Lịch sử dây mạng

Minh Nguyen

Thuở sơ khai

Chúng ta có xu hướng coi truyền thông số như một ý tưởng mới, nhưng vào năm 1844, một người đàn ông tên là Samuel Morse đã gửi một tin nhắn qua khoảng cách 37 dặm (khoảng 60km) từ Washington D.C. tới Baltimore, sử dụng phát minh mới của ông gọi là 'The Telegraph'. Điều này có vẻ xa vời so với các mạng máy tính ngày nay nhưng thực tế các nguyên lý của hai thứ này rất giống nhau.

Mã của Morse là một hệ nhị phân sử dụng dấu chấm và dấu gạch ngang theo các trình tự khác nhau để biểu diễn chữ cái và số, còn mạng dữ liệu hiện đại sử dụng số 1 và 0 để đạt được kết quả tương tự. Điểm khác biệt lớn nhất là, điện báo vào giữa thế kỷ 19 có thể truyền 2 hoặc 3 dấu chấm và dấu gạch ngang mỗi giây, còn các máy tính hiện nay giao tiếp với tốc độ trên 1 Gigabit hay nói một cách khác, 1.000.000.000 số 1 và 0 mỗi giây.

Mã Morse

Không lâu sau phát minh Telegraph của Morse, nhà phát minh người Pháp có tên Emile Baudot đã phát triển một máy in điện báo sử dụng bàn phím kiểu máy đánh chữ, điều này cho phép hầu như bất cứ ai cũng có thể gửi và nhận tin nhắn điện báo. Baudot đã sử dụng một loại mã khác cho hệ thống của mình vì mã Morse không còn phù hợp. Điều này là do độ dài và kích thước không đều của các bit cần thiết cho mỗi chữ cái. Baudot sử dụng một mã gồm 5 bit để đại diện cho mỗi ký tự. Điều này thường sẽ chỉ có khả năng cung cấp 32 kết hợp (00000 đến 11111 có 32 kết hợp).

Rõ ràng là không đủ cho 26 chữ cái và 10 chữ số nhưng ông đã khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng hai ký tự shift cho các con số và chữ cái, thực hiện cùng một loại chức năng như một phím shift của máy đánh chữ. Bây giờ, ông đã có 62 kết hợp cho chữ cái, chữ số và dấu chấm câu. Cho đến ngày nay, tốc độ truyền thông nối tiếp vẫn được đo bằng tốc độ Baud, đặt theo tên của Emile Baudot.

Những cải tiến đã được thực hiện cho cỗ máy của Baudot bởi một nhà phát minh người Anh tên là Donald Murray. Murray đã bán bản quyền cỗ máy của mình cho Western Union, nơi đã dần dần thay thế tất cả các máy điện báo Morse của mình bằng 'máy điện báo' mới.

Mặc dù rất thành công, nhưng mã 5 bit Baudot chỉ có thể sử dụng chữ viết hoa, nên nó phải được thay thế bằng thứ gì đó sẽ cho phép sử dụng nhiều ký tự chữ và số hơn. Năm 1966, một nhóm các công ty truyền thông Mỹ đã cùng nhau tạo ra một mã mới, lần này họ sử dụng 7 bit và có thể đại diện cho 128 ký tự. Điều này được gọi là American Standard Code for Information Interchange (Mã tiêu chuẩn của Mỹ cho trao đổi thông tin) hay mã ASCII. Nó ngay lập tức được chấp nhận bởi gần như tất cả các công ty máy tính và truyền thông trên thế giới, ngoại trừ IBM, nơi quyết định đưa ra tiêu chuẩn riêng của họ.

Phiên bản của IBM là Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (Mã trao đổi thập nhị phân mở rộng) hay EBCDIC. Nó sử dụng 8 bit và có thể đại diện cho 256 ký tự, nhưng ngoài việc sử dụng nó trong các máy tính tầm trung và máy tính lớn, nó chưa bao giờ thực sự phổ biến. Không thể hoàn toàn thay thế ASCII, IBM đã sử dụng mã ASCII nhưng mở rộng nó bằng cách sử dụng bit thứ 8 để nó có thể đại diện cho 256 ký tự, họ gọi nó là 'Extended ASCII’ (ASCII mở rộng).

Chỉ trong vòng 30 năm, mọi thứ đã thực sự phát triển với tốc độ nhanh chóng. Điều này là do nhu cầu cần thiết phải giao tiếp giữa các máy tính với tốc độ ngày càng tăng, do đó, nó kéo theo việc thúc đẩy sự phát triển “vũ bão” của các thiết bị mạng, các loại cáp mạng và phần cứng kết nối.

Phát triển công nghệ mạng mới

Ethernet được phát triển vào giữa năm 1970 bởi Tập đoàn Xerox tại Trung tâm Nghiên cứu Palo Alto (PARC) ở California, và vào năm 1979, DEC và Intel đã hợp tác với Xerox để chuẩn hóa hệ thống Ethernet cho mọi người sử dụng. Tài liệu kỹ thuật đầu tiên của ba công ty, gọi là 'Ethernet Blue Book', được phát hành vào năm 1980, nó còn được gọi là 'tiêu chuẩn DIX', dựa trên tên viết tắt của 3 công ty này. Đó là một hệ thống 10 Megabit/giây (10Mbps tương đương với 10 triệu số 1 và 0 mỗi giây) và sử dụng cáp chính đồng trục lớn chạy khắp tòa nhà. Còn cáp đồng trục nhỏ hơn được khai thác ở khoảng cách 2,5m để kết nối với máy trạm. Cáp đồng trục lớn thường được gọi là 'Thick Ethernet' hoặc 10Base5, trong đó '10' dùng để chỉ tốc độ (10Mbps), 'Base' là đại diện cho hệ thống băng tần cơ bản (băng tần cơ sở sử dụng toàn bộ băng thông của nó cho mỗi lần truyền, trái ngược với băng tần rộng, phân chia băng thông thành các kênh riêng biệt để sử dụng đồng thời) và '5' là viết tắt của chiều dài cáp tối đa của hệ thống, trong trường hợp này là 500m.

Cat 5e

Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) đã phát hành chuẩn Ethernet chính thức vào năm 1983, được gọi là IEEE 802.3, đặt theo tên của nhóm chịu trách nhiệm về sự phát triển của tiêu chuẩn này, và vào năm 1985 phiên bản 2 (IEEE 802.3a) đã được phát hành. Phiên bản thứ hai này thường được gọi là 'Thin Ethernet' hoặc 10Base2, trong trường hợp này độ dài tối đa là 185m, mặc số ‘2’ đáng lẽ phải tương đương với 200m.

Vào năm 1984, IBM đã giới thiệu Token Ring có khả năng truyền dữ liệu ở tốc độ 4Mb/giây. Hệ thống này sử dụng một cáp đen dày 2 cặp có vỏ bọc với các đầu nối 4 cực lớn. IBM data connector, hoặc đôi khi được gọi là IDC, là một “kiệt tác” về kỹ thuật. Thay vì sử dụng ổ và phích cắm như thông thường, IBM được thiết kế để trở thành một loại thiết bị “lưỡng tính”. Mặc dù hệ thống cáp của IBM là cho đến ngày nay vẫn được coi là một phương tiện truyền thông dữ liệu chất lượng cao và mạnh mẽ, nhưng nó đã mất đi sự ủng hộ của rất nhiều khách hàng. Điều này một phần là do kích thước và chi phí quá lớn, một phần nữa là vì nó chỉ có 4 lõi và do đó không linh hoạt như một UTP 8 lõi.

Có tin đồn rằng cáp Type 1 ban đầu được thử nghiệm đến 300MHz, mặc dù nó chỉ được phân loại là cáp 20MHz cho Token Ring và phiên bản mới hơn. Type 1A được báo cáo là đạt 600MHz và được phân loại là cáp 100MHz.

Có rất nhiều loại mạng khác tại thời điểm đó (quá nhiều để đề cập hết trong bài viết này), sử dụng các loại cáp và đầu nối khác nhau, vì vậy một tiêu chuẩn cho hệ thống kết nối viễn thông rõ ràng là rất cần thiết.

Năm 1985, Hiệp hội Công nghiệp Truyền thông Máy tính (Computer Communications Industry Association - CCIA) đã yêu cầu Hiệp hội công nghiệp điện tử (Electronic Industries Association - EIA) xây dựng một tiêu chuẩn cáp để xác định một hệ thống kết nối viễn thông chung cho các tòa nhà thương mại. Về bản chất, đây sẽ là một hệ thống cáp có thể chạy tất cả các hệ thống mạng hiện tại và tương lai qua một cấu trúc liên kết chung, sử dụng một phương tiện và các đầu nối thông thường.

Đến năm 1987, một số nhà sản xuất đã phát triển thiết bị Ethernet có thể sử dụng cáp điện thoại xoắn đôi và vào năm 1990, IEEE đã phát hành tiêu chuẩn Ethernet 802.3I 10BaseT ('T' dùng để chỉ cặp cáp xoắn). Năm 1991, EIA cùng với Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông (Telecommunications Industry Association - TIA) cuối cùng đã công bố tiêu chuẩn cáp viễn thông đầu tiên được gọi là EIA/TIA 568, hệ thống cáp cấu trúc được sinh ra. Nó được dựa trên loại cáp xoắn đôi không có vỏ bọc (UTP), và được theo dõi chặt chẽ sau một tháng bởi Technical Systems Bulletin (TSB-36) quy định loại cáp UTP cao hơn, loại 4 và 5 (hay còn được gọi là Cat 4 và Cat 5).

Cat 4 có tốc độ dữ liệu được chỉ định lên tới 20MHz và Cat 5 lên tới 100MHz, lúc đó phải có băng thông rộng để phát triển trong tương lai. Nhưng bây giờ, chưa đầy mười năm sau, thậm chí Cat 5 cũng đang bị đẩy tới giới hạn của nó do các công nghệ mạng mới ra đời.

Gần đây, các tiêu chuẩn Cat 6a và Cat 7a đã được công bố, và thông tin thêm về các tiêu chuẩn này có thể được tìm thấy trong sách điện tử Network Cabling Help.

Các dấu mốc lịch sử quan trọng

Dấu mốc

Để giúp bạn đọc dễ theo dõi, sau đây là một số những dấu mốc quan trọng trong lịch sử truyền thông dữ liệu.

Ngày 24 tháng 5 năm 1844 - The Telegraph được phát minh bởi Samuel Morse.
Năm 1845 - William Cooke và Charles Wheatstone nhận bằng sáng chế cho máy điện báo tại Anh.
Năm 1846 - Một người tên là Royal House đã phát minh ra điện báo in yêu cầu có hai thiết bị khai thác ở mỗi đầu.
Năm 1851 - Western Union Company được thành lập từ sự sáp nhập của 12 công ty điện báo.
Năm 1861 - Nhà phát minh người Đức Phillip Reis đã phát minh ra một thiết bị truyền âm gọi là 'Telephone'.
Năm 1874 - Jean-Maurice-Emile Baudot được cấp bằng sáng chế cho mã điện báo Baudot.
Ngày 14 tháng 2 năm 1876 - Alexander Graham Bell đã xin cấp bằng sáng chế cho Telephone.
Ngày 14 tháng 2 năm 1876 - Một vài giờ sau khi Bell, Elisha Grey cũng đệ trình việc xin bằng sáng chế cho Telephone.
Năm 1889 - Almon Brown Strowger đã phát minh ra 'Điện thoại quay số' và 'Công tắc Strowger'.
Năm 1948 - Bell Labs đã phát minh tranzito.
Năm 1966 - Mã ASCII được phát minh.
Năm 1969 - Tiêu chuẩn nối tiếp RS232 được hình thành.
Năm 1976 - Tài liệu về Ethernet được Bob Metcalfe và David Boggs xuất bản tại PARC.
Năm 1979 - DEC và Intel hợp tác với Xerox để phát triển Ethernet.
Năm 1980 - DEC, Intel và Xerox xuất bản tiêu chuẩn 'Ethernet Blue Book' hay còn được gọi là DIX.
Năm 1983 - Tiêu chuẩn IEEE 802.3 Ethernet được công bố.
Năm 1984 - IBM giới thiệu 4Mbps Token Ring.
Năm 1985 - Tiêu chuẩn Ethernet IEEE 802.3b, 10Base2 được hình thành.
Năm 1985 - Tiêu chuẩn Ethernet IEEE 802.3b 10Broad36, 10Mbps sử dụng băng tần rộng.
Năm 1987 - Fibre Optic Inter-Repeater Link (FOIRL) IEEE 802.3d và IEEE 802.3e 1Mbps Ethernet qua cáp đôi xoắn xuất hiện.
Năm 1990 - Tiêu chuẩn IEEE 802.3i Ethernet, 10BaseT ra đời.
Tháng 7 năm 1991 - Tiêu chuẩn EIA/TIA 568 cho hệ thống dây điện viễn thông trong các tòa nhà thương mại ra đời.
Tháng 8 năm 1991 - Tiêu chuẩn EIA/TIA TSB 36 cho cáp cao cấp (Cat 4 và Cat 5) được hình thành.
Tháng 8 năm 1992 - Tiêu chuẩn EIA/TIA TSB 40 cho phần cứng kết nối cao cấp ra mắt.
Năm 1993 - Tiêu chuẩn Ethernet IEEE 802.3j 10BaseFL ra đời, cho phép kết nối cáp quang lên tới 2km.
Tháng 1 năm 1994 - Tiêu chuẩn EIA/TIA TSB 40A ra đời - bao gồm dây và thử nghiệm chi tiết hơn.
Tháng 1 năm 1997 - Tiêu chuẩn EIA/TIA 568 được sửa đổi thành EIA/TIA 568A, bao gồm TSB 36, TSB 40A và các bản sửa đổi khác.
Năm 1995 - Tiêu chuẩn IEEE 802.3u Fast Ethernet 100BaseTX (Cat 5/2 cặp), 100BaseT4 (Cat 3/4 cặp), 100BaseFX ra mắt.
Năm 1997 - Tiêu chuẩn IEEE 802.3x Full duplex Ethernet ra mắt.
Năm 1997 - Tiêu chuẩn IEEE 802.3y 100BaseT2 Fast Ethernet (Cat 3/2 cặp) ra mắt.
Năm 2001 - Tiêu chuẩn Cat 5e - ANSI/TIA/EIA-568-B.2 ra mắt.
Năm 2002 - Tiêu chuẩn Cat 6 - ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1 ra mắt.
Năm 2008 - Tiêu chuẩn Cat 6A - ANSI/TIA/EIA-568-B.2-10 ra mắt.
Năm 2008 - Tiêu chuẩn lớp EA và FA - Sửa đổi 1 thành ISO/IEC 11801, 2nd Ed ra mắt.