Dù bạn ưu tiên sự tiện lợi của Wi-Fi hay sự ổn định của kết nối có dây, Ethernet vẫn là công nghệ nền tảng đứng sau mọi khả năng kết nối mạng tiên tiến mà chúng ta đang sử dụng ngày nay. Thường bị nhầm lẫn với các loại cáp vật lý hay phần cứng mà nó hoạt động trên đó, Ethernet thực chất giống như một cuốn sổ tay quy tắc giao thông đường bộ, chỉ dẫn cách các gói dữ liệu được truyền đi trong mạng để chúng không va chạm vào nhau và đến được đích an toàn.
Đây là chuẩn mặc định cho các mạng dựa trên IP, được sử dụng trên toàn thế giới cho cả mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN). Nhưng Ethernet có thể làm được nhiều hơn là chỉ hướng dẫn các thiết bị cách gửi gói tin đến đúng địa chỉ. Nó còn có thể vận chuyển các giao thức khác, cấp nguồn cho thiết bị từ xa, hoặc đóng vai trò như một kênh truyền tải đơn giản cho dữ liệu VLAN đến các mạng VLAN được định nghĩa bằng phần mềm. Ethernet còn vượt xa việc chỉ lên kế hoạch chạy dây cáp; mạng lưới của bạn sẽ hoạt hơn rất nhiều khi tận dụng được nhiều tính năng mà Ethernet cung cấp.
1. Cung cấp nguồn điện (Power-over-Ethernet – PoE)
PoE: Tính năng yêu thích cho mạng gia đình
Thiết bị chuyển mạch Ethernet hỗ trợ PoE với các cổng cấp nguồn
Ethernet không chỉ định nghĩa cách các gói mạng hoạt động và cách thiết bị xử lý chúng. Nó còn quy định cách cấp nguồn, với công nghệ Power-over-Ethernet (PoE) cho phép truyền tải lên đến 90W qua cùng một loại cáp đang truyền dữ liệu. Đây là một giải pháp hoàn hảo cho camera IP hoặc các điểm truy cập không dây (AP), vì chỉ cần chạy duy nhất một cáp mạng CAT đến điểm lắp đặt, giúp giảm độ phức tạp và loại bỏ nhu cầu đặt các thiết bị từ xa gần nguồn điện (hoặc phải lắp đặt nguồn điện mới gần khu vực sử dụng mong muốn).
PoE cũng là một trong những tính năng yêu thích của tôi trong phòng thí nghiệm tại nhà, bởi vì tôi ghét phải luồn lách cáp đồng quanh phòng, nên việc giảm số lượng dây dẫn khác mà tôi cần là một điều thực sự đáng mừng. Hơn nữa, tôi sắp lắp đặt các điểm truy cập không dây trên mỗi tầng trong nhà, và các đường cáp hiện có được bố trí hợp lý lại không nằm ở vị trí tốt nhất để cắm điện. Với PoE, tôi có thể đi cáp lên bên trong tường đến độ cao mong muốn cho AP mà không cần sử dụng ổ cắm bên ngoài hay thêm các giải pháp cấp nguồn nội bộ phức tạp. Và vì PoE là nguồn điện theo yêu cầu, nó cũng an toàn hơn khi chạy xuyên tường so với cáp nguồn AC luôn bật.
2. Vận chuyển dữ liệu VLAN
Mạng ảo vẫn cần lớp vận chuyển vật lý
Việc vận chuyển các gói tin trong mạng là một chuyện, nhưng một trong những bản sửa đổi sau này của chuẩn Ethernet đã mang đến khả năng gắn thẻ các gói tin vào một mạng cục bộ ảo (VLAN). Điều này cho phép phân đoạn mạng vật lý của bạn, nhưng ở lớp vận chuyển, mang lại nhiều lợi ích cho cấu hình nhà thông minh, quản trị dễ dàng hơn và các quy tắc bảo mật đơn giản hơn. Bạn có thể nhóm các thiết bị lại với nhau trên một VLAN và tạo các bộ quy tắc riêng cho VLAN đó, thay vì phải có các danh sách tường lửa dài, phức tạp để kiểm soát toàn bộ mạng.
Việc có nhiều mạng logic trên cùng một hạ tầng Ethernet vật lý là điều tuyệt vời, và bạn vẫn có thể sử dụng QoS (Chất lượng dịch vụ) cùng các tính năng khác để giữ cho mọi VLAN hoạt động trơn tru. Tôi sử dụng VLAN để giữ lưu lượng IoT ồn ào ra khỏi mạng chính, nhưng cũng để phân đoạn hạ tầng của mình theo trường hợp sử dụng và chức năng, đồng thời có một VLAN quản lý luôn hoạt động phòng trường hợp các thử nghiệm phòng lab tại nhà của tôi gặp sự cố nghiêm trọng.
3. Lưu lượng Multicast
Nhà thông minh không thể thiếu Multicast
IP multicast là một trong những công nghệ nền tảng của nhà thông minh và bối cảnh giải trí hiện đại, nhưng nó sẽ không thể thực hiện được nếu không có Ethernet làm lớp truyền dẫn cơ bản. Multicast cho phép giao tiếp hiệu quả từ một-đến-nhiều, được sử dụng bởi các khung multicast hoặc broadcast để gửi các gói tin đến nhiều thiết bị mạng cùng một lúc.
Nếu không có Multicast, các thiết bị IoT sẽ phức tạp hơn, vì các dịch vụ khám phá mạng sẽ cần một phương pháp khác để gửi và nhận các gói nhận dạng. Các công nghệ như AirPlay hay Chromecast cũng sẽ không hoạt động, và thị trường chứng khoán sẽ không có cách nào dễ dàng để đảm bảo mọi người đều chạy trên cùng một dữ liệu đồng thời. Các gói Multicast và Broadcast cũng vốn dĩ “ồn ào” (tạo ra nhiều lưu lượng), và các đặc tính của Ethernet rất phù hợp để xử lý lượng gói tin được sử dụng ở cả hai chiều.
4. EtherNet/IP và các giao thức điều khiển công nghiệp khác
Điều khiển và giám sát thiết bị tự động theo thời gian thực
Kỹ sư đang cắm cáp Ethernet vào thiết bị chuyển mạch trong môi trường công nghiệp
Ethernet là một công nghệ đa năng tuyệt vời để kết nối các thiết bị qua một đầu nối chung, nhưng điều đó chưa đủ cho dung sai chặt chẽ và môi trường nguy hiểm của các hệ thống sản xuất công nghiệp. Ethernet công nghiệp bổ sung độ phức tạp với các giao thức bổ sung để định nghĩa truyền thông cấp định tuyến, điều khiển và cảm biến cho nhu cầu sản xuất.
Một số giao thức này, như EtherNet/IP, sử dụng các lớp vật lý, dữ liệu, liên kết, mạng và vận chuyển Ethernet tiêu chuẩn để hoạt động trên các thiết bị chuyển mạch Ethernet quản lý không sửa đổi. Điều đó mang lại những vấn đề xung quanh giao tiếp thời gian thực, trong đó không nhỏ là giảm độ trễ xuống mức chấp nhận được cho các quy trình sản xuất phức tạp. Tuy nhiên, việc sử dụng một phạm vi giới hạn sẽ giảm thiểu hầu hết vấn đề này trong thực tế. Ethernet công nghiệp cũng sử dụng tốc độ chậm hơn so với mạng LAN gia đình của bạn, vì dữ liệu điều khiển và tín hiệu nhỏ hơn đáng kể so với những thứ như video trực tuyến. Nhưng không giống như video trực tuyến, nơi bạn có thể cải thiện trải nghiệm người dùng bằng cách đệm luồng, các ứng dụng công nghiệp cần hoạt động trong môi trường khắc nghiệt và với dữ liệu nhận được vào đúng thời điểm cần thiết, và đúng thứ tự.
5. SNMP và các giao thức quản lý khác
Giám sát và điều khiển mọi thiết bị kết nối mạng
Giao thức Quản lý Mạng Đơn giản (SNMP) là một công cụ cực kỳ mạnh mẽ để giám sát mạng và các thiết bị trên đó, cho phép các tác vụ như quản lý máy chủ đều có thể được thực hiện từ một ứng dụng trung tâm. Một trong những công cụ yêu thích của chúng tôi là Zabbix, nhưng đó không phải là lựa chọn duy nhất, và bất kể bạn chọn công cụ nào, nó có khả năng sẽ sử dụng SNMP để thu thập và phân tích hiệu suất cũng như trạng thái bảo mật của các thiết bị mạng và máy chủ của bạn.
Sau khi được kích hoạt, bạn có thể lấy trạng thái ổ đĩa, nhiệt độ, dung lượng lưu trữ, mức sử dụng CPU và bộ nhớ, thời gian hoạt động, và bất kỳ thông tin nào khác được hiển thị bởi các agent SNMP đang chạy trên các thiết bị client. Đây là một kho dữ liệu tuyệt vời cho bất kỳ quản trị viên hệ thống hoặc người đam mê home lab nào. Phần khó khăn duy nhất là tìm ra thông tin nào là phù hợp nhất để bạn có thể thiết lập thông báo kịp thời cho việc khắc phục sự cố chủ động trước khi các vấn đề leo thang thành thời gian ngừng hoạt động.
Ethernet: Giao thức mạng linh hoạt với vô vàn ứng dụng
Đây chỉ là một vài trong số những thứ mà Ethernet có thể truyền tải, và tôi còn chưa đề cập đến các giao thức lưu trữ thú vị như iSCSI hay NVMe-over-IP. Mạng của bạn có thể bao gồm nhiều thứ, được kết nối bởi các đầu nối chung và gửi nhiều giao thức cũng như loại dữ liệu khác nhau xung quanh nó. Ethernet biến điều đó thành hiện thực bằng cách trở thành một phương tiện truyền tải đa năng, mà các công nghệ khác có thể xây dựng và tận dụng cho nhu cầu riêng của chúng. Hãy bắt đầu khám phá và tận dụng tối đa tiềm năng của mạng Ethernet trong hệ thống của bạn ngay hôm nay!
