Ethernet, công nghệ tiêu chuẩn vẫn vững vàng sau 50 năm
(spectrum.ieee.org)- Ethernet, ra đời năm 1973 tại Xerox PARC từ một mạng thử nghiệm dựa trên cáp đồng trục, đã trở thành tiêu chuẩn LAN có dây trên toàn thế giới và được vinh danh là IEEE Milestone sau 50 năm
- Khởi điểm là nhu cầu kết nối các máy tính Alto tại PARC với nhau, gắn chúng với máy in laser và cổng ARPANET; Robert M. Metcalfe và David Boggs đã thiết kế cách kết nối hàng trăm máy tính trong một tòa nhà
- Thiết kế ban đầu lấy từ ALOHAnet của University of Hawai’i các ý tưởng về kênh dùng chung, truyền gói và thử lại ngẫu nhiên sau va chạm; thay vì dùng sóng vô tuyến, họ dùng cáp đồng trục để cải thiện tốc độ và vấn đề nhiễu
- Bản triển khai đầu tiên hoạt động ở tối đa 2.94 Mb/s; trong tòa nhà PARC có cáp đồng trục dài 500m, 100 nút transceiver, vampire tap và đầu nối D-type được lắp đặt để kết nối Alto, máy in và máy chủ tệp
- Sau khi Xerox, Intel và DEC công bố đặc tả 10 Mb/s Ethernet năm 1980, IEEE 802 LAN Standards Committee đã chấp nhận nó làm tiêu chuẩn vào năm 1983, dẫn tới IEEE 802.3-1985 và các phần mở rộng tốc độ cao, đa phương tiện về sau
Ethernet bắt đầu từ Xerox PARC
- Xerox Palo Alto Research Center(PARC) tại California là nơi khởi nguồn của nhiều công nghệ máy tính, gồm Alto, máy tính cá nhân đầu tiên dựa trên giao diện người dùng đồ họa, và máy in laser đầu tiên
- PARC cũng là nơi phát minh Ethernet, công nghệ mạng truyền dữ liệu tốc độ cao qua cáp đồng trục
- Ethernet đã trở thành LAN có dây tiêu chuẩn được dùng rộng rãi trong doanh nghiệp và gia đình, và được chọn là IEEE Milestone nửa thế kỷ sau khi ra đời
Mạng để kết nối Alto và máy in laser
- Việc phát triển Ethernet bắt đầu năm 1973 khi Charles P. Thacker hình dung một mạng để các máy tính Alto giao tiếp với nhau, kết nối máy in laser và kết nối cổng ARPANET của PARC
- IEEE Fellow Robert M. Metcalfe đảm nhận việc triển khai, và nhà khoa học máy tính David Boggs sớm tham gia
- Có hai điều kiện thiết kế
- Phải đủ nhanh để hỗ trợ máy in laser
- Phải có thể kết nối hàng trăm máy tính trong cùng một tòa nhà
Cách truyền gói lấy từ ALOHAnet
- Thiết kế Ethernet được truyền cảm hứng từ ALOHAnet, một hệ thống dựa trên vô tuyến của University of Hawai’i
- ALOHAnet hoạt động bằng cách để máy tính gửi các gói có gắn địa chỉ người nhận lên một kênh dùng chung; nếu hai thông điệp va chạm, máy tính gửi sẽ chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi thử lại
- Metcalfe tóm tắt đề xuất ban đầu trong một bản ghi nhớ có tên Alto Aloha Network
- Dùng cáp đồng trục thay cho sóng vô tuyến có thể giúp truyền dữ liệu nhanh hơn và hạn chế nhiễu
- Dùng tap của truyền hình cáp cho phép kết nối mà không cần cắt cáp đồng trục, nhờ đó người dùng có thể tham gia hoặc rời mạng mà không phải tắt toàn bộ hệ thống
Bản triển khai Ethernet đầu tiên năm 1973
- Metcalfe và Boggs đã thiết kế phiên bản đầu tiên của thứ nay được biết đến là Ethernet vào năm 1973
- Phiên bản đầu tiên truyền dữ liệu ở tốc độ tối đa 2.94 Mb/s, đủ để vận hành máy in laser và truyền qua cáp đồng trục
- Ở giữa hành lang tòa nhà PARC, một sợi cáp đồng trục 9.5mm dày và cứng được lắp đặt
- Chiều dài cáp là 500m
- Có 100 nút transceiver được nối bằng đầu nối N
- Thiết bị kết nối này được gọi là vampire tap
- Mỗi vampire tap là một hộp nhỏ có vỏ cứng, với hai đầu dò xuyên qua lớp cách điện bên ngoài của cáp để tiếp xúc với lõi đồng
- Cấu trúc này cho phép thêm nút mới trong khi vẫn duy trì các kết nối hiện có
- Mỗi vampire tap có ổ cắm đầu nối D-type gồm một phích cắm 9 chân và 9 ổ jack, cho phép máy tính Alto, máy in và máy chủ tệp gắn vào mạng
NIC và tên gọi Ethernet
- Để các thiết bị giao tiếp với nhau, Metcalfe và Boggs đã tạo ra card giao tiếp mạng(NIC) tốc độ cao đầu tiên
- Bảng mạch này được nối với bo mạch chủ của máy tính và bao gồm thành phần ngày nay được biết đến là cổng Ethernet
- Các nhà nghiên cứu đổi tên ban đầu Alto Aloha Network thành Ethernet
- Việc đổi tên nhằm làm rõ hơn rằng hệ thống này có thể hỗ trợ không chỉ Alto mà bất kỳ máy tính nào
- Alan Kay nhớ lại rằng cái tên bắt nguồn từ nhận xét ban đầu của Thacker: “cáp đồng trục chẳng qua là ether bị bắt giữ”
- Metcalfe, Boggs, Thacker và Butler W. Lampson đã nhận bằng sáng chế Hoa Kỳ cho phát minh này vào năm 1978
10 Mb/s Ethernet và tiêu chuẩn hóa trong ngành
- PARC tiếp tục phát triển và công bố Ethernet hoạt động ở 10 Mb/s vào năm 1980
- Bản cập nhật này là kết quả hợp tác giữa các nhà nghiên cứu của Xerox, Intel và Digital Equipment Corp.(DEC) nhằm tạo ra một phiên bản Ethernet cho việc sử dụng rộng rãi trong ngành
- Ethernet được thương mại hóa vào năm 1980 và nhanh chóng phát triển thành tiêu chuẩn LAN công nghiệp
- Để cung cấp một khuôn khổ cho các công ty máy tính sử dụng công nghệ này, vào tháng 6 năm 1983, IEEE 802 Local Area Network Standards Committee đã chấp nhận Ethernet làm tiêu chuẩn
- Hiện nay, họ tiêu chuẩn IEEE 802 gồm 67 tiêu chuẩn đã công bố và 49 dự án đang được phát triển
- Ủy ban IEEE 802 hợp tác với các tổ chức tiêu chuẩn trên toàn thế giới để phát hành một số tiêu chuẩn IEEE 802 dưới dạng hướng dẫn quốc tế
Kỷ niệm IEEE Milestone
- Bên ngoài cơ sở PARC sẽ trưng bày một biển IEEE Milestone vinh danh Ethernet
- Biển ghi rằng Ethernet LAN có dây được phát minh tại Xerox PARC vào năm 1973, lấy cảm hứng từ mạng vô tuyến gói ALOHAnet và ARPANET
- Biển cũng nêu tiến trình rằng năm 1980, Xerox, DEC và Intel đã công bố đặc tả 10 Mb/s Ethernet dựa trên cáp đồng trục, và đặc tả này trở thành IEEE 802.3-1985 Standard
- Về sau, Ethernet được mở rộng lên tốc độ cao hơn và sang các môi trường truyền dẫn twisted-pair, quang và không dây, rồi được sử dụng rộng rãi trong các môi trường gia đình, thương mại, công nghiệp và học thuật
- Chương trình IEEE Milestone do IEEE History Center vận hành, nhằm ghi nhận những tiến bộ công nghệ nổi bật trên toàn thế giới
- IEEE Santa Clara Valley Section đã tài trợ việc đề cử, và lễ vinh danh dự kiến diễn ra tại cơ sở PARC vào ngày 18 tháng 5
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Nếu nhà đã có cáp đồng trục, MoCA là một lựa chọn đáng cân nhắc
Khi cải tạo căn nhà cũ, tôi đã đi Ethernet đến từng phòng và kết nối các điểm truy cập có dây hoặc jack trong phòng làm việc; tốc độ, và đặc biệt là độ ổn định, tốt hơn Wi‑Fi hay mạng mesh rất nhiều
Nhà hiện tại thì khó đi thêm Ethernet, nhưng gần như phòng nào cũng có cáp đồng trục cho truyền hình cáp, nên tôi biết được rằng tiêu chuẩn MoCA có thể truyền dữ liệu tối đa 2.5Gbps trên cáp đồng trục
Nhờ vậy có thể kết nối mạng có dây cho điểm truy cập có dây, máy tính hoặc TV ở bất cứ đâu trong nhà
Nếu là trước thời CAT5e, dù có đi cáp Ethernet thì cũng chỉ ở mức 100Mbps; còn trước năm 1995 thì khả năng cao là CAT4, dưới 20Mbps
Tôi có mắc một sợi cáp Ethernet giữa hai phòng xa nhau nhất trong nhà, nhưng nó được treo gần trần bằng móc cốc hoặc đinh nên trông hơi xấu
Muốn làm cho đúng thì phải đi qua crawlspace hoặc gác mái, nhưng tôi không muốn bò vào crawlspace, còn gác mái thì nếu bước sai có thể xuyên thủng trần, lại nhiều vật liệu cách nhiệt nên khá ngại
Tôi tự hỏi liệu có thể mở phần trên tường, khoan lỗ hướng lên, buộc cáp vào một cây sào rồi đẩy lên gác mái, sau đó cho drone bay trong gác mái để móc vào vòng cáp và kéo về đến cửa tiếp cận hay không
Nó rất hợp với các căn hộ có jack truyền hình cáp ở từng phòng; chỉ cần kiểm tra bộ chia băng rộng phù hợp và bộ lọc tại điểm ranh giới nơi cáp đi vào nhà
Có những bộ kit quảng cáo tốc độ gigabit, nhưng xem đánh giá thì tốc độ thực tế có vẻ dao động khá nhiều
https://en.wikipedia.org/wiki/Power-line_communication
https://www.tp-link.com/us/home-networking/powerline/tl-pa70...
Tôi nhớ loại cáp “Ethernet” dùng khi mới đi làm là cáp đồng trục, và bài viết cũng nói Ethernet đầu tiên chạy trên cáp đồng trục
Trong cách dùng ngày nay, Ethernet dường như gần như đồng nghĩa với CAT5
Điều đáng ngạc nhiên hơn là có thể dùng truyền hình cáp và MoCA đồng thời trên cùng một đường dây
Robert Metcalfe, người phát minh Ethernet, từng dự đoán vào năm 1995 rằng Internet sẽ sụp đổ vào năm sau vì công nghệ nền tảng không thể mở rộng, và cuối cùng ông đã phải ăn lại chính lời mình theo đúng nghĩa đen
https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Metcalfe#:~:text=24%5D%...
Với tư cách người đã phát triển Wi‑Fi/router khá nhiều, nếu nói một câu châm ngôn thì đó là: “người hiểu wireless hoạt động thế nào sẽ dùng cáp”
Khi cải tạo căn hộ, tôi lắp rất nhiều jack để ở bất cứ đâu trong không gian 80㎡ cũng có ổ Ethernet gần nhất trong vòng 2m, kể cả nhà vệ sinh
Phía sau TV, 4 cổng vẫn chưa đủ nên tôi lắp thêm router
Wi‑Fi gần như là giải pháp tạm khi không có lựa chọn đó; nếu uplink cáp quang là 1000/500 với giá 35 euro/tháng thì tôi cũng muốn dùng được đúng mức đó ở phía client
Tôi vẫn bật 2.4GHz và 5GHz, nhưng không ai dùng vì LTE là lựa chọn tốt hơn. Tôi đặt Mikrotik ở nhiều nơi và Wave 2 cũng dùng được, nhưng cáp Ethernet hoạt động tốt hơn nhiều thì chẳng có lý do gì phải dùng
Nhất là khi tính cả PoE và injector; dù xu hướng là gì thì các định luật vật lý vẫn không bị phá vỡ
Kết luận là nếu ở nhà không dùng được Ethernet và mạng di động cũng kém thì hãy dùng công nghệ không dây mới nhất, còn nếu không phải vấn đề đó thì dùng cáp áp đảo hơn hẳn
Một số TV có thể cắm adapter USB-RJ45, nhưng đa số cổng USB là USB 2 nên giới hạn thực tế khoảng 300Mbps
Các model tốt có cổng USB 3, nhờ đó có thể đạt 1Gbps với adapter RJ45
Mong các hãng sản xuất đưa cổng RJ45 tối thiểu gigabit, tốt hơn nữa là 2.5Gbps, vào TV
Tùy mục đích sử dụng, tôi đặt 7 router Wi‑Fi trong khuôn viên; trong đó 5 cái dùng để giữ thiết bị IoT trên mạng riêng, 2 cái cho thiết bị cá nhân của gia đình
Nhưng ngoại trừ laptop, mọi máy tính tôi dùng đều được nối có dây Cat6 trở lên
Ở garage tách biệt cũng có máy tính backup nên tôi đã kéo dây Ethernet đến tận đó
Ethernet rất tuyệt, nhưng Wi‑Fi cũng khá tuyệt, mỗi thứ có trường hợp sử dụng phù hợp riêng
Thành thật mà nói, Wi‑Fi hiện đại thật sự rất tốt. Từ khi mua router mạnh, tôi cũng không còn vấn đề về sóng nữa
Không phải lúc nào “cứ đi dây đi” cũng là giải pháp. Vì các thiết bị từng gặp vấn đề sóng không hỗ trợ Ethernet có dây
Điều đáng tiếc là mọi thứ đã bị cố định vào gói 1500 byte
Dù có thể bù bằng phần cứng, việc xử lý 100G hay 10G thành từng khối 1500 byte thật khá nực cười
Packet là cách diễn đạt mô tả việc phân mảnh giữa các switch, tức tầng 3
Nếu không có tôi và avb, có thể mọi thứ đã không thành ra như hiện nay
Một lúc nào đó tôi nên viết lại cho có hệ thống, nhưng nói ngắn gọn thì FDDI từng là con đường tiến tới 100Mbit, còn tôi muốn 100Mbit Ethernet; các kỹ sư phần cứng của Sun lại tưởng tôi muốn tín hiệu trên dây đồng theo cùng cách như thời 10Mbit
Thực ra mối quan tâm của tôi không phải chuyện đó, mà là như ai đó trong luồng này đã nói: cắm một hub 10Mbit vào thì nó vẫn hoạt động cùng 100Mbit, gigabit, v.v.
Trong đầu tôi, tất cả chỉ là vấn đề định dạng frame, và nếu định dạng giống nhau thì có thể có được switch giá rẻ
Ngày nay thực tế đúng là như vậy, và khoảng năm 1990 tôi đã dự đoán được xu hướng này
Với những người ghét 1500 byte, interconnect bộ nhớ của SGI đã dạy rằng “to không phải lúc nào cũng tốt hơn”
Khi xử lý cache miss từ xa, đơn vị lớn không tốt; tôi giải thích chưa hay lắm, nhưng đơn vị nhỏ cũng có giá trị
Nếu muốn, tôi sẽ viết lại nội dung này cho đàng hoàng
Điều đáng kinh ngạc ở Ethernet là dù trộn nhiều loại cáp và tốc độ khác nhau, nó vẫn hoạt động tốt
Gần đây tôi thử cho vui bằng cách nối một hub chỉ 10Mbit/s vào switch 10/100Mbit/s, rồi lại nối vào switch gigabit, và mọi thứ cứ thế chạy
Tôi nhớ khoảng 20 năm trước từng đi dây Cat5 gigabit trong môi trường công nghiệp
Nhà tôi cũng tầm tuổi đó và có Cat5 rải khắp nơi, đến giờ vẫn trụ rất tốt
Với mạng có dây, 1 gigabit vẫn là tiêu chuẩn; 2.5G là lựa chọn đắt tiền trong một số trường hợp, còn 10G là lựa chọn rất đắt đối với gia đình và doanh nghiệp nhỏ
Nếu bỏ thời gian, tôi có thể làm ít nhất một ổ Ethernet cho mỗi phòng, và cũng có thể lấy được một cặp dây lên gác mái
Điều tiếc là họ tuốt vỏ nhiều hơn cần thiết và không chừa nhiều dây thừa, nhưng vẫn đủ để bấm đầu và gắn keystone jack
Tôi từng nghĩ nó sẽ dùng được lâu hơn nhu cầu của mình, cho đến khi biết ISP cung cấp 2.5Gbps tới tận nhà
VR có thể sẽ thay đổi điều đó
Thật buồn khi nhìn vào mức giá Internet tệ đến mức nào, đặc biệt ở Mỹ hoặc các nước có độc quyền ISP
Lý do duy nhất khiến Internet của tôi tương đối rẻ là ở nước tôi đã có nhiều cạnh tranh từ sớm
10G thì cáp đồng dễ kiếm, nhưng SFP có vẻ phổ biến hơn
Khi chipset nhanh hơn, tiêu thụ điện và tỏa nhiệt giảm, cáp đồng có thể quay lại
Đã có nhiều người nhận được tốc độ cao hơn từ ISP, và trong các sản phẩm tiêu dùng 5 năm qua, khá nhiều thiết bị ít nhất cũng có 2.5G
Doanh nghiệp nhỏ cũng thường dùng tối thiểu SFP ở cấp từng tầng
Nếu quan tâm đến lịch sử ban đầu của Ethernet, ghi chép phỏng vấn lịch sử truyền khẩu Bob Metcalfe của Computer History Museum là tài liệu đáng đọc
https://archive.computerhistory.org/resources/text/Oral_Hist...
Tôi vẫn thấy tiếc vì cái tên này lại được đặt cho cấu hình có dây chứ không phải không dây
Wi‑Fi cũng dùng một dạng biến thể nhẹ của Ethernet frame
Việc Ethernet sau 50 năm vẫn không chậm lại có vẻ là bằng chứng cho câu “nếu chưa hỏng thì đừng sửa”
Ngay cả trong thời đại không dây chiếm lĩnh mọi thứ, thật ấn tượng khi công nghệ lâu đời này vẫn tiếp tục giữ được liên quan
Stack công nghệ của tôi cũng gồm Java, monolith, cơ sở dữ liệu SQL; dù không dùng hết các xu hướng mới nhất, chúng tôi vẫn cung cấp dịch vụ ổn định cho khách hàng trả tiền
Thứ tương đối được giữ ổn định là frame và cách bố trí địa chỉ, đây là một ví dụ của mẫu “eo hẹp” của Kleinrock trong thiết kế giao thức
Có một giao thức mang cảm giác “hoàn thiện” theo nghĩa tốt cũng hay
10Base-T là topology và kiểu cáp mới, ảo hóa bus bên trong hub; còn switched Ethernet gần với một mạng thông minh giả vờ là Ethernet trước các thiết bị đầu cuối ngây thơ
Khi tốc độ dữ liệu tăng, cách truyền tín hiệu cũng thay đổi, môi trường truyền dẫn mở rộng từ đồng đến cáp quang, và tiêu chuẩn đã cho nghỉ hưu baseband coax vượt quá 10Mbps
Dù vậy, việc khiến chúng hoạt động dưới cùng một mái nhà tiêu chuẩn đã giúp giảm tình trạng lắp mạng của một nhà cung cấp nào đó rồi hối hận khi một kiểu cáp/cách truyền tín hiệu khác nhanh hơn và rẻ hơn xuất hiện