Tweet
Các giao thức mạng truyền thông (networking protocol) sẽ chi phối và quyết định các hệ thống bao gồm các thiết bị, các người dùng và các ứng dụng nói chuyện với nhau như thế nào. Các giao thức mạng cũng sẽ chi phối các mạng được tạo ra như thế nào, mạng được bảo dưỡng ra sao và các hệ thống giao tiếp sử dụng các qui tắc nào.
Loạt bài này thảo luận về các giao thức mạng sẽ được sử dụng rộng rãi trong thời gian sắp tới. Cụ thể hơn, các giao thức mạng sẽ liên quan như thế nào khi hình ảnh tương lai của các hệ thống mạng dần sáng tỏ. Các chủ đề được đề cập đến trong số báo DanCisco số đặc biệt này bao gồm:
Giao thức mạng, bắt đầu ở tầng thấp nhất với chuẩn Ethernet
Chúng ta có lẽ không nghĩ tới Ethernet như một giao thức mạng. Tuy nhiên, thật ra Ethernet là một trong những giao thức phổ biến nhất hoạt động ở các lớp thấp nhất trong hạ tầng mạng (lớp vật lý và lớp datalink). Bắt đầu từ những mạng 10 Mbs chạy trên cáp đồng trục, sau đó sử dụng cáp đồng và cáp quang, Ethernet đã chuyển qua nhiều loại cáp và phương tiện truyền dẫn khác nhau qua nhiều năm.
Chúng ta đã chứng kiến tốc độ của Ethernet tăng rất nhanh theo thời gian. Bắt đầu với tốc độ 10Mbs (IEEE 802.3i trên cáp xoắn đồng), Ethernet nhảy lên tốc độ 100 Mbps (802.3u FastEthernet), 1000Mbps (802.3z trên cáp quang, 802,3ab trên cáp đồng), sau đó lên 10 Gbps (802.3ae trên cáp quang và 802.3an trên cáp đồng). Và giờ đây, chúng ta đã chứng kiến mạng tốc độ 100 Gbps (802.3 ba trên cáp quang và cáp short-haul coax). Nhìn chung, có một nguyên tắc về sự gia tăng tốc độ. Mỗi thế hệ của Ethernet gia tăng tốc độ lên 10 lần so với thế hệ trước đó.
Tuy nhiên, có một điều thú vị diễn ra trên đường cải tiến từ 10Gbps lên 100Gbps. Một chuẩn trung gian phát sinh 40Gbps chạy trên cáp quang multimode và single mode. Tại sao chuẩn 40Gbps được dùng? Có hai lý do: tính năng kỹ thuật và chi phí. Ở thời điểm hiện tại, việc thiết kế và sản xuất các bộ chuyển đổi transceiver hỗ trợ 40Gbps có chi phí rẻ hơn và dễ dàng hơn so với transceiver hỗ trợ100 Gbps. Một vài người dùng muốn các mạng nhanh hơn 10Gbps nhưng lại không thể chờ để nâng cấp lên mạng 100 Gbps. Tốc độ trung gian 25Mbps cũng được xem là một chọn lựa trong lĩnh vực Multigigabit Ethernet.
Trong 35 năm qua, định dạng frame cơ bản của Ethernet không đổi: một frame có kích thước 1500-byte trong đó bao gồm 14-byte header và 4 byte trailer, tạo thành một frame có tổng chiều dài 1518 bytes. Việc sử dụng các frame có kích thước khổng lồ (jumbo frame) để gia tăng kích thước của Ethernet frame để truyền dữ liệu hiệu quả hơn cũng được sử dụng. Một cách tổng thê, cấu trúc cơ bản của frame Ethernet đã chứng tỏ rất mạnh và hiệu quả trong truyền dữ liệu. Cấu trúc frame này trở thành một định dạng frame phổ biến nhất được sử dụng toàn cầu.
Power over Ethernet PoE: cấp nguồn điện có công suất đến 60Watts và cao hơn nữa
Chuẩn PoE khởi nguồn từ ý tưởng dùng một sợi cáp duy nhất đến thiết bị để cung cấp đồng thời dữ liệu data và nguồn cho thiết bị đó. Cisco đi tiên phong trong lĩnh vực này khi hiện thực tính năng PoE trên các dòng switch 3500 và 3550 PoE, hỗ trợ các điện thoại IP Phones như là những kiểu thiết bị đầu tiên tận dụng tính năng này.
Khi PoE đã được thị trường chú ý, người ta đã cố gắng chuẩn hóa khả năng này. Chuẩn PoE đầu tiên là IEEE 802.3af, cung cấp công suất 15.4 watt từ một cổng của Ethernet switch đến một thiết bị IP Phone, Access Point…trên khoảng cách lên đến 100m.
Nhu cầu cho công suất cung cấp lớn hơn đã trở nên rõ ràng từ các thiết bị mới như các access point, các IP Phong có tích hợp video, IP cameras với độ phân giải cao…Để đáp ứng nhu cầu này, các chuẩn PoE mới đã nâng lên 30watts ở cổng của switch (PoE+).
Khi yêu cầu công suất PoE tiếp tục gia tăng, Cisco đã cung cấp công suất lên đến 60watt trên một cổng PoE. Tính năng này được biết đến như Universal PoE (UPoE). Mặc dù không nhiều ứng dụng và thiết bị cần đến mức này, một vài trạm ứng dụng đồ họa cũng sử dụng phần công suất vượt trội này. Trong tương tương, một chuẩn mới 802.3bt cũng đang hình thành với mức cho phép lên đến 90 watts ở mỗi cổng của switch. Chuẩn mới này sẽ cho phép một thế hệ mới của các thiết bị PoE và các ứng dụng bùng nổ.
Hiện nay tiếp tục có hai khuynh hướng cải tiến. Hướng cải tiến đầu tiên là PoE thường trực. Tính năng này đảm bảo rằng nguồn luôn được cung cấp đến thiết bị ngay cả khi switch khởi động lại. Tính năng này sẽ rất hữu ích cho những thiết bị bảo mật như door access, các video camera….
Hướng cải tiến thứ hai là Fast PoE. Tính năng này đảm bảo là nếu một switch hoàn toàn tắt nguồn và khởi động lại, nó sẽ chèn một nguồn cho thiết bị trong khoảng 30 giây. Nói cách khác, các thiết bị không cần phải chờ cho đến khi một switch khởi động xong hoàn toàn (có thể chiếm vài phút). Khả năng này giúp thiết bị khôi phục nhanh chóng với các sự cố kiểu cúp điện ở Việt nam.
Mạng tốc độ cao MultiGigabit trên hạ tầng cáp mạng hiện hữu
Thời gian mà một doanh nghiệp sử dụng một switch thường là từ 5 năm đến 7 năm, đối với một Access Point là từ 3 đến 4 năm. Tuy nhiên, trong hạ tầng mạng, phần khó thay thế nhất và chúng ta ít nghĩ đến nhất chính là hệ thống cáp. Khi hệ thống cáp đã được thi công xong, nó thường được sử dụng khoảng 10 đến 15 năm. Trong khoảng thời gian này, các chuẩn mới cho cáp cũng ra đời.
Khi chuẩn 10 GBps chạy trên cáp đồng đời, nó sử dụng các phương pháp mã hóa để có thể truyền nhiều bit hơn so với chuẩn 1 Gbps. Chuẩn 10Gbps yêu cầu loại cáp đồng chất lượng tốt (tối thiểu Cat6a) và dùng phương thức mã hóa mới cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn. Khi kết hợp hai yếu tố này, truyền dữ liệu với tốc độ 10Gbps trên cáp đồng là điều trở nên hiện thực. Thách thức ở đây là, hệ thống cáp mạng của một doanh nghiệp ít khi được thay thế, trừ phi cả tòa nhà có một dự án nâng cấp tổng thể. Chính vì vậy một vài nơi có thể chọn lựa triển khai Multigigabit Ethernet. MGigabit cung cấp tốc độ 2.5Gbps trên cáp Cat5e và 5Gbps trên cáp Cat6.
Loạt bài này thảo luận về các giao thức mạng sẽ được sử dụng rộng rãi trong thời gian sắp tới. Cụ thể hơn, các giao thức mạng sẽ liên quan như thế nào khi hình ảnh tương lai của các hệ thống mạng dần sáng tỏ. Các chủ đề được đề cập đến trong số báo DanCisco số đặc biệt này bao gồm:
- Sự phát triển của công nghệ Power over Ethernet (PoE)
- Sự phát triển của công nghệ MultiGigabit (MGig) trên cáp đồng
- Sự phát triển của các giao thức lớp 3 cho kỷ nguyên mạng kế tiếp: VxLAN, LISP và TrustSec
Giao thức mạng, bắt đầu ở tầng thấp nhất với chuẩn Ethernet
Chúng ta có lẽ không nghĩ tới Ethernet như một giao thức mạng. Tuy nhiên, thật ra Ethernet là một trong những giao thức phổ biến nhất hoạt động ở các lớp thấp nhất trong hạ tầng mạng (lớp vật lý và lớp datalink). Bắt đầu từ những mạng 10 Mbs chạy trên cáp đồng trục, sau đó sử dụng cáp đồng và cáp quang, Ethernet đã chuyển qua nhiều loại cáp và phương tiện truyền dẫn khác nhau qua nhiều năm.
Chúng ta đã chứng kiến tốc độ của Ethernet tăng rất nhanh theo thời gian. Bắt đầu với tốc độ 10Mbs (IEEE 802.3i trên cáp xoắn đồng), Ethernet nhảy lên tốc độ 100 Mbps (802.3u FastEthernet), 1000Mbps (802.3z trên cáp quang, 802,3ab trên cáp đồng), sau đó lên 10 Gbps (802.3ae trên cáp quang và 802.3an trên cáp đồng). Và giờ đây, chúng ta đã chứng kiến mạng tốc độ 100 Gbps (802.3 ba trên cáp quang và cáp short-haul coax). Nhìn chung, có một nguyên tắc về sự gia tăng tốc độ. Mỗi thế hệ của Ethernet gia tăng tốc độ lên 10 lần so với thế hệ trước đó.
Tuy nhiên, có một điều thú vị diễn ra trên đường cải tiến từ 10Gbps lên 100Gbps. Một chuẩn trung gian phát sinh 40Gbps chạy trên cáp quang multimode và single mode. Tại sao chuẩn 40Gbps được dùng? Có hai lý do: tính năng kỹ thuật và chi phí. Ở thời điểm hiện tại, việc thiết kế và sản xuất các bộ chuyển đổi transceiver hỗ trợ 40Gbps có chi phí rẻ hơn và dễ dàng hơn so với transceiver hỗ trợ100 Gbps. Một vài người dùng muốn các mạng nhanh hơn 10Gbps nhưng lại không thể chờ để nâng cấp lên mạng 100 Gbps. Tốc độ trung gian 25Mbps cũng được xem là một chọn lựa trong lĩnh vực Multigigabit Ethernet.
Trong 35 năm qua, định dạng frame cơ bản của Ethernet không đổi: một frame có kích thước 1500-byte trong đó bao gồm 14-byte header và 4 byte trailer, tạo thành một frame có tổng chiều dài 1518 bytes. Việc sử dụng các frame có kích thước khổng lồ (jumbo frame) để gia tăng kích thước của Ethernet frame để truyền dữ liệu hiệu quả hơn cũng được sử dụng. Một cách tổng thê, cấu trúc cơ bản của frame Ethernet đã chứng tỏ rất mạnh và hiệu quả trong truyền dữ liệu. Cấu trúc frame này trở thành một định dạng frame phổ biến nhất được sử dụng toàn cầu.
Power over Ethernet PoE: cấp nguồn điện có công suất đến 60Watts và cao hơn nữa
Chuẩn PoE khởi nguồn từ ý tưởng dùng một sợi cáp duy nhất đến thiết bị để cung cấp đồng thời dữ liệu data và nguồn cho thiết bị đó. Cisco đi tiên phong trong lĩnh vực này khi hiện thực tính năng PoE trên các dòng switch 3500 và 3550 PoE, hỗ trợ các điện thoại IP Phones như là những kiểu thiết bị đầu tiên tận dụng tính năng này.
Khi PoE đã được thị trường chú ý, người ta đã cố gắng chuẩn hóa khả năng này. Chuẩn PoE đầu tiên là IEEE 802.3af, cung cấp công suất 15.4 watt từ một cổng của Ethernet switch đến một thiết bị IP Phone, Access Point…trên khoảng cách lên đến 100m.
Nhu cầu cho công suất cung cấp lớn hơn đã trở nên rõ ràng từ các thiết bị mới như các access point, các IP Phong có tích hợp video, IP cameras với độ phân giải cao…Để đáp ứng nhu cầu này, các chuẩn PoE mới đã nâng lên 30watts ở cổng của switch (PoE+).
Khi yêu cầu công suất PoE tiếp tục gia tăng, Cisco đã cung cấp công suất lên đến 60watt trên một cổng PoE. Tính năng này được biết đến như Universal PoE (UPoE). Mặc dù không nhiều ứng dụng và thiết bị cần đến mức này, một vài trạm ứng dụng đồ họa cũng sử dụng phần công suất vượt trội này. Trong tương tương, một chuẩn mới 802.3bt cũng đang hình thành với mức cho phép lên đến 90 watts ở mỗi cổng của switch. Chuẩn mới này sẽ cho phép một thế hệ mới của các thiết bị PoE và các ứng dụng bùng nổ.
Hiện nay tiếp tục có hai khuynh hướng cải tiến. Hướng cải tiến đầu tiên là PoE thường trực. Tính năng này đảm bảo rằng nguồn luôn được cung cấp đến thiết bị ngay cả khi switch khởi động lại. Tính năng này sẽ rất hữu ích cho những thiết bị bảo mật như door access, các video camera….
Hướng cải tiến thứ hai là Fast PoE. Tính năng này đảm bảo là nếu một switch hoàn toàn tắt nguồn và khởi động lại, nó sẽ chèn một nguồn cho thiết bị trong khoảng 30 giây. Nói cách khác, các thiết bị không cần phải chờ cho đến khi một switch khởi động xong hoàn toàn (có thể chiếm vài phút). Khả năng này giúp thiết bị khôi phục nhanh chóng với các sự cố kiểu cúp điện ở Việt nam.
Mạng tốc độ cao MultiGigabit trên hạ tầng cáp mạng hiện hữu
Thời gian mà một doanh nghiệp sử dụng một switch thường là từ 5 năm đến 7 năm, đối với một Access Point là từ 3 đến 4 năm. Tuy nhiên, trong hạ tầng mạng, phần khó thay thế nhất và chúng ta ít nghĩ đến nhất chính là hệ thống cáp. Khi hệ thống cáp đã được thi công xong, nó thường được sử dụng khoảng 10 đến 15 năm. Trong khoảng thời gian này, các chuẩn mới cho cáp cũng ra đời.
Khi chuẩn 10 GBps chạy trên cáp đồng đời, nó sử dụng các phương pháp mã hóa để có thể truyền nhiều bit hơn so với chuẩn 1 Gbps. Chuẩn 10Gbps yêu cầu loại cáp đồng chất lượng tốt (tối thiểu Cat6a) và dùng phương thức mã hóa mới cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn. Khi kết hợp hai yếu tố này, truyền dữ liệu với tốc độ 10Gbps trên cáp đồng là điều trở nên hiện thực. Thách thức ở đây là, hệ thống cáp mạng của một doanh nghiệp ít khi được thay thế, trừ phi cả tòa nhà có một dự án nâng cấp tổng thể. Chính vì vậy một vài nơi có thể chọn lựa triển khai Multigigabit Ethernet. MGigabit cung cấp tốc độ 2.5Gbps trên cáp Cat5e và 5Gbps trên cáp Cat6.
Comment