Các hệ thống giao tiếp qua Ethernet chia một dòng dữ liệu (data stream) thành các mảnh ngắn hơn gọi là cáckhung (frame). Mỗi khung gồm có địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, vàdữ liệu kiểm tra lỗi sao cho các khung bị hư hại có thể được phát hiện và loại bỏ; thường gặp nhất là các giao thức tầng cao hơn kích hoạt (trigger) việctruyền lại các frame bị mất. Đối vớimô hình OSI, Ethernet cung cấp các dịch vụ lên đến và bao gồmtầng liên kết dữ liệu.[6]
Từ khi được phát hành thương mại, Ethernet đã giữ lạitính tương thích ngược (backward compatibility) khá tốt. Các đặc tính nhưMAC address 48-bit và định dạngframe Ethernet đã có ảnh hưởng lên các protocol kết nối mạng khác. Thay thế cho một số mạng LAN hiện nay làWi-Fi, một giao thức không dây đã được tiêu chuẩn hoá thànhIEEE 802.11.[7]
Adapter Ethernetcổng song song tên gọiAccton Etherpocket-SP (circa 1990) hỗ trợ cả hai loại cáp đồng trục (10BASE2) và cáp xoắn đôi (10BASE-T). Nguồn điện được lấy từ một cổngcổng PS/2 qua dây cáp.
Ethernet được phát triển tạiXerox PARC từ năm 1973 đến năm 1974.[2][8] Nó được lấy cảm hứng từALOHAnet, một phần nghiên cứu trong luận ántiến sĩ củaRobert Metcalfe.[9] Metcalfe lần đầu ghi lại ý tưởng này trong một mẩu giấy ghi nhớ (memo) vào ngày 22 tháng 5 năm 1973, trong đó ông đặt tên công nghệ theoLuminiferous aether (ê-te) với ý nghĩa là một "phương tiện thụ động hoàn toàn có ở khắp nơi để lan truyền sóng điện từ".[2][3][10] Vào năm 1975,Xerox đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế trong đó Metcalfe,David Boggs,Chuck Thacker, vàButler Lampson là những người phát minh.[11] Vào năm 1976, sau khi hệ thống đã được vận hành ở PARC, Metcalfe và Boggs đã xuất bản một bài báo quan trọng.[12][a]
Metcalfe đã rờiXerox vào tháng 6 năm 1979 để lập công ty3Com.[2][14] Ông đã thuyết phụcDigital Equipment Corporation (DEC),Intel, vàXerox hợp tác để quảng bá tiêu chuẩn Ethernet. Tiêu chuẩn được gọi là "DIX", viết tắt của "Digital/Intel/Xerox", cụ thể là Ethernet 10 Mbit/s, với các địa chỉ nguồn và đích 48-bit và một trường toàn cục 16 bit kiểuEthertype. Tiêu chuẩn được công bố vào ngày 30 tháng 9 năm 1980 với tiêu đề "The Ethernet, A Local Area Network. Data Link Layer and Physical Layer Specifications".[15] Version 2 được xuất bản vào tháng 11 năm 1982[16] đã định nghĩaEthernet II hiện nay.Các nỗ lực tiêu chuẩn hóa chính thức được tiến hành cùng thời gian và đã dẫn đến việc xuất bản IEEE 802.3 vào ngày 23 tháng 6 năm 1983.[4]
Ethernet khởi đầu cạnh tranh với hai hệ thống lớn có bản quyền làToken Ring vàToken Bus. Vì Ethernet đáp ứng được thực tiễn thị trường và tiến đến việc nối dâycáp xoắn đôi giá rẻ và phổ biến khắp mọi nơi, cácprotocol có bản quyền này nhanh chóng bị tụt hậu và cho đến cuối thập năm 1980, Ethernet trở thành công nghệ mạng có ưu thế hoàn toàn trên thị trường.[2] Và công ty 3Com cũng trở thành người chơi chính. 3Com đã bán các sản phẩm đầu tiên của họ làNetwork Interface Controller (NIC) 3C100 hỗ trợ Ethernet 10 Mbit/s vào tháng 3 năm 1981, cũng năm đó họ đã bắt đầu bán các adapter choPDP-11 vàVAX, cũng như các máy tính Intel vàSun Microsystems trên nền tảngMultibus.[17]:9Unibus của DEC nhanh chóng bước theo adapter Ethernet, DEC đã bán và sử dụng chúng trong nội bộ công ty để dựng nên mạng tập đoàn (corporate network) của chính họ với hơn 10,000 nốt vào năm 1986, trở thành một trong những mạngmáy tính lớn nhất thế giới tại thời điểm đó.[18] Một card adapter Ethernet dành choIBM PC đã được phát hành vào năm 1982, và tới năm 1985, 3Com đã bán được 100,000 cái.[14] Adapter Ethernet dựa trêncổng song song đã từng được chế tạo và có cả driver cho các hệ điều hành DOS và Windows. Tới đầu thập niên 1990, Ethernet đã trở nên thịnh hành, được xem là một đặc tính bắt buộc phải có ở những máy tính hiện đại, và các cổng Ethernet đã bắt đầu xuất hiện trên một vài PC và trên phần lớnworkstation (máy trạm). Quá trình này được thúc đẩy nhanh hơn nữa với sự ra đời của10BASE-T vàmodular connector nhỏ của nó, trong đó các cổng Ethernet đã xuất hiện thậm chí ở cả các bo mạch chủ cấp thấp (low-end motherboard).
Từ đó, công nghệ Ethernet dần phát triển để đáp ứng các yêu cầu về thị trường và bandwidth mới.[19] Ngày nay, ngoài máy tính, Ethernet còn được sử dụng để liên kết các appliance (công cụ, dụng cụ) và cácthiết bị di động cá nhân.[2] Ethernet được sử dụng trong cácứng dụng công nghiệp và đang nhanh chóng thay thế các hệ thống truyền dữ liệu hiện có trong các mạng viễn thông trên thế giới.[20] Đến năm 2010, thị trường thiết bị Ethernet đã lên tới hơn 16 tỉ USD mỗi năm.[21]
Một card x1 PCI Express Intel 82574L Gigabit Ethernet NIC
Vào tháng 2 năm 1980,Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) đã bắt đầu thực hiện dự án802 để tiêu chuẩn hóa các mạnglocal area network (LAN).[14][22] "Nhóm DIX" với Gary Robinson (DEC), Phil Arst (Intel), và Bob Printis (Xerox) đã đệ trình specification gọi là "Blue Book"CSMA/CD với tư cách ứng viên cho specification của mạng LAN.[15] Ngoài CSMA/CD, Token Ring (do IBM hỗ trợ) và Token Bus (doGeneral Motors chọn và hỗ trợ từ đó về sau) đã được xem là các ứng viên cho tiêu chuẩn LAN. Các đề án cạnh tranh nhau và mối quan tâm rộng trong giai đoạn đầu đã dẫn tới sự bất đồng lớn trong việc chọn công nghệ nào để tiêu chuẩn hóa. Vào tháng 12 năm 1980, nhóm này được chia thành ba nhóm con, và quá trình tiêu chuẩn hóa được tiến hành riêng rẽ cho mỗi đề án.[14]
Sự chậm trễ trong quá trình tiêu chuẩn hóa khiến sự giới thiệu ra thị trường của máy trạm (workstation)Xerox Star và các sản phẩm LAN Ethernet của công ty 3Com chịu rủi ro. Với suy nghĩ chiến lược kinh doanh như vậy,David Liddle (Tổng giám đốc,Xerox Office Systems) và Metcalfe (3Com) đã tích cực hỗ trợ đề án của Fritz Röscheisen (Siemens Private Networks) cho một alliance (công cụ) trong thị trường truyền thông văn phòng đang lên, bao gồm sự hỗ trợ của Siemens cho việc tiêu chuẩn hóa quốc tế của Ethernet (10 tháng 4 năm 1981). Ingrid Fromm, đại diện của Siemens tại IEEE 802, nhanh chóng nhận được sự hỗ trợ rộng hơn cho Ethernet vượt ra khỏi IEEE bằng cách thiết lập một nhóm nhiệm vụ (Task Group) cạnh tranh là "Local Networks" bên trong cơ quan tiêu chuẩn hóa Châu Âu ECMA TC24. Vào tháng 3 năm 1982, ECMA TC24 với các thành viên doanh nghiệp của mình đã đạt được đồng thuận về một tiêu chuẩn dành cho CSMA/CD dựa trên bản nháp của IEEE 802.[17]:8 Vì đề án của DIX hoàn thiện nhất về mặt kĩ thuật và vì hành động nhanh chóng của ECMA đã góp phần quyết định vào việc hòa giải ý kiến bất đồng bên trong IEEE, tiêu chuẩn IEEE 802.3 CSMA/CD đã được phê chuẩn vào tháng 12 năm 1982.[14] IEEE đã xuất bản tiêu chuẩn 802.3 dưới dạng bản nháp vào năm 1983 và dưới dạng tiêu chuẩn vào năm 1985.[23]
Các station (trạm) Ethernet giao tiếp với nhau bằng cách gửi cho nhau các gói (packet) dữ liệu: block dữ liệu được gửi và chuyển phát riêng lẻ. Cũng như các mạng LANIEEE 802 khác, mỗi station Ethernet được cấp mộtđịa chỉ MAC 48-bit. Địa chỉ MAC được dùng để xác định nguồn và đích của mỗi gói dữ liệu. Ethernet thiết lập các kết nối mức liên kết xác định bằng cách dùng địa chỉ nguồn và đích. Khi nhận được dữ liệu, receiver sẽ dùng địa chỉ đích để xác định xem station nên truyền tiếp dữ liệu đi hay nên bỏ qua. Mộtnetwork interface (giao diện mạng) thường không nhận các gói có địa chỉ là các station Ethernet khác.[b] Địa chỉ của các adapter được lập trình sẵn có giá trị duy nhất trên toàn thế giới.[c]
TrườngEtherType trong mỗi frame được hệ điều hành sử dụng ở station nhận để chọn module protocol thích hợp (ví dụ, một phiên bản củaInternet Protocol nhưIPv4). Các frame Ethernet được xem làtự xác định bởi kiểu frame. Các frame tự xác định khiến việc trộn các protocol khác nhau trên cùng mạng vật lí trở nên khả thi và cho phép một máy tính đơn sử dụng nhiều protocol.[26] Mặc dù công nghệ Ethernet có tiến hóa, tất cả các thế hệ Ethernet (ngoại trừ các phiên bản thí nghiệm ban đầu) đều dùng chung các định dạng frame.[27] Các mạng có tốc độ hỗn hợp có thể được xây dựng bằng cách dùng các switch và repeater Ethernet để hỗ trợ các phương án Ethernet mong muốn.[28]
Do sự phổ biến của Ethernet, chi phí phần cứng hỗ trợ nó cần phải giảm dần, và không gian bảng điều khiển cho Ethernet xoắn đôi cũng cần giảm, nên ngày nay hầu hết các nhà sản xuất đều xây dựng các giao diện Ethernet trực tiếp trênbo mạch chủ của PC, loại bỏ nhu cầu lắp đặt thêmcard mạng rời.[29].
Thiết bị Ethernet thời xưa. Theo chiều kim đồng hồ từ phía trên bên trái: Một transceiver Ethernet với một adapter10BASE2 in-line, một transceiver model tương tự với một adapter10BASE5, một cápAUI, một kiểu khác của transceiver với T-connectorBNC 10BASE2, hai fitting đầu cuối 10BASE5 (cácN connector), một dụng cụ lắp đắt "vampire tap" màu cam (gồm có một drill bit chuyên dụng ở một đầu và một socket wrench ở đầu còn lại), và một tranceiver (h4000) 10BASE5 model đời đầu do DEC sản xuất. Cáp 10BASE5 ngắn màu vàng có một đầu thích hợp với một N connector và một đầu khác đã có một N connector shell được lắp vào; vật hình hộp chữ nhật nửa đen nửa xám mà cáp đi qua là một vampire tap đã được lắp đặt.
Ethernet ban đầu dựa trên ý tưởng các máy tính giao tiếp với nhau thông qua một dây cáp đồng trục chung, dây cáp này có vai trò như một medium để truyền tin broadcast. Người ta áp dụng phương pháp tương tự như phương pháp đã được áp dụng trong các hệ thống vô tuyến[d] với dây cáp chung cung cấp một kênh để giao tiếp giống vớiLuminiferous aether trong vật lý vào thế kỷ thứ 19. Tên gọi "Ethernet" cũng bắt nguồn từ đó.[30]
Cáp đồng trục (medium được chia sẻ) của Ethernet nguyên thủy băng qua một tòa nhà hay campus đến tất cả các máy được gắn vào. Một phương pháp được biết đến với tên gọicarrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) cai quản cách các máy tính chia sẻ kênh truyền. Phương pháp này đơn giản hơn so với các công nghệ cạnh tranh với nó là token ring hoặctoken bus.[e] Các máy tính được kết nối với mộttransceiverAttachment Unit Interface (AUI), transceiver này đến lượt mình lại được kết nối với dây cáp (vớithin Ethernet, transceiver được tích hợp vào trong adapter mạng). Trong khi một dây dẫn thụ động đơn giản có độ tin cậy cao đối với các mạng nhỏ, nó không đáng tin cậy đối với các mạng lớn được mở rộng, trong đó hư hại của dây dẫn ở một nơi riêng lẻ, hay một connector bị hư, có thể khiến toàn bộ segment Ethernet không sử dụng được.[f]
So sánh giữa Ethernet nguyên thủy và Ethernet hiện đại
Implementation của Ethernet nguyên thủy: medium chia sẻ, collision-prone. Tất cả các máy tính cố gắng giao tiếp chia sẻ một cáp chung nên cạnh tranh nhau.
Implementation của Ethernet hiện đại: switched connection, collision-free. Mỗi máy tính giao tiếp chỉ với switch của chính nó, không cạnh tranh cáp với những máy tính khác.
Trong IEEE 802.3, mộtdatagram được gọi là mộtpacket (gói) hoặc mộtframe.Packet thường được dùng để miêu tả đơn vị truyền tổng thể và gồm cópreamble,start frame delimiter (SFD) và carrier extension (nếu có).[g]Frame bắt đầu ngay sau start frame delimiter với một frame header gồm có địa chỉ MAC nguồn và đích, và một trườngEtherType cho biết hoặc loại protocol của protocol payload hoặc độ dài của payload. Phần giữa frame gồm có dữ liệu payload gồm bất cứ header nào dành cho các protocol khác (ví dụ,Internet Protocol) được mang trong frame. Frame kết thúc vớicyclic redundancy check32-bit, dùng để phát hiện dữ liệu hư hỏng trong khi truyền.[31]:sections 3.1.1 and 3.2 Đáng chú ý, các packet Ethernet không có trườngtime-to-live, dẫn đến các vấn đề có thể xảy ra khi có mặtswitching loop.
^The experimental Ethernet described in the 1976 paper ran at 2.94 Mbit/s and has eight-bit destination and source address fields, so the original Ethernet addresses are not theMAC addresses they are today.[13] By software convention, the 16 bits after the destination and source address fields specify a "packet type", but, as the paper says, "different protocols use disjoint sets of packet types". Thus the original packet types could vary within each different protocol. This is in contrast to theEtherType in the IEEE Ethernet standard, which specifies the protocol being used.
^In some cases, the factory-assigned address can be overridden, either to avoid an address change when an adapter is replaced or to use locally administered addresses.
^There are fundamental differences between wireless and wired shared-medium communication, such as the fact that it is much easier to detect collisions in a wired system than a wireless system.
^Trong một hệ thống CSMA/CD các packet phải đủ lớn để đảm bảo rằng edge dẫn của sóng lan truyền của một tin nhắn đến mọi phần của medium và quay trở lại lần nữa trước khi transmitter (máy phát) dừng phát, bảo đảm rằng cácxung đột (hai hoặc nhiều hơn hai packet được khởi tạo trong một khung thời gian buộc chúng phải trùng lặp) được phát hiện ra. Dẫn đến kích thước minimum của packet và chiều dài tổng của medium vật lý được liên kết chặt chẽ với nhau.
^Các hệ thống đa điểm cũng dễ bị rơi vào các kiểu hư hỏng kì lạ khi sự gián đoạn điện dội tiến hiệu trở lại theo kiểu vài nốt hoạt động chính xác, nhưng các nốt khác hoạt động chậm chạp bởi vì thử lại quá mức hoặc không thử chút nào. Xem bàistanding wave để có được lời giải thích. Những lỗi này có thể khó chẩn đoán hơn nhiều so với chẩn đoán một thất bại hoàn toàn của một segment.
^The carrier extension is defined to assist collision detection on shared-media gigabit Ethernet.
^Vic Hayes (ngày 27 tháng 8 năm 2001).“Letter to FCC”(PDF).Bản gốc(PDF) lưu trữ ngày 27 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 22 tháng 10 năm 2010.IEEE 802 has the basic charter to develop and maintain networking standards... IEEE 802 was formed in February 1980...
^Douglas E. Comer (2000).Internetworking with TCP/IP – Principles, Protocols and Architecture (ấn bản thứ 4). Prentice Hall.ISBN0-13-018380-6. 2.4.9 – Ethernet Hardware Addresses, p. 29, explains the filtering.
^Geetaj Channana (ngày 1 tháng 11 năm 2004).“Motherboard Chipsets Roundup”. PCQuest.Bản gốc lưu trữ ngày 8 tháng 7 năm 2011. Truy cập ngày 22 tháng 10 năm 2010.While comparing motherboards in the last issue we found that all motherboards support Ethernet connection on board.
Metcalfe, Robert M. and Boggs, David R. (1976).“Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks”.Communications of the ACM.19 (5): 395–405.Bản gốc lưu trữ ngày 7 tháng 8 năm 2007. Truy cập ngày 3 tháng 12 năm 2006.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết) - the original Metcalfe and Boggs paper on Ethernet
Digital Equipment Corporation, Intel Corporation,Xerox Corporation (tháng 9 năm 1980).“The Ethernet: A Local Area Network”.Chú thích journal cần|journal= (trợ giúp)Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết) - Version 1.0 of the DIX specification
Don Provan (1993-09-17).“Ethernet Framing”. 1993Sep17.190654.13335@novell.com.Đã bỏ qua tham số không rõ|newsgroup= (trợ giúp);Kiểm tra giá trị ngày tháng trong:|date= (trợ giúp) - a classic series of Usenet postings by Novell's Don Provan that have found their way into numerous FAQs and are widely considered the definitive answer to the Novell Frame Type jungle
