Tìm hiểu về mạng Lan

Tìm hiểu về mạng Lan

Danh mục: Tự Động Hóa

Mạng LAN là gì?

Mạng LAN là viết tắt của từ tiếng Anh Local Area Network được tạm dịch là mạng máy tính nội bộ, giao tiếp này cho phép các thiết bị kết nối với nhau để cùng làm việc và chia sẻ dữ liệu.

Kết nối này được thực hiện thông qua sợi cáp LAN hay Wifi (không dây) trong không gian hẹp, chính vì thế nó chỉ dùng được ở một phạm vi giới hạn như phòng làm việc, trong nhà, trường học…

Những máy kết nối mạng LAN hiện đại có thể giao tiếp với nhau cũng như với các máy tính ngoài. Nhưng những máy tính khác không thể bắt đầu liên lạc ngược lại. Đó bởi vì mạng cục bộ của bạn được thiết kế “riêng tư” với tiêu chuẩn IPv4.

Mạng IPv4 riêng tư là gì?

Các mạng mà sử dụng giao thức Internet phiên bản 4 (IPv4), sử dụng các địa chỉ quen thuộc như 192.168.0.25 cho mỗi nút mạng. Tiêu chuẩn IPv4 cho biết rằng các thành viên của mạng cục bộ riêng tư sử dụng một một phạm vi địa chỉ cụ thể như:

10.*.*.*

172.16.*.* to 172.31.*.*

192.168.*.*

Khi bạn cố liên hệ với một trong những địa chỉ ở trên, máy tính của bạn sẽ hướng tới các thiết bị khác được kết nối trực tiếp. Nói cách khác, nó sẽ không ra ngoài tìm kiếm các nút này.

Giả sử bạn muốn xem một trang web. Khi bạn nhập URL của nó, máy tính của bạn sẽ tìm kiếm địa chỉ IP của nó sử dụng một tìm kiếm DNS. Nếu IP đó là một trong những địa chỉ trên, máy tính của bạn sẽ cố liên hệ trực tiếp với máy đó. Vì chúng là thành viên của cùng một mạng riêng tư nên nó sẽ tìm kiếm nút đó.

Nếu không, máy tính của bạn phải “liều” kết nối với Internet để liên hệ nó. Một trong những nút trong mạng LAN được chỉ định như gateway và tất cả các máy khác được cấu hình để sử dụng gateway này. Một gateway sẽ nhận những yêu cầu gửi đi và xác nhận nơi gửi tới tiếp theo. Sau đó, nó sẽ gửi yêu cầu, nhận phản hồi và chuyển tiếp về máy yêu cầu nó (quá trình này được gọi là dịch địa chỉ mạng).

Ethernet là gì?

Một mạng LAN là một cấu hình mạng hoặc topology. Vậy Ethernet là gì? Ethernet là một trong số những phương tiện mà bạn có thể sử dụng để tạo ra một mạng LAN, bao gồm cả Wi-Fi, Bluetooth và USB. Những thứ này có thể được sử dụng để tạo ra một mạng cục bộ hoặc có thể cùng tồn tại trong cùng một mạng. Trong khi mạng không dây có sự tiện lợi riêng của nó thì Ethernet vẫn giữ nhiều vai trò quan trọng, như:

Ethernet vẫn là kết nối facto cho những máy trạm trong các mạng doanh nghiệp. Kể cả khi trong mạng không dây hoàn chỉnh (mạng gia đình) thì kết nối giữa cáp / DSL modem và router là Ethernet. Các hoạt động băng thông như chơi trò chơi hay phát trực tuyến vẫn được hưởng lợi từ kết nối Ethernet có dây. Mạng Ethernet tiếp tục cung cấp lợi ích của bảo mật vật lý.

Những phần chính của thiết bị mạng trong một mạng Ethernet là cáp Category-5 mà chạy giữa hai cổng RJ-45. Một mạng Ethernet cơ bản có thể chứa ba phần: hai nút với cổng RS-45 và cáp chạy giữa chúng. Trong một mạng gia đình, điều này tương đương với việc cắm thiết bị của bạn (như Xbox) trực tiếp vào cổng của modem cáp.

Có nhiều tiêu chuẩn được phát triển trong suốt thập kỷ qua, IEEE đã có tiêu chuẩn “IEEE 802.3-Ethernet” trong bộ giao thức IEEE 802. Chuẩn Ethernet gốc IEEE 802.3 hỗ trợ tốc độ dữ liệu 10 megabit/giây (Mbps).

Với sự phát triển của công nghệ, tốc độ 10Mbps trong mạng LAN là không đủ. IEEE đã cải tiến chuẩn Ethernet sang IEEE 802.3u tiêu chuẩn “Fast Ethernet”, và sau đó là IEEE 802.3z chuẩn “Gigabit Ethernet”.

Fast Ethernet là gì?

Fast Ethernet là sự cải tiến của Ethernet, cung cấp tốc độ 100 Mbps. Cải tiến tốc độ trên Ethernet được thực hiện bằng cách giảm thời gian bit (thời gian truyền một bit) thành 0.01 microsecond. IEEE sử dụng 100BASE-Tx/Rx; như thường lệ, “100” là viết tắt của tốc độ 100 Mbps và “Base” viết tắt của tín hiệu Baseband. Sau đây chỉ ra các thông số vật lý vật lý.

Cáp quang – Độ dài phân đoạn tối đa 2000m Full duplex ở 100Mbps 100Base-T4 có thể sử dụng bốn cặp xoắn đôi khác nhau của loại 3 UTP (Unshielded Twisted Pairs) cáp; ba cặp ở cả hai hướng với một cặp cho CS/CD. Nó sử dụng tín hiệu 25MHz với mã hóa 8B/6T. Khoảng cách giữa khung thời gian được giảm xuống còn 960 nano giây từ 9.6 micro giây trong Ethernet. Khoảng cách tối đa giữa hai trạm là 200m với trung tâm được kết nối ở giữa.

100Base-FX cho môi trường sợi quang; có hai dây cáp để truyền và nhận. Nó sử dụng công nghệ FDDI (Fiber Distributed Data Interface) để chuyển đổi 4B/5B thành các nhóm mã NRZI thành các tín hiệu quang ở tần số đồng hồ 125MHz.

Xem thêm:

Module quang SFP là gì? Các tính năng và công dụng của module quang SFP?

Gigabit Ethernet là gì?

Với sự cải tiến về Ethernet và Fast Ethernet, IEEE đã công bố IEEE 802.3z – Gigabit Ethernet vào tháng 2 năm 1997. Mặc dù Gigabit Ethernet sử dụng định dạng khung CSMA/CD và Ethernet giống nhau nhưng nó cho thấy những khác biệt đáng kể như thời gian khe cắm. Như tên của nó ngụ ý, Gigabit Ethernet cung cấp tốc độ truyền 1000Mbps trong chế độ song công toàn bộ và song công. Thông số vật lý vật lý được liệt kê dưới đây.

Gigabit Ethernet cho phép mạng truyền số liệu tới tốc độ 1000Mbps mà sử dụng dây cable theo tiêu chuẩn Cat 5 UTP (Unshielded Twisted Pair) . Làm thế nào mà dây cable CAT 5 – chỉ có thể truyền 100Mbps – mà có thể truyền được 1000Mbps.

Dây cable Ethernet Cat 5 có 4 cặp dây (Four pairs), nhưng theo tiêu chuẩn truyền số liệu 10BaseT và 100BaseT chỉ sử dụng 4 dây (hai cặp dây) . Một cặp dây được dùng để truyền số liệu và một cặp dây khác được dùng để nhận số liệu.

Theo chuẩn của Ethernet, sử dụng kỹ thuật chống lại nhiễu điện trường gọi là khử nhiễu. Khi có dòng điện chạy trên dây dẫn, nó sẽ phát ra trường điện từ xung quanh dây dẫn đó. Nếu trường điện từ đủ lớn nó sẽ tạo ra một dòng điện chạy bên trong của dây dẫn bên cạnh và sẽ làm hỏng số liệu mà đang được truyền trong dây dẫn bên cạnh đó. Vấn đề này người ta gọi là nhiễu xuyên âm.

Để khử nhiễu người ta truyền cùng một tín hiệu hai lần, tín hiệu thứ hai gọi là mirored – mang cực đảo – để so sánh với tín hiệu đầu tiên.

Do đó khi nhận hai tín hiệu, thiết bị nhận có thể so sánh hai tín hiệu này, nếu tín hiệu là đúng thì tức là mirored. Sự khác nhau giữa hai tín hiệu là nhiễu, rất đơn giản thiết bị nhận sẽ biết đó là nhiễu và huỷ tín hiệu này.

Sự khác nhau giữa Gigabit Ethernet và Fast Ethernet

Tốc độ của Fast Ethernet là 100Mbps, trong khi đó là 1000Mbps trong Gigabit Ethernet. Hiệu năng tốt hơn và giảm tắc nghẽn do băng thông cao hơn trong Gigabit Ethernet so với Fast Ethernet.

Nâng cấp từ Ethernet sang Fast Ethernet dễ dàng và rẻ hơn so với nâng cấp Fast Ethernet lên Gigabit Ethernet. Cần thiết bị mạng cụ thể, có thể hỗ trợ tốc độ dữ liệu 1000Mbps, trong Gigabit Ethernet. Các thiết bị kết nối với Gigabit Ethernet cần cấu hình thủ công đến một mức độ nhất định, trong khi hầu hết các thiết bị kết nối với Fast Ethernet tự động cấu hình chính họ – thương lượng tốc độ tối ưu và độ song công.