Công ty nào đã phát triển tiêu chuẩn mạng ethernet đầu tiên? Ethernet là gì - tính năng công nghệ và nguyên lý hoạt động

Ethernet là công nghệ phổ biến nhất để tổ chức mạng cục bộ. Các tiêu chuẩn Ethernet mô tả việc triển khai hai lớp đầu tiên của mô hình OSI - kết nối có dây và tín hiệu điện (lớp vật lý), cũng như các định dạng khối dữ liệu và giao thức điều khiển truy cập mạng (lớp liên kết). Hãy bắt đầu với ý tưởng đằng sau Ethernet. Tên Ethernet xuất phát từ hai từ tiếng Anh - ether (ether) và net (mạng). Ethernet sử dụng khái niệm sóng vô tuyến chia sẻ. Mỗi PC gửi dữ liệu vào ether này và cho biết địa chỉ của nó là ai. Dữ liệu có thể đến được tất cả các PC trên mạng, nhưng chỉ PC được dự định sử dụng mới xử lý dữ liệu đó. Các PC khác bỏ qua dữ liệu của người khác. Công việc này cũng tương tự như phát sóng trên đài phát thanh. Tất cả các đài phát thanh đều phát sóng chương trình của họ vào một trường điện từ chung - sóng vô tuyến. Đài của bạn nhận được tín hiệu điện từ tất cả các đài. Nhưng bạn không nghe mọi thứ cùng một lúc mà nghe đến đài bạn cần.

– tỷ lệ giá/tốc độ/khả năng tốt nhất so với tất cả các công nghệ khác

– khả năng sử dụng tài nguyên mạng nội bộ ở tốc độ cao mà không bị hạn chế hoặc thanh toán bổ sung

– không cần đầu tư ban đầu cho trang thiết bị trong căn hộ

– độc lập với sự sẵn có của cáp điện thoại/truyền hình cố định hoặc tình trạng kỹ thuật của chúng

- có nhiều thiết bị bổ sung cho kết nối dễ dàng trên một dòng của một số máy tính và/hoặc các thiết bị khác (máy chơi game, camera giám sát IP, v.v.), vì đây là công nghệ mạng chính và phổ biến nhất hiện nay và trong tương lai gần.

– cơ hội nhận được mức cước tốc độ cao đủ cho những người dùng cao cấp nhất

– khả năng thay đổi nhà cung cấp một cách nhanh chóng, không gặp sự cố và tốn thêm chi phí cho thiết bị

– nhu cầu lắp thêm cáp vào căn hộ

Ethernet không phải là một mà là cả một nhóm tiêu chuẩn với những đặc điểm người dùng khác nhau.

Nếu lấy tốc độ truyền dữ liệu và khoảng cách tối đa có thể giữa hai nút (đường kính mạng) làm cơ sở so sánh các tiêu chuẩn này thì chúng ta được bảng so sánh sau:

Bảng 1.6.1 Các loại Công nghệ Ethernet

Loại tiêu chuẩn Ethernet	Tốc độ truyền dữ liệu	Đường kính mạng tối đa

	100 Mbit/giây
mạng Ethernet tốc độ cao	1000 Mbit/giây

Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét nguyên tắc xây dựng mạng cục bộ dựa trên phiên bản Ethernet đầu tiên trong lịch sử (10 Mbit/s), xuất hiện vào cuối những năm 70 như một tiêu chuẩn của ba công ty - Digital, Intel, Xerox.

Công nghệ này, giống như công nghệ Fast Ethernet và Gigabit Ethernet, dựa trên khái niệm về phương tiện chia sẻ: mỗi nút nhận mọi thứ được truyền qua mạng; Chỉ có một nút thực hiện việc truyền; các nút còn lại chờ tạm dừng để bắt đầu quá trình truyền của chính chúng.

Công nghệ Ethernet 10G dựa trên một nguyên tắc khác: thông tin không bị “phân tán” trên toàn mạng mà được “đẩy” có mục đích từ nút này sang nút khác tới đích của nó. Bộ định tuyến chịu trách nhiệm di chuyển dữ liệu qua mạng như vậy. Họ xác định nút lân cận mà gói thông tin cần được di chuyển đến để đưa nó đến gần đích hơn. Những mạng như vậy được gọi là mạng chuyển mạch gói.

Hình 1.6.1 thể hiện sơ đồ Mạng Ethernet trên cáp đồng trục. Đoạn cáp ở hai đầu được trang bị các đầu cuối (“phích cắm”) để hấp thụ tín hiệu truyền (trong hình, các đầu cuối được vẽ dưới dạng hình vuông màu đen).

Hình 1.6.1 Sơ đồ mạng Ethernet

Cáp kết nối bộ điều hợp mạng của máy tính bằng đầu nối hình chữ T.

Ethernet hoạt động như thế nào.

Bất kỳ người tham gia nào cũng có thể gửi tin nhắn tới mạng, nhưng chỉ khi mạng “im lặng” - không có đường truyền nào khác.

Ví dụ: nút 2 (xem hình trên) lắng nghe mạng và bắt đầu truyền, bắt đầu bằng địa chỉ người gửi và người nhận (“máy tính 2 truyền tin nhắn cho máy tính 4”).

Quá trình truyền truyền dọc theo cáp theo cả hai hướng (được hấp thụ bởi các đầu cuối ở hai đầu) và tất cả những người tham gia đều nghe thấy nó (bao gồm cả chính người gửi).

Mọi người ngoại trừ máy tính 4 đều bỏ qua dữ liệu được truyền đi vì đã phát hiện địa chỉ người nhận của người khác và máy tính 4 nhận được dữ liệu hoàn toàn.

Rõ ràng là với phương thức truyền tải này, không thể cho phép một nút tiếp quản mạng lâu dài. Nếu máy tính 2 quyết định gửi một tệp lớn đến máy tính 4, tất cả những người tham gia mạng khác sẽ không sớm có cơ hội bắt đầu chuyển.

Vì lý do này, các tin nhắn được truyền đi được chia thành các gói (trong công nghệ Ethernet chúng được gọi là các khung). Độ dài gói dao động từ 64 đến 1518 byte.

Sau khi truyền một gói, nút ngắt sẽ hoạt động trong một thời gian và nếu mạng “im lặng”, nó sẽ gửi gói tiếp theo. Nhưng một nút khác có thể tận dụng thời gian tạm dừng và bắt đầu phiên truyền của nó. Do đó, tất cả các nút chia sẻ một phương tiện (cáp), có cơ hội như nhau để gửi các gói thông tin tới mạng.

Gần đây tôi đã ghé thăm một diễn đàn internet nơi mọi người đang thảo luận về kết nối internet cáp quang 1Gbps của họ. "May cho họ!" - Tôi đã nghĩ. Nhưng liệu nó có thực sự là do may mắn? Nếu bạn nhận thấy rằng thay vì 1 Gbps, bạn nhận được khoảng 80 Mbps hoặc thậm chí ít hơn thì vấn đề có thể là do cáp Ethernet không đúng.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách chọn cáp Ethernet phù hợp để có tốc độ kết nối Internet tối đa.

Wi-Fi và Ethernet

Hãy ngay lập tức phát hiện ra rằng cáp Ethernet cung cấp nhiều hơn tốc độ cao Kết nối Internet hơn Wi-Fi. Vâng, quỷ mạng có dây– điều này rất thuận tiện, nhưng nếu bạn muốn có được tốc độ tối đa Kết nối Internet thì bạn nên sử dụng cáp Ethernet.

Ethernet để giải cứu!

Đương nhiên, nếu bạn có mạng có dây và Internet băng thông rộng rất nhanh, bạn sẽ không muốn sử dụng kết nối 100 Mbps (Fast Ethernet) giữa máy tính và modem ISP của mình. Điều đó thật ngu ngốc! Bạn cần internet gigabit.

Tất cả những gì bạn cần là kết nối tất cả các thiết bị trong nhà của bạn với chi phí thấp. Cáp Ethernet Cat 6 và sử dụng các bộ chuyển mạch gigabit giá rẻ làm "nút" để kết nối các thiết bị của bạn.

Mạng gia đình của tôi trông như thế này:

Khá đơn giản phải không?

Đường màu cam là cáp Ethernet Cat 6. Bạn chỉ cần kết nối máy tính, bộ định tuyến, máy tính xách tay bằng các loại cáp này và mọi thứ đều “hoạt động bình thường”.

Tuy nhiên, bạn cần lưu ý rằng một số máy tính xách tay có bộ điều hợp Fast Ethernet tích hợp giá rẻ cung cấp tốc độ kết nối không quá 100 Mbps. Nếu bạn gặp tình huống này với máy tính của mình, hãy mua bộ chuyển đổi USB-ethernet gigabit.

Nhưng bạn nên mua bộ chuyển mạch và cáp Ethernet nào?

Đây cũng là một câu hỏi khá dễ.

Đối với bộ chuyển mạch Ethernet, bạn cần có “Bộ chuyển mạch Gigabit Ethernet” chất lượng. Chúng tôi khuyên bạn nên mua D-Link Gigabit DGS-108 8 cổng, loại này hoàn hảo để sử dụng tại nhà.

Công tắc này rất dễ sử dụng: khi bạn cắm cáp Ethernet và đầu nối nhấp nháy màu xanh lục thì nghĩa là nó hoạt động ở tốc độ 1 gigabit. Nếu chỉ báo có màu cam thì tốc độ chỉ là 10 hoặc 100 Mbit/s. Bằng cách này bạn có thể xác định được Bộ chuyển đổi Ethernetđược sử dụng trong máy tính của bạn, như chúng ta đã thảo luận ở trên.

Khi nói đến cáp Ethernet, bạn chỉ cần đảm bảo rằng bạn đang sử dụng Cat 6 (Loại 6). Cáp Ethernet thường có một danh mục được in trên chúng, chẳng hạn như:

Xin lưu ý rằng còn có các loại cáp Ethernet khác như Cat 5, Cat 5e, Cat 6a, v.v. Bất kỳ loại cáp nào có Cat 6 đều là một lựa chọn tuyệt vời cho trường hợp của chúng tôi (bất kể chữ cái ở cuối, nếu có). Bạn không nên mua cáp Ethernet Cat 5 vì chúng được thiết kế để hoạt động trên các mạng có tốc độ dưới 1 Gbps.

Nhân tiện, các đầu nối trên cáp Ethernet không đóng vai trò đặc biệt nào đối với chất lượng và tốc độ tín hiệu. Bốn cặp dây xoắn bên trong cáp chơi nhiều Giá trị cao hơn. Loại càng cao thì cáp sẽ truyền dữ liệu càng nhanh. Đây là lý do tại sao bạn nên sử dụng Cat 6 trở lên. Cat 6 dành cho Gigabit Ethernet!

Ngoài ra, bạn không phải lo lắng về việc che chắn nếu mua cáp làm sẵn. Chỉ cần đảm bảo rằng đó là Cat 6 và bạn đã sẵn sàng!

Chúng tôi đã chuẩn bị một số mẹo và lưu ý về cách sử dụng cáp Ethernet trong nhà của bạn:

Không tháo cáp mạng;
Không kẹp dây cáp vào cửa;
Không uốn cáp theo góc vuông; làm tròn nó ở các góc.

Cáp Ethernet Cat 6 mạnh hơn một chút so với các loại khác vì nó có lõi nhựa chứa các cặp dây xoắn. Nhưng bạn vẫn không nên lạm dụng độ bền của cáp. Bạn càng siết chặt dây cáp thì các sợi dây bên trong sẽ càng dịch chuyển nhiều và tốc độ truyền tải dữ liệu sẽ càng thấp.

Sử dụng một số các mẹo đơn giản, Bạn có thể tự mình làm được mạng trong nhà càng nhanh càng tốt. Tất nhiên, kết nối Internet 1 Gbps không phải là vấn đề nếu nhà cung cấp Internet của bạn cung cấp băng thông rộng nhanh như vậy.

Ethernet—hầu hết các mạng ngày nay đều dựa trên nó. Có một số lượng lớn các công nghệ cho phép bạn kết nối các máy tính vào mạng. Mỗi người trong số họ được phát triển trong thời điểm khác nhau và được thiết kế để giải quyết một vấn đề cụ thể.

Công nghệ Ethernet bao gồm hai mức thấp các mô hình OSI. Thể chất và cấp độ kênh. Hơn nữa chúng ta sẽ chỉ nói về lớp vật lý của mô hình OSI, tức là về cách các bit dữ liệu được truyền giữa hai thiết bị lân cận.

Hiện nay, công nghệ được sử dụng để xây dựng mạng cục bộ NhanhEthernet, đó là một triển khai mới của công nghệ Ethernet.

Ethernet là gì

Công nghệ này được phát triển vào năm 1970 bởi Trung tâm Nghiên cứu Palo Alto, thuộc Tập đoàn Xerox, và vào năm 1980, thông số kỹ thuật IEEE 802.3 đã được áp dụng trên cơ sở đó.

Nguyên tắc hoạt động cơ bản được sử dụng trong công nghệ này như sau. Để bắt đầu truyền dữ liệu trên mạng, bộ điều hợp mạng Máy tính “lắng nghe” mạng để tìm bất kỳ tín hiệu nào. Nếu nó không xuất hiện thì bộ điều hợp sẽ bắt đầu truyền dữ liệu, nhưng nếu có tín hiệu thì quá trình truyền sẽ bị trì hoãn trong một khoảng thời gian nhất định. Thời gian sử dụng độc quyền môi trường được chia sẻ bởi một nút bị giới hạn bởi thời gian truyền của một khung.

Khung - nó là một đơn vị dữ liệu được trao đổi giữa các máy tính trên mạng Ethernet. Khung có định dạng cố định và cùng với trường dữ liệu chứa nhiều thông tin dịch vụ khác nhau, chẳng hạn như địa chỉ của người nhận và địa chỉ của người gửi. Sau khi bộ điều hợp người gửi đã đặt khung trên mạng, tất cả các bộ điều hợp mạng sẽ bắt đầu nhận khung đó. Mỗi bộ điều hợp sẽ phân tích khung và nếu địa chỉ khớp với địa chỉ thiết bị (địa chỉ MAC) của chính chúng thì khung sẽ được đặt vào bộ đệm bên trong của bộ điều hợp mạng, nhưng nếu không khớp thì nó sẽ bị bỏ qua.

Trong trường hợp có hai hoặc nhiều bộ điều hợp sau khi “lắng nghe” mạng và bắt đầu truyền dữ liệu, va chạm (va chạm). Các bộ điều hợp, sau khi phát hiện xung đột, sẽ ngừng truyền dữ liệu và sau đó, sau khi “nghe” lại mạng, lặp lại việc truyền dữ liệu theo các khoảng thời gian khác nhau.

? GHI CHÚ.Để nhận gói dữ liệu dành cho một bộ điều hợp cụ thể, nó phải chấp nhận tất cả các gói xuất hiện trên mạng.

Phương pháp truy cập phương tiện truyền dữ liệu này được gọi là CSMA/ đĩa CD(phát hiện đa truy cập/xung đột cảm nhận sóng mang) — nhiều quyền truy cập với khả năng phát hiện sóng mang.

Ethernet là gì - va chạm

Như sau ở trên, khi số lượng lớn các máy tính trên mạng. và với việc trao đổi thông tin chuyên sâu, số lượng va chạm tăng lên rất nhanh. và kết quả là thông lượng mạng giảm. Có thể thông lượng có thể giảm xuống bằng 0. Nhưng ngay cả trong mạng có tải trung bình không vượt quá mức khuyến nghị. Đây là 30-40% tổng băng thông, tốc độ truyền tải là 70-80% danh nghĩa.

Tuy nhiên, hiện tại vấn đề này gần như đã quyết định. Bởi vì họ đã phát triển các thiết bị có khả năng phân chia luồng dữ liệu giữa các máy tính mà dữ liệu này được sử dụng. Nói cách khác, lưu lượng giữa các cổng kết nối với bộ điều hợp mạng gửi và nhận được cách ly với các cổng và bộ điều hợp khác. Những thiết bị như vậy được gọi là công tắc (công tắc).

Có nhiều triển khai khác nhau của công nghệ này - Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. Ví dụ: chúng có thể cung cấp tốc độ truyền dữ liệu lần lượt là 10, 100 và 1000 Mbit/s.

Tiêu chuẩn IEEE 802.3 chứa một số thông số kỹ thuật khác nhau về cấu trúc liên kết và loại cáp được sử dụng. Ví dụ: 10 BASE-5 sử dụng cáp đồng trục dày. 10 BASE-2 là một dây cáp mỏng. Và 10 BASE-F, 10 BASE-FB, 10 BASE-FL và FOIRL sử dụng cáp quang. Thông số kỹ thuật phổ biến nhất là IEEE 802.3 100BASE-TX. Trong đó cáp dựa trên cặp xoắn không được che chắn với đầu nối RJ-45 được sử dụng để tổ chức mạng.

Triển khai mạng Ethernet

Các thông số kỹ thuật Ethernet được liệt kê ở trên có thể được mô tả như sau. Số đầu tiên trong tên thông số kỹ thuật cho biết tốc độ truyền dữ liệu tối đa. Ví dụ: “10” biểu thị tốc độ truyền tín hiệu là 10 Mbit/s. “Base” có nghĩa là việc sử dụng công nghệ Baseband trong tiêu chuẩn. B dải băng- Đây là đường truyền băng hẹp. Với phương pháp truyền dữ liệu qua cáp này, mọi bit dữ liệu đều được mã hóa. Nó được mã hóa bằng xung điện hoặc xung ánh sáng riêng biệt. Trong trường hợp này, toàn bộ cáp được sử dụng làm một kênh liên lạc. Những thứ kia. không thể truyền đồng thời hai tín hiệu.

Ban đầu, phần cuối cùng trong tiêu đề thông số kỹ thuật nhằm mục đích hiển thị chiều dài tối đa. Chiều dài đoạn cáp tính bằng hàng trăm mét. Điều này không có trung tâm hoặc thiết bị chuyển mạch. Tuy nhiên, để thuận tiện và định nghĩa đầy đủ hơn về bản chất của tiêu chuẩn, mọi thứ đã được đơn giản hóa. Và bây giờ những con số trong tên của nó đã được thay thế bằng chữ T và F. Trong đó T là viết tắt của vặn vẹođôi— cặp xoắn, và F biểu thị sợi quang.

Vì vậy, ngày nay bạn có thể tìm thấy các mạng dựa trên các thông số kỹ thuật sau:

10Base-2 - Ethernet 10 MHz trên cáp đồng trục có điện trở 50 Ohms, băng tần cơ sở. 10Base-2 được gọi là "Ethernet mỏng";
10Base-5 - 10 MHzEthernet trên cáp đồng trục tiêu chuẩn (dày) có điện trở 50 Ohms, băng tần cơ sở;
10Base-T - Ethernet 10 MHz qua cáp xoắn đôi;
100 Base-TX - Ethernet 100 MHz qua cáp xoắn đôi.

Rất lợi thế đáng kể Các tùy chọn Ethernet khác nhau tương thích lẫn nhau. Một cái cho phép bạn sử dụng chúng cùng nhau trên cùng một mạng. Và trong một số trường hợp, thậm chí không cần thay đổi hệ thống cáp hiện có.

CHẾ ĐỘ ĐẦY ĐỦ DUPLEX

Tiêu chuẩn công nghệ Fast Ethernet cũng bao gồm các khuyến nghị. Khuyến nghị kích hoạt hoạt động song công hoàn toàn (đầy— hai mặtcách thức) khi kết nối bộ điều hợp mạng với bộ chuyển mạch. Hoặc khi kết nối trực tiếp các switch với nhau.

Bản chất của chế độ song công hoàn toàn là khả năng truyền và nhận dữ liệu đồng thời qua hai kênh. Tx (kênh từ máy phát đến máy thu) và Rx (kênh từ máy thu đến máy phát). Đồng thời, tốc độ truyền tăng gấp đôi và đạt 200 Mbit/s.

TRÊN khoảnh khắc này hầu hết tất cả các nhà sản xuất thiết bị mạng phát biểu như sau. Rằng thiết bị của họ cung cấp hoạt động song công hoàn toàn. Tuy nhiên, do cách hiểu khác nhau về tiêu chuẩn, đặc biệt là cách quản lý luồng nhân sự. Không phải lúc nào cũng có thể đạt được hoạt động chính xác của các thiết bị này. Và cũng có hiệu suất tốc độ tốt.

truy cập bằng cảm biến sóng mang và phát hiện va chạm (Truy cập nhân cảm biến sóng mang với phát hiện va chạm - CSMA/CD). Tất cả các máy tính trên mạng đều có quyền truy cập vào một bus chung thông qua bộ điều hợp mạng được tích hợp trong mỗi máy tính bằng cách sử dụng chế độ song công chuyển khoản. Sơ đồ kết nối máy tính qua cáp đồng trục được thể hiện trên hình 6.1.

Cơm. 6.1.

Các trạm trên mạng cục bộ truyền thống Ethernet có thể được kết nối với nhau bằng bus vật lý hoặc cấu trúc liên kết hình sao, nhưng cấu trúc liên kết logic luôn là cấu trúc liên kết bus. Bằng cách này, chúng tôi muốn nói rằng phương tiện (kênh) được chia sẻ giữa các trạm và tại một thời điểm chỉ có một trạm có thể sử dụng nó. Người ta cũng giả định rằng tất cả các trạm đều nhận được khung do trạm gửi (phát sóng). Đích được đánh địa chỉ sẽ lưu khung trong khi các đích khác loại bỏ nó. Trong tình huống này, làm thế nào chúng ta có thể đảm bảo rằng hai trạm không sử dụng phương tiện cùng lúc? Trả lời: nếu khung của chúng va chạm với nhau. CSMA/CD được thiết kế để giải quyết vấn đề này theo các nguyên tắc sau:

Mỗi trạm có quyền bình đẳng đối với phương tiện (truy cập tập thể).
Mỗi trạm có một khung để gửi đầu tiên "lắng nghe" (giám sát) phương tiện. Nếu không có dữ liệu trong môi trường, trạm có thể bắt đầu truyền (theo dõi tần số sóng mang).
Có thể xảy ra trường hợp hai trạm giám sát môi trường nhận thấy rằng nó không bận và bắt đầu gửi dữ liệu. Trong trường hợp này xảy ra xung đột, gọi là xung đột.

Giao thức buộc trạm tiếp tục giám sát đường truyền sau khi bắt đầu truyền. Nếu có xung đột thì tất cả các trạm sẽ phát hiện ra, mỗi trạm truyền sẽ gửi một tín hiệu lỗi để hủy dữ liệu đường truyền, sau đó mỗi lần đợi một thời điểm ngẫu nhiên khác nhau để thử lại. Thời gian ngẫu nhiên ngăn không cho dữ liệu được gửi lại cùng một lúc. Trước khi bắt đầu truyền, nút phải đảm bảo rằng môi trường sóng mang không bận, điều này được biểu thị bằng việc không có tần số sóng mang. Nếu phương tiện trống thì nút đó có quyền bắt đầu truyền một khung có định dạng nhất định. Giả sử rằng nút 2 cần truyền một khung đến nút N. Sau khi phát hiện ra rằng môi trường trống, nút 2 bắt đầu truyền khung (Hình 6.2), trước đó là lời mở đầu, bao gồm 7 byte có dạng 10101010 và một byte Bắt đầu dấu phân cách khung - SFD loại 10101011. Bộ thu cần có những kết hợp này để đồng bộ hóa bit và khung với bộ phát. Khung kết thúc bằng trường chuỗi điều khiển khung (FCS - Frame Check Sequence) dài 4 byte (không được hiển thị trong Hình 6.2). Tín hiệu máy phát truyền theo cả hai hướng dọc theo cáp và tất cả các nút đều nhận ra sự bắt đầu truyền khung. Chỉ nút N nhận ra nó địa chỉ riêng(địa chỉ MAC đích) ở đầu khung và ghi nội dung của nó vào bộ đệm để xử lý. Từ khung nhận được, địa chỉ nguồn (địa chỉ MAC nguồn) được xác định khung phản hồi nào sẽ được gửi đến. Người nhận gói ở lớp 3 được xác định theo trường Loại giao thức: giá trị 0x0800 - Địa chỉ mô-đun IP, 0806 - Địa chỉ mô-đun ARP. Giá trị độ dài trường tối thiểu và tối đa cho các giao thức cấp trên- lần lượt là 46 và 1500 byte. Thứ tự truyền bit khung là: từ trái sang phải / từ dưới lên trên (Hình 6.2), các con số cho biết độ dài của các trường khung tính bằng byte.

Bất kỳ nút nào, nếu có khung để truyền và phương tiện bận, sẽ buộc phải chờ giải phóng. Dấu hiệu kết thúc quá trình truyền là tần số sóng mang biến mất. Sau khi kết thúc quá trình truyền khung, tất cả các nút phải chịu được thời gian tạm dừng công nghệ là 9,6 μs để đưa bộ điều hợp mạng vào hoạt động. trạng thái ban đầu và ngăn không cho cùng một nút chiếm lại môi trường.

Cơm. 6.2.

Đôi khi xảy ra tình huống khi một nút đã bắt đầu truyền nhưng nút kia vẫn chưa có thời gian để phát hiện điều này và cũng bắt đầu truyền khung của nó. Tình trạng môi trường tự do bị chiếm giữ bởi nhiều hơn một nút được gọi là va chạm. Cơ chế giải quyết va chạm như sau (Hình 6.3):

Cơm. 6.3.

Nếu mức tín hiệu nhận được không vượt quá giá trị ngưỡng thì nút đó sẽ tiếp tục truyền, nhưng nếu vượt quá mức đó thì nút đó sẽ dừng truyền khung và gửi kết hợp kẹt 32 bit đặc biệt (tín hiệu va chạm) tới mạng với một chuỗi đặc biệt, đơn giản dẫn đến tăng mức tín hiệu trong mạng cục bộ do tăng biên độ xung Mã vùng Manchester tổng tín hiệu. Sau đó, nút phát hiện xung đột sẽ tạm dừng ngẫu nhiên và sau đó có thể thử truyền lại khung. Số lần thử lại không được vượt quá 16. Nếu sau lần thử thứ 16, khung gây ra xung đột thì khung đó sẽ bị loại bỏ. Tại số lượng lớn các nút, xác suất va chạm tăng lên và thông lượng Mạng Ethernet bị rớt vì Mạng ngày càng bận rộn xử lý các va chạm và loại bỏ khung hình. Ba yếu tố quyết định cách CSMA/CD hoạt động: độ dài khung tối thiểu, tốc độ truyền tải miền dữ liệu và xung đột.

Bạn phải đợi đến ga thời gian nhất địnhđể đảm bảo không có dữ liệu trên đường truyền - thời gian này bằng độ dài khung hình tối thiểu chia cho tốc độ truyền tải(thời gian cần thiết để truyền một khung có độ dài tối thiểu) và tỷ lệ thuận với thời gian để bit đầu tiên di chuyển khoảng cách mạng tối đa (miền va chạm). Nói cách khác, chúng ta có:

Độ dài khung hình/Tốc độ bit tối thiểu tỷ lệ thuận với Miền va chạm/Tốc độ truyền bá

Trong truyền thống Mạng nội bộ Ethernet, độ dài khung tối thiểu là 520 bit, tốc độ truyền tải- 10 Mbit/s, tốc độ lan truyền gần bằng tốc độ ánh sáng và phạm vi xung đột khoảng 2500 mét.

Quản trị hệ thống

Hướng dẫn

Miền va chạm là gì?
Có bao nhiêu cặp được sử dụng cho Ethernet và tại sao?
Cặp nào đang nhận và cặp nào đang truyền?
Điều gì giới hạn độ dài của một đoạn mạng?
Tại sao khung không thể nhỏ hơn một kích thước nhất định?

Nếu bạn không biết câu trả lời cho những câu hỏi này và quá lười đọc các tiêu chuẩn và tài liệu nghiêm túc về chủ đề này, vui lòng tham khảo con mèo.

Có người cho rằng đây là những điều hiển nhiên, có người lại cho rằng đó là lý thuyết nhàm chán và không cần thiết. Tuy nhiên, trong các cuộc phỏng vấn, bạn có thể định kỳ nghe thấy những câu hỏi như vậy. Ý kiến của tôi: tất cả những ai phải nhặt “uốn” 8P8C (đầu nối này thường bị gọi nhầm là RJ-45) cần biết những gì sẽ được thảo luận bên dưới. Tôi không giả vờ có bất kỳ chiều sâu học thuật nào, tôi sẽ hạn chế sử dụng các công thức và bảng biểu, đồng thời chúng tôi cũng sẽ bỏ qua mã hóa tuyến tính. Chúng ta sẽ chủ yếu nói về dây đồng chứ không phải về quang học, bởi vì... chúng phổ biến hơn trong cuộc sống hàng ngày.

Công nghệ Ethernet mô tả hai lớp thấp hơn của mô hình OSI cùng một lúc. Vật lý và kênh. Hơn nữa chúng ta sẽ chỉ nói về thể chất, tức là. về cách các bit được truyền giữa hai thiết bị lân cận.

Công nghệ Ethernet là một phần di sản phong phú của Trung tâm Nghiên cứu Xerox PARC. Phiên bản đầu Ethernet sử dụng cáp đồng trục làm phương tiện truyền dẫn, nhưng theo thời gian nó đã được thay thế hoàn toàn bằng cáp quang và cáp xoắn đôi. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải hiểu rằng việc sử dụng cáp đồng trục phần lớn quyết định các nguyên tắc hoạt động của Ethernet. Thực tế là cáp đồng trục là phương tiện truyền dẫn dùng chung. Tính năng quan trọng Phương tiện chia sẻ: một số giao diện có thể sử dụng nó đồng thời, nhưng mỗi lần chỉ có một giao diện được truyền. Sử dụng cáp đồng trục, bạn có thể kết nối không chỉ 2 máy tính với nhau mà còn có thể kết nối nhiều hơn hai máy tính mà không cần sử dụng thiết bị hoạt động. Cấu trúc liên kết này được gọi là lốp xe. Tuy nhiên, nếu ít nhất hai nút trên cùng một bus bắt đầu truyền thông tin đồng thời, tín hiệu của chúng sẽ chồng lên nhau và bộ thu của các nút khác sẽ không hiểu gì. Tình trạng này được gọi là va chạm và một phần của mạng trong đó các nút cạnh tranh môi trường chung chuyển nhượng - miền va chạm. Để nhận biết xung đột, nút truyền liên tục theo dõi các tín hiệu trong môi trường và nếu xung đột của chính nó tín hiệu truyền đi khác với quan sát - một vụ va chạm được phát hiện. Trong trường hợp này, tất cả các nút ngừng truyền và tiếp tục truyền qua ngẫu nhiên Khoảng thời gian.

Đường kính miền va chạm và kích thước khung tối thiểu

Bây giờ hãy tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra nếu trong mạng được hiển thị trong hình, các nút A và C bắt đầu truyền cùng lúc, nhưng cố gắng hoàn thành nó trước khi chúng nhận được tín hiệu của nhau. Điều này có thể thực hiện được với thời gian đủ ngắn tin nhắn được truyền đi và một sợi cáp đủ dài, vì như chúng ta đã biết từ chương trình giáo dục, tốc độ truyền của bất kỳ tín hiệu nào trong kịch bản hay nhất là C=3*10 8 m/s. Bởi vì mỗi nút truyền sẽ chỉ nhận được tín hiệu truy cập sau khi nó đã truyền xong tin nhắn của mình - thực tế là xung đột đã xảy ra sẽ không được thiết lập bởi bất kỳ nút nào trong số chúng, điều đó có nghĩa là sẽ không có việc truyền lại khung. Nhưng nút B sẽ nhận được tổng tín hiệu ở đầu vào và sẽ không thể nhận chính xác bất kỳ tín hiệu nào trong số đó. Để ngăn chặn tình trạng này xảy ra, cần hạn chế kích thước của miền xung đột và tối thiểu kích thước khung hình. Không khó để đoán rằng những đại lượng này tỷ lệ thuận với nhau. Trường hợp khối lượng thông tin được truyền đi không đạt đến khung tối thiểu, nó sẽ tăng lên do trường đệm đặc biệt, tên của nó có thể được dịch là phần giữ chỗ.

Do đó, quy mô tiềm năng của phân đoạn mạng càng lớn thì chi phí truyền tải các khối dữ liệu càng lớn. kích thước nhỏ. Các nhà phát triển công nghệ Ethernet đã phải tìm kiếm điểm trung gian giữa hai tham số này và kích cỡ nhỏ nhất kích thước khung hình được đặt thành 64 byte.

Cặp xoắn và hoạt động song công hoàn toàn

Cặp xoắn làm phương tiện truyền dẫn khác với cáp đồng trục ở chỗ nó chỉ có thể kết nối hai nút và sử dụng phương tiện riêng biệt để truyền thông tin theo các hướng khác nhau. Một cặp được sử dụng để truyền (1,2 chân, thường là dây màu cam và trắng cam) và một cặp để nhận (3,6 chân, thường là dây màu xanh lá cây và trắng-lục). Trên thiết bị mạng đang hoạt động thì ngược lại. Không khó để nhận ra rằng cặp tiếp điểm trung tâm bị thiếu: 4, 5. Cặp tiếp điểm này được cố tình để trống, nếu bạn cắm một chiếc RJ11 vào cùng một ổ cắm, nó sẽ chiếm chính xác các tiếp điểm còn trống. Bằng cách này, bạn có thể sử dụng một cáp và một ổ cắm cho mạng LAN và ví dụ như điện thoại. Các cặp trong cáp được chọn theo cách giảm thiểu ảnh hưởng lẫn nhau của các tín hiệu và cải thiện chất lượng liên lạc. Các dây của một cặp được xoắn lại với nhau sao cho ảnh hưởng của tiếng ồn bên ngoài lên cả hai dây trong cặp là gần như nhau.
Để kết nối hai thiết bị cùng loại, ví dụ như hai máy tính, cái gọi là cáp chéo được sử dụng, trong đó một cặp kết nối các tiếp điểm 1,2 của một bên và 3,6 của bên kia và thứ hai ngược lại: 3 ,6 tiếp điểm của một bên và 1,2 bên kia. Điều này là cần thiết để kết nối máy thu với máy phát, nếu bạn sử dụng cáp thẳng, bạn sẽ có được một máy thu-thu, máy phát-máy phát. Mặc dù bây giờ điều này chỉ quan trọng nếu bạn làm việc với một số thiết bị cổ xưa, bởi vì... Gần như tất cả thiết bị hiện đại hỗ trợ Auto-MDIX - một công nghệ cho phép giao diện tự động xác định cặp nào đang nhận và cặp nào đang truyền.

Câu hỏi đặt ra: giới hạn về độ dài phân đoạn của Ethernet qua cặp xoắn đến từ đâu nếu không có phương tiện chia sẻ? Vấn đề là, các mạng đầu tiên được xây dựng trên cáp xoắn đôi đều sử dụng hub. Hub (nói cách khác, bộ lặp nhiều đầu vào) là một thiết bị có một số cổng Ethernet và truyền phát gói đã nhận đến tất cả các cổng ngoại trừ cổng mà gói đến. Do đó, nếu hub bắt đầu nhận tín hiệu từ hai cổng cùng một lúc thì nó không biết phải phát tín hiệu gì đến các cổng còn lại; đó là một xung đột. Điều tương tự cũng được áp dụng cho các mạng Ethernet đầu tiên sử dụng cáp quang (10Base-FL).

Tại sao lại sử dụng cáp 4 đôi nếu chỉ sử dụng hai trong số 4 cặp? Một câu hỏi hợp lý và đây là một số lý do để làm như vậy:

Cáp 4 đôi có độ tin cậy về mặt cơ học cao hơn cáp 2 đôi.
Cáp 4 đôi sẽ không phải thay đổi khi chuyển sang Gigabit Ethernet hoặc 100BaseT4 vốn đã sử dụng cả 4 đôi
Nếu một cặp bị hỏng, bạn có thể sử dụng một cặp miễn phí thay thế và không cần nối lại cáp
Khả năng sử dụng công nghệ Power over Ethernet

Mặc dù vậy, trên thực tế, họ thường sử dụng cáp 2 đôi, kết nối 2 máy tính cùng lúc bằng một cáp 4 đôi hoặc sử dụng các cặp miễn phí để kết nối điện thoại.

mạng Ethernet tốc độ cao

Không giống như những người tiền nhiệm, Gigabit Ethernet luôn sử dụng cả 4 cặp để truyền đồng thời. Và theo hai hướng cùng một lúc. Ngoài ra, thông tin được mã hóa không phải ở hai cấp độ như thông thường (0 và 1) mà ở bốn cấp độ (00,01,10,11). Những thứ kia. Mức điện áp tại bất kỳ thời điểm nào sẽ mã hóa không phải một mà là hai bit cùng một lúc. Điều này được thực hiện để giảm tần số điều chế từ 250 MHz xuống 125 MHz. Ngoài ra, cấp độ thứ năm đã được thêm vào để tạo dự phòng mã. Nó giúp bạn có thể sửa lỗi trong quá trình tiếp nhận. Kiểu mã hóa này được gọi là mã hóa biên độ xung năm cấp (PAM-5). Hơn nữa, để sử dụng được tất cả các cặp đồng thờiĐể nhận và truyền, bộ điều hợp mạng sẽ trừ tín hiệu truyền của chính nó khỏi tổng tín hiệu để thu được tín hiệu do phía bên kia truyền. Bằng cách này, chế độ song công hoàn toàn được triển khai trên một kênh.

Hơn nữa

Ethernet 10 Gigabitđã được các nhà cung cấp sử dụng rộng rãi, nhưng không được sử dụng trong phân khúc SOHO, bởi vì Rõ ràng Gigabit Ethernet ở đó là khá đủ. 10GBE sử dụng sợi quang đơn mode và đa mode, có hoặc không có ghép kênh phân chia bước sóng, cáp đồng có đầu nối InfiniBand, cũng như cáp xoắn đôi theo tiêu chuẩn 10GBASE-T hoặc IEEE 802.3an-2006 làm phương tiện phân phối.

Ethernet 40 Gigabit (hoặc 40GbE) và 100 Gigabit Ethernet (hoặc 100GbE). Việc phát triển các tiêu chuẩn này đã được hoàn thành vào tháng 7 năm 2010. TRONG Hiện nay Các nhà sản xuất thiết bị mạng hàng đầu như Cisco, Juniper Networks và Huawei đã phát triển và phát hành các bộ định tuyến đầu tiên hỗ trợ các công nghệ này.

Tóm lại, điều đáng nói công nghệ đầy hứa hẹn Ethernet Terabit. Bob Metcalfe, người sáng tạo, gợi ý rằng công nghệ này sẽ được phát triển vào năm 2015 và cũng cho biết:

Để hiện thực hóa Ethernet 1 TB/s, phải khắc phục nhiều hạn chế, bao gồm laser 1550 nm và điều chế 15 GHz. Vì mạng tương lai chúng ta cần các sơ đồ điều chế mới, cũng như cáp quang mới, tia laser mới, nói chung, mọi thứ mới

CẬP NHẬT: Cảm ơn hubbrowser đã cho tôi biết rằng đầu nối mà cả đời tôi gọi là RJ45 thực ra là 8P8C.
CẬP NHẬT2:: Cảm ơn người dùng đã giải thích lý do sử dụng các chân 1,2,3 và 6.