2.1.4. Các chuẩn mạng cục bộ
Mạng cục bộ (LAN) hoạt động dựa trên các chuẩn do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ban hành. Các chuẩn này quy định cách thức truyền dữ liệu, tốc độ, loại cáp, và phương thức truy cập mạng. Các chuẩn Ethernet phổ biến bao gồm: Ethernet (10 Mbps), Fast Ethernet (100 Mbps), Gigabit Ethernet (1 Gbps), và 10 Gigabit Ethernet (10 Gbps).
2.1.4.1. Chuẩn Ethernet (IEEE 802.3)
2.1.4.1. Chuẩn Ethernet (IEEE 802.3)
a. Khái niệm
Ethernet (IEEE 802.3) là chuẩn mạng cục bộ đầu tiên, được ban hành vào năm 1983. Chuẩn này quy định tốc độ truyền dữ liệu 10 Mbps, sử dụng phương thức truy cập CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).
b. Đặc điểm
| STT | Đặc điểm | Mô tả |
|---|---|---|
| 1 | Tốc độ | 10 Mbps |
| 2 | Phương thức truy cập | CSMA/CD |
| 3 | Chế độ truyền | Half-duplex |
| 4 | Cáp sử dụng | Cáp đồng trục, cáp xoắn đôi |
| 5 | Topology | Bus, Star |
| 6 | Khoảng cách tối đa | 100m (UTP), 500m (Coaxial) |
c. Các loại cáp trong chuẩn Ethernet
| STT | Loại cáp | Tên gọi | Khoảng cách |
|---|---|---|---|
| 1 | 10Base5 | Thicknet | 500m |
| 2 | 10Base2 | Thinnet | 185m |
| 3 | 10Base-T | UTP Cat3, Cat5 | 100m |
| 4 | 10Base-F | Cáp quang | 2000m |
d. Phương thức CSMA/CD
CSMA/CD là phương thức truy cập mạng trong đó:
Carrier Sense: Thiết bị kiểm tra đường truyền có bận không.
Multiple Access: Nhiều thiết bị cùng chia sẻ đường truyền.
Collision Detection: Phát hiện xung đột khi hai thiết bị truyền cùng lúc.
Backoff: Nếu xung đột, thiết bị chờ một thời gian ngẫu nhiên rồi truyền lại.
e. Ưu nhược điểm
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Đơn giản, dễ triển khai | Tốc độ thấp (10 Mbps) |
| Chi phí thấp | Dễ xung đột |
| Tương thích rộng | Không hỗ trợ Full-duplex |
f. Ứng dụng
Mạng LAN cũ.
Hiện nay hầu như không còn sử dụng.
g. Ví dụ minh họa
Mạng Ethernet 10Base-T:
Sử dụng cáp UTP Cat5.
Kết nối qua Hub.
Tốc độ 10 Mbps.
2.1.4.2. Chuẩn Fast Ethernet (IEEE 802.3u)
a. Khái niệm
Fast Ethernet (IEEE 802.3u) được ban hành vào năm 1995, nâng tốc độ truyền dữ liệu lên 100 Mbps, nhanh gấp 10 lần Ethernet. Chuẩn này hỗ trợ cả Half-duplex và Full-duplex.
b. Đặc điểm
| STT | Đặc điểm | Mô tả |
|---|---|---|
| 1 | Tốc độ | 100 Mbps |
| 2 | Phương thức truy cập | CSMA/CD |
| 3 | Chế độ truyền | Half-duplex, Full-duplex |
| 4 | Cáp sử dụng | UTP Cat5, cáp quang |
| 5 | Topology | Star |
| 6 | Khoảng cách tối đa | 100m (UTP), 2000m (Fiber) |
c. Các loại cáp trong chuẩn Fast Ethernet
| STT | Loại cáp | Tên gọi | Khoảng cách |
|---|---|---|---|
| 1 | 100Base-TX | UTP Cat5 | 100m |
| 2 | 100Base-FX | Cáp quang đa mode | 2000m |
| 3 | 100Base-T4 | UTP Cat3 | 100m |
d. Ưu nhược điểm
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Tốc độ cao hơn Ethernet | Vẫn dùng CSMA/CD |
| Hỗ trợ Full-duplex | Khoảng cách giới hạn |
| Chi phí hợp lý | Không hỗ trợ QoS |
e. Ứng dụng
Mạng văn phòng nhỏ.
Kết nối máy tính, máy in.
f. Ví dụ minh họa
Mạng Fast Ethernet 100Base-TX:
Sử dụng cáp UTP Cat5.
Kết nối qua Switch.
Tốc độ 100 Mbps.
2.1.4.3. Chuẩn Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ab)
a. Khái niệm
Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ab) được ban hành vào năm 1999, nâng tốc độ truyền dữ liệu lên 1 Gbps (1000 Mbps). Chuẩn này hỗ trợ Full-duplex, sử dụng cáp UTP Cat5e trở lên hoặc cáp quang.
b. Đặc điểm
| STT | Đặc điểm | Mô tả |
|---|---|---|
| 1 | Tốc độ | 1 Gbps (1000 Mbps) |
| 2 | Phương thức truy cập | CSMA/CD (Half-duplex), Full-duplex |
| 3 | Chế độ truyền | Full-duplex |
| 4 | Cáp sử dụng | UTP Cat5e, Cat6, cáp quang |
| 5 | Topology | Star |
| 6 | Khoảng cách tối đa | 100m (UTP), 550m (Fiber) |
c. Các loại cáp trong chuẩn Gigabit Ethernet
| STT | Loại cáp | Tên gọi | Khoảng cách |
|---|---|---|---|
| 1 | 1000Base-T | UTP Cat5e, Cat6 | 100m |
| 2 | 1000Base-SX | Cáp quang đa mode | 550m |
| 3 | 1000Base-LX | Cáp quang đơn mode | 5000m |
| 4 | 1000Base-CX | Cáp đồng trục | 25m |
d. Ưu nhược điểm
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Tốc độ cao (1 Gbps) | Chi phí cao hơn Fast Ethernet |
| Hỗ trợ Full-duplex | Cần cáp Cat5e trở lên |
| Giảm xung đột | |
| Phổ biến hiện nay |
e. Ứng dụng
Mạng văn phòng hiện đại.
Kết nối máy chủ, Switch.
Mạng LAN doanh nghiệp.
f. Ví dụ minh họa
Mạng Gigabit Ethernet 1000Base-T:
Sử dụng cáp UTP Cat6.
Kết nối qua Switch 1 Gbps.
Tốc độ 1 Gbps.
2.1.4.4. Chuẩn 10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae)
a. Khái niệm
10 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ae) được ban hành vào năm 2002, nâng tốc độ truyền dữ liệu lên 10 Gbps. Chuẩn này chỉ hỗ trợ Full-duplex, sử dụng cáp quang hoặc cáp đồng chất lượng cao.
b. Đặc điểm
| STT | Đặc điểm | Mô tả |
|---|---|---|
| 1 | Tốc độ | 10 Gbps |
| 2 | Phương thức truy cập | Full-duplex |
| 3 | Chế độ truyền | Full-duplex |
| 4 | Cáp sử dụng | Cáp quang, cáp đồng Cat6a, Cat7 |
| 5 | Topology | Star |
| 6 | Khoảng cách tối đa | 100m (đồng), 10km (quang) |
c. Các loại cáp trong chuẩn 10 Gigabit Ethernet
| STT | Loại cáp | Tên gọi | Khoảng cách |
|---|---|---|---|
| 1 | 10GBase-T | UTP Cat6a, Cat7 | 100m |
| 2 | 10GBase-SR | Cáp quang đa mode | 300m |
| 3 | 10GBase-LR | Cáp quang đơn mode | 10km |
| 4 | 10GBase-ER | Cáp quang đơn mode | 40km |
d. Ưu nhược điểm
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Tốc độ rất cao (10 Gbps) | Chi phí rất cao |
| Hỗ trợ Full-duplex | Cần cáp chất lượng cao |
| Không xung đột | Thiết bị đắt tiền |
| Khoảng cách xa (quang) |
e. Ứng dụng
Data center.
Kết nối máy chủ hiệu năng cao.
Mạng trục (Backbone).
Kết nối giữa các tòa nhà.
f. Ví dụ minh họa
Mạng 10 Gigabit Ethernet 10GBase-SR:
Sử dụng cáp quang đa mode.
Kết nối qua Switch Layer 3.
Tốc độ 10 Gbps.
BẢNG SO SÁNH CÁC CHUẨN ETHERNET
| STT | Tiêu chí | Ethernet | Fast Ethernet | Gigabit Ethernet | 10 Gigabit Ethernet |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Chuẩn IEEE | 802.3 | 802.3u | 802.3ab | 802.3ae |
| 2 | Năm ban hành | 1983 | 1995 | 1999 | 2002 |
| 3 | Tốc độ | 10 Mbps | 100 Mbps | 1 Gbps | 10 Gbps |
| 4 | Chế độ truyền | Half-duplex | Half/Full-duplex | Full-duplex | Full-duplex |
| 5 | Cáp sử dụng | Coaxial, UTP Cat3 | UTP Cat5 | UTP Cat5e, Cat6 | Cáp quang, Cat6a, Cat7 |
| 6 | Khoảng cách | 100m (UTP) | 100m (UTP) | 100m (UTP) | 100m (đồng), 10km (quang) |
| 7 | Ứng dụng | Mạng cũ | Văn phòng nhỏ | Văn phòng hiện đại | Data center, Backbone |
| 8 | Phổ biến | Không | Ít | Rất phổ biến | Đang phát triển |
BẢNG TÓM TẮT CÁC CHUẨN ETHERNET
| STT | Chuẩn | Tốc độ | Cáp | Ứng dụng |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Ethernet (802.3) | 10 Mbps | Coaxial, UTP Cat3 | Mạng cũ |
| 2 | Fast Ethernet (802.3u) | 100 Mbps | UTP Cat5 | Văn phòng nhỏ |
| 3 | Gigabit Ethernet (802.3ab) | 1 Gbps | UTP Cat5e, Cat6 | Văn phòng hiện đại |
| 4 | 10 Gigabit Ethernet (802.3ae) | 10 Gbps | Cáp quang, Cat6a, Cat7 | Data center |
BÀI TẬP THỰC HÀNH
Bài tập 2.1.4.1: Lập bảng so sánh 4 chuẩn Ethernet theo các tiêu chí: tốc độ, cáp, khoảng cách, ứng dụng.
Bài tập 2.1.4.2: Tìm hiểu các thiết bị mạng hỗ trợ chuẩn Gigabit Ethernet trên thị trường.
Bài tập 2.1.4.3: Giải thích tại sao Gigabit Ethernet được sử dụng phổ biến hiện nay.
Bài tập 2.1.4.4: Vẽ sơ đồ mạng sử dụng chuẩn 10 Gigabit Ethernet cho data center.
Bài tập 2.1.4.5: So sánh ưu nhược điểm của cáp UTP Cat6 và cáp quang trong chuẩn 10 Gigabit Ethernet.