Tài liệu CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA TRUYỀN SỐ LIỆU pptx

Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Trước khảo sát cách truyền liệu từ thiết bị đến thiết bị khác, vấn đề quan trọng ta phải hiểu mối quan hệ thiết bị truyền liệu Có năm khái niệm chung để cung cấp mối quan hệ thiết bị thơng tin Đó là: • Cấu hình đường dây • Tơpơ mạng • Chế độ truyền • Các loại mạng • Các kết nối liên mạng 2.1CẤU HÌNH ĐƯỜNG DÂY Cấu hình đường dây phương thức để hai hay nhiều thiết bị mắc vào kết nối Kết nối đường truyền thông tin vật lý để truyền liệu từ thiết bị sang thiết bị khác Để dễ hiểu, xem đường truyền đường thẳng kết nối hai điểm Để tạo thơng tin, hai thiết bị phải liên kết theo cách với đường truyền Có hai phương thức là: điểm nối điểm điểm nối nhiều điểm (như hình 1) Cấu hình đường dây nhằm định nghĩa phương thức kết nối thơng tin với nhau: Hình 2.1 2.1.1Cấu hình điểm nối điểm (point to point): Cấu hình điểm nối điểm cung cấp kết nối dành riêng cho hai thiết bị Toàn dung lượng kênh dùng cho truyền dẫn hai thiết bị Hầu hết cấu hình điểm nối điểm dùng dây hay cáp để nối hai điểm, ngồi cịn có phương thức kế nối qua sóng thí dụ vi ba hay vệ tinh (xem hình 2) Một thí dụ đơn giản việc dùng remote để điều khiển TV, tức ta thiết lập kết nối điểm điểm hai thiết bị dùng đường hồng ngoại Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.2 2.1.2 Cấu hình đa điểm (multipoint): Cấu hình điểm nối đa điểm (còn gọi multipoint hay multidrop) kết nối có nhiều hai thiết bị đường truyền Trong môi trường kết nối đa điểm, dung lượng kênh chia sẻ, theo không gian hay theo thời gian; tức theo cấu hình phân chia theo khơng gian hay cấu hình phân chia theo thời gian (xem hình3) Hình 2.3 2.2.TƠPƠ MẠNG(Topology; hình học) Thuật ngữ tơpơ mạng nói đến phương thức mạng bố trí, mặt luận lý vật lý Có nhiều thiết bị kết nối tuyến (kết nối-link); Có nhiều tuyến tạo tôpô Tôpô mạng biểu diễn hình học mối quan hệ Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm tất tuyến thiết bị kết nối (thường gọi nút) tới thiết bị khác Có dạng tôpô là: lưới, sao, cây, bus, vịng (xem hình 2.4) Hình 2.4 Tơpơ định nghĩa cách xếp vật lý luận lý kết nối mạng Năm phương thức vừa nêu mô tả cách mà thiết bị mạng kết nối với xếp chúng theo vật lý Thí dụ, nói tơpơ khơng có nghĩa thiết bị phải xếp vật lý chung quanh hub theo hình Khi xem xét lựa chọn tơpơ phải xem xét thêm cấp bậc liên quan thiết bị kết nối Có hai quan hệ là: đồng cấp (peer to peer) thiết bị chia sẻ kết nối ngang hàng với nhau, phương thức sơ cấp-thứ cấp (primary-secondary), thiết bị điều khiển lưu thơng thiết bị cịn lại phải truyền qua Tơpơ vịng lưới thường thích hợp với truyền dẫn đồng cấp, tơpơ thường thích hợp cho truyền dẫn sơ cấp- thứ cấp Cịn tơpơ bus thích hợp cho hai dạng 2.2.1.LƯỚI (Mesh): Trong dạng này, thiết bị có kết nối điểm-điểm chuyên dụng(dedicated) / tới thiết bị lại Một mạng lưới kết nối đầy đủ có n(n-1) kênh vật lý nhằm kết nối n thiết bị Nhằm thực nhiều kết nối dạng này, thiết bị cần có (n-1) cổng vào/ra (I/O: input/output) vẽ hình 2.5 Cấu hình lưới có nhiều ưu điểm so với dạng mạng khác: Thứ nhất, việc sử dụng kết nối điểm đối điểm chuyên dụng đảm bảo kết nối truyền dẫn liệu riêng mình, nên khơng xuất vấn đề lưu thơng, điều xảy tuyến có nhiều thiết bị chia sẻ Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Thứ hai, tôpô lưới bền vững Khi kết nối bị hỏng khơng thể ảnh hưởng lên tồn mạng Một ưu điểm tính riêng tư hay vấn đề an ninh Khi dùng đường truyền riêng biệt có hai thiết bị kết nối dùng thông tin này, thiết bị khác truy cập vào kết nối Cuối cùng, kết nối điểm-điểm cho phép phát tách lỗi nhanh Có thể điều khiển lưu thơng để tránh đường truyền nghi ngờ bị hỏng Nhà quản lý dễ dàng phát xác nơi bị hỏng để nhanh chóng tìm ngun nhân có biện pháp khắc phục Khuyết điểm lớn mạng dạng lưới số lượng dây nối dây lớn số cổng I/O, thiết bị phải kết nối với nhau, phí lắp đặt phần cứng tăng cao Do đó, cấu hình lưới dùng giới hạn, thí dụ đường trục (backbone) kết nối máy tính lớn (mainframe) mạng hỗn hợp với nhiều cấu hình khác Hình 2.5 Thí dụ 1: Cơng ty dùng mạng lưới kết nối đủ gồm thiết bị Tính tổng số cáp phải kết nối, số cổng thiết bị Giải: Công thức n(n-1)/2 cho ta: Số kết nối n(n-1)/2 = 8(8 – 1)/2 = 28 Số cổng cho thiết bị: (n-1 )= (8 – 1)= 2.2.2 SAO (Star): Dạng thiết bị có kết nối điểm - điểm với thiết bị điều khiển trung tâm, gọi Hub Các thiết bị không trực tiếp kết nối với mà phải qua điều khiển hub (xem hình 2.6) Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.6 Tơpơ tốn so với lưới Trong dạng sao, thiết bị cần kết nối cần cổng I/O dể kết nối với thiết bị khác Điều làm cho việc thiết lập dễ dàng việc cấu trúc lại mạng đơn giản hơn, lắp đặt dây hơn, việc di chuyển, loại bỏ thiết bị khỏi mạng dễ dàng liên quan đến thiết bị hub Một ưu điểm tính bền vững cao Nếu kết nối hỏng, có kết nối bị ảnh hưởng, thiết bị khác hoạt động bình thường Điều cho phép q trình phát lỗi dễ dàng Khi hub cịn hoạt động, dùng để giám sát toán kết nối loại kết nối hỏng khỏi mạng Tuy nhiên, cấu hình thiết bị phải có kết nối với hub nên mạng vấn đề nối dây cịn lớn so với số mạng khác (thí dụ cây, vòng hay bus) 2.2.3 CÂY (Tree): Đây biến thể dạng sao, nút kết nối với hub trung tâm để kiểm soát lưu thông mạng Tuy nhiên, tất thiết bị mắc vào hub trung tâm Phần lớn thiết bị nối với hub phụ mà thân lại nối với hub trung tâm hình Hình 2.7 Hub trung tâm gọi hub tích cực Một hub tích cực bao gồm lặp (repeater), tạo khả mở rộng cự ly mạng Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hub phụ tích cực thụ động, nhằm cung cấp kết nối vật lý đơn giản thiết bị Ưu điểm khuyết điểm topo thường tương tự dạng Khi thêm vào hub phụ, làm cho mạng có hai ưu điểm Thứ nhất, cho phép thêm nhiều thiết bị kết nối với hub trung tâm tăng cự ly tín hiệu di chuyển mạng Thứ hai, cho phép mạng phân cấp tạo mức ưu tiên máy tính khác Một thí dụ mạng truyền hình cáp, với mức độ rẽ nhánh mạng từ tổng đài chia đến mạng phân phối theo nhiều cấp khác 2.2.4.BUS: Các dạng mạng vừa nêu thích hợp cho cấu trúc điểm- điểm, cấu hình bus lại dạng nhiều điểm Một đường cáp dài gọi trục (backbone) nhằm kết nối thiết bị mạng (xem hình 2.8) Hình 2.8 Các nút nối với cáp bus thông qua nhánh rẻ (drop line) điểm nối (tap) Nhánh rẻ kết nối thiết bị cáp thơng qua điểm nối Khi tín hiệu qua cáp thường bị tổn hao nhiệt yếu tố rẻ nhánh, từ có giới hạn điểm nối mà cáp hỗ trợ cự ly điểm nối với Ưu điểm cấu hình bus vấn đề dễ lắp đặt thay đổi vị trí lắp đặt thiết bị Khuyết điểm việc phát phân cách hỏng hóc Một bus thiết kế nhằm để tăng tính hiệu lắp đặt, nhiên khó gắn thêm thiết bị vào Các điểm nối tạo tín hiệu phản xạ làm giảm chất lượng tín hiệu truyền bus Yếu tố khống chế cách giới hạn số lượng cự ly thích hợp điểm nối hay phải thay thể đường trục Ngoài ra, có lỗi hay đứt cáp tồn mạng bị ngừng truyền dẫn tín hiệu vịng bị hỏng tạo sóng phản xạ lên đường trục, tạo nhiễu loạn tồn mạng 2.2.5.VỊNG (Ring): Trong cấu hình này, thiết bị có kết nối điểm - điểm với thiết bị bên phải thiết bị bên trái Tín hiệu di chuyển vịng theo chiều, từ thiết bị sang thiết bị khác, đến đích Mỗi thiết bị mạng lặp (chuyển tiếp - repeater) hình 2.9 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.9 Mạng vịng thường tương đối dễ thiết lập tái cấu trúc, thiết bị kết nối với hai thiết bị kề cận (về mặt vật lý luận lý) Khi thêm thiết bị phải di chuyển hai kết nối Điều phải quan tâm vấn đề môi trường truyền lưu thông mạng (chiều dài mạng tối đa, số thiết bị mạng) Đồng thời, việc phát lỗi tương đối đơn giản Thông thường mạng, tín hiệu di chuyển, thiết bị bị hỏng, xuất tín hiệu báo động, thơng báo cho người quản lý mạng hỏng hóc vị trí hỏng hóc Tuy nhiên, việc di chuyển tín hiệu mạng theo chiều yếu điểm, có thiết bị hỏng tồn mạng dừng hoạt động, điều cải thiện dùng vòng đối ngẫu hay chuyển mạch để ngắn mạch vùng bị hỏng hóc Thí dụ 2: Trong thí dụ 1, thiết bị lại mắc theo mạng vịng thay sao, cho biết số kết nối cần có: Giải: Để kết nối n thiết bị, ta cần n cáp nối, cần dây nối cho thiết bị 2.2.6.TÔPÔ HỖN HỢP (Hybrid Topologies): Kết hợp cấu hình nhiều mạng để thành mạng lớn hình 10 Hình 2.10 2.3 2.3.CHẾ ĐỘ TRUYỀN DẪN Thuật ngữ nhằm định nghĩa chiều lưu thơng tín hiệu hai thiết bị kết nối với Có dạng: đơn cơng (simplex), bán song công (half-duplex) song công (full-duplex) hình 2.11 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.11 2.3.1 Đơn công (simplex) chiều, thiết bị phát thiết bị thu hình 2.12 Hình 2.12 2.3.2 Bán song cơng (half-duplex): Thơng tin hai chiều lần thiết bị thực chức năng: phát khơng thu thu khơng phát (hình 2.13) Hình 2.13 2.3.3 Song cơng (full-duplex): Hai chiều nghĩa (hình 2.14) Hình 2.14 2.4 CÁC DẠNG MẠNG Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hiện nay, nói đến mạng người ta nghĩ đến: mạng cục (LAN; local area network), mạng MAN (metropolitain area network) mạng WAN (wide area network) hình 2.15 Hình 2.15 2.4.1 Mạng LAN: Ban đầu dùng kết nối thiết bị văn phịng nhỏ, tịa nhà, hay khn viên trường đại học (xem hình 2.16) Tuy theo nhu cầu, mạng LAN gồm hai máy tính máy in văn phòng, việc mở rộng với nhiều văn phòng thiết bị thoại, hình ảnh ngoại vị khác Hiện nay, cự ly mạng LAN thường giới hạn khoảng vài km LAN thiết kế cho phép chia sẻ tài nguyên máy tính máy chủ Tài nguyên phần cứng (thí dụ máy in) hay phần mềm (các chương trình ứng dụng) liệu Ngồi kích thước mạng LAN cịn phân biệt với mạng khác từ phương pháp cấu hình mạng môi trường truyền dẫn.Thông thường, mạng LAN dùng mơi trường truyền dẫn Cấu hình thường dùng bus, vòng Tồc độ truyền dẫn từ đến 16 Mbps mạng LAN truyền thống, tốc độ lên đến 100 Mbps với hệ thống lên đến tốc độ gigabit Hình 2.16 2.4.2 Mạng MAN: Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Được thiết kế để hoạt động tồn cấp thành phố, mạng mạng truyền hình cáp, mạng kết nối nhiều mạng LAN thành mạng lớn hơn, hình 2.17 Hình 2.17 2.4.3 Mạng WAN: Cung cấp truyền dẫn liệu, hình ảnh , thoại, video diện rộng bao gồm quốc gia, lục địa toàn cầu (hình 2.18) Hình 2.18 2.5 LIÊN MẠNG Khi kết nối nhiều mạng, ta có kết nối liên mạng (internetwork hay internet) Chú ý internet Internet dạng mạng toàn cầu đặc biệt, xem hình 2.19 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.19 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm TỪ KHÓA VÀ Ý NIỆM CƠ BẢN Active hub Backbone Bus toppology Duplex mode Full – duplex mode Half – duplex Hub Hybrid topology internet (internetwork) 10 Internet 11 Line configuration 12 Link 13 Local area network (LAN) 14 Mesh topology 15 Metropolitain area network (MAN) 16 Multidrop line configuration 17 Multipoint line configuration 18 Node 19 Passive hub 20 Peer – to – peer relationship 21 Point – to – point line configuration 22 Primary – secondary relationship 23 Ring topology 24 Simplex mode 25 Star topology 26 Topology 27 Tree topology 28 Wide area network (WAN) Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm TĨM TẮT  Cấu hình đường dây quan hệ thiết bị thông tin với đường truyền thơng tin - Trong cấu hình điểm nối điểm, có hai thiết kết nối với mà thơi - Trong cấu hình nhiều điểm, ba hay nhiều thiết bị kết nối với  Tôpô phương thức xếp vật ý hay luận lý mạng Các thiết bị bố trí thành dạng lưới, sao, cây, bus, vịng hổn hợp  Có ba phương thức truyền dẫn thường gặp là: đơn công, bán song công song công - Truyền dẫn đơn công theo chiều mà - Truyền dẫn bán song cơng theo hai chiều, lần có việc (phát khơng thu, ngược lại) - Song công hai chiều thu phát lúc  Các mạng chia thành: LAN, MAN WAN  LAN: mạng cục  MAN: mạng thành phố  WAN: mạng toàn cầu Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm PHẦN LUYỆN TẬP Câu hỏi ôn tập: Tôpô mạng liên quan với cấu hình đường dây nào? Định nghĩa ba chế độ truyền dẫn ? Cho biết ưu điểm dạng tôpô mạng ? Ưu điểm kết nối nhiều điểm so với điểm - điểm ? Cho biết yếu tố nhằm xác định hệ thống thông tin LAN, MAN hay WAN Cho biết hai dạng cấu hình đường dây ? Cho biết dạng tôpô mạng ? Phân biệt quan hệ đồng cấp quan hệ sơ cấp - thứ cấp? Trình bày khuyết điểm tôpô mạng ? 10 Trình bày cơng thức tính số dây nối cần thiết để thiết lập tôpô mạng dạng lưới? 11 Phân loại tơpơ mạng theo cấu hình đường dây? 12 Giả sử có n thiết bị mạng, xác định số cáp kết nối cần thiết để thiết lập tơpơ mạng dạng : lưới, vịng, bus ? 13 Khác biệt hub trung tâm hub phụ ? Khác biệt hub tích cực hub thụ động gì? Chúng quan hệ với nào? 14 Yếu tố giới hạn kích thước mạng bus gì? (các Tap) 15 Trình bày phương pháp phát lỗi cáp nối tôpô mạng ? 16 Kết nối liên mạng (internet) ? Internet gì? Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Cho biết topo mạng cần có điều khiển trung tâm hay hub: d Tự động a Lưới b Sao Cho biết dạng tơpơ mạng mà có n thiết bị, thiết bị cần thiết phải có (n-1) cổng I/O: c Bus d Vòng a Lưới b Sao c Bus Topo có kết nối nhiều điểm: d Vịng a Lưới b Sao c Bus a Điểm - điểm d Vòng b Nhiều điểm Cho biết dạng kết nối thơng tin giiữa bàn phím máy tính : c Sơ cấp d Thứ cấp a Đơn công b Bán song công c Song công d Tự động Mạng có 25 máy tính, cho biết tơpơ có nối dây nhiều nhất: a Lưới b Sao c Bus d Vòng Mạng biến thể mạng Dạng kết nối định kết nối hai thiết bị: Trong dạng kết nối mà nhiều hai thiết bị chia sẻ đường truyền a Điểm - điểm b Nhiều điểm c Sơ cấp d Thứ cấp 10 Trong dạng truyền dẫn mà dung lượng kênh truyền chia sẻ với tất thiết bị thời gian a Đơn công b Bán song công a Lưới c Song công b Sao d Tất sai c Bus d Vòng Truyền hình thí dụ phương thức truyền dẫn 11 Nhà xuất MacKenzie Publishing, với tổng hành dinh đặt London nhiều văn phòng đặt Châu Á, Âu, Nam Mỹ, kết nối dùng mạng: a Đơn công a LAN b Bán song công b MAN c Song công c WAN Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu d Tất sai 12 Văn phịng cơng ty A có hai máy tính kết nối với máy in, họ dùng mạng: Chương 2: Ý niệm c Bus d Sao 18 Trong mạng tính riêng tư vấn đề bảo mật thơng tin yếu nhất: a LAN a Lưới b MAN b Cây c WAN c Bus d Tất sai d Sao 13 Cho biết dạng tơpơ mạng thích hợp với cấu hình điểm - điểm: a Lưới b Vịng c Sao d Tất 14 Trong dạng kết nối mà đường truyền dùng cho hai thiết bị a Sơ cấp b Thứ cấp c Chỉ định d Tất sai 15 Trong tôpô mạng lưới, quan hệ thiết bị với thiết bị là: a Sơ cấp đến đồng cấp b Đồng cấp đến sơ cấp c Sơ cấp đến thứ cấp d Đồng cấp 16 Trong tôpô mạng mà cáp đứt mạng ngừng hoạt động a Lưới b Cây c Bus d Sao 17 Một mạng dùng nhiều hub có cấu hình dạng a Lưới b Cây Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm BÀI TẬP Giả sử có thiết bị kết nối theo tơpơ lưới, cần có cáp? Mỗi thiết bị cần cổng I/O? Hãy xác định loại tơpơ mạng hình 2.20: Hình 2.20 Hãy xác định loại tơpơ mạng hình 2.21: Hình 2.21 Hãy xác định loại tơpơ mạng hình 2.22: Hình 2.22 Hãy xác định loại tơpơ mạng hình 2.23: Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.23 Hãy xác định loại tơpơ mạng hình 2.24: Hình 2.24 Trong hình 2.25, Hãy xác định loại tơpơ mạng dạng vịng: Hình 2.25 Trong bốn dạng mạng sau, cho biết hậu có kết nối bị lỗi: a Năm thiết bị kết nối theo dạng lưới b Năm thiết bị kết nối theo dạng (khơng tính hub) c Năm thiết bị kết nối theo dạng bus d Năm thiết bị kết nối theo dạng vòng Hãy vẽ mạng hỗn hợp có tơpơ mạng trục mạng vịng 10 Hãy vẽ mạng hỗn hợp có trục mạng vòng mạng bus 11 Hãy vẽ mạng hỗn hợp có trục mạng bus kết nối với hai mạng trục mạng vòng Mỗi mạng vòng nối mạng 12 Hãy vẽ mạng hỗn hợp có trục mạng kết nối với hai mạng trục mạng bus Mỗi mạng bus nối mạng vòng Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm 13 Một mạng có máy tính, cịn có bốn đoạn cáp nối, cho biết dạng mạng thích hợp trường hợp ? 14 Giả sử muốn thêm hai thiết bị vào mạng hữu với thiết bị, Khi dùng mạng lưới cần cáp nối? Khi dùng mạng vịng cần cáp nối? 15 Năm máy tính kết nối theo cấu hình nhiều điểm, cáp truyền 100.000bps Nếu tất máy tính có liệu cần gởi, cho viết tốc độ trung bình máy tính bao nhiêu? 16 Khi dùng điện thoại kết nối với thuê bao khác, cho biết lúc kết nối điểm - điểm hay nhiều điểm? giải thích? 17 Cho biết phương thức truyền dẫn thích hợp (đơn cơng, bán song cơng song cơng) trường hợp sau: Máy tính với hình Đàm thoại người Đài truyền hình Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang ... Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hình 2.19 Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm TỪ KHÓA VÀ Ý NIỆM CƠ BẢN Active hub Backbone Bus... Hình 2.13 2.3.3 Song cơng (full-duplex): Hai chiều nghĩa (hình 2.14) Hình 2.14 2.4 CÁC DẠNG MẠNG Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Hiện nay, nói đến... kết nối truyền dẫn liệu riêng mình, nên khơng xuất vấn đề lưu thơng, điều xảy tuyến có nhiều thiết bị chia sẻ Biên dịch: Nguyễn Việt Hùng Trang Bài giảng: Truyền số liệu Chương 2: Ý niệm Thứ