CISCO – CCNA Buổi 2 – Rumbleking's Cyber Funny Blog

Tổng Quan Về Mạng LANs

Thuật ngữ Ethernet đề cập đến một họ các tiêu chuẩn mạng LAN, cùng định nghĩa các tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu của công nghệ mạng LAN có dây phổ biến nhất trên thế giới. Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) định nghĩa về cáp, các đầu nối của cáp, các quy tắc giao thức, và mọi thứ khác cần thiết để tạo ra một mạng Ethernet LAN.

Mạng LAN SOHO

Một mạng LAN cần một công tắc mạng Ethernet LAN, cung cấp nhiều cổng vật lý để kết nối cáp. Ethernet sử dụng cáp Ethernet, đây là một thuật ngữ chung để chỉ bất kỳ loại cáp nào tuân theo bất kỳ tiêu chuẩn Ethernet nào. Mạng LAN sử dụng cáp Ethernet để kết nối các thiết bị hoặc nút Ethernet khác nhau với một trong các cổng Ethernet của công tắc mạng.

Ví dụ:

Mạng Văn Phòng Nhỏ (SOHO): Trong một văn phòng nhỏ hoặc gia đình, một mạng LAN thường được sử dụng để kết nối các máy tính, máy in, và các thiết bị khác với nhau và với internet. Ví dụ, một bộ định tuyến (router) có thể hoạt động như một công tắc mạng và các thiết bị như máy tính xách tay, máy tính để bàn, và máy in được kết nối với bộ định tuyến này thông qua cáp Ethernet.
Cáp Ethernet: Loại cáp này có thể là Cat5e, Cat6, hoặc Cat7, với các đầu nối chuẩn RJ45 ở cả hai đầu. Chúng được sử dụng để truyền dữ liệu giữa các thiết bị mạng trong mạng LAN.
Công tắc mạng (Switch): Một công tắc mạng có thể có từ 4 đến 48 cổng hoặc nhiều hơn. Mỗi thiết bị trong mạng LAN được kết nối với một trong các cổng của công tắc mạng này thông qua cáp Ethernet, cho phép chúng giao tiếp với nhau.

Các Loại Ethernet

Mặc dù Ethernet bao gồm nhiều tiêu chuẩn tầng vật lý khác nhau, nhưng Ethernet hoạt động như một công nghệ mạng LAN duy nhất bởi vì nó sử dụng cùng một tiêu chuẩn tầng liên kết dữ liệu cho tất cả các loại liên kết vật lý Ethernet. Tiêu chuẩn này định nghĩa một tiêu đề (header) và một phần kết thúc (trailer) chung cho Ethernet. Dù dữ liệu chảy qua cáp UTP hay bất kỳ loại cáp quang nào, và bất kể tốc độ, tiêu đề và phần kết thúc của tầng liên kết dữ liệu đều sử dụng cùng một định dạng.

Các Ví Dụ Về Các Loại Ethernet:

Cáp UTP (Unshielded Twisted Pair): Đây là loại cáp phổ biến nhất được sử dụng trong các mạng Ethernet. Ví dụ như Cat5e, Cat6, Cat7. Các cáp này thường được sử dụng trong các môi trường văn phòng và gia đình.
Cáp quang (Fiber Optic Cable): Loại cáp này sử dụng sợi quang để truyền tín hiệu dữ liệu với tốc độ cao và khoảng cách xa hơn so với cáp UTP. Ví dụ như cáp Single-mode và Multi-mode.
Ethernet Gigabit và Ethernet 10 Gigabit: Các tiêu chuẩn này cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn so với Ethernet truyền thống, sử dụng cả cáp UTP và cáp quang.

Xây Dựng Mạng Ethernet LAN Vật Lý với UTP

Để tạo ra một mạch điện, Ethernet định nghĩa cách sử dụng hai dây bên trong một cặp dây xoắn (twisted pair). Để truyền dữ liệu, hai thiết bị tuân theo một số quy tắc được gọi là sơ đồ mã hóa (encoding scheme). Với sơ đồ mã hóa, thiết bị truyền sẽ thay đổi tín hiệu điện theo thời gian, trong khi thiết bị nhận, sử dụng cùng các quy tắc đó, sẽ giải mã các thay đổi này thành các giá trị 0 hoặc 1

Lưu Ý Về Cáp UTP:

Trong một cáp UTP thực tế, các dây sẽ được xoắn lại với nhau, thay vì song song. Việc xoắn các dây với nhau giúp giải quyết một số vấn đề truyền dẫn vật lý quan trọng. Khi dòng điện đi qua bất kỳ dây nào, nó sẽ tạo ra nhiễu điện từ (EMI) làm nhiễu các tín hiệu điện trong các dây lân cận, bao gồm cả các dây trong cùng một cáp. Việc xoắn các cặp dây lại với nhau giúp triệt tiêu hầu hết EMI, do đó hầu hết các liên kết vật lý mạng sử dụng dây đồng đều sử dụng cặp dây xoắn.

Ví Dụ Minh Họa:

Mạng Văn Phòng Nhỏ (SOHO): Trong một văn phòng nhỏ, bạn có thể sử dụng cáp UTP Cat6 để kết nối máy tính với switch Ethernet, từ đó kết nối với router và modem để truy cập internet.
Mạng Doanh Nghiệp: Các doanh nghiệp lớn có thể sử dụng cả cáp UTP và cáp quang để kết nối các switch và router với tốc độ cao, đảm bảo truyền dữ liệu ổn định và nhanh chóng giữa các phòng ban khác nhau.
Mạng Campus: Trong các khuôn viên trường đại học, cáp quang thường được sử dụng để kết nối giữa các tòa nhà, trong khi cáp UTP được sử dụng bên trong các tòa nhà để kết nối các thiết bị đầu cuối như máy tính, máy in, và các thiết bị mạng khác.

Phân Tích Kết Nối Ethernet UTP

Thuật ngữ “liên kết Ethernet” đề cập đến bất kỳ cáp vật lý nào giữa hai nút Ethernet. Cáp UTP chứa các dây đồng, được nhóm thành các cặp dây xoắn (twisted pairs). Tiêu chuẩn 10BASE-T (Ethernet) và 100BASE-T (Fast Ethernet) yêu cầu hai cặp dây, trong khi tiêu chuẩn 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) yêu cầu bốn cặp. Mỗi dây có lớp vỏ nhựa được mã hóa màu, với các dây trong một cặp có cùng một kiểu màu. Ví dụ, đối với cặp dây màu xanh, một dây có vỏ bọc hoàn toàn màu xanh, trong khi dây còn lại có vỏ bọc sọc xanh và trắng.

Nhiều cáp UTP Ethernet sử dụng đầu nối RJ-45 ở cả hai đầu. Đầu nối RJ-45 có tám vị trí vật lý mà các dây trong cáp có thể được chèn vào, gọi là chân (pins). Những chân này tạo ra một nơi mà các đầu dây đồng có thể tiếp xúc với các thiết bị điện tử bên trong các nút ở cuối liên kết vật lý để điện có thể chảy qua.

Hoàn Thành Kết Nối Vật Lý

Để hoàn thành liên kết vật lý, mỗi nút cần một cổng Ethernet RJ-45 tương thích với đầu nối RJ-45 trên cáp, để các đầu nối trên cáp có thể được kết nối với mỗi nút. Các switch thường có nhiều cổng RJ-45 để cung cấp cho các thiết bị người dùng một nơi để kết nối với mạng Ethernet LAN. Mặc dù các đầu nối RJ-45 với cáp UTP là phổ biến, các switch của Cisco thường hỗ trợ các loại đầu nối khác. Cisco switch cho phép một số cổng vật lý có thể thay thế bằng phần cứng cổng khác.

Các Dạng Đầu Chuyển Đổi Ethernet

Gigabit Ethernet Interface Converter (GBIC): Dạng nguyên gốc của bộ chuyển đổi cho các giao diện Gigabit, lớn hơn so với SFP.
Small Form Pluggable (SFP): Thay thế cho GBIC, được sử dụng trên các giao diện Gigabit, với kích thước nhỏ hơn, chiếm ít không gian hơn trên card mạng hoặc switch.
Small Form Pluggable Plus (SFP+): Cùng kích thước với SFP nhưng được sử dụng trên các giao diện 10-Gbps. (Chữ “plus” ám chỉ tăng tốc độ so với SFP).

Ví Dụ Minh Họa

Mạng Văn Phòng Nhỏ (SOHO):
- Cáp UTP: Cáp Cat6 được sử dụng để kết nối máy tính và các thiết bị khác với switch Ethernet.
- Đầu Nối RJ-45: Các đầu nối RJ-45 được sử dụng ở cả hai đầu của cáp để kết nối với các cổng trên switch và các thiết bị.
Mạng Doanh Nghiệp:
- Switch Cisco: Sử dụng các switch Cisco với nhiều cổng RJ-45, cho phép kết nối các thiết bị trong mạng LAN.
- GBIC và SFP: Trong các mạng lớn, sử dụng GBIC hoặc SFP để kết nối các switch với nhau qua các liên kết Gigabit hoặc 10-Gbps.
Mạng Campus:
- Cáp Quang và SFP+: Sử dụng cáp quang với các module SFP+ để kết nối các tòa nhà khác nhau trong khuôn viên trường đại học với tốc độ 10-Gbps.

Cấu Hình Chân Cáp UTP cho 10BASE-T và 100BASE-T

10BASE-T và 100BASE-T sử dụng hai cặp dây trong một cáp UTP, mỗi cặp cho một hướng truyền dẫn, như minh họa trong ví dụ dưới đây. Ví dụ này cho thấy bốn dây nằm trong một cáp UTP kết nối với PC và switch LAN.

Cấu Hình Chân (Pinouts) trong Cáp UTP

Để truyền dẫn đúng qua liên kết, các dây trong cáp UTP phải được kết nối đúng vị trí chân trong các đầu nối RJ-45.

Cấu Hình Chân Chuẩn:
- Các bộ phát của NIC Ethernet sử dụng cặp dây kết nối với chân 1 và 2.
- Các bộ nhận của NIC sử dụng cặp dây ở các vị trí chân 3 và 6.
- Switch LAN, biết các thông tin này về NIC Ethernet, làm ngược lại. Các bộ nhận của switch sử dụng cặp dây ở chân 1 và 2, và các bộ phát sử dụng cặp dây ở chân 3 và 6.

Cáp Thẳng (Straight-through Cable)

Để cho phép NIC của PC giao tiếp với switch, cáp UTP phải sử dụng cấu hình cáp thẳng. Thuật ngữ “pinout” đề cập đến việc nối dây màu nào vào từng vị trí chân số nào trong đầu nối RJ-45. Một cáp Ethernet thẳng kết nối dây tại chân 1 ở một đầu của cáp với chân 1 ở đầu kia của cáp, và cứ thế tiếp tục.

Ví dụ về Cáp Thẳng:

Dây màu trắng/xanh lá cây ở chân 1 nối với chân 1.
Dây màu xanh lá cây ở chân 2 nối với chân 2.
Dây màu trắng/xanh dương ở chân 3 nối với chân 3.
Dây màu xanh dương ở chân 4 nối với chân 4.
Dây màu trắng/xanh dương ở chân 5 nối với chân 5.
Dây màu xanh lá cây ở chân 6 nối với chân 6.
Dây màu trắng/nâu ở chân 7 nối với chân 7.
Dây màu nâu ở chân 8 nối với chân 8.

Sử Dụng:

Cáp thẳng được sử dụng để kết nối các thiết bị hoạt động ở các tầng khác nhau của mô hình mạng, chẳng hạn như máy tính và switch hoặc switch và router.

Cáp Chéo (Crossover Cable)

Cáp chéo được sử dụng để liên kết các thiết bị hoạt động ở cùng một tầng của mô hình mạng, chẳng hạn như hai máy tính, switch, hoặc router.

Ví dụ về Cáp Chéo:

Chân 1 của đầu nối này kết nối với chân 3 của đầu nối kia.
Chân 2 của đầu nối này kết nối với chân 6 của đầu nối kia.
Chân 3 của đầu nối này kết nối với chân 1 của đầu nối kia.
Chân 6 của đầu nối này kết nối với chân 2 của đầu nối kia.

Cáp Chéo (Crossover Cable) và Cáp Thẳng (Straight-Through Cable)

Sơ Đồ Chân Cáp Chéo

Khi kết nối hai switch, cả hai switch đều truyền từ cặp dây ở các chân 3 và 6 và nhận trên cặp dây ở các chân 1 và 2. Vì vậy, cáp chéo phải kết nối một cặp dây ở chân 3 và 6 ở một đầu với các chân 1 và 2 ở đầu kia, kết nối với logic nhận của nút kia.

Sơ Đồ Chân của Cáp Chéo:

Chân 1 (Trắng/Xanh Lá) kết nối với chân 3 (Trắng/Xanh Dương)
Chân 2 (Xanh Lá) kết nối với chân 6 (Xanh Dương)
Chân 3 (Trắng/Xanh Dương) kết nối với chân 1 (Trắng/Xanh Lá)
Chân 6 (Xanh Dương) kết nối với chân 2 (Xanh Lá)

Cáp Thẳng (Straight-Through Cable)

Cáp thẳng được sử dụng khi các thiết bị ở hai đầu truyền dẫn trên các cặp chân khác nhau. Ví dụ, một máy tính (truyền trên các chân 1 và 2) và một switch (truyền trên các chân 3 và 6).

Sơ Đồ Chân của Cáp Thẳng:

Chân 1 (Trắng/Xanh Lá) kết nối với chân 1 (Trắng/Xanh Lá)
Chân 2 (Xanh Lá) kết nối với chân 2 (Xanh Lá)
Chân 3 (Trắng/Xanh Dương) kết nối với chân 3 (Trắng/Xanh Dương)
Chân 6 (Xanh Dương) kết nối với chân 6 (Xanh Dương)

Chọn Loại Cáp Phù Hợp

Cáp Chéo: Sử dụng khi các thiết bị ở hai đầu truyền dẫn trên cùng một cặp chân. Ví dụ, khi kết nối hai máy tính hoặc hai switch.
Cáp Thẳng: Sử dụng khi các thiết bị ở hai đầu truyền dẫn trên các cặp chân khác nhau. Ví dụ, khi kết nối một máy tính với một switch.

Khá là khó hiểu chút, có gì không hiểu thì bạn hãy để lại comment nhé.

CISCO – CCNA Buổi 2