Đặc điểm nổi bật của công nghệ Ethernet. Ethernet là gì

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 trong số chúng được phát triển vào những thời điểm khác nhau và được thiết kế để giải quyết một vấn đề cụ thể.

Công nghệ Ethernet bao gồm hai lớp thấp hơn của mô hình OSI cùng một lúc. Cấp độ vật lý và 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 của máy tính “lắng nghe” mạng để phát hiện 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 phương tiện chia sẻ của 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) - đa truy cập với tính năng phát hiện sóng mang.

Ethernet là gì - va chạm

Như sau ở trên, với một số lượng lớn 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, vấn đề này hiện nay gần như đã được giải quyết. 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 chỉ ra độ 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 cáp 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.

Một lợi thế rất đáng kể của các tùy chọn Ethernet khác nhau là khả năng 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.

Hiện tại, hầu hết tất cả các nhà sản xuất thiết bị mạng đều khẳng định những điều 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.

Ethernet (đọc Ethernet, từ lat. aether - ether) - công nghệ gói để truyền dữ liệu chủ yếu là cục bộ
.

Các tiêu chuẩn Ethernet xác định các kết nối có dây và tín hiệu điện ở lớp vật lý, định dạng
các khung và các giao thức điều khiển truy cập phương tiện - ở lớp liên kết dữ liệu của mô hình OSI. Ethernet chủ yếu
được mô tả theo tiêu chuẩn IEEE nhóm 802.3. Ethernet đã trở thành công nghệ mạng LAN phổ biến nhất ở giữa
Những năm 90 của thế kỷ trước, thay thế các công nghệ lỗi thời như Arcnet, FDDI và Token ring.

Lịch sử sáng tạo

Công nghệ Ethernet được phát triển cùng với nhiều dự án ban đầu của Xerox PARC.
Người ta thường chấp nhận rằng Ethernet được phát minh vào ngày 22 tháng 5 năm 1973, khi Robert Metcalfe
đã viết một bản ghi nhớ cho người đứng đầu PARC về tiềm năng của công nghệ Ethernet. Nhưng quyền hợp pháp để
Metcalfe nhận được công nghệ này vài năm sau đó. Năm 1976, ông và trợ lý David Boggs
đã xuất bản một tập tài liệu có tựa đề "Ethernet: Chuyển mạch gói phân tán cho mạng máy tính cục bộ".

Metcalf rời Xerox vào năm 1979 và thành lập 3Com để tiếp thị máy tính và các sản phẩm địa phương.
mạng máy tính (LAN). Ông đã thuyết phục được DEC, Intel và Xerox hợp tác và phát triển
Tiêu chuẩn Ethernet (DIX). Tiêu chuẩn này được công bố lần đầu vào ngày 30 tháng 9 năm 1980. Anh ấy đã bắt đầu
cạnh tranh với hai công nghệ độc quyền lớn: token ring và ARCNET - những công nghệ này đã sớm bị chôn vùi dưới làn sóng sản phẩm Ethernet. Trong quá trình này, 3Com đã trở thành công ty thống trị trong ngành.

Tiêu chuẩn của các phiên bản đầu tiên (Ethernet v1.0 và Ethernet v2.0) chỉ ra rằng với tư cách là phương tiện truyền dẫn
cáp đồng trục được sử dụng, sau này người ta có thể sử dụng cáp xoắn đôi và cáp quang
cáp.

Những lý do để chuyển sang là:

• khả năng làm việc ở chế độ song công;
• chi phí cáp xoắn đôi thấp;
• độ tin cậy cao hơn của mạng trong trường hợp cáp bị lỗi;
• khả năng chống nhiễu cao hơn khi sử dụng tín hiệu vi sai;
• khả năng cấp nguồn cho các nút năng lượng thấp thông qua cáp, ví dụ như điện thoại IP (Cấp nguồn qua Ethernet, tiêu chuẩn POE);
• thiếu kết nối điện (dòng điện) giữa các nút mạng. Khi sử dụng cáp đồng trục trong điều kiện ở Nga, theo quy định, không có nối đất cho máy tính, việc sử dụng cáp đồng trục thường đi kèm với sự cố của card mạng và đôi khi thậm chí là "cháy" hoàn toàn bộ phận hệ thống. .

Lý do chuyển sang cáp quang là do nhu cầu tăng độ dài đoạn không có bộ lặp.

Phương thức kiểm soát truy cập (đối với mạng đang bật) - nhiều quyền truy cập với cảm biến sóng mang và
phát hiện va chạm (CSMA/CD, Đa truy cập nhận biết sóng mang với phát hiện va chạm), tốc độ truyền
dữ liệu 10 Mbit/s, kích thước gói từ 72 đến 1526 byte, phương pháp mã hóa dữ liệu được mô tả. Chế độ hoạt động
bán song công, nghĩa là nút không thể truyền và nhận thông tin đồng thời. Số lượng nút trong
một phân đoạn mạng chia sẻ bị giới hạn ở giới hạn 1024 máy trạm (thông số kỹ thuật
lớp vật lý có thể áp đặt các hạn chế nghiêm ngặt hơn, ví dụ, trên một đoạn cáp đồng trục mỏng
không thể kết nối quá 30 máy trạm và không quá 100 máy trạm có thể được kết nối với một đoạn đồng trục dày). Tuy nhiên
mạng được xây dựng trên một phân đoạn chia sẻ sẽ trở nên không hiệu quả từ rất lâu trước khi đạt tới
giới hạn về số lượng nút, chủ yếu là do chế độ hoạt động bán song công.

Năm 1995, chuẩn Fast Ethernet IEEE 802.3u với tốc độ 100 Mbit/s đã được thông qua và điều đó đã trở nên khả thi
làm việc ở chế độ song công hoàn toàn. Năm 1997, chuẩn IEEE 802.3z Gigabit Ethernet được áp dụng với tốc độ
1000 Mbit/s để truyền qua cáp quang và hai năm sau để truyền qua cặp xoắn.

Các loại Ethernet

Tùy thuộc vào tốc độ truyền dữ liệu và phương tiện truyền dẫn, có một số tùy chọn công nghệ.
Bất kể phương thức truyền dẫn nào, ngăn xếp giao thức mạng và các chương trình đều hoạt động giống nhau ở hầu hết
tất cả các tùy chọn được liệt kê dưới đây.

Hầu hết các card Ethernet và các thiết bị khác đều hỗ trợ nhiều tốc độ dữ liệu,
sử dụng tính năng tự động đàm phán tốc độ và song công để đạt được kết quả tốt nhất
kết nối giữa hai thiết bị. Nếu tính năng tự động phát hiện không hoạt động, tốc độ sẽ được điều chỉnh cho phù hợp
đối tác và chế độ truyền bán song công được kích hoạt. Ví dụ: sự hiện diện của cổng Ethernet trong thiết bị
10/100 có nghĩa là bạn có thể xử lý nó bằng công nghệ 10BASE-T và 100BASE-TX và cổng
Ethernet 10/100/1000 - hỗ trợ các tiêu chuẩn 10BASE-T, 100BASE-TX và 1000BASE-T.
Những sửa đổi Ethernet sớm

• Xerox Ethernet - công nghệ nguyên bản, tốc độ 3Mbit/s, tồn tại ở hai phiên bản Version 1 và Version 2, định dạng khung của phiên bản mới nhất vẫn được sử dụng rộng rãi.
• 10BROAD36 - không được sử dụng rộng rãi. Một trong những tiêu chuẩn đầu tiên cho phép làm việc ở khoảng cách xa. Công nghệ điều chế băng thông rộng đã sử dụng tương tự như công nghệ đã sử dụng
  trong các modem cáp. Cáp đồng trục được sử dụng làm phương tiện truyền dữ liệu.
• 1BASE5 - còn được gọi là StarLAN, là phiên bản cải tiến đầu tiên của công nghệ Ethernet sử dụng cáp xoắn đôi. Nó hoạt động ở tốc độ 1 Mbit/s nhưng không được sử dụng cho mục đích thương mại.

Ethernet 10 Mbit/giây

• 10BASE5, IEEE 802.3 (còn gọi là "Thick Ethernet") - sự phát triển ban đầu của công nghệ với tốc độ truyền dữ liệu 10 Mbps. Theo tiêu chuẩn IEEE đầu tiên, nó sử dụng cáp đồng trục 50 ohm (RG-8), với chiều dài đoạn tối đa là 500 mét.
• 10BASE2, IEEE 802.3a (gọi là "Thin Ethernet") - sử dụng cáp RG-58, với độ dài đoạn tối đa 185 mét, các máy tính kết nối với nhau để kết nối cáp vào mạng
  thẻ cần có đầu nối chữ T và cáp phải có đầu nối BNC. Yêu cầu các thiết bị đầu cuối trên mỗi
  kết thúc. Trong nhiều năm, tiêu chuẩn này là tiêu chuẩn chính cho công nghệ Ethernet.
• StarLAN 10 - Sự phát triển đầu tiên sử dụng cáp xoắn đôi để truyền dữ liệu ở tốc độ 10 Mbit/s.

Sau đó nó phát triển thành tiêu chuẩn 10BASE-T.

Mặc dù về mặt lý thuyết có thể kết nối nhiều hơn một cáp xoắn đôi (đoạn)
hai thiết bị hoạt động ở chế độ đơn giản, sơ đồ như vậy không bao giờ được sử dụng cho Ethernet, trong
sự khác biệt khi làm việc với . Do đó, tất cả các mạng xoắn đôi đều sử dụng cấu trúc liên kết hình sao,
trong khi mạng cáp đồng trục được xây dựng trên cấu trúc liên kết “bus”. Thiết bị đầu cuối cho công việc trên
cáp xoắn đôi được tích hợp trong mỗi thiết bị và không cần sử dụng thêm đầu cuối bên ngoài trong đường dây.

• 10BASE-T, IEEE 802.3i - 4 dây của cáp xoắn đôi (hai cặp xoắn) thuộc loại 3 hoặc loại 5 được sử dụng để truyền dữ liệu. Chiều dài đoạn tối đa là 100 mét.
• FOIRL - (viết tắt của Fiber-optic inter-repeater link). Chuẩn cơ bản cho công nghệ Ethernet, sử dụng cáp quang để truyền dữ liệu. Khoảng cách truyền dữ liệu tối đa mà không cần bộ lặp là 1 km.
• 10BASE-F, IEEE 802.3j - Thuật ngữ chính cho dòng tiêu chuẩn ethernet 10 Mbit/s sử dụng cáp quang trên khoảng cách lên tới 2 km: 10BASE-FL, 10BASE-FB và 10BASE-FP. Trong số trên, chỉ có 10BASE-FL trở nên phổ biến.
• 10BASE-FL (Fiber Link) - Phiên bản cải tiến của tiêu chuẩn FOIRL. Sự cải thiện liên quan đến việc tăng chiều dài của đoạn lên 2 km.
• 10BASE-FB (Fiber Backbone) - Hiện tại là một tiêu chuẩn chưa được sử dụng, nhằm mục đích kết hợp các bộ lặp thành đường trục.
• 10BASE-FP (Sợi thụ động) - Cấu trúc liên kết “sao thụ động” trong đó không cần bộ lặp - chưa bao giờ được sử dụng.

Ethernet nhanh (Ethernet nhanh, 100 Mbit/s)

• 100BASE-T là thuật ngữ chung cho các tiêu chuẩn sử dụng . Chiều dài đoạn lên tới 100 mét. Bao gồm các tiêu chuẩn 100BASE-TX, 100BASE-T4 và 100BASE-T2.
• 100BASE-TX, IEEE 802.3u - phát triển tiêu chuẩn 10BASE-T để sử dụng trong các mạng cấu trúc liên kết hình sao. Cáp xoắn đôi loại 5 được sử dụng, thực tế chỉ sử dụng hai cặp dây dẫn không được che chắn, hỗ trợ truyền dữ liệu song công, khoảng cách lên tới 100 m.
• 100BASE-T4 là tiêu chuẩn sử dụng cáp xoắn đôi loại 3. Tất cả bốn cặp dây dẫn đều được sử dụng, việc truyền dữ liệu diễn ra ở chế độ bán song công. Thực tế không được sử dụng.
• 100BASE-T2 là tiêu chuẩn sử dụng cáp xoắn đôi Loại 3. Chỉ sử dụng hai cặp dây dẫn. Hỗ trợ song công hoàn toàn, với các tín hiệu truyền theo hướng ngược nhau trên mỗi cặp. Tốc độ truyền theo một hướng là 50 Mbit/s. Thực tế không được sử dụng.
• 100BASE-SX là tiêu chuẩn sử dụng cáp quang đa mode. Độ dài đoạn tối đa là 400 mét ở chế độ bán song công (để đảm bảo phát hiện va chạm) hoặc 2 km ở chế độ song công hoàn toàn.
• 100BASE-FX là tiêu chuẩn sử dụng sợi quang đơn mode. Độ dài tối đa chỉ bị giới hạn
  mức suy giảm trong cáp quang và công suất của máy phát đối với các vật liệu khác nhau từ 2x đến 10
  km
• 100BASE-FX WDM là tiêu chuẩn sử dụng sợi quang đơn mode. Độ dài tối đa chỉ bị giới hạn
  lượng suy giảm trong cáp quang và công suất của máy phát. Có hai giao diện
  khác nhau về bước sóng của máy phát và được đánh dấu bằng số (bước sóng) hoặc bằng một chữ Latinh
  chữ A(1310) hoặc B(1550). Chỉ các giao diện được ghép nối mới có thể hoạt động theo cặp: một bên là bộ phát
  ở bước sóng 1310 nm và mặt khác - ở bước sóng 1550 nm.

• 1000BASE-T, IEEE 802.3ab - tiêu chuẩn sử dụng cáp xoắn đôi Loại 5e. 4 cặp tham gia vào việc truyền dữ liệu. Tốc độ truyền dữ liệu - 250 Mbit/s trên một cặp. Phương pháp mã hóa PAM5 được sử dụng, tần số cơ bản là 62,5 MHz. Khoảng cách lên tới 100 mét
• 1000BASE-TX được tạo ra bởi Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông
  Hiệp hội Công nghiệp (TIA) và xuất bản vào tháng 3 năm 2001 dưới tên "Đặc tả lớp vật lý".
  Hệ thống cáp loại 6 đối xứng Ethernet 1000 Mb/s (1000BASE-TX) song công hoàn toàn
  (ANSI/TIA/EIA-854-2001) "Thông số kỹ thuật Ethernet song công hoàn chỉnh cho 1000 Mbis/s (1000BASE-TX)
  Vận hành trên cáp xoắn đôi cân bằng loại 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001). Tiêu chuẩn, công dụng
  tiếp nhận và truyền riêng biệt (một cặp cho mỗi hướng), giúp đơn giản hóa đáng kể việc thiết kế
  các thiết bị thu phát. Một điểm khác biệt đáng kể khác giữa 1000BASE-TX là không có mạch
  bù nhiễu kỹ thuật số và nhiễu phản hồi, dẫn đến độ phức tạp, tiêu thụ điện năng
  và giá của bộ xử lý trở nên thấp hơn so với giá của bộ xử lý tiêu chuẩn 1000BASE-T. Nhưng hệ quả là, đối với
  Công nghệ này hoạt động ổn định đòi hỏi hệ thống cáp chất lượng cao nên 1000BASE-TX
  Chỉ có thể sử dụng cáp Loại 6. Hầu như không có sản phẩm nào được tạo ra dựa trên tiêu chuẩn này.
  sản phẩm, mặc dù 1000BASE-TX sử dụng giao thức đơn giản hơn tiêu chuẩn 1000BASE-T và do đó có thể
  sử dụng các thiết bị điện tử đơn giản hơn.
• 1000BASE-X là thuật ngữ chung cho các tiêu chuẩn có bộ thu phát GBIC hoặc SFP có thể cắm được.
• 1000BASE-SX, IEEE 802.3z là tiêu chuẩn sử dụng cáp quang đa mode. Khoảng cách du lịch
  tín hiệu không có bộ lặp lên tới 550 mét.
• 1000BASE-LX, IEEE 802.3z - tiêu chuẩn sử dụng cáp quang đơn mode. Khoảng cách du lịch
  tín hiệu không có bộ lặp lên tới 5 km.
• 
  
  đã sử dụng.
• 1000BASE-CX - tiêu chuẩn cho khoảng cách ngắn (lên đến 25 mét), sử dụng cáp hai trục
  với trở kháng đặc tính là 75 Ohms (mỗi ống dẫn sóng có hai ống dẫn sóng). Được thay thế bằng tiêu chuẩn 1000BASE-T và không còn
  đã sử dụng.
• 1000BASE-LH (Long Haul) là tiêu chuẩn sử dụng sợi quang đơn mode. Khoảng cách du lịch
  tín hiệu không có bộ lặp lên tới 100 km.

Ethernet 10 Gigabit

Chuẩn Ethernet 10 Gigabit mới bao gồm bảy chuẩn phương tiện vật lý cho mạng LAN, MAN và
WAN. Nó hiện được bao gồm trong bản sửa đổi IEEE 802.3ae và sẽ được đưa vào bản sửa đổi tiếp theo
Tiêu chuẩn IEEE 802.3.

• 10GBASE-CX4 - Công nghệ Ethernet 10 Gigabit cho khoảng cách ngắn (lên đến 15 mét), sử dụng cáp đồng CX4 và đầu nối InfiniBand.
• 10GBASE-SR - Công nghệ Ethernet 10 Gigabit cho khoảng cách ngắn (lên tới 26 hoặc 82 mét, ở
  tùy thuộc vào loại cáp), sợi đa chế độ được sử dụng. Nó cũng hỗ trợ khoảng cách lên tới 300
  mét sử dụng sợi quang đa mode mới (2000 MHz/km).
• 10GBASE-LX4 - sử dụng ghép kênh bước sóng để hỗ trợ khoảng cách từ 240 đến 300 mét qua sợi quang đa mode. Cũng hỗ trợ khoảng cách lên tới 10 km khi sử dụng chế độ đơn
  sợi.
• 10GBASE-LR và 10GBASE-ER - những tiêu chuẩn này hỗ trợ khoảng cách lên tới 10 và 40 km
  tương ứng.
• 10GBASE-SW, 10GBASE-LW và 10GBASE-EW - Các tiêu chuẩn này sử dụng giao diện vật lý tương thích
  về tốc độ và định dạng dữ liệu với giao diện OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Chúng tương tự như các tiêu chuẩn 10GBASE-SR,
  10GBASE-LR và 10GBASE-ER tương ứng vì chúng sử dụng cùng loại cáp và khoảng cách truyền.
• 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 - được thông qua vào tháng 6 năm 2006 sau 4 năm phát triển. Công dụng
  cặp xoắn được che chắn. Khoảng cách - lên tới 100 mét.

Từ Ethernet xuất phát từ hai từ “ether” hay ether và “net” - mạng. Nghĩa là, bản dịch sẽ tạo ra một mạng lưới thanh khiết.

Bạn cần hiểu rằng Ethernet và Internet là những thứ hoàn toàn khác nhau. Do đó, Ethernet là công nghệ truyền thông tin giữa các máy tính được kết nối với mạng cục bộ. Đồng thời, Internet là một hệ thống toàn cầu gồm các mạng máy tính tương tác với nhau trên toàn thế giới. Về bản chất, đây là không gian thông tin toàn cầu được tạo ra trên cơ sở giao thức IP.

Công nghệ Ethernet được sử dụng trong công nghiệp, văn phòng, truyền thông di động và bất cứ nơi nào việc trao đổi dữ liệu giữa các máy được thực hiện. Công nghệ là một loại thay thế cho việc phát sóng radio.

Được phát triển đặc biệt tiêu chuẩn phát sóng. Chúng được gọi là giao thức. Đây là Fast và Gigabit Ethernet và Ethernet 10G tối đa. Sau này chỉ đang phát triển. Khi truyền tải thông tin bằng công nghệ Internet 10 gigabit sẽ sử dụng cáp quang, không giống như Internet gigabit thông thường sử dụng dây đồng.

Một ít lịch sử

Công nghệ này xuất hiện vào năm 1973. Nhưng bản thân tiêu chuẩn này chỉ được phê duyệt và phát triển vào năm 1980. Và vào năm 1981, bộ thu phát hoặc bộ thu phát đầu tiên đã được ra mắt. Năm 1983, chuẩn công nghệ Ethernet IEEE 802.3 xuất hiện.

Bộ điều hợp mạng xuất hiện muộn hơn một chút, vào năm 1982. 1985 Ethernet II được ra mắt vào năm 2006 và 5 năm sau, công nghệ 10 BaseT quen thuộc xuất hiện - cặp xoắn. Và bước ngoặt mới nhất trong lịch sử công nghệ là 1995 năm mà Fast Ethernet hoặc 100 BaseT hiện đại được giới thiệu.

Làm thế nào nó hoạt động

Công nghệ Gigabit Ethernet hoạt động, không giống như các công nghệ trước đó, sử dụng cáp bốn cặp. Dây này là đáng tin cậy nhất và được bảo vệ khỏi mọi loại va chạm.

Truyền dữ liệu được mã hóa không phải hai cấp mà là bốn cấp (00, 01, 10, 11). Hóa ra một khung chứa hai bit cùng một lúc.

Khung là một gói gồm tám tiêu đề, chứa địa chỉ người nhận và người gửi, nhiệm vụ dành cho bộ điều hợp để nhận và truyền thông tin đồng bộ, trường tổng kiểm tra và chính thông tin đó. Bây giờ ở khắp mọi nơi khung sử dụng công nghệ Internet định dạng 802.3. Nó xác định tất cả tám đề mục này.

Quá trình truyền thông tin diễn ra như sau - thông tin trong một máy tính được tạo thành một khung, được mã hóa và thông qua bộ điều hợp mạng, đi đến bộ điều hợp của thiết bị khác, nơi nó giải mã và gửi nó đến màn hình của người dùng dưới dạng dữ liệu anh ta cần.

Hình ảnh cho thấy tín hiệu hai mức, đã được sử dụng trước đó và cấp bốn thì hiện đại hơn.

Sơ đồ này được gọi là mã hóa biên độ xung. Nó được thiết kế để giảm tần số điện áp xuống 125 Megahertz. Và chính bộ điều hợp sẽ chọn tín hiệu truyền riêng từ kênh chung để nhận tín hiệu từ máy tính khác.

Ethernet - xung đột

Xung đột Ethernet là lỗi có thể xảy ra trong quá trình truyền dữ liệu giữa các thiết bị cá nhân. Từ này xuất phát từ tiếng Anh va chạm - va chạm.

Thông thường, những lỗi như vậy xảy ra do một trạm khởi động gửi thông tin trước người khác. Nghĩa là, trong khi máy tính kia đang gửi dữ liệu và thông tin đang ở giữa đường dẫn thì thiết bị thứ hai bắt đầu truyền dữ liệu. Kết quả là, các gói thông tin xung đột mà không đến được mục tiêu; các thiết bị, sau khi lắng nghe các giao thức và phát hiện các lỗi như vậy, sẽ làm gián đoạn quá trình truyền. Những xung đột như vậy thường xảy ra khi kết nối được thực hiện qua cáp Ethernet đồng trục hoặc qua cáp xoắn đôi gồm hai cặp.

Ngày nay, với chế độ song công hoàn toàn, điều này hiếm khi xảy ra.

Kết nối diễn ra như thế nào?

Trước đây, kết nối giữa các máy tính được thực hiện bằng cáp đồng trục, bộ chuyển đổi và bộ thu phát đặc biệt nếu phải kết nối cáp dày và mỏng. Chỉ cần một sợi cáp bị hỏng, toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động.

Để truyền tín hiệu, cáp xoắn đôi và đầu nối RJ45 hiện đang được sử dụng, được kết nối với máy tính và các thiết bị ngoại vi khác hoặc bộ định tuyến. Ngày nay cáp quang ngày càng phổ biến. Ở đây tốc độ tất nhiên là lớn hơn nhiều lần. Ưu điểm của sợi quang về độ tin cậy và khả năng bảo vệ khỏi mọi loại va chạm.

Khi kết nối với mạng, mỗi máy tính được trang bị một bộ điều khiển Ethernet hoặc còn được gọi là card mạng, thực hiện một loại mã hóa và giải mã thông tin mà nó nhận và gửi. Và cổng Ethernet là giao diện đầu vào trên card mạng, thường được gọi là cổng lan.

Các loại Ethernet

Có một số loại công nghệ mạng Ethernet, mỗi loại tùy thuộc vào tốc độ và phương tiện truyền dẫn. Các giống ban đầu như sau:

• Tốc độ Ethernet của Xerox 3 megabit môi giây.
• 1base5 với tốc độ 1 Mb/giây, nhưng sử dụng cặp xoắn.

Mười megabit Ethernet có những sửa đổi sau:

• 10base5 với tốc độ 10 megabit sử dụng cáp đồng trục dày.
• 10cơ sở2. Một sợi cáp mỏng đã được sử dụng, nhưng cần có đầu cuối hoặc bộ điều hợp ở mỗi đầu.
• 10baseT - Cặp xoắn đã được sử dụng nhưng chiều dài dây tối đa chỉ có thể là 100 mét tính từ bộ định tuyến.

Nhanh được chia thành:

• 100 baseT – tốc độ 100 Mb/giây, sử dụng cặp xoắn. Chiều dài – 100 mét từ bộ định tuyến.
• 100base fx – tốc độ 100 Mb/giây. Chiều dài từ 400 mét đến 2 km ở chế độ song công hoàn toàn.

Gigabit:

• 1000 base lx – sử dụng cáp quang để truyền dữ liệu. Đối với chế độ đơn, chiều dài là 5 km và đối với chế độ đa chế độ là 550 mét.
• 1000 base sx – cũng sử dụng cáp quang và chiều dài truyền dữ liệu chỉ 550 mét.
• Cáp xoắn đôi tiêu chuẩn 1000base T – 5e được sử dụng để truyền tải thông tin.

10 gigabit:

• Sử dụng cáp xoắn đôi 10gbase t - loại 6e.
• 10gbase lx4 – sử dụng cáp quang. Chế độ đơn - 10 km. Đa chế độ - 300 mét.
• 10 gbase cx4 – yêu cầu cáp đồng cx4 và đầu nối InfiniBand.

Địa chỉ MAC

Địa chỉ MAC hoặc địa chỉ của thiết bị cá nhân được cung cấp trong quá trình sản xuất là mã nhận dạng xác định một đơn vị máy tính cụ thể trên mạng.

Nó cho phép xác định máy chủ và cung cấp cho anh ta những dữ liệu và thông tin nhất định. Nhờ đó, bạn có thể tránh được một số va chạm nhất định có thể phát sinh trong quá trình truyền thông tin. Bằng cách này, dữ liệu sẽ luôn được chuyển đến máy tính được chỉ định.

Bạn có thể tìm thấy nó bằng cách mở thuộc tính của bộ điều hợp mạng. Nó bao gồm một tập hợp các số và chữ cái thập lục phân. Nó không chỉ được gán cho PC mà còn cho máy in, bộ định tuyến, bộ định tuyến và các thiết bị khác hoạt động trên mạng cục bộ hoặc toàn cầu.

Ethernet được biết đến vào những năm bảy mươi của thế kỷ 20. Điều này được phát minh bởi Robert Metcalf, người lúc đó đang làm việc cho Tập đoàn Xerox. Vào cuối những năm 70, Metcalf mở công ty riêng của mình, 3com, nơi hoàn thành việc phát triển công nghệ mới. Theo thời gian, nó thay thế các loại mạng cục bộ hiện có và công ty của Metcalf trở thành công ty dẫn đầu trong lĩnh vực này.

Thuật ngữ “Ethernet” được tạo thành từ các từ ether (ether) và net (mạng). Bây giờ chúng tôi sẽ cho bạn biết chi tiết hơn Ethernet là gì và các tính năng chính của loại mạng này là gì. Loại mạng này có cấu trúc hình sao hoặc tuyến tính với tốc độ 10-100 megabit/giây. Ban đầu, Ethernet dựa trên cáp đồng trục, nhưng theo thời gian, công nghệ đã thay đổi và mạng bắt đầu được xây dựng trên cơ sở hoặc các cặp xoắn. Hiện nay có khoảng ba mươi loại mạng Ethernet, khác nhau về tốc độ, địa hình, kích thước và loại cáp. Không phải tất cả các giống đều được ứng dụng thương mại. Đối với những người muốn biết chi tiết Ethernet là gì, chúng tôi liệt kê các công nghệ phổ biến nhất.

Xerox Ethernet là công nghệ dựa trên cáp đồng trục với tốc độ tối đa 3 megabit/giây. Sửa đổi StarLan, trong đó tốc độ kết nối như vậy lần đầu tiên được sử dụng là thấp - chỉ 1 megabit mỗi giây.

Trong công nghệ 10BASE5, cáp đồng trục truyền dữ liệu với tốc độ 10 megabit/giây. Tốc độ hoàn toàn giống với StarLan10, nhưng cáp đồng trục ở đây đã được thay thế bằng cáp xoắn đôi. Công nghệ này sau đó đã phát triển thành một biến thể của 10BASE-T, sử dụng bốn cặp xoắn.
Trong bản sửa đổi 100BASE-T dựa trên cặp xoắn, tốc độ tăng lên một trăm megabit/giây. Loại này đã được phát triển hơn nữa. 100BASE-FX truyền dữ liệu qua cáp quang trong khoảng cách 10 km với tốc độ một trăm megabit/giây. 1000BASE-T sử dụng bốn cặp dây và khoảng cách là một trăm mét. Trong bản sửa đổi 1000BASE-LH, khoảng cách tăng lên 100 km. Hai loại cuối cùng có tốc độ cao nhất, đạt 1000 megabit/giây.

Mạng Ethernet, bao gồm tất cả các sửa đổi ở trên, được kết nối bằng bộ điều khiển đặc biệt được tích hợp vào bo mạch chủ.

Bây giờ chúng ta hãy xem xét những lợi thế của loại mạng này. Ưu điểm chính của nó là khả năng tiếp cận. Máy tính được kết nối mạng liên tục và không cần phải gọi cho nhà cung cấp trước khi truy cập Internet. Về cơ bản, Ethernet có thể được gọi là một đường dây chuyên dụng trong đó không cần đến modem. Một ưu điểm khác là tốc độ cao được cung cấp bởi giao thức Ethernet. Tốc độ được cung cấp một cách đối xứng, bất kể tệp đang tải xuống hay đang gửi. Ngoài ra, một kết nối Ethernet có thể tạo thành nền tảng của mạng công ty hoặc mạng cục bộ, trong đó tất cả các máy tính sẽ có quyền truy cập vào cùng tốc độ kết nối cao.

Bảo mật trong mạng Ethernet hiện đại cũng được tổ chức tốt. Theo quy định, các nhà cung cấp cung cấp cho người dùng địa chỉ IP thực, đảm bảo tính ẩn danh của máy tính trên World Wide Web. Tất nhiên, không phải ưu điểm cuối cùng của mạng như vậy là khả năng kết nối cực kỳ dễ dàng. Điều này không yêu cầu modem hay bất kỳ phần mềm đặc biệt nào, chỉ cần có một card mạng được tích hợp trong hầu hết các bo mạch chủ là đủ. Tính đơn giản và khả năng tiếp cận này cũng giải thích chi phí kết nối Ethernet thấp. Chi phí thấp hơn nhiều so với việc kết nối với mạng toàn cầu thông qua modem điện thoại.

Theo thời gian, loại mạng này sẽ trở nên dễ tiếp cận hơn. Hiện đã có những sửa đổi cung cấp tốc độ khoảng 10 gigabit/giây. Vào giữa thập kỷ này, dự kiến ​​sẽ có công nghệ cung cấp tốc độ tương đương 1 terabit/giây. Với triển vọng thú vị như vậy, bất cứ ai hiểu Ethernet là gì chắc chắn sẽ muốn kết nối vào mạng này.

Ethernet là tiêu chuẩn mạng cục bộ phổ biến nhất hiện nay. Tổng số mạng hiện đang sử dụng Ethernet ước tính khoảng 5 triệu và số lượng máy tính chạy bộ điều hợp mạng Ethernet được cài đặt ước tính khoảng 50 triệu.

Khi mọi người nói Ethernet, họ thường muốn nói đến bất kỳ biến thể nào của công nghệ này. Theo nghĩa hẹp hơn, Ethernet là một tiêu chuẩn mạng dựa trên các công nghệ của Mạng Ethernet thử nghiệm, được Xerox phát triển và triển khai vào năm 1975 (ngay cả trước khi máy tính cá nhân ra đời). Phương pháp truy cập thậm chí còn được thử nghiệm sớm hơn: vào nửa sau của thập niên 60, mạng vô tuyến của Đại học Hawaii đã sử dụng nhiều tùy chọn khác nhau để truy cập ngẫu nhiên vào môi trường vô tuyến chung, được gọi chung là Aloha. Năm 1980, DEC, Intel và Xerox cùng nhau phát triển và xuất bản tiêu chuẩn Ethernet Phiên bản II cho mạng được xây dựng qua cáp đồng trục. Do đó, tiêu chuẩn Ethernet đôi khi được gọi là tiêu chuẩn DIX theo chữ in hoa của tên công ty.

Cơm. 3. Cấp LLC nguyên thủy a, b, c - không có kết nối, d - có kết nối

Dựa trên tiêu chuẩn Ethernet DIX, tiêu chuẩn IEEE 802.3 đã được phát triển, phần lớn giống với tiêu chuẩn tiền nhiệm của nó, nhưng vẫn có một số khác biệt. Trong khi tiêu chuẩn IEEE 802.3 phân biệt giữa lớp MAC và lớp LLC, thì Ethernet ban đầu kết hợp cả hai lớp này thành một lớp liên kết dữ liệu duy nhất. Ethernet xác định giao thức kiểm tra cấu hình (Giao thức kiểm tra cấu hình Ethernet), giao thức này không có trong IEEE 802.3. Định dạng khung hình cũng hơi khác nhau, mặc dù kích thước khung hình tối thiểu và tối đa trong các tiêu chuẩn này là như nhau.

Tùy thuộc vào loại phương tiện vật lý, tiêu chuẩn IEEE 802.3 có nhiều sửa đổi khác nhau - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-F.

Mã Manchester được sử dụng để truyền thông tin nhị phân qua cáp cho tất cả các biến thể của lớp vật lý của công nghệ Ethernet.

Tất cả các loại tiêu chuẩn Ethernet đều sử dụng cùng một phương pháp phân tách phương tiện truyền dữ liệu - phương pháp CSMA/CD.

4.1. Phương thức truy cập csma/cd

Mạng Ethernet sử dụng phương pháp truy cập phương tiện truyền dữ liệu được gọi là sóng mang-sense-nhân-truy cập với phát hiện xung đột (CSMA/CD).

Phương pháp này chỉ được sử dụng trong các mạng có bus chung (bao gồm các mạng vô tuyến đã tạo ra phương pháp này). Tất cả các máy tính trên mạng như vậy đều có quyền truy cập trực tiếp vào một bus chung, vì vậy nó có thể được sử dụng để truyền dữ liệu giữa hai nút mạng bất kỳ. Sự đơn giản của sơ đồ kết nối là một trong những yếu tố quyết định sự thành công của tiêu chuẩn Ethernet. Người ta nói rằng cáp kết nối với tất cả các trạm hoạt động theo đa truy cập (đa truy cập, MA).

Tất cả dữ liệu được truyền qua mạng được đặt trong các khung có cấu trúc nhất định và được cung cấp một địa chỉ duy nhất của trạm đích. Sau đó khung được truyền qua cáp. Tất cả các trạm được kết nối với cáp có thể nhận ra thực tế truyền khung và trạm nhận ra địa chỉ của chính nó trong tiêu đề khung sẽ ghi nội dung của nó vào bộ đệm bên trong, xử lý dữ liệu nhận được và gửi khung phản hồi dọc theo cáp. Địa chỉ của trạm nguồn cũng được bao gồm trong khung ban đầu, do đó trạm đích biết sẽ gửi phản hồi tới ai.

Với cách tiếp cận được mô tả, có thể xảy ra tình huống khi hai trạm cùng lúc cố gắng truyền khung dữ liệu qua cáp chung (Hình 3). Để giảm khả năng xảy ra tình huống này, ngay trước khi gửi khung, trạm truyền sẽ lắng nghe cáp (nghĩa là nhận và phân tích các tín hiệu điện xảy ra trên nó) để phát hiện xem khung dữ liệu từ trạm khác đã được truyền dọc theo đường dây chưa. cáp. Nếu như sóng mang-sense (CS) được công nhận, sau đó trạm sẽ trì hoãn việc truyền khung của nó cho đến khi kết thúc quá trình truyền của người khác và chỉ sau đó mới cố gắng truyền lại khung đó. Nhưng ngay cả với thuật toán này, hai trạm có thể đồng thời quyết định rằng không có đường truyền nào trên xe buýt tại một thời điểm nhất định và bắt đầu truyền đồng thời các khung của chúng. Họ nói chuyện gì xảy ra va chạm, do nội dung của cả hai khung xung đột trên một cáp chung, dẫn đến méo thông tin.

Để xử lý chính xác xung đột, tất cả các trạm đồng thời giám sát các tín hiệu xuất hiện trên cáp. Nếu tín hiệu truyền và tín hiệu quan sát khác nhau thì phát hiện va chạm (CD). Để tăng khả năng phát hiện ngay lập tức xung đột bởi tất cả các trạm trên mạng, tình huống xung đột được tăng cường bằng cách gửi một chuỗi bit đặc biệt tới mạng bởi các trạm đã bắt đầu truyền khung của chúng, được gọi là trình tự mứt.

Sau khi phát hiện xung đột, trạm phát phải dừng truyền và đợi một khoảng thời gian ngắn, ngẫu nhiên, sau đó có thể cố gắng truyền lại khung.

Từ mô tả về phương pháp truy cập, rõ ràng là nó có bản chất xác suất và xác suất có được thành công phương tiện chung theo ý của nó phụ thuộc vào tải mạng, nghĩa là vào cường độ nhu cầu truyền khung trong các trạm. Khi phát triển phương pháp này, người ta cho rằng tốc độ truyền dữ liệu 10 Mb/s là rất cao so với nhu cầu trao đổi dữ liệu lẫn nhau của các máy tính nên tải mạng sẽ luôn nhỏ. Giả định này thường đúng cho đến ngày nay, nhưng các ứng dụng đa phương tiện thời gian thực đã xuất hiện đòi hỏi tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều. Do đó, cùng với Ethernet cổ điển, nhu cầu về các công nghệ tốc độ cao mới ngày càng tăng.

Phương pháp CSMA/CD xác định các mối quan hệ logic và thời gian cơ bản để đảm bảo hoạt động chính xác của tất cả các trạm trong mạng:

Phải duy trì khoảng dừng 9,6 µs giữa hai khung thông tin được truyền tuần tự trên một bus chung; việc tạm dừng này là cần thiết để khôi phục bộ điều hợp mạng của các nút về trạng thái ban đầu, cũng như để ngăn chặn việc một trạm chiếm giữ độc quyền phương tiện truyền dữ liệu.

Khi phát hiện xung đột (các điều kiện để phát hiện xung đột phụ thuộc vào phương tiện vật lý được sử dụng), trạm sẽ phát ra một chuỗi 32 bit đặc biệt (chuỗi nhiễu) cho phương tiện, giúp tăng cường hiện tượng xung đột để tất cả các nút mạng nhận dạng đáng tin cậy hơn .

Sau khi phát hiện xung đột, mỗi nút đang truyền một khung và gặp phải xung đột sẽ cố gắng truyền lại khung của nó sau một thời gian trễ. Nút thực hiện tối đa 16 lần thử truyền khung thông tin này, sau đó nó từ chối truyền nó. Giá trị độ trễ được chọn là số ngẫu nhiên được phân bố đồng đều từ một khoảng có độ dài tăng theo cấp số nhân sau mỗi lần thử. Thuật toán chọn giá trị độ trễ này giúp giảm khả năng xảy ra xung đột và giảm cường độ gửi khung hình tới mạng khi mạng bị tải nặng.

Cơm. 3. Sơ đồ xảy ra xung đột trong phương pháp truy cập ngẫu nhiên CSMA/CD (tp - độ trễ truyền tín hiệu giữa trạm A và B)

Sự nhận biết rõ ràng các xung đột của tất cả các trạm mạng là điều kiện cần thiết để mạng Ethernet hoạt động chính xác. Nếu bất kỳ trạm phát nào không nhận ra xung đột và quyết định rằng nó đã truyền khung dữ liệu một cách chính xác thì khung dữ liệu này sẽ bị mất, do thông tin khung sẽ bị biến dạng do sự chồng chéo của các tín hiệu trong quá trình xung đột nên nó sẽ bị từ chối bởi trạm nhận (rất có thể là do tổng kiểm tra không khớp). Tất nhiên, rất có thể thông tin bị hỏng sẽ được truyền lại bởi một số giao thức cấp cao hơn, ví dụ: giao thức vận chuyển hoặc ứng dụng hoạt động với việc thiết lập kết nối và đánh số các tin nhắn của nó. Tuy nhiên, việc truyền lại tin nhắn bằng các giao thức cấp cao hơn sẽ xảy ra sau một khoảng thời gian dài hơn nhiều (hàng chục giây) so với khoảng thời gian micro giây mà giao thức Ethernet vận hành. Do đó, nếu các xung đột không được các nút mạng Ethernet nhận ra một cách đáng tin cậy, điều này sẽ dẫn đến sự giảm đáng kể về thông lượng hữu ích của mạng này.

Tất cả các tham số của giao thức Ethernet được chọn sao cho trong quá trình hoạt động bình thường của các nút mạng, các xung đột luôn được nhận biết rõ ràng. Để làm được điều này, độ dài tối thiểu của trường dữ liệu khung phải ít nhất là 46 byte (cùng với các trường dịch vụ, cho độ dài khung tối thiểu là 72 byte hoặc 576 bit). Độ dài của hệ thống cáp được chọn sao cho trong quá trình truyền khung có độ dài tối thiểu, tín hiệu xung đột sẽ có thời gian truyền đến nút xa nhất trong mạng. Do đó, đối với tốc độ truyền dữ liệu 10 Mb/s, được sử dụng trong tiêu chuẩn Ethernet, khoảng cách tối đa giữa hai nút mạng bất kỳ không được vượt quá 2500 mét.

Khi tốc độ khung hình tăng lên, đó là trường hợp của các tiêu chuẩn mới dựa trên cùng phương thức truy cập CSMA/CD, chẳng hạn như Fast Ethernet, độ dài mạng tối đa sẽ giảm tỷ lệ thuận với mức tăng tốc độ truyền. Trong tiêu chuẩn Fast Ethernet, nó là 210 m và ở Gigabit Ethernet, nó được giới hạn ở 25 mét.

Bất kể việc triển khai phương tiện vật lý như thế nào, tất cả các mạng Ethernet đều phải đáp ứng hai hạn chế về phương thức truy cập:

khoảng cách tối đa giữa hai nút bất kỳ không được vượt quá 2500 m,

mạng không được có nhiều hơn 1024 nút.

Ngoài ra, mỗi tùy chọn môi trường vật lý đều bổ sung thêm các hạn chế riêng đối với các ràng buộc này và những hạn chế này cũng phải được đáp ứng.

Hãy để chúng tôi làm rõ các tham số cơ bản của hoạt động truyền và nhận khung Ethernet, được mô tả ngắn gọn ở trên.

Trạm muốn truyền khung trước tiên phải sử dụng nút MAC để đóng gói dữ liệu vào khung có định dạng thích hợp. Sau đó, để ngăn tín hiệu trộn lẫn với tín hiệu của trạm phát khác, nút MAC phải lắng nghe tín hiệu điện trên cáp và nếu nó phát hiện tần số sóng mang 10 MHz, hãy trì hoãn việc truyền khung của nó. Sau khi kết thúc truyền cáp, trạm phải chờ thêm một khoảng dừng ngắn, gọi là khoảng cách giữa các khung, cho phép nút đích nhận và xử lý khung được truyền, sau đó bắt đầu truyền khung của nó.

Đồng thời với việc truyền các bit khung, thiết bị truyền và nhận của nút sẽ giám sát các bit nhận được qua cáp chung để phát hiện kịp thời xung đột. Nếu không phát hiện xung đột thì toàn bộ khung sẽ được truyền đi, sau đó mức MAC của nút sẵn sàng nhận khung từ mạng hoặc từ cấp LLC.

Nếu phát hiện xung đột, nút MAC sẽ dừng truyền khung và gửi một chuỗi nhiễu để củng cố tình trạng xung đột. Sau khi gửi chuỗi nhiễu tới mạng, nút MAC thực hiện tạm dừng ngẫu nhiên và cố gắng truyền lại khung của nó.

Trong trường hợp va chạm lặp đi lặp lại, có thể có mức tối đa số lần thử truyền lại khung (giới hạn lần thử), bằng 16. Khi đạt đến giới hạn này, một lỗi truyền khung sẽ được ghi lại, thông báo về lỗi này sẽ được truyền đến giao thức cấp trên.

Để giảm cường độ xung đột, mỗi nút MAC tăng ngẫu nhiên thời gian tạm dừng giữa các lần thử với mỗi lần thử mới. Lịch trình thời gian cho khoảng thời gian tạm dừng được xác định dựa trên thuật toán lùi số mũ nhị phân cắt ngắn. Khoảng tạm dừng luôn là một số nguyên của cái gọi là khoảng thời gian gia hạn.

Khoảng thời gian trễ (khe thời gian)- đây là thời gian mà trạm được đảm bảo biết rằng không có xung đột trong mạng. Thời gian này có liên quan chặt chẽ đến một tham số thời gian mạng quan trọng khác - cửa sổ va chạm. Cửa sổ xung đột bằng thời gian cần thiết để tín hiệu truyền hai lần giữa các nút mạng ở xa nhất - trường hợp trễ trong trường hợp xấu nhất mà tại đó một trạm vẫn có thể phát hiện ra rằng xung đột đã xảy ra. Khoảng thời gian trễ được chọn bằng cửa sổ va chạm cộng với một số giá trị độ trễ bổ sung để đảm bảo:

khoảng thời gian chờ = cửa sổ xung đột + độ trễ bổ sung

Trong tiêu chuẩn 802.3, hầu hết các khoảng thời gian được đo bằng số khoảng thời gian xen kẽ, giá trị của khoảng thời gian này đối với tốc độ bit 10 Mb/s là 0,1 μs và bằng thời gian truyền của một bit.

Khoảng thời gian chờ trong tiêu chuẩn 802.3 được xác định là khoảng 512 bit và giá trị này được tính cho chiều dài cáp đồng trục tối đa là 2,5 km. Giá trị 512 cũng xác định độ dài khung tối thiểu là 64 byte, vì với các khung có độ dài ngắn hơn, trạm có thể truyền một khung và không có thời gian để nhận ra thực tế là đã xảy ra xung đột do tín hiệu bị méo do va chạm sẽ truyền tới trạm trong trường hợp xấu nhất sau khi truyền xong. Một khung như vậy sẽ bị mất.

Thời gian tạm dừng sau va chạm thứ N được coi là bằng khoảng thời gian trễ L, trong đó L là số nguyên ngẫu nhiên phân bố đều trong phạm vi . Kích thước của phạm vi chỉ tăng đến lần thử thứ 10 (hãy nhớ rằng không thể nhiều hơn 16), và sau đó phạm vi vẫn bằng nhau, nghĩa là . Giá trị của các tham số chính của quy trình truyền khung 802.3 được đưa ra trong Bảng 1.

Bảng 1.

Với các tham số trên, có thể dễ dàng tính toán hiệu suất tối đa của phân đoạn Ethernet theo đơn vị, chẳng hạn như số lượng gói được truyền có độ dài tối thiểu mỗi giây (gói mỗi giây, pps). Số lượng gói Ethernet được xử lý mỗi giây thường được sử dụng để biểu thị hiệu suất bên trong của các cầu nối và bộ định tuyến, điều này tạo ra độ trễ bổ sung giữa các nút. Do đó, thật thú vị khi biết hiệu suất ròng tối đa của phân đoạn Ethernet trong trường hợp lý tưởng khi không có xung đột trên cáp và không có độ trễ bổ sung do cầu nối và bộ định tuyến gây ra.

Vì kích thước của gói có độ dài tối thiểu bao gồm phần mở đầu là 64+8 = 72 byte hoặc 576 bit nên thời gian truyền của nó mất 57,6 μs. Bằng cách thêm khoảng thời gian liên khung là 9,6 μs, chúng ta có được khoảng thời gian của các gói tối thiểu là 67,2 μs. Điều này tương ứng với thông lượng phân đoạn Ethernet tối đa có thể là 14880 p/s.