Mọi người thiết kế hệ thống máy tính thích tìm ra cách để phá vỡ các giới hạn. Các nhà sản xuất sản phẩm Ethernet đã thực hiện các mạng trong thiết kế dạng sao, phân nhánh và cây để vượt qua các giới hạn cơ bản đã được đề cập. Nói đúng ra bạn có hàng ngàn máy tính trên hệ mạng Ethernet phức tạp.
Giới hạn chiều dài cáp
LAN là nội bộ bởi vì các thiết bị điều hợp mạng và các thành phần phần cứng khác thường không gửi các thông điệp LAN nhiều hơn vài trăm feet. Bảng 1 liệt kê những giới hạn khoảng cách của nhiều loại cáp LAN. Ngoài những giới hạn thể hiện trong bảng, cần nhớ các điểm sau:
- Bạn không thể kết nối nhiều hơn 30 máy tính trong một phân đoạn Ethernet Thinnet.
- Bạn không thề kết nối nhiều hơn 100 máy tính trong một phân đoạn Ethernet Thicknet.
- Bạn không thể kết nối nhiều hơn 72 máy tính trên cáp Token-Ring UTP.
- Bạn không thề kết nối nhiều hơn 260 máy tính trên cáp Token-Ring STP.
Bảng 1: Các giới hạn khoảng cách của hệ mạng
| Thiết bị điều hợp mạng | Loại cáp | Tối đa | Tối thiểu |
| Ethernet |
10BASE-2 10BASE-5 (drop) 10BASE-5 (backbone) 10BASE-T 100BASE-TX 1000BASE-TX |
185m (607 ft.) 50m (164 ft.) 500m (1,640 ft.) 100m (328 ft.) 100m (328 ft.) 100m (328 ft.) |
0.5m (1.6 ft.) 2.5m (8.2 ft.) 2.5m (8.2 ft.) 2.5m (8.2 ft.) 2.5m (8.2 ft.) 2.5m (8.2 ft.) |
| Token-Ring |
STP UTP |
100m (328 ft.) 45m (147 ft.) |
2.5m (8.2 ft.) 2.5m (8.2 ft.) |
| ARCnet | Passive hub dropActive hub |
30m (98 ft.) 600m (1.968 ft.) |
Thay đổi theo loại cáp Thay đổi theo loại cáp |
Nếu một một máy trạm có cáp Category 5 dài hơn 328 feet (100 mét) từ một hub bạn phải dùng bộ lặp (repeater). Nếu có hai hay nhiều máy trạm trên giới hạn 328 feet của UTP Ethernet, kết nối chúng đến một hub hay switch đặt ngắn hơn 328 feet từ hub hay switch đầu tiên và kết nối hub hay switch mới này đến hub hay switch đầu tiên qua cổng truyền tín hiệu. Do hub và switch hoạt động như bộ lặp, tính năng này cho phép bạn mở rộng chiều dài hiệu quả của hệ mạng.
Các kiến trúc liên kết mạng có dây
Mỗi máy tính trong hệ mạng được kết nối đến các máy tính khác bằng cáp (hay bằng một sổ đĩa khác, chẳng hạn không dây dùng các tín hiệu tần số vô tuyến). Sự sắp xếp vật lý của các cáp nối máy tính trên hệ mạng được gọi là kiến trúc mạng (network topology).
Trong 15 năm qua ba loại kiến trúc cơ bản được dùng trong mạng máy tính như sau:
- Bus – kết nối mỗi máy tính trong hệ mạng trực tiếp đến máy tính kế tiếp theo chiều dài. Kết nối mạng này bất đầu từ máy chủ và kết thúc tại máy tính cuối cùng trong hệ mạng. (Đã lỗi thời.)
- Star -Kết nối mỗi máy tính trong hệ mạng đến điểm truy cập trung tâm.
- Ring -Kết nối mỗi máy tính đến những máy tính khác trong một vòng luân lưu hay một nhóm. (Đã lỗi thời.)
Trong thời gian dài, những kiến trúc khác nhau này thường được hòa trộn, hình thành cái được gọi là mạng lai (hybrid network).
Cho thí dụ, bạn kết nối các hub của vài mạng Star cùng nhau với một bus, hình thành mạng star-bus. Các Ring cùng được kết nối theo cùng kiểu.
Bảng 2 tóm tắt mối quan hệ giữa các loại và kiến trúc mạng.
Bảng 2: Các loại cáp và kiến trúc mạng
| Loại mạng | Tiêu chuẩn | Loại cáp | Kiến trúc |
| Ethernet | I0BASE-2 | Thin (RG-58) coaxial | Bus |
| Ethernet | 10BASE-5 | Thick coaxial | Bus |
| Ethernet | 10BASE-T | Cat 3 hay Cat 5 UTP | Star |
| Fast Ethernet | 100BASE-TX | Cat 5 UTP | Star |
| Gigabit Ethernet | 1000BASE-TX | Cat 5, 5e, 6, 7 UTP | Star |
| Token-Ring | (AII) | UTP hay STP | Logical ring |
Kiến trúc bus, star và ring được đề cập trong phần tiếp theo. Mạng không dây, về mặt kỹ thuật không có kiến trúc vật lý như được mô tả ở đây, hiện vẫn sử dụng hai kiến trúc logic (ảo) mà tôi cũng đề cập kỹ.
Kiến trúc Bus
Loại kiến trúc mạng đầu tiên là kiến trúc bus (bus topology), dùng một cáp kết nối tất cả máy tính trong hệ mạng với nhau. Loại kiến trúc này được chấp nhận đầu tiên bởi vì chạy một dây cáp qua tất cả máy tính trong lưới mạng thì dễ dàng và tốn ít dây hơn những loại kiến trúc khác. Do các hệ mạng kiến trúc bus đầu tiên dùng cáp đồng trục cồng kềnh, những yếu tố này là những ưu điểm nối trội. Cả mạng Ethernet 10BASE-5 (thick) lẫn 1OBASE-2 (thin) đều trên kiến trúc bus.
Tuy nhiên, sự ra đời của cáp cặp xoắn đôi không bọc rẻ hơn và rắn chắc hơn cũng như hỗ trợ các mạng nhanh hơn, đã làm nối rõ các nhược điểm của kiến trúc bus. Nếu một máy tính hay một kết nối dây trục trặc, nó làm tất cả các trạm trên kiến trúc bus này mất kết nối mạng. Mạng Thick Ethernet (10BASE-5) thường chết do “vampire tap” kết nối thiết bị AUI với cáp đồng trục bị lỏng. Ngoài ra, các thiết bị điều hợp hình T và các điện trở cuối trong mạng Thin Ethernet 10BASE-2 cùng bị lỏng hay bị người dùng tháo gỡ, làm tất cả hay một phần của mạng bị hư. Nhược điểm khác của mạng Thin Ethernet (10BASE-2) là thêm một máy tính mới vào giữa mạng có thể đòi hỏi sự thay cáp hiện có giữa các máy tính hiện hữu thành những phân đoạn ngắn hơn để kết nối đến card mạng của máy tính mới, do đó tạo ra thời gian chết cho người dùng trên phân đoạn của mạng.
Ghi chú:
Mặc dù mạng Thin Ethernet 10BASE-2 không còn phổ biến trong lắp đặt máy tính, bạn có thể gặp nó trong môi trường công nghiệp. Do 10BASE-2 kết hợp đầu nối bayonet khóa chắc chắn với cáp đồng trục có vỏ bảo vệ, là lựa chọn tốt hơn trong môi trường khắc nghiệt hơn mạng UTP hay Thick Ethernet.
Kiến trúc Ring
Một kiến trúc khác là Ring, trong đó mỗi trạm được kết nối đến trạm kết tiếp và trạm cuối được kết nối đến trạm đầu tiên (về cơ bản một kiến trúc bus với hai đầu được kết nối). Hai loại mạng chính sử dụng kiến trúc Ring:
- Công nghệ FDD1 (FDDI: Fiber Distributed Data Interface) – Một kiến trúc mạng được dùng cho mạng lớn và tốc độ cao sử dụng cáp quang trong kiến trúc Ring vật lý.
- Mạng Token-Ring – Sử dụng kiến trúc ring logic.
Thoạt nhìn mạng Token-Ring giống với mạng Ethernet 10BASE-T hay 10/100 do cả hai mạng này sử dụng một thiết bị kết nối trung tâm và một kiến trúc Star vật lý. Nơi nào là “vòng” trong Token-Ring?
Vòng tồn tại chỉ trong thiết bị kết nối các máy tính, được gọi là Bộ truy cập nhiều trạm (MSA U: multistation access unit) trong mạng Token-Ring.
Các tín hiệu phát sinh từ một máy tính đến MSAU, được gửi sang máy tính khác và kế tiếp trở về MSAU. Dữ liệu này sau đó lần lượt qua mỗi hệ thống cho đến khi nó trờ về máy tính đã tạo ra nó, nơi nó được gỡ bỏ khỏi mạng. Do đó mặc dù kiến trúc mạng dây vật lý là dạng sao, đường dẫn dữ liệu về lý thuyết lại là một vòng. Đây được gọi là vòng logic (logical ring).
Một vòng logic mà mạng Token-Ring sử dụng là thích hợp cho kiến trúc mạng vòng vật lý do nó cho mức độ khả năng kháng lỗi lớn hơn. Như trên mạng bus, cáp gián đoạn bất kỳ nơi nào trên kiến trúc mạng vòng vật lý, chẳng hạn FDD1, gây ảnh hưởng đến toàn bộ mạng. Mạng FDDI dùng hai vòng vật lý để cung cấp một sao lưu dự phòng trong trường hợp một vòng bị hòng. Ngược lại, trong mạng Token-Ring, MSAU tháo bỏ hiệu quả máy tính lỗi khỏi vòng logic, phần còn lại của mạng vẫn hoạt động bình thường.
Kiến trúc Star
Loại kiến trúc được sử dụng phổ biến nhất hiện nay có cáp riêng biệt nối từng máy tính đến nơi đây tập trung thường được gọi là switch hay hub.
Do mỗi máy tính dùng cáp riêng biệt, hỏng kết nối mạng chỉ ảnh hưởng đến một máy tính liên quan. Nhừng máy tính khác hoạt động bình thường. Phương án Bus dùng ít cáp hơn Star nhưng khó chuẩn đoán hơn hay bỏ qua khi sự cố xảy ra. Tại thời điểm này Fast Ethernet và Gigabit Ethernet trong kiến trúc dạng sao là các kiêu LAN có dây được thực thì nhiều nhất. 10BASE-T Ethernet và 1000BASE-TX Gigabit Ethernet cùng dùng kiến trúc dạng sao.
