet) và nó đ c thi t k cho các môi tr ng có l ng l u thông l n và c p bách.
- IEEE 802.10: Chu n đ c t v an toàn và mã hoá thông tin trong các m ng c c b .
- IEEE802.11: lchu n đ c t m ng c c b không dây (Wireless LAN), hi n đang ti p t c phát tri n v i ph ng pháp truy nh p CSMA/CD.
- IEEE 802.12 là chu n đ c t m ng c c b b i AT&T, IBM và HP, g i là 100 VG - AnyLAN hay 100BASE-VG. M ng s d ng d ng hình sao x p t ng (Cascaded Star Topology) và ph ng pháp truy nh p đ ng truy n có đi u khi n tranh ch p. Khi có nhu c u truy n d li u, m t tr m s g i yêu c u đ n HUB và tr m ch có th truy n d li u khi HUB cho phép. Chu n cung c p m t m ng t c đ trên 100 Mb/s, có th ho t đ ng trong các môi tr ng h n h p Ethernet và Token Ring. Vì th nó ch p nh n c hai d ng Frame.
- IEEE 802.14: Chu n cu i cùng hi n nay là 802.14. Chu n này dùng cho truy n d li u qua đ ng cáp TV, nh m nâng cao t c đ truy nh p Internet t i gia đình.
4.2.5. Ethernet 100 Mbps
M ng Ethernet 100 Mbps đ c g m 2 chu n :
* Fast Ethernet (IEEE 802.3u): 100Base-TX, 100Base-T4 và 100Base-FX.
Các lo i cáp s d ng
- 100BASE-T4 s d ng b n đôi dây cân b ng cáp UTP Cat-3 ho c Cat-5. - 100BASE-TX s d ng hai đôi UTP Cat-5 ho c đôi dây STP.
- 100BASE-FX s d ng đôi dây cáp quang đa mode.
Mã hóa:
- 100Base-TX và 100Base-FX s d ng k thu t mã hóa 4B/5B. - 100Base-T4 s d ng k thu t mã hóa 8B/6T.
Ph ng th c đi u khi n truy nh p CSMA/CD
- 100Base-T4 s d ng ph ng th c ho t đ ng bán song công. - 100Base-TX s d ng ph ng th c ho t đ ng song công.
- 100Base-FX s d ng c ph ng th c ho t đ ng song công và bán song công. * 100VG-AnyLAN là công ngh c nh tranh v i Fast Ethernet, ít đ c s d ng.
4.2.6. Gigabit Ethernet.
S ra đ i c a Gigabit Ethernet đã m ra m t k nguyên m i Ethernet t c đ cao. Gigabit Ethernet đ c thi t l p d a trên các nguyên lý c b n c a 10BASE-T, Fast Ethernet và chuy n m ch Ethernet. Có 2 chu n Gigabit Ethernet:
* IEEE 802.3z: M ng Gigabit Ethernet trên cáp quang chu n hóa n m 1998. Ph ng ti n truy n d n c b n là s i quang đ n mode (SMF) v i đ ng kính lõi là 10 μm, hay s i quang đa mode v i đ ng kính lõi là 50 μm ho c 62.5 μm. Tín hi u đ c truy n d n ch y u trên hai b c sóng là 850nm (b c sóng ng n) và 1310 nm (b c sóng dài). N u s d ng cáp đ ng thì đó là lo i cáp b n đôi Cat-5 UTP, v i kho ng cách có th lên t i 100m.
T i t ng v t lý: IEEE 802.3z:
1000Base-SX : chu n cho cáp quang b c sóng ng n.
- V i cáp quang đa mode 62.5 μm, kho ng cách t i đa 220-275 m - V i cáp quang đa mode 50 μm, kho ng cách t i đa 500-550 m 1000Base-LX : chu n cho cáp quang b c sóng dài
- V i cáp quang đa mode 62.5/50 μm, kho ng cách t i đa 550 m - V i cáp quang đ n mode 9 μm, kho ng cách t i đa 5000 m 1000Base-CX : chu n cho cáp đ ng tuy n ng n.
- V i cáp đ ng tr c, kho ng cách t i đa là 25 m
T i t ng liên k t d li u:
- Ho t đ ng ch đ song công và chuy n m ch.