Ethernet là gì? Cách thức hoạt động của Ethernet

Trong thế giới công nghệ ngày nay, Ethernet đã trở thành một phần không thể thiếu của hạ tầng mạng máy tính. Từ việc kết nối các thiết bị trong gia đình, đến việc xây dựng các mạng nội bộ phức tạp trong các tập đoàn lớn, Ethernet đã chứng tỏ được tính hiệu quả và độ tin cậy của mình. Trong bài viết này, chúng ta sẽ làm rõ khái niệm Ethernet là gì? Cách thức hoạt động của Ethernet ra sao. Cùng tìm hiểu nhé.

Ethernet là gì?

Ethernet là một mạng cục bộ sử dụng công nghệ Ethernet để kết nối các thiết bị điện tử. Nó hoạt động bằng cách truyền tải dữ liệu qua cáp Ethernet, cho phép các thiết bị chia sẻ thông tin và truy cập tài nguyên mạng. Mạng Ethernet có tốc độ cao và ổn định nên có thể xử lý các ứng dụng yêu cầu băng thông lớn một cách hiệu quả.

Khi được kết nối bằng Ethernet, các thiết bị sẽ giao tiếp với nhau thông qua giao thức. Giao thức này xác định quy tắc cho cả lớp liên kết dữ liệu và lớp vật lý của mô hình OSI và chỉ định các thiết bị được kết nối đến các thiết bị lân cận. Ethernet là loại công nghệ mạng cục bộ (LAN) phổ biến nhất được sử dụng trong gia đình, doanh nghiệp và các tổ chức khác.

Cổng Ethernet là gì?

Cổng Ethernet, hay còn được gọi là cổng mạng, là đầu nối vật lý trên các thiết bị điện tử như bộ chuyển mạch, Router, WiFi, máy tính, máy chơi game, TV,.. Nó cho phép kết nối thiết bị mạng bằng cách sử dụng cáp Ethernet, mang đến tốc độ truyền dữ liệu lên đến 10 Gigabit/giây, nhanh hơn gấp nhiều lần so với WiFi.

Lịch sử ra đời và phát triển của Ethernet

Vào những năm 1970, tại Trung tâm Nghiên cứu Palo Alto của Xerox (PARC), Robert Metcalfe cùng các đồng nghiệp đã nung nấu ý tưởng về một hệ thống mạng cục bộ (LAN) có khả năng kết nối nhiều máy tính một cách hiệu quả. Ethernet ra đời, đánh dấu một bước ngoặt trong lịch sử công nghệ khi giải quyết bài toán chia sẻ tài nguyên và truyền tải dữ liệu tốc độ cao. Ethernet nhanh chóng trở nên phổ biến do tính đơn giản và chi phí thấp so với các công nghệ mạng khác vào thời điểm đó. Trong những năm sau đó, Ethernet tiếp tục phát triển và cải thiện, với tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn và sự phát triển của các tiêu chuẩn mới hơn. 

Cách thức hoạt động của mạng Ethernet

Ethernet hoạt động theo tiêu chuẩn IEEE 802.3 hoặc tiêu chuẩn Ethernet. Theo các tiêu chuẩn này, các giao thức Ethernet chủ yếu hoạt động trong hai lớp đầu tiên của mô hình OSI. Trong mô hình OSI, Ethernet hoạt động ở hai lớp là lớp vật lý (Layer 1) và lớp liên kết dữ liệu (Layer 2). 

Lớp liên kết dữ liệu (Layer 2) chủ yếu liên quan đến việc truyền các gói dữ liệu từ nút này sang nút khác. Ethernet sử dụng cơ chế truy cập được gọi là CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) để cho phép mỗi máy tính lắng nghe kết nối trước khi truyền dữ liệu qua mạng. Ethernet sử dụng hai đơn vị truyền là khung (Frame) và gói (Packet), trong đó khung chứa địa chỉ MAC của thiết bị gửi và nhận, thông tin gắn thẻ mạng VLAN và QoS, cùng các thông tin sửa lỗi. Mỗi khung được đóng gói trong các gói dữ liệu gồm nhiều byte dữ liệu để thiết lập kết nối và xác định điểm bắt đầu của khung.

Lớp vật lý (Layer 1) chịu trách nhiệm vận chuyển dữ liệu mạng bằng cách sử dụng cấu trúc liên kết hình sao hoặc cấu trúc liên kết chuỗi.

Ưu điểm và nhược điểm của mạng Ethernet

Ưu điểm

• Tính phổ biến và tiêu chuẩn: Ethernet là cấu trúc mạng được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.
• Tốc độ truyền dữ liệu cao: Ethernet phù hợp với nhiều môi trường khác nhau, kể cả những môi trường yêu cầu cao về hệ thống mạng và băng thông lớn.
• Độ tin cậy cao: Chỉ các thiết bị được kết nối mới có khả năng gửi – nhận dữ liệu, tránh được tình trạng xâm nhập từ xa vào hệ thống mạng cục bộ.
• Chi phí triển khai thấp: Cấu trúc và công nghệ của Ethernet đã được phát triển từ lâu, giúp giảm chi phí cho việc triển khai và bảo trì.
• Tương thích đa nền tảng: Ethernet có khả năng tương thích với nhiều hệ điều hành và nền tảng mạng.

Nhược điểm

• Giới hạn vật lý: Nếu các thiết bị bạn muốn kết nối ở xa nhau, việc tìm cáp đủ dài có thể khó khăn.
• Tốn chi phí hơn: Mạng Ethernet của bạn càng lớn thì chi phí thiết lập càng cao vì cần nhiều thành phần hơn như cáp và bộ chuyển mạch Ethernet.
• Cáp có thể bị hỏng: Cáp Ethernet khá chắc chắn tuy nhiên chúng vẫn có thể bị hỏng. Nếu cáp bị hỏng, thiết bị đi kèm sẽ không còn được kết nối với mạng nữa. Những loại cáp này dễ bị hỏng do nước và nhiệt độ.
• Khó khắc phục sự cố: Việc khắc phục sự cố với kết nối Ethernet rất khó khăn vì mạng dựa vào các kết nối vật lý. Để giải quyết vấn đề, bạn cần phải kiểm tra tất cả các kết nối để tìm ra kết nối bị lỗi.

Một số loại cáp Ethernet phổ biến hiện nay

• Cáp Cat5e: Loại cáp phổ biến nhất, giá thành rẻ, đáp ứng nhu cầu truyền tải dữ liệu cơ bản tốc độ 100Mbps. Thích hợp cho kết nối internet, mạng văn phòng, chia sẻ máy in, modem.
• Cáp Cat6: Nâng cấp tốc độ truyền tải lên 1Gbps, phù hợp với nhu cầu truy cập internet tốc độ cao, xem video HD, chơi game online. Cung cấp khả năng chống nhiễu tốt hơn so với Cat5e.
• Cáp Cat6a: Hỗ trợ tốc độ 10Gbps, đáp ứng nhu cầu truyền tải dữ liệu khổng lồ, sử dụng trong mạng lưới doanh nghiệp, trung tâm dữ liệu. Khả năng chống nhiễu vượt trội, truyền dẫn tín hiệu ổn định over dài khoảng cách.
• Cáp Cat7: Tốc độ truyền tải tối đa lên đến 40Gbps, dành cho mục đích chuyên dụng như kết nối máy chủ, thiết bị lưu trữ tốc độ cao. Ít phổ biến hơn so với Cat5e, Cat6 và Cat6a do giá thành cao và chưa thực sự cần thiết cho nhu cầu sử dụng thông thường.
• Cáp quang: Sử dụng dây dẫn bằng sợi quang, truyền tín hiệu bằng ánh sáng, mang đến tốc độ truyền tải cao nhất (lên đến 100Gbps), độ bảo mật tốt và khả năng chống nhiễu tuyệt vời. Thích hợp cho kết nối đường dài, mạng viễn thông, mạng lõi doanh nghiệp.

Sự khác nhau giữa Ethernet và WiFi

Kết luận

Hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ Ethernet là gì cũng như nắm được cách thức hoạt động của Ethernet. Nếu còn bất cứ câu hỏi nào đừng ngần ngại liên hệ cho chúng tôi để được giải đáp. Hoàng Hải sẽ còn ra thêm nhiều bài viết hơn nữa, hy vọng rằng vẫn nhận được sự đón chờ từ Quý bạn đọc.