de tai ethernet

BÔ GIAO DUC VA ĐAO TAO

TRƯƠNG ĐAI HOC CÔNG NGHÊ TP.HCM

MÔN HOC : TH TRUYÊN SÔ LIÊU

Đê Tai : ETHERNET

Chuyên ngành:

Lớp: 12LDDT03

Giảng viên hướng dẫn :

Sinh viên thực hiện : VÕ VĂN THỪA – 1216011069

CHÂU NGOC CHÍ-121601

TP. Hồ Chí Minh, 2014

ETHERNET

MUC LUC

MUC LUC...........................................................................................................................2

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ ETHERNET.....................................................................4

1. Khái niệm cơ bản vê Ethernet.............................................................................4

2. Lịch sử phát triển.................................................................................................4

3. Các thanh phần mạng Ethernet..........................................................................5

CHƯƠNG II : CHUẨN IEEE 802......................................................................................7

1. IEEE 802 LAN Standard Family........................................................................7

2. Điêu khiển truy cập phương tiện truyên (MAC – Địa chỉ MAC có 48bit)......8

3. Kiểm soát kết nối luận lý (LLC).........................................................................8

4. Ethernet Standards..............................................................................................8

CHƯƠNG III : GIAO THỨC CSMA/CD...........................................................................9

1. Giới thiệu CSMD/CD...........................................................................................9

2. Ethernet sử dụng CSMA/CD..............................................................................9

3. Giải thuật CSMA/CD trong Ethernet..............................................................11

CHƯƠNG IV : CẤU TRÚC KHUNG..............................................................................13

1. Khuôn dạng khung Ethernet.............................................................................15

2. Địa chỉ Ethernet..................................................................................................18

3. Thuật toán truyên..............................................................................................19

4. Ethernet – Dịch vụ phi kết nối, không tin cậy.................................................20

5. Các loại địa chỉ khung Ethernet.......................................................................20

6. Các loại lỗi trên khung Ethernet.......................................................................21

CHƯƠNG V : ỨNG DUNG CỦA ETHERNET..............................................................22

1. Sử dụng Ethernet cho các hệ thống an ninh giám sát diện rộng với độ tin cậy cao. 22

2. Cấu trúc liên kết hình sao..................................................................................22

3. Cấu trúc liên kết vòng........................................................................................24

SVTH: Võ Văn Thừa – 1216011069 Châu Ngọc Chí-1216011004

Nguyễn Văn Thanh-1216011065 Trang 2

ETHERNET

CHƯƠNG VI : KẾT LUẬN..............................................................................................26

1. Lý do cho sự thanh công của Ethernet.............................................................26

2. Tương lai của Ethernet......................................................................................26

3. Ưu điểm của công nghệ Ethernet......................................................................27

4. Nhược điểm của công nghệ Ethernet................................................................28

5. Khả năng áp dụng..............................................................................................28

CHƯƠNG VII : THƯC HIỆN BAI LAB ETHERNET....................................................30

1. Mục tiêu:.............................................................................................................30

2. Mô hình:..............................................................................................................30

3. Triển khai............................................................................................................30

3.1. Hoạt cảnh 1..................................................................................................30

3.2. Hoạt cảnh 2..................................................................................................54

3.3. Hoạt cảnh 3..................................................................................................56

3.4. Chạy mô phỏng............................................................................................57

3.5. So sánh va nhận xét kết quả.......................................................................60

TAI LIỆU THAM KHAO.................................................................................................64



ETHERNET

CHƯƠNG I : GIỚI THIÊU VÊ ETHERNET

1. Khái niệm cơ bản vê Ethernet

Ethernet là công nghệ khu vực nội bộ được sử dụng để kết nối các thiết bị mạng ở

khoảng cách gần, được vận hành chỉ trong một toà nhà. Ở mức tối đa, người ta có

thể sử dụng hàng trăm mét để kết nối các thiết bị Ethernet. Nhưng để kết nối các

thiết bị ở khoảng cách địa lý xa thì không thể. Ngày nay, nhờ những tiến bộ về mặt

công nghệ, người ta có thể xem xét lại trở ngại về mặt địa lý này, cho phép mạng

lưới Ethernet mở rộng đến hàng chục kilômet. Gần đây, nó đã có phiên bản 100

Mbps được gọi là Fast Ethernet và 1000 Mbps gọi là Gigabit Ethernet.

2. Lịch sử phát triển

Ethernet là mạng cục bộ do các công ty Xerox, Intel và Digital equipment xây

dựng và phát triển. Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện

nay. Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của ISO,

mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác nhau

kể cả máy tính mini.

Các giai đoạn phát triển:

Năm 1972:

Thí nghiệm về hệ thống đầu tiên được thực hiện tại Xerox PARC bởi Robert

Metcalfe và các đồng nghiệp (Palo Alto Research Center ).

Hệ thống mạng truyền 2,94Mbps dựa trên Ethernet.

Năm 1979: Xây dựng chuẩn Ethernet II, tốc độ 10Mbps

Năm 1981:

Chuẩn IEEE 802.3 được chính thức được sử dụng



ETHERNET

Digital Equipment, Intel, và Xerox cùng phát triển và đưa ra phiên bản

Ethernet Version 2.0, Ethernet II => chuẩn quốc tế

1985: IEEE lấy DIX Ethernet làm nền tảng cho đặc tả kỹ thuật IEEE 802.3.

Sau đó, IEEE mở rộng thêm các ủy ban mới là 802.3u (Fast Ethernet),

802.3z (Gigabit Ethernet over Fiber) và 802.3ab (Gigabit Ethernet over

UTP)…

3. Các thanh phần mạng Ethernet

Data terminal Equipment (DTE): Các thiết bị truyền và nhận dữ liệu DTEs

thường là PC, File Server, Print Server, ...

Data Communication Equipment (DCE): Các thiết bị kết nối mạng cho phép

nhận và chuyển khung trên mạng. DCE có thể là các thiết bị độc lập như Repeter

(không quá 4 Repeter), Switch, Router hoặc các khối giao tiếp thông tin như Card

mạng, Modem, Interconnecting Media: Cáp có thể dài nhất là 500m và ngắn nhất

là 2.5m. Có thể sử dụng cáp xoắn đôi, cáp đồng trục mỏng, cáp đồng trục dày, cáp

sợi quang.

Ethernet có các đặc tính kỹ thuật sau :

Cấu hình truyền thống : Có cấu trúc dạng tuyến phân đoạn, đường truyền

dùng cáp đồng trục, tuy nhiên mỗi thành phần của nó có thể là cấu trúc Star

(Star-wired bus). tín hiệu truyền trên mạng được mã hóa theo kiểu đồng bộ.

Quy cách kỹ thuật 802.3

Vận tốc truyền : 10Mbps,100Mbps,…..10Gbps

Loại cáp : Cáp đồng trục mảnh, cáp đồng trục dày, cáp xoắn đôi, cáp sợi

quang



ETHERNET

Chiều dài tối đa của một đoạn cáp tuyến là 500m, các đoạn tuyến này có thể

được kết nối lại bằng cách dùng các bộ chuyển tiếp và khoảng cách lớn nhất

cho phép giữa 2 nút là 2,8km.

Sử dụng tín hiệu băng tầng cơ bản, truy xuất tuyến hoặc tuyến token (token

bus), giao thức là CSMA/CD, dữ liệu chuyển đi trong các gói (64 – 1518

byte).

Ngày nay, khái niệm Ethernet thường được sử dụng để chỉ một mạng LAN

CSMA/CD, phù hợp với tiêu chuẩn 802.3, đặc điểm :

Hoạt động ở mức liên kết dữ liệu

Theo nguyên tắc CSMA/CD cảm biến sóng mang có phát hiện đụng độ

Thanh phần chính:

Phần cứng mạng : Các thiết bị nối mạng

Giao thức điều khiển truy xuất đường truyền

Khung Ethernet : Đơn vị dữ liệu truyền trên mạng.



ETHERNET

CHƯƠNG II : CHUẨN IEEE 802

Hình 1: Các chuẩn của Ethernet

1. IEEE 802 LAN Standard Family



ETHERNET

Hình 2: Chuẩn IEEE 802.2

2. Điêu khiển truy cập phương tiện truyên (MAC – Địa chỉ MAC có 48bit)

Quy định việc truyền dữ liệu lên phương tiện truyền chia sẻ.

Dựng khung và đánh địa chỉ.

Liên hệ với các thành phần vật lý được dùng để truyền thông tin.

3. Kiểm soát kết nối luận lý (LLC)

Có những chức năng kiểm soát quá trình truyền thông với độ tin cậy cao

Làm cầu nối cho phép giao tiếp chung

Nhận thông tin từ tầng mạng ở bên gửi và chuyển đến cổng thích hợp của hệ

thống đích.

4. Ethernet Standards

Hình 3: Chuẩn IEEE 802.2 trong mô hình TCP/IP



ETHERNET

CHƯƠNG III : GIAO THỨC CSMA/CD1. Giới thiệu CSMD/CD

Để truyền thông tin, mỗi giao tiếp mạng phải lắng nghe cho tới khi không có tín

hiệu trong kênh chung, lúc này nó mới có thể truyền thông tin. Nếu một giao tiếp

mạng thực hiện truyền thông tin trong kênh thì gọi là sóng và các trạm khác phải

chờ đợi cho tới khi sự truyềndẫn này kết thúc. Quá trình này gọi là phát hiện sóng

mạng.

Mọi giao tiếp Ethernet đều có cơ hội ngang nhau trong việc truyền thông tin

trong mạng (Đa truy nhập). Trong quá trình truyền từ đầu này tới đầu kia của

Ethernet, những bít đầu tiên của khung cần phải đi tới mọi vùng của mạng. Tức là

có thể có 2 giao tiếp mạng cùng thấy mạng rỗi và gửi đi cùng 1 lúc. Khi đó

Ethernet phát hiện sự “va chạm” và dừng việc truyền và gửi lại các khung. Đó là

quá trình phát hiện va chạm.

Giao thức CSMA/CD được thiết kế nhằm cung cấp cơ hội ngang bằng truy

nhập kênh chung cho mọi trạm trong mạng. Sau khi gói tin được gửi đi mỗi trạm

trong mạng sẽ sử dụng giao thức CSMA/CD để xem trạm nào sẽ được gửi tiếp sau.

2. Ethernet sử dụng CSMA/CD

IEEE 802.3 (CSMA/CD): tiêu chuẩn này định nghĩa các tính chất có liên

quan tới tầng con MAC. Lớp con MAC sử dụng kỹ thuật CSMA/CD nhằm

giải quyết sự xung đột dữ liệu khi truyền trên mạng.

Tiêu chuẩn IEEE 802.3 mô tả các phương pháp tín hiệu (trên cả băng tần cơ

sở và băng tần rộng), tốc độ dữ liệu, các phương tiện và cấu trúc liên kết.



ETHERNET

Tiêu chuẩn này quy định cụ thể các phương tiện truyền dẫn vật lý như cáp

xoắn, cáp đồng trục và cáp quang.

Băng tần cơ sở (baseband): dành toàn bộ băng thông cho một kênh truyền

(chỉ có một tín hiệu trên đường truyền).

Băng tần rộng (broadband): cho phép nhiều kênh truyền chia sẻ một phương

tiện truyền dẫn (chia sẻ băng thông), thường được sử dụng ở cáp xoắn, cáp

quang để tạo ra nhiều kênh truyền dữ liệu.

Kiểm soát việc truyền và nhận khung trên mạng:

Phát:

Trạm phát lắng nghe tín hiêu trên cáp bằng cách cảm biến sóng mạng, nếu

đường cáprảnh, nó sẽ phát dữ liệu.

Tiếp tục kiểm tra tín hiệu phát từ các trạm khác: Nếu không có thì tiếp tục

phát đến hếtdữ liệu và chuyển sang trạng thái lắng nghe. Nếu có đụng độ thì

phát tín hiệu (Jamming) thông báo cho các trạm khác => dừng phát trong 1

khoảng thời gian, hết đụng độ, phát tiếp.

Nhận : các trạm đều nhận được khung dữ liệu như nhau

Kiểm tra kích thước khung phải lớn hơn kích thước tối thiểu (64byte)

Kiểm tra địa chỉ của trạm khớp với địa chỉ đích trên khung

Mã CRC (cyclic redundancy check) trong khung hợp lệ

Sau khi kiểm tra các điều kiện, dữ liệu của khung sẽ được chuyển cho

chương trình ứng dụng ở mức trên



ETHERNET

Hình 4: Các trạm truy nhập kênh

Một card mạng có thể bắt đầu truyền tại bất kỳ thời điểm nào. Nhưng nó

không truyền nếu cảm nhận được rằng một (số) card khác đang truyền đó là

cảm nhận sóng mạng.

Card mạng đang truyền sẽ hủy bỏ ngay việc truyền dữ liệu khi nó cảm nhận

được một card khác đang truyền đó là sự phát hiện xung đột.

Trước khi cố gắng truyền lại, card mạng đợi một thời đoạn ngẫu nhiên đó là

truy cập ngẫu nhiên.

3. Giải thuật CSMA/CD trong Ethernet

Bước 1: Card mạng nhận gam dữ liệu từ tầng mạng và tạo frame.

Bước 2:Nếu thấy kênh truyền rỗi, nó sẽ bắt đầu truyền frame đi. Nếu thấy

kênh truyền bận, nó đợi khi kênh truyền rỗi và truyền dữ liệu.

Bước 3: Nếu card mạng truyền xong toàn bộ frame mà không phát hiện thấy

việc truyền dữ liệu khác nào, nó xem như việc truyền frame đó đã hoàn

thành.



ETHERNET

Bước 4:Nếu card mạng phát hiện thấy có sự truyền dữ liệu khác, nó sẽ hủy

bỏ việc truyền dữ liệu và gởi tín hiệu hồi.

Bước 5: Sau khi hủy bỏ việc truyền, card mạng bước vào vãn hồi theo luật

số mũ: sau lần xung đột thứ m, card mạng chọn giá trị K ngẫu nhiên từ

( 0,1,2………,2m-1). Card mạng đợi K*512 bit times và trở lại bước 2.

Trong đó:

Tín hiệu bồi: để đảm bảo rằng tất cả các trạm đang truyền biết được xung

đột đang xảy ra 48 bit.

Bit time: 1 microsec cho 10 Mbps Ethernet;với K =1023, thời gian đợi vào

khoảng 50msec

Vãn hồi theo luật số mũ:

Mục tiêu : thích ứng các nổ lực truyền lại với tải trọng hiện tại được ước

lượng

Tải nặng: thời gian đợi ngẫu nhiên sẽ là dài hơn

Xung đột đầu tiên : chọn K từ (0,1), độ trễ là K*512 bit times

Sau xung đột thứ 2 : chọn K từ (0,1,2,3…..)

Sau xung đột thứ 10 : chọn K từ (0,1,2,3….,1023)



ETHERNET

CHƯƠNG IV : CẤU TRÚC KHUNG

Bộ thích ứng mạng bao gồm các gói dữ liệu IP (hoặc gói dữ liệu giao thức tầng

mạng khác) trong khung Ethernet.

Hình 5: Frame

Preamble ( Phần mở đầu):

7 bytes với mẫu bit 10101010 được nối tiếp bởi một byte với mẫu bit

10101011.

Được sử dụng để đồng bộ nhịp đồng hồ giữa bên gởi và bên nhận Addresses

(địa chỉ): 6 bytes.

Nếu bộ thích ứng mạng nhận được một frame có địa chỉ đích trùng với địa

chỉ vật lý của nó, hoặc địa chỉ đích là địa chỉ quảng bá, nó sẽ đưa dữ liệu lên

cho giao thức (được chỉ) tại tầng mạng. Nếu không nó sẽ loại bỏ khung đó.

Type : chỉ giao thức ở tầng trên (network layer), phần lớn là IP nhưng những giao

thức

khác cũng có thể được hỗ trợ như Novell IPX và Apple Talk; cũng có thể kết hợp

là Length<1536.



ETHERNET

CRC : (Cyclic Redundancy Check- Kiểm dư vòng): được kiểm tra tại bên nhận,

nếu pháthiện có lỗi, khung đó bị bỏ.

Preamble 64Bit Đồng bộ. Giúp xác định

nơi bắt đầu khung

Dest.Address 48Bit Địa chỉ vật lý máy sẽ

nhận khung dữ liệu

Src.Address 48Bit Địa chỉ vật lý máy phát

khung dữ liệu

Type 16Bit Xác định loại dữ liệu sử

dụng ở giao thức trên

Data Dữ liệu từ giao thức mức

trên. Tối đa1500byte



ETHERNET

1. Khuôn dạng khung Ethernet

Có bốn kiểu khuôn dạng dữ liệu khác nhau được sử dụng trong mạng Ethernet

bao gồm: Ethernet 802.2, Ethernet 802.3, Ethernet II, và Ethernet SNAP. Mỗi kiểu

khuôn dạng có phần khác nhau và chúng đều có bốn trường chung: địa chỉ nguồn

(source addres), địa chỉ đích(destination address), dữ liệu (data) và trường kiểm tra

lỗi (error-checking). Các kiểu khuôn dạng Ethernet được sử dụng thông thường

nhất là Ethernet 802.2 và Ethernet 802.3. Cáckhuôn dạng Ethernet có kích thước

biến đổi từ tối thiểu 64 byte tới tối đa 1518 byte. Mỗikhuôn dạng chứa thông tin

header kích thước 14 byte cộng với trường Frame Check Sequence chiều dài 4

byte. Phần dữ liệu của khuôn dạng có kích thước biến đổi từ 46 byte tới tối đa1500

byte. Kích thước tổng cộng của frame được tính toán đơn giản bằng cách cộng kích

thước của tất cả các trường – Nếu trường dữ liệu của frame nhỏ hơn 46 byte, frame

sẽ được đệm thêm trường pad để kích thước tối thiểu của nó là 46 byte.

1.1. Ethernet 802.2

Khuôn dạng Ethernet 802.2 là khuôn dạng mặc định được sử dụng cho mạng

Novell Netware 4.x và hệ điều hành mạng cao hơn. Khuôn dạng này hỗ trợ giao

thức IPX/SPX cũngnhư giao thức TCP/IP và là khuôn dạng Ethernet thông thường

nhất được sử dụng ngày nay. Các khuôn dạng này chứa một điểm truy nhập dịch

vụ đích (Destination Service Access Point - DSAP) và một điểm truy nhập dịch vụ

nguồn (Source Service Access Point - SSAP). Một điểm truy nhập dịch vụ (Service

Access Point - SAP) định danh một nút hoặc quá trìnhbên trong, mà quá trình này



ETHERNET

sử dụng tầng con Logical Link Control của tầng Data Link. Mỗiquá trình xảy ra

giữa nút nguồn và nút đích trên mạng có một SAP duy nhất.

Hình 6 : Đinh dạng frame Ethernet 802.2

1.2. Ethernet 802.3

Kiểu khuôn dạng Ethernet 802.3 là kiểu khuôn dạng Novell Netware ban đầu.

Nó dùng cho các mạng đang sử dụng Novell Netware 3.12 và các phiên bản thấp

hơn. Giống như Ethernet 802.2, kiểu khuôn dạng này cũng hỗ trợ giao thức

IPX/SPX, nhưng nó không hỗ trợ các giao thức khác như TCP/IP. Không có các

bit điều khiển (DSAP và SSAP) bên trong khuôn dạng 802.3.



ETHERNET

Hình 7 : Định dạng frame Ethernet 802.3

1.3. Ethernet II

Ethernet II là kiểu khuôn dạng Ethernet đầu tiên được phát triển bởi DEC,

Intel và Xerox. Nó được phát triển trước chuẩn IEEE 802. Nó tương tự khuôn dạng

Ethernet 802.3, nhưng không chứa trường length. Thay thế, khuôn dạng Ethernet II

chứa trường Ethernet Type, mà nó cho phép phân biệt việc sử dụng các giao thức

IPX/SPX, TCP/IP và AppleTalk.

Hình 8 : Định dạng frame Ethernet II

1.4. Ethernet SNAP (Sub-Network Access Protocol)

Ethernet SNAP là một sự điều chỉnh của khuôn dạng Ethernet 802.2 và

Ethernet II. Kiểu khuôn dạng này sử dụng cùng các trường điều khiển như khuôn

dạng 802.2 – Destination Service Access Point (DSAP) và Source Service Access



ETHERNET

Point (SSAP). Nó cũng bổ sung trường Ethernet Type từ khuôn dạng Ethernet II

cộng thêm một trường khác gọi là trường Organisation ID (OUI). Trường này định

danh kiểu mạng mà các khuôn dạng đó đang hoạt động. Ethernet SNAP thì thích

hợp với các giao thức IPX/SPX, TCP/IP và AppleTalk, nhưng khuôn dạng này

hiếm khi được sử dụng.

Hình 9 : Định dạng frame Ethernet SNAP

Tại tầng liên kết dữ liệu, cấu trúc khung là gần như giống nhau cho tất cả

mọi tốc độ của Ethernet từ 10 – 10000 Mbps.

Ethernet quy định một khung (frame) không ít hơn 64 octets (bytes) và

không nhiều hơn 1518 octets.

2. Địa chỉ Ethernet

Mỗi host trong một mạng Ethernet (thật ra là tất cả các host trên thế giới) có

một địa chỉ Ethernet duy nhất. Mô tả một cách kỹ thuật, địa chỉ được gắn vào card

mạng chứ không phải máy tính; nó được ghi vào ROM trên card mạng. Các địa chỉ



ETHERNET

Ethernet thường được in theo thể thức mà con người có thể đọc được: một dãy

gồm 6 bytes được viết dưới dạng thập lục phân, cách nhau bởi dấu hai chấm “:”.

Ví dụ, 80:be:b2 là cách biểu diễn dễ đọc của địa chỉ Ethernet sau : 00001000

00000000 10110001 11100100 10110001 00000010

Để đảm bảo rằng mọi card mạng được gán một địa chỉ duy nhất, mỗi nhà sản

xuất thiết bị Ethernet được cấp cho một phần đầu địa chỉ (prefix) khác nhau. Ví dụ,

Advanced Micro Devices đã được cấp phần đầu dài 24 bit x08002 (hay 8:0:2). Nhà

sản xuất này sau đó phải đảm bảo phần đuôi (suffix) của các địa chỉ mà họ sản xuất

ra là duy nhất.

Mỗi khung được phát ra Ethernet sẽ được nhận bởi tất cả các card mạng có nối

với đường truyền. Mỗi card mạng sẽ so sánh địa chỉ đích trong khung với địa chỉ

của nó, và chỉ cho vào máy tính những khung nào trùng địa chỉ. Địa chỉ duy nhất

như vậy gọi là địa chỉ unicast. Ngoài ra còn có loại địa chỉ broadcast là loại địa chỉ

quảng bá, có tất cả các bit đều mang giá trị 1. Mọi card mạng đều cho phép các

khung thông tin có địa chỉ đích là broadcast đi đến host của nó. Cũng có một loại

địa chỉ khác gọi là multicast, trong đó chỉ một vài bit đầu được đặt là 1. Một host

có thể lập trình điều khiển card mạng của nó chấp nhận một số lớp địa chỉ

multicast. Địa chỉ multicast được dùng để gởi thông điệp đến một tập con (subset)

các host trong mạng Ethernet.

3. Thuật toán truyên

Mỗi máy Ethernet, hay còn gọi là máy trạm, hoạt động độc lập với tất cả các

trạm khác trên mạng, không có một trạm điều khiển trung tâm. Tất cả các trạm đều

thấy frame truyền. Mỗi trạm phải kiểm tra mỗi frame để xác định xem nó có phải

là đích của frame hay không. Mọi trạm đều kết nối với Ethernet thông qua một



ETHERNET

đường truyền tín hiệu chung còn gọi là đuờng trung gian. Tín hiệu Ethernet được

gửi theo chuỗi, từng bit một, qua đường trung gian tới tất cả các trạm thành viên.

Để gửi dữ liệu trước tiên trạm cần lắng nghe xem kênh có rỗi không, nếu rỗi thì

mới gửi đi các gói (dữ liệu). Cơ hội để tham gia vào truyền là bằng nhau đối với

mỗi trạm, tức là không có sự ưu tiên. Sự thâm nhập vào kênh chung được quyết

dịnh bởi nhóm điều khiển truy nhập trung gian MAC (Medium Access Control)

được đặt trong mỗi trạm. Khi một tín hiệu trên thiết bị trung gian Ethernet tới mọi

node được gắn trên mạng, địa chỉ nhận được rõ ràng trong Frame để có thể nhận

diện ra người nhận.

Đặc tả Ethernet ban đầu có đề cập đến vấn đề collision có thể xảy ra trên LAN.

Khi hạ tầng mạng là dùng chung, bất kỳ một tín hiệu điện này cũng được truyền

dẫn trên đường dây cũng có thể xung đột với một tín hiệu của một thiết bị khác.

Khi hai hoặc nhiều Ethernet frame chồng lấp lên đường truyền ở một thời điểm nào

đó, collision xảy ra. Collision sẽ dẫn đến các lỗi bit và mất frame (bit error). Đặc tả

của Ethernet định nghĩa thuật toán CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with

Collision Detection) để giải quyết những collisions không thể tránh khỏi.

CSMA/CD sẽ giúp giảm thiểu số collisions nhưng khi nó xảy ra, CSMA/CD sẽ chỉ

ra việc các máy gửi dữ liệu sẽ nhận ra collision và truyền lại frame như thế nào.

4. Ethernet – Dịch vụ phi kết nối, không tin cậy

Phi kết nối : không bắt tay giữa bộ thích ứng bên gởi và nhận.

Không tin cậy : bộ thích ứng mạng bên nhận không gởi tin báo nhận / không

nhận (ACK hay NACK) đến bộ thích ứng mạng bên gởi.

Dòng của các gam dữ liệu được chuyển lên cho tầng mạng có thể có các

khoảng trống.



ETHERNET

Các khoảng trống này sẽ được lấp nếu ứng dụng sử dụng TCP ở tầng vận

chuyển. Nếu không thì ứng dụng sẽ “ thấy” các khoảng trống đó (xử lý hay

không tùy nó).

5. Các loại địa chỉ khung Ethernet

Địa chỉ Unicast : được dùng khi 1 trạm muốn truyền khung đến trạm khác

trên mạng (1-1). Khi đó vùng địa chỉ nguồn và đích là địa chỉ của các trạm.

Địa chỉ Broadcast : dùng khi 1 trạm muốn truyền khung đến tất cả các trạm

khác trên mạng (1-n). Khi đó vùng địa chỉ đích có tất cả các bit là

(FF:FF:FF:FF:FF:FF)

Địa chỉ Multicast : được dùng khi 1 trạm muốn truyền khung đến trạm khác

trên 1 mạng con (subnet). Khi đó vùng địa đích có 3 byte đầu tiên là

01:00:5E, các byte còn lại là địa chỉ nhóm

6. Các loại lỗi trên khung Ethernet

Runts: Kích thước khung < 64 bytes, khung sẽ bị hủy

Nguyên nhân: thường do đụng độ, nhiễu hoặc dây tiếp xúc kém

Bad CRC: xảy ra khi khung ở máy thu không giống với khung phát đi ở máy

phát. CRC cũng khác nhau

Long : Kích thước khung nhận được : 1518-> 6000 bytes

Nguyên nhân : phần cứng, phần mềm mạng trên trạm phát có vấn đề

Giant : kích thước khung nhận được > 6000 bytes

Nguyên nhân : phần cứng, phần mềm mạng trên trạm phát có vấn đề



ETHERNET

CHƯƠNG V : ỨNG DỤNG CỦA ETHERNET

1. Sử dụng Ethernet cho các hệ thống an ninh giám sát diện rộng với độ

tin cậy cao.

Ngày càng có nhiều tổ chức đảm bảo an ninh cho chính mình bằng cách ứng dụng các

hệ thống an ninh giám sát và hệ thống kiểm soát vào ra điện tử cho cơ sở vật chất, hạ

tầng. Các hệ thống này, cả ở công cộng và tư gia, đã phát triển rầm rộ trong những năm

gần đây.

Các hệ thống giám sát này có thể được sử dụng trong các cụm văn phòng, khu công

nghiệp, trường đại học, các siêu thị bán lẻ, hệ thống giao thông công cộng, những nơi mà

an ninh được đặt lên hàng đầu.

Cùng với sự hiện diện rộng rãi các sản phẩm an ninh, trong đó có camera, hệ thống

thông tin liên lạc, các thiết bị kiểm soát vào ra, các hệ thống báo động và điều khiển là

chúng ngày càng có kết cấu phức tạp. Thách thức đặt ra đầu tiên là để đảm bảo rằng tất cả

các thiết bị sử dụng chung một nền tảng truyền thông. Ethernet là sự lựa chọn đương

nhiên. Đây là một giao thức truyền thông được chứng minh có khả năng cung cấp dịch vụ

nhanh đáng tin cậy. Để đảm bảo độ tin cậy tối đa, cần xem xét cẩn thận cấu trúc liên kết

mạng, băng thông thích hợp và cả hệ thống dự phòng.

2. Cấu trúc liên kết hình sao

Cấu hình liên kết mạng sao luôn là phương pháp thiết kế một cấu trúc liên kết mạng bảo

mật quy mô nhỏ với khả năng truy cập không dây hiệu quả nhất. Nó là một thiết kế rất

đơn giản cho phép sử dụng các thiết bị chuyển mạch không quản lý tại hiện trường được

gắn trực tiếp với chuyển mạch trung tâm với một bảng nổi đa năng. Cổng quang trong ví

dụ này có thể được sử dụng để kết nối các chuyển mạch hiện trường với khoảng cách tới

80 KM kể từ trạm giám sát. Chuyển mạch cấp nguồn qua Ethernet (PoE) tại hiện trường



ETHERNET

sẽ cung cấp cả khả năng giao tiếp và nguồn cho các thiết bị có khả năng cấp nguồn PoE

qua cáp CAT5.

Hình 23 : Cấu trúc liên kết hình sao

Hình 24 mô tả một cấu trúc liên kết vòng dự phòng điển hình được sử dụng cho

một hệ thống thông tin liên trường đại học. Hệ thống này bao gồm các điểm kiểm soát

vào ra của tòa nhà, các điểm truy cập không dây đến các khu vực công cộng và tư nhân

trên khắp khuôn viên trường và giám sát tài sản thông qua camera IP.



ETHERNET

Hình 24 : Cấu trúc liên kết dạng vòng

3. Cấu trúc liên kết vòng

Vòng liên kết quang gigabit đảm bảo sự cách điện giữa các tòa nhà đồng thời mang

đến băng thông thích hợp để hỗ trợ camera và các điểm truy cập wireless. Cấu trúc liên

kết vòng cũng cung cấp các cổng giao tiếp dự phòng trong trường hợp mất đường liên kết

sợi quang.

Việc giám sát hệ thống được thực hiện thông qua chuyển mạch triển khai trong vòng.

Các thiết bị này sử dụng hoặc giao thức hình cây mở rộng nhanh (RSTP) hoặc giao thức

điều khiển vòng độc quyền tốc độ cao như N-Ring của N-TRON để gửi các gói heartbeat

Ethernet tới các thiết bị quanh vòng. Công cụ quản lý vòng được chỉ định sẽ khóa một



ETHERNET

trong những cổng của liên kết này, do đó tất cả các dòng dữ liệu ngoại trừ gói heartbeat,

sẽ được truyền qua cổng khác.

Các vòng không được kiểm tra sẽ tạo ra hiện tượng nhiễu mạng làm ngắt mọi kết nối.

Các gói heartbeat được phép đi qua các cổng bị chặn và được định thời bởi công cụ quản

lý vòng nhằm đảm bảo vòng liên kết không bị ảnh hưởng. Công cụ quản lý vòng phát

hiện sự cố trong hệ thống nếu các gói heartbeat không được nhận đúng thời gian. Nó sẽ

mở cổng bị chặn ngay tức thì.

Hình 25 cho thấy hình ảnh từ trình duyệt web N-TRON N-Ring ở chế độ bình thường

và mặc định. Trạng thái lỗi được biểu thị bằng màu đỏ và sẽ xác định vị trí của sự cố liên

kết. Trong trường hợp này, sự cố xuất hiện giữa chuyển mạch 1, cổng A2 và chuyển

mạch 2, cổng A2.



ETHERNET

Hình 25: Trạng thái vòng quản lý N-Ring qua trình duyệt WEB



ETHERNET

CHƯƠNG VI : KẾT LUẬN

Ethernet là công nghệ mạng LAN phổ biến và thành công nhất trong 30 năm gần

đây hay còn gọi là công nghệ “thống trị” trong mạng cục bộ LAN: Công nghệ LAN được

sử dụng rộng rãi đầu tiên, đơn giản hơn và rẻ hơn so với các công nghệ LAN dùng thẻ bài

(token) và ATM ( Asynchronous Transfer Mode). Luôn theo kịp trong cuộc đua tốc

độ:10, 100, 1000, 10000 Mbps

1. Lý do cho sự thanh công của Ethernet

Sự thành công của Ethernet là do các nhân tố chính sau:

- Sự đơn giản và dễ dàng trong việc duy trì và nâng cấp

- Khả năng kết hợp các công nghệ mới

- Độ tin cậy cao

- Chi phí cho sự lắp đặt và nâng cấp là thấp

- Cho hiệu năng cao

- Dải thông của mạng có thể được tăng lên mà không cần phải thay đổi công nghệ nền

tảng

2. Tương lai của Ethernet



ETHERNET

Hình 30 : Mô hình phát triển Ethernet

Ethernet đã và đang đi qua một cuộc cách mạng từ công nghệ Legacy -> Fast -> Gigabit -

> MultiGigabit.

- Tương lai của môi trường mạng bao gồm:

+ Cáp đồng trục (tốc độ lên đến 1000Mbps)

+ Không dây (đang tiến đến 100Mbps)

+ Cáp quang (trên 10.000 Mbps)

3. Ưu điểm của công nghệ Ethernet

Công nghệ Ethernet và Gigabit Ethernet có những ưu điểm nổi bật là :

Công nghệ Ethernet có khả năng hỗ trợ rất tốt cho ứng dụng truyền tải dữ liệu ở tốc độ

cao và có đặc tính lưu lượng mạng tính đột biến và tính “bùng nổ”.

Cơ cấu truy nhập CSMA/CD công nghệ Ethernet cho phép truyền tải lưu lượng với

hiệu xuất băng thông và thông lượng truyền tải lớn.

Thuận lợi trong việc kết nối cung cấp dịch vụ cho khách hàng. Không đòi hỏi khách

hàng phải thay đổi công nghệ, thay đổi hoặc nâng cấp mạng nội bộ, giao diện kết nối.

Theo thống kê, có tới 95% lưu lượng phát sinh bởi các ứng dụng truyền tải dữ liệu là

lưu lượng Ethernet. Điều này xuất phát từ thực tế là hầu hết các mạng truyền dữ liệu của

các cơ quan, tổ chức (mạng LAN, MAN, mạng Intranet) hiện tại đều được xây dựng trên

cơ sở công nghệ Ethernet.

Sự phổ biến của công nghệ Ethernet tại tầng truy cập mạng của mô hình TCP/IP sẽ tạo

điều kiện rất thuận lợi cho việc kết nối hệ thống với độ tương thích cao nếu như xây dựng

một mạng dựa trên cơ sở công nghệ Ethernet. Điều này sẽ dẫn tới việc giảm đáng kể chi

phí đầu tư xây dựng mạng.



ETHERNET

Mạng xây dựng trên cơ sở công nghệ Ethernet có khả năng mở rộng và nâng cấp dễ

dàng do đặc tính của công nghệ này là chia sẻ chung tiện ích băng thông truyền dẫn và

không thực hiện cơ cấu ghép kênh phân cấp.

Hầu hết các giao thức, giao diện truyền tải ứng dụng trong công nghệ Ethernet đã

được chuẩn hóa (họ giao thức IEEE.802.3). Phần lớn các thiết bị mạng Ethernet của các

nhà sản xuất đều tuân theo các tiêu chuẩn trong họ tiêu chuẩn nói trên. Việc chuẩn hóa

này tạo điều kiện kết nối dễ dàng, độ tương thích kết nối cao giữa các thiết bị của các nhà

sản xuất khác nhau.

Quản lý mạng đơn giản.

4. Nhược điểm của công nghệ Ethernet

Nếu chỉ xét công nghệ Ethernet một cách độc lập, bản thân công nghệ này tồn tại một

số nhược điểm sau đây :

− Công nghệ Ethernet phù hợp với cấu trúc mạng theo kiểu cấu trúc mạng hình cây

mà không phù hợp với cấu trúc mạng ring (dạng vòng). Điều này xuất phát từ việc công

nghệ Ethernet thực hiện chức năng định tuyến trên cơ sở thuật toán định tuyến phân đoạn

hình cây (Spanning-Tree Algorithm); là một trong những thuật toán định tuyến quan

trọng áp dụng trong mạng Ethernet. Cụ thể là thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây

trong nhiều trường hợp sẽ thực hiện chặn một vài phân đoạn tuyến trong ring, điều này sẽ

làm giảm dung lượng băng thông làm việc của vòng ring.

− Thời gian thực hiện bảo vệ phục hồi lớn. Điều này cũng xuất phát từ nguyên nhân là

thuật toán định tuyến phân đoạn hình cây có thời gian hội tụ dài hơn nhiều so với thời

gian hồi phục đối với cơ chế bảo vệ của vòng ring (tiêu chuẩn là 50 ms).

− Không phù hợp cho việc truyền tải loại hình ứng dụng có đặc tính lưu lượng nhạy

cảm với sự thay đổi về trễ truyền tải (jitter) và có độ trễ (latency) lớn. Chưa thực hiện



ETHERNET

chức năng đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cho những dịch vụ cần truyền tải có yêu

cầu về QoS (Quality of Service).

5. Khả năng áp dụng

Công nghệ Ethernet có thể phù hợp triển khai cho việc xây dựng lớp mạng lõi truy nhập, đảm bảo thực hiện chức năng “thu gom” dịch vụ, tích hợp dịch vụ tại tầng truy cập mạng. Điều này tính khả thi do tính tương thích cao về giao diện kết nối và công nghệ đối với khách hàng vì như đã nói ở trên, mạng Ethernet được triển khai hầu hết đối với các mạng nội bộ. Việc áp dụng công nghệ Ethernet ở phân lớp mạng nào còn phụ thuộc vào qui mô, phạm vi của mạng cần xây dựng và còn phụ thuộc vào cấu trúc mạng được lựa chọn phù hợp với mạng cần xây dựng.



ETHERNET

CHƯƠNG VII : THƯC HIÊN BAI LAB ETHERNET

1. Mục tiêu:

Trong bài Lab này sẽ xây dựng mô hình mạng cục bộ Lan : Ethernet theo hai chuẩn 10Base – T và Fast Ethernet 100Base – TX để phân biệt sự khác nhau của hai chuẩn mạng về độ trễ và lưu lượng mạng.

2. Mô hình:

Hoạt cảnh 1: Mô hình mạng gồm 15 máy kết nối như trên với đường truyền là

10Mbps.

Hoạt cảnh 2: Mô hình mạng vẩn như hoạt cảnh 1 nhưng tăng gấp đôi máy tính và

đường truyền vẩn là 10Mbps.

Hoạt cảnh 3: Mô hình mạng giống như mô hình ở hoạt cảnh 2 nhưng thay đổi tốc

độ đường truyền là 100Mbps.

3. Triển khai.

3.1. Hoạt cảnh 1

Bước 1: Tạo Project mới

Mở phần mềm OPNET IT Guru Academic Edition, chọn New từ Menu File.

Chọn Projectvà nhấn OK , Đặt tên project và Scenario name.



ETHERNET

Cửa sổ Startup Wizard:

Chọn Create Empty Scenrio, chọn Next.



ETHERNET

Cửa sổ Chose Network scale , chọn Office , chọn Next.



ETHERNET

Cửa sổ Specify Size, mặc định chọn Next.



ETHERNET

Cửa sổ Select Technologies, tại dòng ethernet chọn Yes sau đó Click Next.



ETHERNET

Cửa sổ Review, Nhấn OK để hoàn tất việc tạo Project.



ETHERNET

Bước 2: Tạo mô hình Network

Khởi tạo mạng cho phòng kế toán (Billing) & kinh doanh (Sales):

Vào Menu Topology chọn Rapid Configuration.

Chon kiểu Star ở mục Configuration click Ok.



ETHERNET

Thẻ Rapid Configuration Star:

Đặt Center Node Model là ethernet16_switch.

Đặt Periphery Node Model là ethernet_wkstn.

Đặt Link Model là 10BaseT.

Đặt Number là 10.

Đặt giá trị PLACEMENT Center X: 45, Y: 25, Raidus: 18 rồi click Ok.



ETHERNET

Khởi tạo mạng cho phòng kỹ thuật (Technical):

Giống như phần khởi tạo cho mạng phòng kế toán và kinh doanh nhưng ở Thẻ

Rapid Configuration Star đặt giá trị Number là 5 và giá trị PLACEMENT

Center Y: 70.



ETHERNET

Kết quả sau khi khởi tạo mạng gồm có 15 máy tính 2 switch.



ETHERNET

Tạo 1 Server để kết nối tới hệ thống mạng.

Chọn Object Palette trong phần Menu Toplogy.

Thêm vào không gian thiết kế 1 Server. Sau đó Click phải lên Server vừa thêm

vào chọn Set name đặt lại tên là “Server”.



ETHERNET

Thêm vào không gian thiết kế dây 10BaseT_link để nối hệ thống mạng với

Server.



ETHERNET

Đổi tên máy và tên Switch:

Đổi tên các máy tính: Click chuột vào node máy tính bấc kỳ chọn Edit Similar

Nodes.



ETHERNET

Đổi tên Switch: click phải vào Switch chọn Set Name -> Đặt Switch1 và

Switch2

Thêm vào không gian thiết kế các thiết bị

Ta cần cấu hình một số loại lưu lượng cho phép chạy trên hệ thống mạng, để

làm được điều này ta cần 2 loại : Application definition và Profile Definition.

Application definition : để cấu hình các loại dịch vụ mạng như : http,Mail,

….

Profile definition : cài đặt cho mỗi loại thiết bị trong mạng có các dịch vụ

riêng.

Từ Object Palette , chọn Profile_Config và Application_Config đặt vào

không gian thiết kế. Sau đó click phải chuột chọn Set name đổi tên lại là

Application_Configuration & Profile_Configuration.



ETHERNET



ETHERNET

Bước 3: Cấu hình cho hệ thống mạng:

Cấu hình cho Application_Config:

Bước 1: Click phải Application_Configuration chọn Edit Attributes.

Bước 2: Tại mục Application Definitions chọn Default > OK.



ETHERNET

Cấu hình cho Profile_Config:

Click phải Profile_Configuration chon Edit Attributes..

Tại thẻ (Profile_Configuration) Attributes, trong mục Profile Configuration

chọn Edit .

Tại ô Row chon 3

Trong cột Profile Name đặt tên là Billing Profile, Sales Profile và Tech Profile.

Thay đổi giá trị cho cột Operation

Thay đổi giá trị cho cột Repeatability.



ETHERNET

Thêm các giá trị trong cột Application:

Trong cột Applications tại dòng Billing Profile chọn Edit, set các giá trị như hình

bên dưới.



ETHERNET

Trong cột Applications tại dòng Sales Profile chọn Edit, set các giá trị như hình

bên dưới.



ETHERNET

Trong cột Applications tại dòng Tech Profile chọn Edit, set các giá trị như hình

bên dưới.



ETHERNET

Cấu hình Server:

Bước 1: Click phải chuột lên Server chọn Edit Attributes.

Bước 2: Tại dòng Application: Supported Services chọn Edit.



ETHERNET

Bước 3: Thêm các dòng như trong hình.



ETHERNET

Cấu hình cho các máy tính từng phòng ban:

1. Phòng Kế toán (Billing):

Bước 1: Nhấn giữ Ctrl + Click chọn các máy tính của phòng kế toán > Click phải

chọn Edit Attributes.

Bước 2: Tại dòng Application: Supported Profiles chọn Edit. Đặt giá trị Rows 1 và

chọn Profile Name là Billing Profile > Click Ok



ETHERNET

Bước 3: Check chọn Apply Changes to Selected Objects > Click Ok.



ETHERNET

2. Phòng Kinh doanh (Sales): Thao tác tương tự như phòng Kế toán (Billing) nhưng

chọn chọn Profile Name là Sales Profile.

3. Phòng Kỹ thuật (Technical): Thao tác tương tự như phòng Kế toán (Billing) nhưng

chọn chọn Profile Name là Tech Profile.

Bước 4: Cấu hình mô phỏng:

Bước 1: Chọn menu Simulation > Choose Individual Statistics…

Bước 2: Bung Global Statistics > Ethernet, chọn delay (sec).

Bước 3: Bung HTTP , chọn Traffic Received (Packets/sec) và Traffic

Sent(Packets/sec) click chọn Ok.



ETHERNET


Nhân bản hoạt cảnh 2

Sau khi hoàn thành hoạt cảnh 1 (tạo và cấu hình cho hệ thống mạng gồm 15 máy

với đường truyền là 10Mbps), bây giờ ta sẽ tiến hành nhân bản hoạt cảnh 2 tăng gấp đôi

máy tính và đường truyền vẩn là 10Mbps.

Bước 1: Vao Menu Scenarios > Chọn Duplicate Scenario…, đặt tên mới la

10Mbps_30 > Click Ok.

Bước 2: Thay đổi Switch ở hoạt cảnh 2: Click phải chuột vào switch1 chọn Edit

Attributes > ở mục model chọn ethernet32_switch > click Ok



ETHERNET



ETHERNET

Bước 3: Coppy để nhân bản thêm các máy tính như hình bên dưới.



ETHERNET


Nhân bản hoạt cảnh 3.

Bây giờ ta sẽ nhân bản hoạt cảnh 3 cấu hình như hoạt cảnh 2 nhưng đường truyền

tang lên là 100Mpbs.

Bước 1: Vao Menu Scenarios > Chọn Duplicate Scenario…, đặt tên mới la

100Mbps_30 > Click Ok.

Bước 2: Click phải chuột vào dây 10BaseT_link bất kỳ > chọn Select Similar

Links để chọn tất cả các dây trên hệ thống mạng > sau đó Click phải chuột lên tất

cả các dây đã chọn và chọn Edit Attributes.



ETHERNET



ETHERNET

Bước 3: Tại dòng model chọn đường truyền là 100BaseT->Click apply Changes

to Selected Objects->Ok.

3.4. Chạy mô phỏng.

Bước 1: Vao menu Scenarios-> Manage Scenarios, thay đổi giá trị cột Results

thanh <collect> va giá trị cột Sim Duration <0,5> như hình .



ETHERNET

Bước 2: Click Ok chạy mô phỏng:



ETHERNET

Bước 3: Click Close .



ETHERNET

3.5. So sánh va nhận xét kết quả.

Vào menu Results > chọn Compare results

Độ trễ của mạng:

Bung Global Statistics- > Ethernet, chọn Delay, nhấn show.



ETHERNET

Nhận xét:

So sánh độ trể giữa hoạt cảnh 10Mpbs_15 và 10Mpbs_30 và 100Mpbs_30, ta có thể

thấy được độ trể của hoạt cảnh 10Mpbs_15 và 10Mpbs_30 so với hoạt cảnh 100Mpbs_30

là rất lớn.

Tốc độ truyền trên hoạt cảnh 10Mpbs_15 và 10Mpbs_30 không có sự chênh lệch

nhiều do cùng đường truyền là 10Mpbs,còn ở hoạt cảnh 100Mpbs_30 sử dụng đường

truyền 100Mpbs nên độ trễ rất nhỏ.

Lưu lượng nhận (traffic received):

BungTraffic Sink > Traffic Received (bits), chọn show.



ETHERNET

Nhận xét:

Đồ thị thống kê này hiển thị tổng lưu lượng nhận của tất cả các máy trạm (station), tỉ

lệ tốc độ nhận giữa 3 hoạt cảnh có độ chênh lệch không nhiều. Tuy nhiên tốc độ cao nhất

lần lượt ở 3 hoạt cảnh là 10Mpbs_15 và 10Mpbs_30 và 100Mpbs_30.

Lưu lương gửi (traffic sent):

Bung Traffic Source- > Traffic sent (byte/sec).



ETHERNET

Nhận xét:

3 hoạt cảnh cũng không có sự sai khác nhiều. Tuy nhiên tốc độ cao nhất lần lượt ở 3

hoạt cảnh là 10Mpbs_15 và 10Mpbs_30 và 100Mpbs_30.



ETHERNET

-------------------Hết--------------------



ETHERNET

TAI LIÊU THAM KHAO

[1] http://vi.wikipedia.org/wiki/EtherneT

[2] www.diendantinhoc.com

[3] www.vn-zoom.com

[4] www.doc.edu.vn



http://www.doc.edu.vn/

http://www.vn-zoom.com/

http://www.diendantinhoc.com/

http://vi.wikipedia.org/wiki/EtherneT

de tai ethernet

Documents