Ethernet là một họ công nghệ mạng máy tính thường được sử dụng trong mạng cục bộ (LAN), mạng khu vực đô thị (MAN) và mạng diện rộng (WAN). Ethernet được sử dụng để kết nối các thiết bị trong mạng cục bộ, như máy tính, bộ định tuyến và bộ chuyển mạch. Nó cho phép trao đổi dữ liệu thông qua việc thực hiện các tiêu chuẩn và giao thức Ethernet cụ thể.
Lịch sử và sự đề cập đầu tiên của Ethernet
Ethernet lần đầu tiên được hình thành vào đầu những năm 1970 bởi Robert Metcalfe, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Palo Alto của Xerox (PARC). Anh và các đồng nghiệp đang nghiên cứu một hệ thống kết nối các máy tính “Alto” của công ty với một máy in dùng chung. Khái niệm ban đầu về Ethernet được phác thảo trong một bản ghi nhớ do Metcalfe viết vào năm 1973, trong đó ông đã vẽ một sơ đồ cơ bản về các thiết bị được kết nối giống với hình dạng của Ether.
Ý tưởng này sau đó đã phát triển thành một kiến trúc mạng phức tạp hơn. Xerox đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế vào năm 1975 và quá trình tiêu chuẩn hóa Ethernet bắt đầu bằng việc tạo ra thông số kỹ thuật Ethernet Phiên bản 1 vào năm 1980. Tiêu chuẩn Ethernet chính thức, được gọi là IEEE 802.3, sau đó được Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) xuất bản vào năm 1983 Kể từ đó, Ethernet đã phát triển và phát triển, nhưng khái niệm cốt lõi vẫn được giữ nguyên – một phương pháp đơn giản, mạnh mẽ để kết nối máy tính và truyền dữ liệu.
Mở rộng chủ đề: Thông tin chi tiết về Ethernet
Ethernet dựa trên ý tưởng các nút gửi tin nhắn theo gói qua mạng. Trong mạng Ethernet, tất cả các thiết bị được kết nối với cáp trung tâm hoặc “bus” và dữ liệu được truyền dưới dạng các gói nhỏ gọi là khung. Mỗi khung bao gồm địa chỉ nguồn và đích, mã kiểm tra lỗi và dữ liệu tải trọng.
Ethernet hỗ trợ nhiều kiến trúc mạng khác nhau, bao gồm hình sao, cây và bus. Tuy nhiên, phổ biến nhất hiện nay là cấu trúc liên kết hình sao, với bộ chuyển mạch Ethernet ở trung tâm của hình sao. Thiết lập này làm giảm khả năng xung đột gói, nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của việc truyền dữ liệu.
Ethernet đã phát triển đáng kể kể từ khi thành lập. Nó đã tăng tốc độ truyền dữ liệu từ 10 megabit mỗi giây (Mbps) ban đầu lên Fast Ethernet (100 Mbps), Ethernet gigabit (1 Gbps), Ethernet 10 gigabit, Ethernet 40 gigabit và thậm chí cả Ethernet 100 gigabit. Phạm vi rộng này cho phép nó phục vụ nhu cầu của nhiều người dùng khác nhau, từ mạng gia đình đến trung tâm dữ liệu và đường trục Internet.
Cấu trúc bên trong của Ethernet: Cách thức hoạt động
Ethernet hoạt động dựa trên giao thức được gọi là Đa truy cập nhận biết sóng mang với phát hiện va chạm (CSMA/CD). Ở dạng Ethernet ban đầu, tất cả các thiết bị được kết nối với một cáp duy nhất và mỗi thiết bị có thể gửi dữ liệu khi đường dây trống. Nếu hai thiết bị được truyền cùng lúc thì xung đột sẽ xảy ra và các thiết bị sẽ ngừng truyền và đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi thử lại.
Mạng Ethernet hiện đại chủ yếu sử dụng cấu trúc liên kết hình sao và dựa trên các bộ chuyển mạch Ethernet, khiến cho việc xung đột gần như không thể xảy ra. Dữ liệu được chuyển hướng từ cổng này sang cổng khác, không được chia sẻ trên tất cả các cổng như trong Ethernet dựa trên bus cũ hơn.
Mỗi khung Ethernet bắt đầu bằng phần mở đầu và dấu phân cách khung bắt đầu, theo sau là địa chỉ đích và nguồn, trường loại, tải trọng và kết thúc bằng trình tự kiểm tra khung. Việc đánh địa chỉ dựa trên địa chỉ Kiểm soát truy cập phương tiện (MAC), số nhận dạng duy nhất được gán cho từng thiết bị.
Phân tích các tính năng chính của Ethernet
Các tính năng chính của Ethernet là:
- Khả năng mở rộng: Tốc độ của Ethernet đã phát triển từ 10 Mbps lên tới 100 Gbps và hơn thế nữa.
- độ tin cậy: Ethernet sử dụng mô hình truyền dữ liệu đơn giản nhưng mạnh mẽ để đảm bảo tính toàn vẹn và độ tin cậy của dữ liệu.
- Phát hiện va chạm: Ethernet thời kỳ đầu sử dụng CSMA/CD để xử lý xung đột dữ liệu. Mạng Ethernet hiện đại hầu như không bao giờ gặp phải xung đột do sử dụng bộ chuyển mạch và hoạt động song công hoàn toàn.
- Tính linh hoạt của cấu trúc liên kết: Ethernet có thể hỗ trợ nhiều cấu trúc liên kết mạng khác nhau, bao gồm bus, star và tree, giúp nó có thể thích ứng với các yêu cầu mạng khác nhau.
- Tiêu chuẩn hóa: Ethernet được quản lý theo tiêu chuẩn IEEE 802.3, đảm bảo tính tương thích và khả năng tương tác giữa các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau.
Các loại Ethernet: Bảng chi tiết
| Kiểu | Tốc độ | Trung bình |
|---|---|---|
| Ethernet (10BASE-T) | 10 Mb/giây | Cặp xoắn |
| Ethernet nhanh (100BASE-TX) | 100 Mb/giây | Cặp xoắn |
| Gigabit Ethernet (1000BASE-T) | 1 Gbps | Cặp xoắn |
| Ethernet 10 Gigabit (10GBASE-T) | 10Gbps | Cặp xoắn, sợi |
| Ethernet 25 Gigabit | 25 Gbps | Chất xơ |
| Ethernet 40 Gigabit | 40Gbps | Chất xơ |
| Ethernet 100 Gigabit | 100Gbps | Chất xơ |
| Ethernet 200 Gigabit | 200Gbps | Chất xơ |
| Ethernet 400 Gigabit | 400Gbps | Chất xơ |
Cách sử dụng Ethernet, vấn đề và giải pháp
Ethernet chủ yếu được sử dụng để nối mạng các máy tính trong khu vực địa phương, chẳng hạn như trong nhà, văn phòng và trung tâm dữ liệu. Nó cho phép chia sẻ các tài nguyên như tập tin, máy in và kết nối internet.
Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng Ethernet không phải là không có vấn đề. Những vấn đề này có thể bao gồm tắc nghẽn mạng, suy giảm tín hiệu trên chiều dài cáp dài và các vấn đề về bảo mật. Tuy nhiên, những vấn đề này thường có thể được giảm thiểu bằng thiết kế mạng phù hợp, chẳng hạn như sử dụng bộ chuyển mạch để chia mạng thành các miền xung đột nhỏ hơn, sử dụng bộ lặp hoặc cáp quang để liên lạc đường dài và thực hiện các biện pháp bảo mật mạng như tường lửa và mạng riêng ảo (VPN). ).
So sánh với các công nghệ tương tự
Ethernet cạnh tranh chủ yếu với Wi-Fi trong môi trường gia đình và văn phòng cũng như với các công nghệ như Chuyển mạch nhãn đa giao thức (MPLS) và Mạng được xác định bằng phần mềm (SDN) trong các mạng lớn hơn. Trong khi Wi-Fi mang đến sự tiện lợi khi truy cập không dây thì Ethernet thường cung cấp tốc độ cao hơn, độ trễ thấp hơn và kết nối đáng tin cậy hơn. MPLS và SDN cung cấp các tính năng nâng cao cho các mạng quy mô lớn nằm ngoài phạm vi của Ethernet, nhưng chúng cũng yêu cầu cơ sở hạ tầng và quản lý phức tạp hơn.
Quan điểm và công nghệ tương lai liên quan đến Ethernet
Ethernet tiếp tục phát triển, với nghiên cứu và phát triển tập trung vào việc tăng tốc độ truyền dữ liệu, giảm độ trễ, nâng cao hiệu quả và đảm bảo khả năng tương thích ngược với thiết bị hiện có. Một số cải tiến Ethernet sắp tới bao gồm Terabit Ethernet (TbE), nhằm đạt tốc độ truyền dữ liệu 1 terabit mỗi giây và các cải tiến Power Over Ethernet (PoE), cho phép cung cấp năng lượng lớn hơn qua cáp Ethernet.
Máy chủ proxy và mối liên hệ của chúng với Ethernet
Máy chủ proxy đóng vai trò trung gian trong việc truyền dữ liệu, cho phép nâng cao khả năng kiểm soát, bảo mật và chức năng. Trong mạng Ethernet, máy chủ proxy có thể là một trong những thiết bị được kết nối, quản lý lưu lượng dữ liệu cho các thiết bị khác trên mạng. Máy chủ proxy có thể giúp thực thi các chính sách bảo mật, cung cấp bộ nhớ đệm dữ liệu để nâng cao hiệu suất và cho phép truy cập có kiểm soát vào Internet trong mạng Ethernet.
Liên kết liên quan
Để đọc thêm và có thêm thông tin chuyên sâu về Ethernet, hãy xem xét các tài nguyên sau:
- Nhóm làm việc Ethernet IEEE 802.3: IEEE 802.3
- Giới thiệu về Ethernet của Cisco: Công nghệ Ethernet – Cisco
- Hướng dẫn chi tiết về Ethernet: Hướng dẫn về Ethernet – Mạng LAN, Cáp, Đầu nối, Bộ chuyển mạch
Khi công nghệ Ethernet tiếp tục phát triển, chắc chắn nó sẽ tiếp tục là công nghệ xương sống cho các mạng dữ liệu trên toàn thế giới. Tính đơn giản, tính linh hoạt và độ tin cậy của nó làm cho nó trở thành sự lựa chọn tuyệt vời cho các mạng thuộc mọi quy mô, từ thiết lập tại nhà nhỏ đến cơ sở hạ tầng rộng lớn của Internet. Với OneProxy, bạn có thể tận dụng tính mạnh mẽ của công nghệ Ethernet đồng thời hưởng lợi từ khả năng kiểm soát và bảo mật do máy chủ proxy cung cấp.
