Hầu hết các hệ thống mạng doanh nghiệp ngày nay đều được phân làm hai loại là LAN (local-area network - mạng cục bộ) và WAN (wire-area network - mạng diện rộng). Mạng LAN kết nối các thiết bị ở gần nhau, trong cùng một căn phòng, cùng một tòa nhà, hay kết nối vài tòa nhà trong cùng một khu vực. Ngược lại, mạng WAN kết nối các thiết bị ở cách xa nhau hơn. Mạng LAN và mạng WAN kết hợp tạo thành hệ thống mạng hoàn chỉnh cho tổ chức, thực hiện đầy đủ nhiệm vụ vận chuyển dữ liệu từ thiết bị nguồn tới thiết bị đích. Cũng có nhiều loại mạng LAN, tuy nhiên ngày nay hầu như mạng LAN chỉ bao gồm hai loại là mạng Ethernet LAN và mạng Wireless LAN. Ethernet sử dụng các loại dây dẫn để truyền dẫn dữ liệu, cho nên còn được gọi là wired LAN. Trong khi mạng Wireless LAN không sử dụng dây dẫn mà sử dụng các loại sóng radio để truyền dẫn tín hiệu.
Thuật ngữ “Ethernet” là một họ các bộ tiêu chuẩn cho mạng nội bộ LAN áp dụng cho hai lớp Physical - vật lý và Data-Link, đây có lẽ là công nghệ mạng LAN phổ biến nhất trên thế giới ngày nay. Các bộ tiêu chuẩn, được định nghĩa bởi IEEE, bao gồm các tiêu chuẩn về dây cáp, đầu kết nối, các giao thức, quy tắc, và tất cả những điều cần thiết khác để có thể tạo nên một mạng Ethernet LAN.
Mô tả một mạng SOHO LAN điển hình
Đầu tiên, hãy cùng nhau xem xét một mạng SOHO (small office / home office) LAN nhỏ mà có sử dụng công nghệ Ethernet LAN. Mạng LAN cần một thiết bị gọi là Ethernet LAN switch, trên đó có nhiều cổng để các đường cáp mạng kết nối vào. Có một số loại cáp mạng, và để sử dụng được nó phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn của Ethernet. Mạng LAN sử dụng cáp mạng để kết nối các thiết bị tới Ethernet switch, từ đó các thiết bị được kết nối với nhau.
Một mạng SOHO LAN nhỏ điển hình
Hình trên mô tả một mạng SOHO LAN nhỏ điển hình, trong đó có 1 Ethernet LAN switch, 5 đường cáp kết nối, và 5 Ethernet LAN node: bao gồm 3 máy tính, 1 máy in, và một thiết bị mạng gọi là bộ định tuyến - router. Router làm nhiệm vụ kết nối mạng LAN này với WAN, trong trường hợp này là ra Internet.
Mặc dù trong mô hình trên, switch và router là hai thiết bị riêng biệt, trong nhiều mạng SOHO Ethernet LAN ngày nay tích hợp switch và router vào cùng một thiết bị. Thiết bị này vẫn thường được gọi là “router”, tuy nhiên trên đó có nhiều cổng (4 cổng, 8 cổng… tùy theo thiết bị) Ethernet LAN được tích hợp sẵn. Các mạng SOHO LAN ngày nay cũng hỗ trợ luôn kết nối không dây (wireless LAN). Bạn có thể xây dựng một mạng SOHO có cả công nghệ Ethernet LAN và Wireless LAN, tất cả đều được định nghĩa bởi tổ chức IEEE. Wireless LAN sử dụng bộ tiêu chuẩn 802.11, dùng sóng radio để gửi nhận dữ liệu.
Hầu hết các mạng Wireless LAN đều sử dụng một thiết bị gọi là bộ phát sóng Access Point (AP). AP hoạt động giống như Ethernet switch, trong đó các thiết bị bắt sóng và kết nối tới AP. Bản thân AP cũng phải có đường dây kết nối hòa vào hệ thống mạng Ethernet LAN. Hình dưới đây minh họa hệ thống mạng trong đó có Ethernet switch, router và access point là 3 thiết bị riêng biệt. Tuy nhiên, nhiều mạng SOHO rất nhỏ ngày nay sử dụng một thiết bị gọi là “Wireless Router” tích hợp cả 3 chức năng switch, router và access point vào cùng một thiết bị.
Mô tả một mạng LAN doanh nghiệp điển hình
Hệ thống mạng doanh nghiệp cũng có những yêu cầu tương tự như mạng SOHO, tuy nhiên có quy mô lớn hơn. Ví dụ mạng Ethernet LAN doanh nghiệp với các switch đặt trong các tủ rack trong phòng kỹ thuật. Dây cáp mạng được kết nối từ switch trong phòng kỹ thuật tới các thiết bị đầu cuối trong các phòng ban của doanh nghiệp. Cùng lúc đó, mạng không dây Wireless LAN cho phép các thiết bị cầm tay, mobile, laptop… kết nối vào mạng chung của doanh nghiệp.
Thuật ngữ Ethernet ám chỉ tới một họ các bộ tiêu chuẩn. Một vài tiêu chuẩn đặc tả cách thức truyền dữ liệu qua một loại dây cáp cụ thể. Một vài tiêu chuẩn khác định nghĩa các giao thức, quy tắc mà các thiết bị phải tuân thủ để có thể kết nối vào một mạng Ethernet LAN. Tất cả các bộ tiêu chuẩn đó đều được tạo ra bởi tổ chức IEEE và có tên bắt đầu bằng con số 802.3
Ethernet hỗ trợ một lượng lớn các loại dây cáp kết nối. Ngày nay, Ethernet bao gồm nhiều tiêu chuẩn cho các loại dây cáp đồng tới cáp quang, từ tốc độ 10Mbps đến 400Gbps. Các tiêu chuẩn cũng khác nhau tùy thuộc vào loại và độ dài của dây cáp. Tín hiệu truyền trong cáp đồng là tín hiệu điện, còn trong dây cáp quang là tín hiệu ánh sáng. Vì thế, mặc dù là đắt hơn, nhưng dây cáp quang cho phép truyền dẫn tín hiệu ở khoảng cách xa hơn dây cáp đồng.
Để lựa chọn đúng loại dây cáp truyền dẫn cho mạng Ethernet LAN, kỹ sư mạng cần biết rõ tên và các đặc tính của chúng. IEEE định nghĩa các tiêu chuẩn Ethernet lớp Physical sử dụng định dạng tên bắt đầu bằng 802.3 theo sau bởi các ký tự. Ví dụ như bảng dưới đây:
Tính độc lập của lớp Data-Link với đường truyền vật lý
Mặc dù Ethernet có nhiều bộ tiêu chuẩn khác nhau của lớp vật lý, Ethernet vẫn hoạt động nhất quán như một công nghệ duy nhất, bởi vì nó sử dụng cùng một bộ chuẩn lớp Data-Link trên nhiều loại dây cáp khác nhau. Bộ chuẩn đó định nghĩa cùng một Ethernet header và trailer cho các gói tin. Header và trailer là các byte được gắn thêm vào gói tin để quản lý và điều khiển việc gửi nhận các gói tin trong hệ thống mạng. Bất kể bạn sử dụng loại dây cáp gì, tốc độ ra sao, thì Data-Link header và trailer đều có định dạng giống nhau.
Trong khi lớp Physical (lớp vật lý) tập trung vào việc đẩy các chuỗi bit lên đường truyền, thì các giao thức lớp Data-Link tập trung vào việc gửi nhận Ethernet frame từ thiết bị gửi đến thiết bị nhận. Thuật ngữ “frame” đặc biệt được sử dụng riêng cho header và trailer của lớp Data-Link. Các thiết bị trong mạng Ethernet tạo, gửi các frame lên đường truyền để chuyển tiếp frame đến đúng đích.
Hình dưới đây minh họa quá trình một Ethernet frame được chuyển đi trong mạng Ethernet. Trong ví dụ này, PC1 gửi một Ethernet frame đến PC3. Frame này đi trên dây cáp UTP đến SW1, sau đó được truyền trên dây cáp quang qua SW2, đến SW3, và cuối cùng đi qua cáp UTP đến PC3. Chú ý rằng trong cả quãng đường đi này, các bit dữ liệu được truyền với 4 đoạn tốc độ khác nhau: 10 Mbps, 1 Gbps, 10 Gbps, 100 Mbps
Như vậy thế nào là một Ethernet LAN? Đó là sự kết hợp của các thiết bị đầu cuối, các thiết bị mạng trung gian như switch, router, và các loại đường truyền như dây cáp đồng, cáp quang, sóng (wireless). Mỗi đường truyền có thể sử dụng một loại dây cáp khác nhau, tốc độ khác nhau, tuy nhiên, tất cả vẫn có thể kết hợp làm việc cùng nhau để chuyển tiếp Ethernet frame từ thiết bị gửi đến thiết bị nhận.
3 chuẩn Ethernet được sử dụng nhiều nhất ngày nay là 10BASE-T (Ethernet), 100BASE-T (Fast Ethernet) và 1000BASE-T (Gigabit Ethernet).
