mạng máy tính

Phơng pháp chuyển mạch kênh có hai nhợc điểm chính: Một là tiêu tốn thời gian để thiết lập con đờng "kênh" cố định giữa haithực thể, hai là hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao vì sẽ

Lời nói đầu

Trong những năm trở lại đây, khi cách mạng khoa học kỹ thuật bùng nổ vàphát triển một cách mạng mẽ Các thông tin đa dạng trong xã hội cần đợc xử lý

và trao đổi (cả về chiều rộng lẫn chiều sâu) đã trở thành một nhu cầu không thểthiếu

Chính nhu cầu này đã thúc đẩy các nhà khoa học xây dựng nên một công cụnhằm trợ giúp con ngời thu nhập và sử dụng một cách dễ dàng các thông tin vềnhiều lĩnh vực khác nhau nh kinh tế, chính trị, khoa học kỹ thuật, văn hoá xãhội - đó chính là mạng máy tính

Mạng máy tính ra đời ngay lập tức mang lại giá trị thực tiễn vô cùng to lớncho nhân loại Nó giúp cho con ngời khai thác và xử lý thông tin một cách hiệuquả nhất, trung thực và chính xác nhất Con ngời trên thế giới nh xích lại gầnnhau hơn, khoảng cách về không gian và thời gian đợc thu hẹp lại Điều này đãlàm thay đổi phơng thức khai thác máy tính cổ điển, việc kết nối và khai thácmáy tính đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trên toàn hành tinh chúng ta.Xuất phát từ nhu cầu thực tế và bản thân mong muốn đợc tìm hiểu vềnghành công nghệ mới này, em thực hiện đề tài "Mạng máy tính" Trong quátrình thực hiện đề tài em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm hớng dẫn và chỉbảo tận tình của thầy giáo: nguyễn tiến khải cùng các thầy cô và cácbạn trong Khoa Công Nghệ Điện Tử - Thông Tin Viện ĐAị Học Mở Hà NộiTrong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù có nhiều cố gắng song không thểtránh đợc những thiếu sót và còn nhiều hạn chế Em rất mong đợc sự chỉ bảo

và đóng góp của các thầy cô và các bạn để giúp em hoàn thiện hơn về kiếntrúc

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm dạy dỗ của các thầy côtrong suốt thời gian học tập và sự hớng dẫn chỉ bảo của thầy:

Nguyễn tiến khải và các thầy cô trong Khoa Điện Tử Viễn Thông đãgiúp đỡ em hoàn thành đề tài này

đời và hoàn thiện mạng máy tính đã mở rộng tầm hoạt động của con ngờikhông chỉ trong một lĩnh vực, một quốc gia mà lan rộng ra trong phạm vi toàn cầu.Vào thời kì đầu trong những năm 60 của thế kỷ 20 khi các máy tính lớn đanghoàn thiện và phát triển thì việc trao đổi khai thác thông tin giữa các máy tínhvới nhau là không thể thiếu đợc Tại Mỹ, một số trung tâm máy tính lớn đã kếtnối thành công mạng máy tính tạo ra một hớng phát triển mới cho công nghệthông tin sau này.

Đến thập kỉ 70 - 80, công nghệ truyền thông phát triển mạnh mẽ Ngoài máytính lớn, các máy tính cá nhân phát triển mạnh phục vụ đông đảo mọi đối tợngnghành nghề khác nhau để khai thác, kiểm duyệt, trao đổi thông tin từ những

vị trí địa lý khác nhau đòi hỏi phải có sự kết nối giữa các máy tính lại với nhautạo ra sự chuyển biến có tính cách mạng trong vấn đề tổ chức, khai thác và sửdụng của hệ thống mạng máy tính, nhằm nâng cao hiệu quả khai thác tàinguyên, tăng độ tin cậy của hệ thống nhờ khả năng thay thế xử lý

Khi xảy ra sự cố đối với một mạng máy hoặc một máy tính nào đó Để đạt đợcmục tiêu đó nhiều tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ra đời đi đến một cái chung

là thống nhất tiêu chuẩn hoá vè mạng máy tính Nhờ các tiêu chuẩn hoá quốc

tế (ISO) mà mạng máy tính ngày càng thống nhất và hoàn thiện

2 Lợi ích của việc sử dụng mạng máy tính.

Mạng máy tính đem lại cho ngời dùng rất nhiều lợ ích khi sử dụng mà các máytính đơn lẻ không có đợc

Các phiên bản của nhiều bộ phận phần mềm có thể chạy trên mạng cho phéptiết kiệm đáng kể khi đem so sánh với việc mua nhiều phiên bản dùng chonhiều máy lẻ Trên mạng, các phần mềm tiện ích và tập tin dữ liệu đợc lu ở

các máy chủ dịch vụ tệp (File Server), mọi ngời có thể truy cập đến để xem và

sử dụng Đó là lợi ích của việc sử dụng chung các phần mềm tiện ích và tập tindữ liệu

* Lợi ích của việc dùng chung tài nguyên.

Các tài nguyên bao gồm các máy in, máy vẽ các thiết bị lu trữ tất cả đều làcác thiết bị đắt tiền, nếu ta đêm trang bị cho nhiều máy đơn lẻ thì chi phí đắt

mà không tận dụng đợc hết hiệu quả và tính năng của các thiết bị này các thiết

bị cài đặt trên mạng vừa giảm tổng chi phí lắp đặt vừa tận dụng đợc khả năngcủa các thiết bị một cách tốt nhất

* Lợi ích của việc dùng chung cơ sở dữ liệu:

Một số cơ sở dữ liệu là một trình ứng dụng lý tởng cho mạng - mạng máy tính

sẽ không có ý nghĩa nếu không có cơ sở dữ liệu Mạng máy tính cho phépnhiều ngời dùngcó thể trao đổi song lại rất an toàn cho dữ liệu vì phần mềmmạng sẽ khoá các tập tin đối với những ngời không có quyền hạn truy cập đếncác tập tin làm h hỏng dữ liệu

* Dùng th điện tử trên mạng (E - mail):

Ngới dùng có thể sử dụng mạng nh một công cụ để phổ biến tin tức hoặc trao

đổi, liên lạc với ngời dùng khác Hệ điều hành mạng hiện nay đều cung cấpdịch vụ th tín điện tử trên mạng để các thành viên trên mạng dễ dàng trao đổithông tin cho nhau

* Dễ dàng bảo mật thông tin:

Việc bảo mật thông tin trên mạng bắt đầu từ khi mới thực hiện đăng nhập để

đảm bảo ngời dùng thông tin truy cập trên có quyền truy cập vào các khu vực

đợc chính thức công nhận là của bản thân họ trên mạng

* Khả năng tiết kiệm nguồn vốn:

Mạng máy tính đem đến một phơng án tiết kiệm - ví dụ tăng số máy ta có thểnối các máy tính không ổ đĩa và sử dụng các ổ đĩa cứng của trạm phục vụ đểkhởi động và lu tập tin Mạng máy tính cho phép ngời lập trình ở một trungtâm máy tính này có thể sử dụng các chơng trình tiện ích của một trung tâmmáy tính khác đang rỗi, điều này sẽ làm tăng hiệu quả của hệ thống.Trên đây

là một số tiện lợi của việc kết nối mạng máy tính còn nhiều tiện lợi khác nữa

mà chỉ khi kết nối mạng mới có đợc

so với mạng diện rộng coá thể đạt 10-8 đến 10-11 Đặc trng quản lý: mạng cục bộthờng là sở hữu chung của một tổ chức nào đó do vậy việc quản lý và khai thácmạng hoàn toàn tập trung thống nhất

với các mạng LAN có tốc độ dữ liệu lên đến 100Mb/s hoặc có thể sử dụngMAN nh một đờng trục cho LAN.

* Mạng diện rộng (WAN):

Phạm vi của mạng vợt qua biên giới quốc gia

* Mạng toàn cầu (GAN):

Phạm vi trải rộng khắp các lục địa

3.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch:

định đó Phơng pháp chuyển mạch kênh có hai nhợc điểm chính:

Một là tiêu tốn thời gian để thiết lập con đờng "kênh" cố định giữa haithực thể, hai là hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao vì sẽ có kênh bị bỏkhông do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền trong khi các thực thể kháckhông đợc phép sử dụng kênh truyền này mạng điện thoại là một ví dụ điểnhình của mạng chuyển mạch kênh

Data 1

Data 2

Data 3

Nh vậy mỗi nút cần phải lu trữ tạm thời để "đọc" thông tin điều khiển trênthông báo để rồi sau đó chuyển tiếp thông báo đi Tuỳ thuộc vào điều kiện củamạng, các thông báo khác nhau có thể đợc gửi đi trên các con đờng khác nhau.

Phơng pháp chuyển mạch thông báo có nhiều u điểm so với phơng phápchuyển mạch kênh:

+ Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền

mà đợc phân chia giữa nhiều thực thể

+ Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạng thông báo) có thể lu trữ thôngbáo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó giảm đợc tìnhtrạng tắc nghẽn mạng

+ Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ u tiên cho cácthông báo

+ Tăng hiệu suất sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán địa chỉquảng bá để gửi thông báo đồng thời tớin nhiều đích

Nhợc điểm của phơng pháp chuyển mạch thông báo: Không hạn chếkích thớc của thông báo có thể dẫn tới phí tổn lu trữ tạm thời cao và ảnh hởng

đến thời gian đáp ứng và chất lợng truyền đi Rõ ràng là mạng chuyển mạchthông báo thích hợp với các dịch vụ thông tin kiểu th điện tử hơn là đối với các

1

S2

S4

S

S6

áp dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ nhất định do lu trữ và xử lýthông tin điều khiển tại mỗi nút.

* Mạng chuyển mạch gói:

Mỗi thông báo đợc chia thành nhiều phần nhỏ hơn gọi là các gói tin cókhuôn dạng quy định trớc Mỗi gói tin cũng chứa các thông tin điều khiển,trong đó có địa chỉ nguồn (ngời gửi) và đích (ngời nhận) của gói tin Các góitin thuộc về một thông báo nào đó có thể đợc gửi đi qua mạng để tới đích bằngnhiều con đờng khác nhau

message

Hình 1.3 Mạng chuyển mạch gói

Chúng ta thấy các phơng pháp chuyển mạch thông báo và chuyển mạchgói là gần giống nhau Điểm khác biệt là ở chỗ các gói tin đợc giới hạn kíchthớc tối đa sao cho các nút mạng (nút chuyển mạch) có thể xử lý toàn bộ góitin trong bộ nhớ mà không cần phải lu trữ tạm thời trên đĩa Bởi thế nên mạngchuyển mạch gói truyền các gói tin qua mạng nhanh hơn và hiệu quả hơn sovới mạng chuyển mạch thông báo

Những khó khăn của mạng chuyển mạch gói là việc tập hợp các gói tin

để tạo lại thông báo ban đầu của ngời sử dụng, đặc biệt trong trờng hợp các gói

đợc truyền theo nhiều đờng khác nhau Cần phải đợc cài đặt các cơ chế "đánhdấu" gói tin và phục hồi các gói tin bị thất lạc hoặc truyền bị lỗi cho các nútmạng

Do có u điểm mềm dẻo và hiệu suất cao hơn nên hiện nay mạng chuyểnmạch gói đợc dùng phổ biến hơn các mạng chuyển mạch thông báo Việc tíchhợp cả hai kỹ thuật chuyển mạch (kênh và gói) trong một mạng thống nhất (đ-

ợc gọi là dịch vụ tích hợp số ISDN) đang là một trong những xu thế phát triểncủa mạng ngày nay

3.3 Phân loại theo kiến trúc mạng

Trớc hết chúng ta hiểu thế nào là kiến trúc mạng máy tính: kiến trúcmạng máy tính thể hiện cách nối các máy tính với nhau ra sao và tập hợp cácquy tắc, quy ớc mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phảituân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Cách nối các máy tính đợc gọi

là hình trạng (Topology) của mạng (mà từ đay để cho gọn ta gọi là Topo của

1

2

4 2

3 4

1

4 4

mạng) Còn tập hợp các quy tắc quy ớc truyền thông thì đợc gọi là giao thức(Protocol) của mạng.

* Topo mạng:

Có hai kiểu nối mạng chủ yếu là Điểm - Điểm và Quảng Bá

+ Theo kiểu điểm - điểm, các đờng truyền nối từng cặp nút với nhau vàmỗi nút đều có trách nhiệm lu trữ tạm thời sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi chotới đích Do cách thức làm việc nh thế nên mạng kiểu này đợc gọi là mạng "lu

và chuyển tiếp"

+ Theo kiểu Quảng Bá, tất cả các nút phân chia theo một đờng truyềnvật lý Dữ liệu đợc gửi đi từ một nút nào đó sẽ có thể đợc tiếp nhận bởi các nútcòn lại, bởi vậy chỉ cần ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi nút căn cứ vào đókiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho minh hay không?

Trong các Topo dạng Bus và vòng cần có một cơ chế "trọng tài" để giảiquyết "xung đột" khi nhiều nút muốn truyền tin cùng một lúc Việc cấp phát đ-ờng truyền có thể là "tĩnh" hoặc "động" Cấp phát "tĩnh" thờng dùng cơ chếquay vòng để phân chia đờng truyền theo các khoảng thời gian định trớc Còncấp phát "động" là cấp phát theo yêu cầu để hạn chế thời gian "chết" vô íchcủa đờng truyền

Việc kiến trúc mạng nh vậy đợc gọi là kiến trúc phân tầng theo tiêuchuẩn quốc tế (ISO)

Ngoài ra còn có kiến trúc mạng không theo tiêu chuẩn quốc tế nhng dovai trò lớn ở trên thị trờng công nghệ thông tin nên những kiến trúc đó đã trởthành một loại chuẩn thực tế khá phổ biến ví dụ nh kiến trúc mạng SNA củaIBN, kiến trúc mạng DNA của DEC

II Kiến trúc phân tầng - Mô hình OSI.

1 Kiến trúc phân tầng.

Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng, hầu hết cácmạng máy tính hiện có đều đợc phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng.Mỗi hệ thống thành phần của mạng đợc xem nh là một cấu trúc đa tầng, trong

đó mỗi tầng đợc xây dựng trên tầng trớc nó Số lợng các tầng cũng nh tên vàchức năng của mỗi tầng là tuỳ thuộc vào nhà thiết kế Tuy nhiên trong hầu hếtcác mạng, mục đích của mỗi tầng là để cung cấp dịch vụ (Server) nhất địnhcho tầng cao hơn

Sơ đồ trên minh hoạ một kiến trúc phân tầng tổng quát, với giả thiết A

và B là hai hệ thống (Máy tính) thành phần của mạng đợc nối với nhau

Nguyên tắc của mạng kiến trúc phân tầng là: mỗi hệ thống trong mộtmạng đều có cấu trúc tầng (số lợng tầng, chức năng của mỗi tầng là nh nhau)

Sau khi xác định đợc số lợng tầng và chức năng của mối tầng thì quan trọngtiếp theo là định nghĩa mối quan hệ (giao diện) giữa hai tầng kề nhau và mốiquan hệ (giao diện) giữa hai tầng đồng mức ở hai hệ thống nối kết với nhau.

Trong thực tế dữ liệu không đợc truyền trực tiếp từ tầng i của hệ thốngnày sang tầng i của hệ thống khác (trừ đối với tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng

đờng truyền vật lý để truyền các xâu bít (0,1) từ hệ thống này sang hệ thốngkhác) ở đây quy ớc dữ liệu ở bên hệ thống gửi (Sender) đợc truyền sang hệthống nhận (Receiver) bằng đờng truyền vật lý và cứ thế đi ngợc lên tầng trên

Hệ thống A Hệ thống B

Giao thức tầng N

Giao thức tầng i +1Giao thức tầng iGiao thức tầng i - 1Giao thức tầng 1

Khi thiết kế, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình, từ

đó dẫn tới tình trạng không thơng tích giữa các mạng: Phơng pháp truy nhập ờng truyền khác nhau sử dụgn họ giao thức khác nhau sự không tơng thích

đ-đó làm trở ngại cho sự tơng tác của ngời sử dụng các mạng khác nhau Nhucầu trao đổi thông tin càng lớn thì trở ngại đó càng không thể chấp nhận đợc

đối với ngời sử dụng Sự thúc bách của khách hàng đã khiến cho các nhà sảnxuất và các nhà nghiên cứu, thông qua các tổ chức chuẩn hoá quốc gia và quốc

tế tích cực tìm kiếm mọi sự hội tụ cho các sảm phẩm mạng trên thị trờng Để

có đợc điều đó cần xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn

cứ cho các nhà thiết kế chế tạo các sản phẩm về mạng Vì lí do đó tổ chức tiêuchuẩn hoá quốc tế (viết tắt ISO) đã lập ra năm 1977 để xây dựng một khung

chuẩn nh thế Kết quả là năm 1984 ISO đã xây dựng xong mô hình tham chiếucho việc kết nối các hệ thống mở (OSI) Mô hình này đợc dùng làm cơ sở đểkết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán.

2.2 Nguyên tắc xây dựng mô hình OSI và các thuật ngữ của OSI

+ Mô hình OSI đợc xây dựng trên các nguyên tắc sau:

- Các chức năng giống nhau đợc vào cùng một tầng

- Chọn ranh giới các tầng theo kinh nghiệm đã đợc chức tỏ là thành công

- Các chức năng đợc định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà ảnh hởng ítnhất đến các tầng kề nó

- Tạo ranh giới các tầng sao cho nó có thể chuẩn hoá giao diện tơng ứng

- Tạo một tầng khi dữ liệu đợc xử lý một cách khác biệt

- Cho phép thay đổi các chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm

ảnh hởng đến các tầng khác

- Mỗi tầng chỉ có ranh giới (giao diện) với các tầng kề trên và dới nó

- Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết

- Tạo các tầng con để cho phép giao diện với các tầng kế cận

- Cho phép huỷ các tầng con khi không cần thiết

Kết quả là mô hình OSI gồm có 7 tầng đợc hình thành với các tên gọi và chứcnăng của từng tầng đợc minh hoạ (nh hình vẽ OSI 7 tầng)

Điều hấp dẫn của tiép cận OSI chính là ở chỗ nó hứa hẹn giải pháp cho vấn đềtruyền thông giữa các máy tính không giống nhau Hai hệ thống dù khác nhau

nh thế nào đi nữa, đều có thể truyền thông với nhau nêu chúng đảm bảonguyên tắc sau:

- Chúng cài đặt một chức năng truyền thông

- Các chức năng đó đợc tổ chức thành cùng một tập các tầng - các tầng đồngmức phải cung cấp các chức năng nh nhau (nhng phơng thức cung cấp khôngnhất thiết phải giống nhau)

- Các tầng đồng mức phải sử dụng giao thức chung

- Để đảm bảo các điều trên cần phải có các chuẩn Các chuẩn phải xác địnhcác chức năng và dịch vụ đợc cung cấp bởi một tầng Các chuẩn cũng phải

xác định các giao thức các tầng đồng mức Mô hình OSI 7 tầng chính là cơ sở

để xây dựng các chuẩn đó

Hệ thống mở A Hệ thống mở B

Giao thức tầng 7Giao thức tầng 6Giao thức tầng 5Giao thức tầng 4Giao thức tầng 3Giao thức tầng 2Giao thức tầng 1

Đờng truyền vật lý

Hình1.5 Mô hình OSI 7tầng

+ Nguyên tắc và các thuật ngữ OSI

Theo tiếp cận OSI trong mỗi tầng của một hệ thống có hoặc nhiều thực thể(Entity) hoạt động Một (N) entity (thực thể của tầng N) cài đặt các chức năngcủa tầng N và giao thức và truyền thông với các (N) entity trong các hệ thốngkhác Một tiến trình (Process) trong một hệ đa xử lý là ví dụ của một thực thểtruyền thông với các thực thể ở các tầng trên và dới nó qua một giao diện Giaodiện này gồm một hoặc nhiều điểm truy nhập dịch vụ (SPA)

(N-1)entity cung cấp dịch vụ cho một (N)entity thông qua việc gọi các hàmnguyên thuỷ Hàm nguyên thuỷ chỉ rã chức năng cần thực hiện và đợc dùng đểchuyển dữ liệu và thông tin điều khiển Lời gọi con chính là ví dụ về một dạngcài đặt cụ thể của một hàm nguyên thuỷ Bốn kiểu hàm nguyên thuỷ đợc sửdụng để định nghĩa tơng tác giữa các tầng kề nhau, đó là: Request (yêu cầu),Indication (chỉ báo), Response (trả lời), Confirm (xác nhận)

Trong sơ đồ này, quy trình thực hiện một giao tác giữa hai hệ thống A và B đợcthực hiện nh sau:

Liên kết dữ liệuTầng vật lý

(N+1) layer

(N) Protocol SERVICE PROVINDER

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý các hàm nguyên thuỷ.

- Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề dới nó một hàm Request

- Tầng (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi yêu cầu đó sang tầng (N)của B theo giao thức tầng N xác định

- Nhận đợc yêu cầu, tầng (N) của B chỉ báo lên tầng (N+1) kề trên nó bằnghàm Indication

- Tầng (N+1) của B trả lời bằng hàm Response gửi xuống tầng (N) kề dới nó

- Tầng (N) của B cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi trả lời đó trở về tầng (N) của

Đơn vị dữ liệu sử dụng trong giao thức (N) đợc ký hiệu là (N)PDU

Một thực thể ở tầng (N) không thể truyền dữ liệu trực tiếp tới một thực thể tầng(N) ở một hệ thống khác mà phải chuyển xuống dới để truyền qua bằng tầngthấp nhất (tầng vật lý) nh trong một phân tầng bất kỳ Khi xuống đến tầng (N-1) dữ liệu đợc truyền từ tầng (N) đợc xem nh là một đơn vị dữ liệu

cho dịch vụ (SDU) của tầng 1) Phần thông tin của tầng 1) gọi là 1)PCI đợc thêm vào đầu của (N-1)SDU để tạo thành (N-1)PDU Trong trờnghợp (N-1)SDU quá dài thì nó đợc cắt nhỏ thành nhiều đoạn, mỗi đoạn đợc bổsung phần (N-1)PCI ở đàu và tạo thành nhiều (N-1)PDU Trình tự nh thế sẽ đ-

(N-ợc tiếp diễn cho tới tầng vật lý ở đó dữ liệu đ(N-ợc truyền qua đờng truyền vật lý

Hình 1.7 Quan hệ giữa các đơn vị dữ liệu ở các tầng kề nhau.

Bên hệ thống nhận trình tự sẽ diễn ra ngợc lại Qua mỗi tầng PCI tơng ứng sẽ

đợc phân tích và sau đó cắt bỏ khỏi PDU trớc khi gửi lên tầng trên

* Tầng vật lý (Physical)

Tầng thứ nhất trong mô hình OSI là tầng vật lý Theo định nghĩacủa ISO lớp vật lý phơng tiện điện, cơ, chức năng, thủ tục để kích hoạt, duy trì

và đình chỉ liên kết vật lý giữa các hệ thống ở đây thuộc tính điện liên quan

đến các bít (các mức thế hiệu) và tốc độ truyền các bít Thuộc tính cơ liênquan đến các tính chất vật lý của giao diện với đờng truyền (kích thớc cấuhình) Thuộc tính chức năng chỉ ra các chức năng đợc thực hiện bởi các phần

tử giao diện vật lý, giữa các hệ thống và đờng truyền Thuộc tính thủ tục liênquan đến giao thức điều khiển việc truyền các chuỗi bít qua đờng

truyền vật lý Khác với các lớp khác, lớp vật lý là lớp thấp nhất gio diện với ờng truyền không có đơn vị, dữ liệu giao thức PDU cho lớp vật lý, không cóphần tiêu đề chức thông tin điều khiển PCI, dữ liệu đợc truyền di theo dòngbít Bởi vậy giao thức cho lớp vật lý không xuất hiện với ý nghĩa giống nh vớicác lớp khác

đ-Tầng vật lý truyền luồng bit thô thông qua phơng tiện vật lý (nh cápmạng) tầng vật lý liên kết với các giao diện hàm, cơ quang và điện với cáp.tầng vật lý cũng chuyển tải những tín hiệu truyền dữ liệu do các tầng ở trên tạo ra

Tầng vật lý định nghĩa cách nối kết cáp với Card mạng nh thế nào.chẳng hạn nó định rõ bộ nối có bao nhiêu chân và chức năng của mỗi chân.tầng này cũng định rõ kỹ thuật truyền nào sẽ đợc dùng để gửi dữ liệu lên cápmạng

Tầng vật lý chịu trách nhiệm truyền bít (0,1) từ máy tính này sangmáy tính khác ở cấp độ này bản thân các bit không có ý nghĩa rõ rệt Tầng vật

lý định rõ mã hoá dữ liệu và sự đồng bộ hoá bít bảo đảm rằng khi máy chủ khigọi bit 1 nó nhận đợc bit 1 chứ không phải bít 0 tầng vật lý cũng định rõ mỗibít kéo dài bao lâu và đợc diễn dịch thành xung điện hay xung ánh sáng thíchhợp cho cáp mạng nh thế nào

Trong môi trờng thực A và B là hai hệ thống mở đợc nối với nhaubằng một đoạn cáp đồng trục và một đoạn cáp quang Modem C để chuyển đổi

từ tín hiệu số sang tín hiệu tơng tự để truyền trên cáp đồng trục Modem D lạichuyển đổi tín hiệu đó thành tín hiệu số và qua bộ biến đổi E để chuyển đổi từxung điện sang xung ánh sáng để truyền qua cáp quang Cuối cùng bộ biến đổi

F lại chuyển đổi thành xung điện và đi vào B

Còn trong môi trờng logic thì thể hiện môi trờng thực đó theo ngônngữ của mô hình OSI Một thực thể lớp vật lý là một cấu trúc logic giao diện

với đờng truyền vật lý Các thực thể đó có mặt trong hệ thống A và B nhng

đồng thời cũng có một thực thể lớp vật lý ở giao diện D và E thực thể trunggian này là một bộ chuyển tiếp (Relay) hoạt động ở lớp vật lý giao diện với hai

đờng truyền vật lý khác nhau

Mode Transducer

SAP cho tầng vật lý Giao thức tầng

vật lý

Hỡnh 1.8 Môi trờng thực

Một giao thức lớp vật lý tồn tại giữa các thực thể đó quy định về

ph-ơng thức (đồng bộ, bất đồng bộ) và tốc độ truyền Điều mong muốn là giaothức đó là độc lập tối đa với đờng truyền vật lý khác nhau Do vậy các chuẩncho tầng vật lý sẽ phải bao gồm không chỉ các phần tử giao thức giữa các thựcthể mà còn đặc tả của giao diện với đờng truyền

*Tầng liên kết dữ liệu (Data link):

Tầng liên kết dữ liệu gửi khung dữ liệu (Data frame) từ tầng mạng(Network) đến tầng vật lý Ở đầu nhận tầng liên kết dữ liệu đóng gói dữ liệuthô (dữ liệu cha xử lý) từ tầng vật lý thành tầng khung dữ liệu Khung dữ liệu làmột cấu trúc logic có tổ chức mà dữ liệu có thể đợc đặt vào Hình vẽ minh hoạmột khung dữ liệu đơn giản.Trong hình này Sender ID biểu thị máy tính gửithông tin, destination ID biểu thị địa chỉ máy tính nhận thông tin gửi tới Thôngtin điều khiển (Control information) dùng cho loại khung đờng đi và

Hệ thống

Thực thể tầng vật lý

Thực thể tầng vật lý

Thực thể tầng vật lý

thông tin phân đoạn Data chính là bản thân dữ liệu Kiểm d vòng (cyclicalrdundancy check - CRC) biểu thị thông tin sửa lỗi và thông tin xác minh nhằmbảo đảm khung dữ liệu đã đến đúng nơi nhận.

Hỡnh I.9 Tầng liên kết dữ liệu (Data link)

Tầng liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm chuyển khung dữ liệu gửi đi một khungdữ liệu, nó chờ tín hiệu báo nhận từ máy nhận Tầng liên kết dữ liệu của máynhận sẽ dò tìm bất cứ vấn đề nào có khả năng xảy ra trong quá trình truyền.Khung dữ liệu nào không đợc báo nhận hoặc bị h tổn trong quá trình truyền sẽ

bị gửi trở lại

Lớp liên kết dữ liệu cung cấp các phơng tiện để truyền thông tinqua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy thông qua các chế độ đồng bộ hoá, kiểmsoát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu Cũng nh lớp vật lý có nhiều giao thức đợcxây dựng cho lớp liên kết dữ liệu đợc gọi chung là DLP (Data link protocol).Các DLP đợc chia thành các loại bất đồng bộ và loại đồng bộ, trong đó đồng

bộ đợc chia thành hai nhóm là hớng ký tự và hớng bít

* DLP bất đồng bộ: Các DLP bất đồng bộ sử dụng phơngthức truyền bất đồng

bộ, trong đó các bít đặc biệt START và STOP đợc dùng để tách các chuỗi bítbiểu diễn các ký tự trong dòng dữ liệu cần truyền đi phơng thức

này gọi là bất đồng bộ vì không cần phải có sự đồng bộ liên tục giữa ngời gửi

và ngời nhận tin Nó cho phép một ký tự dữ liệu đợc truyền đi bất kỳ lúc nào

mà không cần quan tâm đến các tín hiệu đồng bộ trớc đó Các giao thức nàythờng đợc dùng trong các máy điện báo hoặc các máy tính trạm cuối tốc độthấp Phần lớn các máy PC sử dụng phơng thức truyền bất đồng bộ do tính đơngiản của nó

DataSender ID

Dữ liệu

Bất đồng bộ

Hớng bít Hớng ký tự

Hỡnh 1.10 Giao thức liên kết

Phân loại giao thức liên kết dữ liệu

DLP đồng bộ: Phơng thức truyền đồng bộ không dùng các bít đặc biệt START,STOP để đóng khung mỗi ký tự, mà chèn các ký tự đặc biệt nh SYN(Synchronization), EOT (End of Transmission) hay đơn giản hơn là dùng cờ(flag) giữa các dữ liệu của ngời dùng để báo hiệu cho ngời nhận biết đợc dữliệu đang đến hoặc đã đến Nhng cũng cần phải biết rằng các hệ thống truyềnthông đòi hỏi hai mức đồng bộ hoá là:

- ở lớp vật lý: Để giữ đồng bộ giữa các xung đồng hồ của ngời gửi và ngờinhận

- ở lớp liên kết dữ liệu: Để phân biệt dữ liệu của ngời dùng với các cờ và cácvùng thông tin điều khiển khác

Các DLP hớng ký tự đợc xây dựng trên các ký tự đặc biệt của một bộ mãchuẩn nào đó (nh ASCII hay EBCDIC), trong khi DLP hớng bit lại dùng các cấu trúc nhị phân (chuỗi bit) để xây dựng các phần tử của giao thức (đơn vị dữliệu, các thủ tục ) và khi nhận dữ liệu sẽ tiếp nhận từng bit một

*Các giao thức hớng ký tự:

Các giao thức loại này đợc dùng cho các ứng dụng điểm - điểm lẫn nhiều

điểm Giao thức loại này có thể đáp ứng cho các phơng thức khai thác đờngtruyền khác nhau: Một chiều , hai chiều luân phiên hoặc hai chiều đồng thời.Đốivới phơng thức một chiều, giao thức hớng ký tự đợc dùng rộng rãi nhất là giaothức truyền tệp giữa hai máy PC hoặc một Pc và một máy chủ hoặc một máylớn

Đối với phơng thức hai chiều luân phiên, giao thức hớng ký tự nổi tiếng nhất

là BSC hay còn gọi là BSC hay còn gọi là Biync - một sảm phẩm của IBM.Giao thức này đợc ISO lấy làm cơ sở để xây dựng hớng ký tự chuẩn quốc tếvới tên gọi Basic Mode

Có rất ít giao thức hớng ký tự đợc phát triển cho phơng thức hai chiều đồngthời Ví dụ điển hình trong số này là giao thức giữa các nút chuyển mạch (còngọi là các IMP) trong mạng ARPANET nổi tiếng của bộ quốc phóng Mỹ

*Giao thức BCS/Basic Mode.

Họ giao thức này áp dụng cho trờng hợp điểm - điểm hoặc nhiều điểm, haichiều luân phiên Các ký tự đặc biệt của bộ mã chuẩn EBCDIC (đối với BCS)hoặc bộ mã chuẩn ASCII (đối với Basic Mode của ISO) đợc sử dụng để xâydựng giao thức

ETX (End of text) :Để chỉ sự kết thúc của phần dữ liệu

EOT (End of Transmission): Để chỉ sự kết thúc việc truyền của một hoặc nhiều

đơn vị dữ liệu và để giải phóng liên kết

ETB (End of Transmission): Để chỉ sự kết thúc của một khối dữ liệu, trong ờng hợp dữ liêu đợc chia thành nhiều khối

tr-ENQ (Enquiri): Để yêu cầu phúc đáp từ một trạm xa

DLE (Data Link escape): Dùng để thay đổi ý nghĩa của các ký tự điều khiểntruyền tin khác.ACK (Acknowledge): Để báo cho ngời gửi biết đã nhận tốtthông tin NAK(Negative Acknowledge): Để báo cho ngời gửi biết là tiếp nhậnkhông tốt thông tin

SYN (Synchronou Idle): Ký tự đồng bộ dùng để duy trì sự đồng bộ giữa ngờigửi và ngời nhận

Một đơn vị dữ liệu (frame) dùng trong giao thức này có khuôn dạng tổng quát

nh sau:

(Thông tin điều khiển) (Dữ liệu)

Phần Header (có thể vắng mặt) chứa thông tin điều khiển, thờng là số thứ tựcủa frame và địa chỉ của trạm đích

BCC là 8 bít kiểm tra lỗi theo bit chẵn lẻ (theo chiều dọc) cho các ký tự theochiều Text (trờng hợp Basic Mode), hoặc 16 bit kiểm tra lỗi theo phơng phápCRC - 16 cho vùng text (trờng hợp BSC) Kích thớc vùng text trong cả hai tr-ờng hợp đều đợc giới hạn để đảm bảo kiểm soát lỗi khi truyền Trờng hợp dữliệu quá dài có thể tách thành nhiều khối, ví dụ ta có thể có 3 khối của mộtmessage nh sau:

(Giả thiết phần text đợc tách thành 3 phần con là Text1, Text2 và Text3)

Khối 1

Header

Khối 2

Khối 3

Trong đó id (identifier) là số thứ tự gửi của khối

Các thủ tục chính của BSC/Basic Mode gồm có:

Mời truyền tin: Giả sử trạm A muốn mời trạm B truyền tin, A sẽ gửi lệnh sau

đây tới B

Trong đó: B là địa chỉ của trạm truyền tin

EOT để chuyển liên kết sang trạng thái điều khiển.Khi B nhận lệnh này, có thểxảy ra hai trờng hợp:

- Nếu có tin để truyền thì trạm B cấu trúc tin theo dạng chuẩn và gửi đi

- Nếu không có tin để truyền thì B gửi lệnh EOT để trả lời

- ở phía A, sau khi gửi lệnh đi nếu quá một thời đoạn xác định trớc mà khôngnhận đợc trả lời của B, hoặc nhận đợc trả lời sai, thì A sẽ chuyển sang trạngthái "phục hồi"

Mời nhận tin: Giả sử trạm A muốn mời trạm B nhận tin, lúc đó A sẽ gửi tới Bmột lệnh tơng tự nh trờng hợp trên:

Ngừng truyền tin (tạm thời): Gửi lệnh EOT

Giải phóng liên kết: Gửi lệnh DLE EOT

Trạng thái "phục hồi": khi một trạm nào đó đi vào trạng thái "phục hồi" thì nó

sẽ thực hiện một trong các hành động sau:

- Lặp lại lệnh đã gửi n lần (n là một số nguyên chọn trớc), hoặc:

- Gửi "yêu cầu trả lời" n lần, hoặc:

- Kết thúc truyền bằng cách gửi lệnh EOT

Sau n lần vẫn thất bại thì có thể thông báo cho tầng trên, hoặc cho ngời sửdụng Lu ý rằng dạng hội thoại là một cải tiến của dạng thông thờng trong đómột trạm có thể dùng ngay khối tin cần truyền của mình để trả lời (báo nhậntốt - thay cho ACK) cho một khối tin của trạm kia gửi đến Nh vậy sẽ giảm đợcnhiều thời gian

*Các giao thức hớng bít:

Giao thức HDL: là giao thức chuẩn cho tầng liên kết dữ liệu có vị trí quantrọng nhất, đợc phát triển bởi ISO (ISO 3309 và ISO 4335) để sử dụng trong

cả hai trờng hợp: điểm - điểm và nhiều điểm Nó cho phép khai thác hai chiều

đồng thời Nhắc lại rằng HDLC là một giao thức hớng bít, nghĩa là các phần tửcủa nó đợc xây dựng từ cấu trúc nhị phân và khi nhận dữ liệu sẽ đợc tiếp nhậnlần lợt tầng bit một

HDLC sử dụng 3 loại frame chính:

- Loại U: dùng để thiết lập liên kết dữ liệu theo phơng thức hoạt động khácnhau và để giải phóng liên kết khi cần thiết Đây là loại Frame điều khiển

- Loại I: Dùng để chứa thông tin cần truyền đi của ngời sử dụng và đánh số thứ

Phơng thức trả lời dị bộ (ARM): cũng đợc sử dụng trong trờng hợp cấu hìnhkhông cân bằng nh trờng hợp trên, nhng có nới rộng của trạm "tớ" hơn Cáctrạm "tớ" đợc cho phép tiến hành việc truyền tin mà không cần đợi sự cho phépcủa trạm "chủ" Phơng thức này thờng dùng trong bối cảnh điểm - điểm vớiliên kết hai chiều, cho phép các trạm "tớ" gửi các frame không đồng bộ tớitrạm "chủ"

Phơng thức dị bộ cân bằng (ABM): đợc sử dụng trong trờng hợp điểm - điểm,hai chiều, trong đó các trạm đều có vai trò tơng đơng (không có "chủ/tớ") nhsau này chúng ta sẽ thấy, giao thức tầng 2 của X25 (CCITT) đợc xây dựng theophơng thức này của HDLC

Các giao thức dẫn xuất từ HDLC: rất nhiều trong số các giao thức hớng bit chotầng Data link là tập con hoặc cải biên từ HDLC Ta chỉ tóm tắt một số giaothức nổi tiếng nhất:

LAP (Link Access Procedure): Tơng ứng với phơng thức trả lời dị bộ (ARMcủa HDLC dùng trong bối cảnh không cân bằng (có trạm điều khiển))

LAP - B: Tơng ứng với phơng thức dị bộ cân bằng (ABM) của HDLC cho bốicảnh cân bằng (các trạm đều có vai trò cân bằng) LAP - B đợc dùng hầu hếttrong các mạng truyền dữ liệu công cộng X25 (CCITT X25.2).

LAP - D: Cũng là một tập con của HDLC mặc dầu có một vài mở rộng thêm.LAP - D đợc xây dựng từ LAP - B và đợc dùng nh giao thức liên kết dữ liệucho các mạng dịch vụ tích hợp số (ISDN) ISDN dùng LAP - D để cho phép cácDTE truyền thông với nhau qua kênh D của nó

SDLC: Đây là giao thức cho tầng hai của IBM cũng đợc dẫn xuất từ HDLC

Ph-ơng thức hoạt động của SDLC là tPh-ơng ứng với phPh-ơng thức trả lời chuẩn (ANSI)

Nó cũng tơng tự nh HDLC với chút ít thay đổi Nó đợc ban hành nh chuẩnquốc gia (ANSI X3.66) Lu ý rằng các giao thức cho tầng 2 nhng chỉ dùngtrong mạng cụ bộ (nh LLC chẳng hạn)

*Lớp mạng:

Cấu trúc của lớp mạng (Network Layer) đợc đánh giá là phức tạp nhấttrong các lớp của mô hình OSI Lớp mạng cung cấp các phơng tiện để truyềncác đơn vị dữ liệu qua mạng, thậm chí qua mạng của các mạng (Network ofNetwork) Bởi vậy nó cần phải đáp ứng nhiều kiểu mạng và kiểu dịch vụ cungcấp bởi các mạng khác nhau Các dịch vụ và giao thức cho tầng mạng phảiphản ánh đợc tính phức tạp đó Hai chức năng chủ yếu của lớp mạng là địnhtuyến (Rauting) và chuyển tiếp (Relaying) Ta có thể xét mạng chuyển mạchgói (Packet - Switch network) bao gồm các nút chuyển mạch gói nối với nhaubởi các liên kết dữ liệu Cac gói dữ liệu đợc truyền đi từ một hệ thống mở tớimột hệ thống mở khác trên mạng phải đợc chọn đờng qua một chuôĩ các nút.Mỗi nút nhận gói dữ liệu từ một đờng vào (incoming Link) rồi chuyển tiếp nótới một đờng ra (outgoing Link) Nh vậy là ở mỗi nút trung gian đó phải thựchiện các chức năng chọn đờng và chuyển tiếp Các chức năng đó phải thuộc lớp

3 vì chúng rõ ràng ở trên lớp liên kết dữ liệuvà để cung cấp một dịch vụ trongsuốt cho lớp giao vận (Transport), phải ở lớp dới giao vận

Ngoài hai chức năng quan trọng nói trên lớp mạng cũng thực hiện một số chứcnăng khác mà chúng ta thấy có ở nhiều lớp nh thiết lập, duy trì và giải phóngcác lớp liên kết logic (cho lớp mạng), kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng dữ liệudồn kênh, phân kênh, cắt, hợp dữ liệu

Các kỹ thuật chọn đờng trong máy tính:

Tổng quan: chọn đờng (Routing) là sự lựa chọn một con đờng để truyền một

đơn vị dữ liệu (một goi tin chẳng hạn) từ trạm nguồn tới trạm đích của nó Một

kỹ thuật chọn đờng do vậy phải thực hiện hai chức năng chính sau đây:

(i) Quyết định chọn đờng theo những thiêu chuẩn (tối u) nào đó.

(ii) Cập nhật thông tin chọn đờng, tức là thông tin dùng cho các chức năng.

Có rất nhiều kỹ thuật chọn đờng khác nhau Sự phân biệt giữa chúngchủ yếu căn cứ vào các yếu tố liên quan đến hai chức năng trên Các yếu tố đóthờng là:

(a) Sự phân tán của các chức năng chọn đờng trên các nút mạng.

(b) Sự thích nghi với trạng thái hiện hành của mạng.

(c) Các tiêu chuẩn (tối u) để chọn đờng.

Dựa trên yếu tố (a) ta có kỹ thuật chọn đờng tập trung hoặc phân tán.dựa trên yếu tố (b) ta có kỹ thuật chọn đờng tĩnh hoặc thích nghi Cuối cùng,các kỹ thuật chọn đờng cùng loại theo (a) và (b) lại có thể phân biệt yếu tố (c)

Tiêu chuẩn (tối u) để chọn đờng đợc xác định bởi ngời quản lý hoặc

ng-ời thiế kế mạng, nó có thể là:

- Độ trễ trung bình của việc truyền gói tin

- Số lợng nút trung gian giữa nguồn và đích của gói tin

- Độ an toàn của việc truyền tin

- Cớc phí truyền tin

- v.v

- Tổ hợp của các tiêu chuẩn trên

Việc chọn tiêu chuẩn (tối u) nh vậy phụ thuộc vào nhiều bối cảnh mạng(topo, thông lợng, mục đích sử dụng, v.v ) Các tiêu chuẩn có thể thay đổi vìbối cảnh mạng cũng có thể thay đổi theo thời gian

1) Kỹ thuật chọn đ ờng tập trung và kỹ thuật chọn đ ờng phân tán.

Kỹ thuật chọn đờng tập trung đợc đặc trng bởi sự tồn tại của (hoặc vài)trung tâm điều khiển mạng thực hiện việc chọn đờng sau đó gửi các bảng chọn

đờng tới tất cả các nút dọc theo con đờng đã đợc chọn đó Trong trờng hợpnày, thông tin tổng thể của mạng cần dùng cho việc chọn đờng chỉ đợc cất dữtại trung tâm điều khiển mạng Các nút mạng có thể không gửi bất kỳ thôngtin nào về trạng thái của chúng tới trung tâm, hoặc gửi

theo định kỳ, hoặc chỉ gửi khi xẩy ra một sự kiện nào đó Trung tâm điều khiểncập nhật các bảng chọn đờng dựa trên các thông tin nhận đợc đó Đối với kỹthuật chọn đờng phân tán, không tồn tại các trung tâm điều khiển: quyết địnhchọn đờng đợc thực hiện tại mỗi nút của mạng Điều này đòi hỏi việc trao đổithông tin giữa các nút, tuỳ theo mức độ thích nghi của giải thuật đợc sử dụng

2) Kỹ thuật chọn đ ờng thích nghi và kỹ thuật chọn đ ờng không thích nghi

Kỹ thuật chọn đờng tĩnh (hay còn gọi là kỹ thuật chọn đờng khôngthích nghi) có thể là tập trung hoặc phân tán nhng nó không đáp ứng với mọi

sự thay đổi trên mạng Trong trờng hợp này việc chọn đờng thực hiện màkhông có sự trao đổi thông tin, không đo lờng và không cập nhật thông tin.Tiêu chuẩn để chọn đờng và bản thân con đờng đợc chọn một lần cho toàncuộc, không hề có sự thay đổi giữa chừng Các kỹ thuật chọn đờng tĩnh rõ ràng

là rất đơn giản, do vậy đợc sử dụng rất rộng rãi, đặc biệt trong các mạng tơng

đối ổn định ít có thay đổi về topo và lu thông trên mạng

Kỹ thuật chọn đờng thích nghi (còn gọi là kỹ thuật chọn đờng động)thu hút sự quan tâm đặc biệt những nhà thiết kế mạng do khả năng đáp ứng đốivới các trạng thái khác nhau của mạng Đây là một yếu tố rất quan trọng, đặcbiết đối với các ứng dụng thời gian thực trong đó yêu cầu đàu tiên của ngời sửdụng là mạng phải có khả năng cung cấp đợc các con đờng khác nhau để dựphòng sự cố và thích nghi nhanh chóng với các thay đổi trên mạng Mức độthích nghi của một kỹ thuật chọn đờng đặc trng bởi sự trao đổi thông tin chọn

đờng trong mạng Đơn giản nhất là không trao đổi gì hết Mỗi nút hoạt độngmột cách độc lập với thông tin riêng của mình để thích nghi với sự thay đổicủa mạng theo phơng pháp nào đó ở mức độ cao hơn, thông tin về trạng tháicủa mạng có thể đợc cung cấp từ các nút láng giềng hoặc từ tất cả các nút khác.Thông thờng, các thông tin đợc đo lờng và sử dụng cho việc chọn đờng bao gồm:

- Các trạng thái của đờng truyền

- Các độ trễ truyền dẫn

- Mức độ lu thông

- Các tài nguyên khả dụng V.v……

Khi có sự thay đổi trên mạng các thông tin trên mạng phải đợc cập nhật Thực

tế cho thấy rằng phần lớn các kỹ thuật chọn đờng phân tán và thích nghi đápứng nhanh với các "tin lành" nhng lại đáp ứng chậm đối với các "tin xấu".Chẳng hạn thông tin về sự cố của một đờng truyền nằm trên một con đờng đãchọn đôi khi không đợc truyền đi với tốc độ cần thiết làm cho các gói tin vẫn

đợc gửi đến đờng truyền đó gây ra hiện tợng tắc nghẽn Tất nhiên cần phải cógiải pháp cho vấn đề này Một hiện tợng khác cũng hay gặp đối với kỹ thuậtchọn đờng phân tán và thích nghi: các gói tin bị quẩn trong mạng và không baogiờ đến đợc đích Phải có những giải pháp để đảm bảo không bị quẩn trongviệc chọn đờng

Các giải thuật tìm đờng tối u: Giải thuật cho kỹ thuật chọn đờng tậptrung, giải thuật cho kỹ thuật chọn đờng phân tán

*) Lớp giao vận:

Trong mô hình ngời ta thờng phân biệt bốn lớp thấp (lớp vật lý, liên kếtdữ liệu, mạng, giao vận) và 3 lớp cao (lớp phiên, trình diễn, ứng dụng) Các lớpthấp quan tâm đến việc truyền dữ liệu giữa các hệ thống đầu cuối qua phơngtiện truyền thông, còn các lớp cao tập trung đáp ứng các yêu cầu và đáp ứngcác ứng dụng của ngời dùng Lớp giao vận là lớp cao nhất của nhóm các lớpthấp, mục đích của nó là cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu sao cho các chi tiết cụthể của phơng tiện truyền thông đợc sử dụng ở bên dới trở nên trong suốt đốivới các lớp cao

Ta có thể hình dung ra đợc lớp giao vận nh một bức màn che phủ toàn

bộ các hoạt động ở các lớp thấp bên dới nó Từ đó, nhiệm vụ của lớp giao vậnrất phức tạp, nó phải đợc tính đến khả năng thích ứng với một phạm vi rất rộngcác đặc trng của mạng Chẳng hạn, một mạng có thể là có liên kết hoặc khôngliên kết, có thể tin cậy hoặc có thể cha tin cậy

Nó phải biết đợc yêu cầu về chất lợng dịch vụ của ngời dùng, đồng thờicũng biết đợc khả năng cung cấp dịch vụ của mạng bên dới Chất lợng của cácdịch vụ mạng tuỳ thuộc vào loại mạng khả dụng cho lớp giao vận cho ngờidùng đầu cuối CCITT và ISO định nghĩa 3 loại mạng sau đây:

Mạng loại A: có tỷ suất lỗi và sự cố có báo hiệu chấp nhận đợc Các

gói tin đợc giả thiết là không bị mất Lớp giao vận không cần cung cấp cácdịch vụ phục hồi hoặc sắp xếp thứ tự lại

Mạng loại B: có tỷ suất lỗi chấp nhận đợc nhng tỷ suất lỗi sự cố có báo

hiệ lại không chấp nhận đợc Lớp giao vận phải có khả năng phục hồi lại khixảy ra lỗi và sắp xếp lại các gói tin

Ta thấy rằng với mạng loại A thì công việc của lớp giao vận sẽ dễ dànghơn Tuy nhiên điều không may là rất nhiều mạng lại chỉ đợc chất lợng dịch vụcủa mạng loại B và loại C Bởi vậy khi xác định dịch vụ và giao thức cho lớpgiao vậncần phải quan tâm đến trờng hợp chất lợng dịch vụ mạnglà xấu nhất vànhiệm vụ của lớp giao vận là phải lựa chọn đợc dịch vụ và giao thức giao vậnthích hợp với loại mạng cho trớc

Tóm lại tầng giao vận (Transport) cung cấp mức kết nối bổ sung bên

d-ới tầng phiên (Session) Tầng giao vận bảo đảm bảo gói truyền không phạm lỗi,theo đúng trình tự, không bị mất mát hay sao chép Tầng này đóng gói thông

điệp, chia thông điệp dài thành nhiều gói và gộp các gói nhỏ thành một bộ.Tầng này cho phép gói đợc truyền hiệu quả trên mạng Tại đầu nhận, tầng giaovận mở gói thông điệp, lắp ghép lại thành thông điệp gốc và gửi thông điệp báonhận

Tầng giao vận kiểm soát lu lợng, xử lý lỗi và tham gia giải quyết vấn đềliên quan tới truyền nhận gói

*) Lớp phiên (Session):

Lớp phiên là lớp thấp nhất trong nhóm các lớp cao và nằm ở ranh giớigiữa hai nhóm lớp nói trên mục tiêu của nó là cung cấp cho ngời dùng đầucuối các chức năng cần thiết để quản trị các phiên ứng dụng của họ, cụ thể là:

- Điều phối việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng bằng cách thiết lập và giảiphóng (một cách logic) các phiên (hay còn gọi là các hội thoại - dialogues)

- Cung cấp các điểm đồng bộ hoá và kiểm soát việc trao đổi dữ liệu

- áp đặt các quy tắc cho các tơng tác giữa các ứng dụng của ngời dùng

- Cung cấp cơ chế lấy lợt (nắm quyền) trong quá trình trao đổi dữ liệu

Nhiều liên kết phiên phân chia cùng một liên kết giao vận

Thời gianLiên kết Phiên

Việc trao đổi dữ liệu có thê thực hiện theo 3 phơng thức:

- Song công (Full duplex)

- Bán song công (Half duplex)

- Đơn công (Simplex)

Với phơng thức song công, cả hai bên đều có thể đồng thời gửi dữ liệu

đi Một khi phơng thức này đã đợc thoả thuận thì không đòi hỏi phải có nhiệm

vụ quản trị tơng tác đặc biệt nào Có lẽ đây là phơng thức hội thoại phổ biếnnhất Trong trờng hợp bán song công thì nảy sinh vấn đề: hai ngời dùng phiênphải lấy lợt để truyền dữ liệu Một ví dụ điển hình của phơng thức này là dùngcho các ứng dụng hỏi/đáp Thực thể lớp trung (Session entity) duy trì tơng tácluân phiên bằng cách báo cho mỗi ngời dùng khi đến lợt họ đợc truyền dữ liệu

Trờng hợp đơn song công ít xảy ra, ví dụ nh dữ liệu đợc gửi tới một

ng-ời dùng tạm thng-ời không làm việc, chỉ có chơng trình nhận với nhiệm vụ duynhất là tiếp nhận dữ liệu đến và lu dữ lại Chuẩn của ISO không xét đến phơngthức này

Vấn đề đồng bộ hoá trong lớp phiên đợc thực hiện tơng tự nh cơ chế

điểm kiểm tra/phục hồi trong một hệ quản trị tập tin Dịch vụ cho phép ngờidùng xác định các điểm đồng bộ hoá trong dòng dữ liệu và có thể khôi phụcviệc hội thoại bắt đầu từ một trong các điểm đó Một trong những chức năngquan trọng nhất của lớp phiên là đặt liên kết phiên với các liên kết giao vận ởmột thời điểm cho trớc, tồn tại ánh xạ 1-1 giữa các liên kết phiên và các liênkết giao vận Tuy nhiên thời gian sống của các liên kết phiên và giao vận cóthể khác nhau, bởi vậy có thể xảy ra hai trờng hợp sau:

- Một liên kết giao vận đảm nhận nhiều liên kết phiên liên tiếp

- Một liên kết phiên đảm nhận nhiều liên kết

*) Lớp trình diễn:

Mục đích của lớp trình diễn là đảm bảo cho các hệ thống đầu cuối cóthể truyền thông có kết quả ngay cả khi chúng sử dụng các biểu diễn dữ liệukhác nhau Để đạt đợc điều đó nó cung cấp một biểu diễn chung để dùngtruyền thông và cho phép chuyển đổi từ biểu diễn chung đó Nó tồn tại 3 dạng

cú pháp thông tin đợc trao đổi giữa các thực thể ứng dụng đó là: cú pháp dùngbởi thực thể ứng dụng nguồn, cú pháp dùng bởi thực thể ứng dụng đích và cúpháp dùng giữa các thực thể lớp trình diễn Loại cú pháp sau cùng còn

gọi là cú pháp truyền Có thể cả 3 hoặc một cặp nào đó trong các cú pháp trên

là giống nhau Lớp trình diễn đảm nhận việc chuyển đổi biểu diễn của thôngtin giữa cú pháp truyền và mỗi cú pháp kia có yêu cầu.Cần lu ý là không tồn

tại một cú pháp truyền xác định trớc duy nhất cho mọi hoạt động dữ liệu Cúpháp truyền đợc sử dụng trên một liên kết cụ thể của lớp trình diễn phải đợcthơng lợng giữa các thực thể trình diễn tơng ứng Mỗi bên lựa chọn một cúpháp truyền sao cho nó có thể sẵn sàng đợc chuyển sang cú pháp ngời dùng vàngợc lại Ngoài ra, cú pháp truyền đợc chọn phải phản ánh các yêu cầu dịch vụkhác, chẳng hạn nhu cầu nén dữ liệu Việc thơng lợng cú pháp truyền đợc thiếtlập trong giai đoạn thiết lập một liên kết và cú pháp truyền đợc tiến hành tronggiai đoạn thiết lập một liên kết và cú pháp truyền sử dụng có thể đợc thay đổitrong thời gian sốn của liên kết đó Lớp trình diễn chỉ liên quan đến cú pháptruyền vì thế trong giao thức sẽ không quan tâm đến cú pháp sử dụng bởi cácthực thể ứng dụng Tuy nhiên mỗi thực thể trình diễn phải chịu trách nhiệmchuyển đổi giữa cú pháp của ngời dùng và cú pháp truyền.

Khi qua ranh giới giữa hai lớp trình diễn và phiên có một sự thay đổitrong cách nhìn dữ liệu Đối với lớp phiên trở xuống, tham số ngời dùng dữliệu trong các dịch vụ nguyên thuỷ để chuyển đợc đặc tả dới dạng giá trị nhịphân (một chuỗi các byte) Giá trị này có thể đợc đa vào trực tiếp trong cáckhối dữ liệu dịch vụ SDU để chuyển giữa các lớp trong một hệ thống và trongcác đơn vị dữ liệu giao thức PDU để chuyển giữa các lớp đồng mức ở hai hệthống kết nối với nhau Tuy nhiên lớp ứng dụng lại liên quan chặt chẽ với cáchnhìn dữ liệu của ngời dùng Nói chung cách nhìn đó là một tập thông tin cócấu trúc nào đó nh văn bản (Text) trong một tài liệu, một tập về nhân sự, mộtcơ sở dữ liệu tích hợp hoặc một hiển thị của thông tin hình ảnh Ngời dùng chỉquan tâm về ngữ nghĩa của dữ liệu Do đó lớp trình diễn ở giữa phải có nhiệm

vụ cung cấp phơng thức biểu diễn dữ liệu và chuyển đổi thành các giá trị nhịphân dùng cho các lớp dới Nghĩa là những gì liên quan đến cú pháp của dữliệu

Tuy nhiên, trong thực tế không thể tách biệt hoàn toàn giữa cú pháp vàngữ nghĩa của dữ liệu Nếu lớp ứng dụng không biết gì về cú pháp còn lớptrình diễn không biết gì về ngữ nghĩa thì không nào hoàn tất đợc việc kết hợp

đợc ngữ nghĩa với cú pháp dùng để tạo ra một biểu diễn cụ thể các giá trị dữ

liệu cho dịch vụ phiên cách tiếp cận của ISO về việc kết hợp giữa ngữ nghĩa

và cú pháp dữ liệu là nh nhau ở lớp ứng dụng, thông tin đợc biểu diễn dớidạng một cú pháp trừu tợng liên quan đến các kiểu dữ liệu, độc lập với mọibiểu diễn cụ thể

Do vậy, một cú pháp trừu tợng có nhiều điểm giống nhau với các khíacạnh định nghĩa kiểu dữ liệu trong các quy ớc lập trình Pascal, C

Lớp trình diễn tơng tác với lớp ứng dụng cuãng dựa trên cú pháp trừu ợng này Lớp trình diễn có nhiệm vụ dịch thuật giữa cú pháp trừu tợng của lớpứng dụng và một cú pháp truyền mô tả các giá trị dữ liệu dới dạng nhị phân,thích hợp cho việc tơng tác các dịch vụ phiên Việc dịch thuật này đợc thực

t-hiện nhờ các quy cách mã hoá chỉ rõ biểu diễn của mỗi giá trị dữ liệu thuộcmột kiểu dữ liệu nào đó.

Trớc khi sử dụng một liên kết lớp trình diễn để trao đổi dữ liệu thì haithực thể trình diễn ở hai đầu phải thoả thuận về cú pháp truyền Sau khi cúpháp truyền đã đợc chọn thì tổ hợp cú pháp trừu tợng và cú pháp truyền đợcxem là bối cảnh trình diễn đợc dùng để trao đổi dữ liệu

Yêu cầu cơ bản để lựa chọn một cú pháp truyền là nó phải yểm trợ cúpháp trừu tợng tơng ứng Ngoài ra, cú pháp truyền có thể có các thuộc tínhkhác không liên quan gì đến cú pháp trừu tợng mà nó yểm trợ

*) Lớp ứng dụng:

Lớp ứng dụng là ranh giới giữa nối kết các hệ thống mở và các tiếntrình ứng dụng AP (Application Process) Các AP sử dụng môi trờng OSI đểtrao đổi dữ liệu qua quá trình thực hiện của chúng Là lớp cao nhất trong môhình OSI 7 lớp, lớp ứng dụng có một số đặc điểm khác với các lớp dới nó Trớchết, nó không cung cấp các dịch vụ cho một lớp trên nh trong trờng hợp củacác lớp khác Lớp ứng dụng không có khái niệm điểm truy cập dịch vụ lớp ứngdụng

ISO định nghĩa một AP thuộc các hệ thống mở khác nhau muốn trao

đổi thông phải thông qua lớp ứng dụng Lớp ứng dụng bao gồm các thực thểứng dụng AE (Applicaton entity), các thực thể này dùng các giao thức ứngdụng và các dịch vụ trình diễn để trao đổi thông tin Nh vậy các AE cung cấpcho các AP các phơng tiện cần thiết để truy cập môi trờng OSI Tuy nhiên, lớpứng dụng chủ yếu chỉ giải quyết vấn đề ngữ nghĩa, không giả quyết vấn đề cúpháp nh lớp trình diễn

3

Giao thức truyền thông TCP/IP

Giao thức TCP/IP đợc phát triển từ mạng ARPANET và INTERNET và đợcdùng nh giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet TCP (TransmissionControl Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và IP (Internet Protocol)

là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI Họ giao thức TCP/IP hiện làgiao thức sử dụng rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng Thựcchất của giao thức này là một giao thức cho phép các hệ thống mạng cùng làmviệc với nhau thông qua việc cung cấp phơng tiện truyền thông liên mạng

3.1 Giao thức IP

IP Tơng đơng lớp 3 trong mô hình OSI IP có các chức năng của lớp 3 đó là

tiếp nhận dữ liệu từ lớp bên trên, đóng gói và gắn vào đó các thông tin cầnthiết đảm bảo cho việc truyền gói trên mạng đúng đích và đạt đợc các yêu cầucần thiết về thời gian và chất lợng gói

* Phần tiêu đề gói - IP header.

Ver Lengt

h

Type ofService

Paket Length

I dentification Fla g Fragment Offset

Tiem to live Protoco

* ý nghĩa các trờng trong phần tiêu đề IP.

- Ver(4 bit): Chứa thông tin về phiên bản IP đang đợc sử dụng

- Length(4 bit): Header Length chứa thông tin về độ dài phần tiêu đề IP

- Type Of service(8 bit): Mang thông tin về đặc điểm dịch vụ của gói dữ liệu

- Packet Length(16 bit): Chỉ thị toàn bộ độ dài của gói dữ liệu bao gồm cảphần Header

- Indentification (16 bit): Lu trữ số định danh duy nhất cho cùng một bản tin từmột bên gửi

- Flag(3 bit): Cờ chỉ thị phân mảnh dữ liệu

- Fragment Offset(13 bit): Chỉ vị trí của đoạn ở trong datagram

- Time to live (8bits): Chỉ ra thờigian sống của gói tin ở trên mạng

- Protocol (8bits): Chỉ thi cho biết lớp bên trên sử dụng gói là loại thủ tục nào

- Header Checksum (16bits): Trờng này chỉ kiểm tra lỗi cho phần tiêu đề củagói để tránh mất thời gian khi phải kiểm tra toàn bộ gói

- Sourse Address (32 bits): Địa chỉ nguồn bên gửi

- Destination Address (32 bits): Địa chỉ đích bên nhận

- Oftion + Padding: Các lựa chọn thêm vào tuỳ thuộc ngời sử dụng

- Netid: Số khai báo mạng

- Hostid: Số khai báo nút mạng

+ Lớp A: Bắt đầu bằng bits 0,7 bits địa chỉ mạng và 24 bits địa chỉ nút mạng

Nh vậy đối với mạng loại A có tối đa: 27- 2 = 126 mạng trừ hai mạng 0 và 127

Trên mỗi mạng có tối đa 224=16 triệu nút mạng

+ Lớp B bắt đầu bằng 2 bits 10 Sử dụng 14 bits cho địa chỉ mạng và 16 bits

cho địa chỉ nút mạng Có tối đa 16.000 mạng và trên mỗi mạng có 64.000

máy

+ Lớp C: Bắt đầu bằng 3 bits 110 Sử dụng 21 bits địa chỉ mạng và 8 bits địa

chỉ nút mạng tơng đơng với 2.000.000 mạng và trên mỗi mạng có tối đa là 254

máy

+ Lớp D: Sử dụng cho tơng lai

+ Lớp E: Dự trữ cho tơng lai

3.2 Giao thức điều khiển truyền dữ liệu TCP:

* Tơng ứng với chức năng lớp 4 trong mô hình OSI TCP cung cấp một dịch vụ

truyền thông tin cậy có hớng bên trên lớp IP Sự truyền thông tin cậy của lớp

TCP thể hiện qua một số chức năng của nó:

- Truyền tải luồng dữ liệu

* Truyền tải luồng dữ liệu: TCP thực hiện truyền dữ liệu thành luồng

(Stream) nối tiếp các byte Nó cho dữ liệu vào các đoạn và chuyển tới User khithuận tiện

* Độ tin cậy: TCP thờng xuyên phải xử lý các đoạn dữ liệu bị lỗi, bị mất hay

truyền đúp hoặc không đúng thứ tự Để giải quyết vấn đề này TCP phải có cơ chế truyền thích hợp của riêng mình và coá những biện pháp phát hiện và sữalỗi khi xảy ra

* Điều khiển luồng: TCP cung cấp một phơng thức cho phép giữa bên gửi và

nhận xác nhận số lợng dữ liệu bên gửi đợc phép gửi Nó cũng chình là giá trịthông báo lợng dữ liệu mà bên nhận có khả năng tiếp nhận

* Ghép kênh: cho phép nhiều tiến trình trong một Host đơn lẻ cùng sử dụng

TCP để thực hiện kết nối tới các máy khác.TCP sử dụng các địa chỉ và số hiệucổng (Port Number) để làm việc này sự kết hợp địa chỉ cổng và địa chỉ Internetlớp 3 tạo thành một kết nối duy nhất (Socket) trên một máy

* Sự kết nối: Để đảm bảo sự truyền tin cậy, TCP phải duy truỳ một trạng thái

thông tin chắc chắn cho mỗi luồng dữ liệu Sự kết hợp của quá trình thông tingồm có số Socket, số thứ tự dữ liệu gửi, kích thớc, cửa sổ, tạo thành một kếtnối Một kết nối giữa hai ứng dụng trên hai Host đợc khai báo duy nhất bằngmột cặp số liệu Socket cả hai phía

* Ưu tiên và bảo mật: Đòi hỏi của ngời sử dụng khi thiết lập kết nối là mức

độ u tiên và bảo mật thông tin Thông thờng không chỉ ra thì giá trị ngầm định

đợc thiết lập

* Tiêu đề của TCP – TCP Header.

TCP tiếp nhận dữ liệu từ lớp bên trên nó là lớp 5, có thể cắt dữ liệu đó thànhcác đoạn ngắn gọi là segment và gắn thêm vào đầu mỗi đoạn đó một trạm dữliệu gọi là Header Cấu trúc TCP Header nh hình vẽ

ACK

PSH

RSH

SYN

FIN Window Checksum Urgent Pointer

Hình 1.11 TCP Header

* ý nghĩa các trờng trong tiêu đề TCP:

- Source port( 16 bit): Giá trị của chơng trình ứng dụng sử dụng TCP của bênnguồn

- Destination port( 16 bit): Giá trị của chơng trình ứng dụng sử dụng TCP củabên đich nhận

- Sequence number(32 bit): Số thứ tự gửi các byte ( đánh số từng byte dữ liệu)

- Acknowledgment Number (32bit ): Số này thông báo cho bên gửi biết bênnhận đã nhận byte thứ bao nhiêu rồi Giá trị này chỉ hợp lệ khi cờ ACK đợc

đặt

- Data offset(4 bit): Chỉ ra độ dài của TCP Header theo đơn vị từ 32 bit

- Reserved(6 bit) : Dự trữ dành cho tơng lai

- Cờ(Flag): 6 bit có tất cả 6 cờ, mỗi cờ một bit

+URG (Urgent: khẩn): Chỉ ra trờng con trỏ khẩn là hợp lệ

+ ACK: Chỉ ra trờng Acknowledgment là hợp lệ

+ PSH(Push): Cờ này dùng để chỉ thị bắt buộc TCP ở xa chuyển đoạn dữ liệutức khắc tới lớp bên trên

+ RST: Cờ khởi tạo lại dùng khi có lỗi Nó chỉ ra một lỗi xuất hiện và kết nốiphải đợc đóng lại – Hoặc đợc gửi đi nh trả lời của yêu cầu mở một kết nốirằng kết nối không đợc chấp nhận

+ SYN: Cờ đồng bộ hoá thờng dùng khi bắt đầu thiết lập kết nối giữa hai nút.+ FIN: Cờ dùng để kết thúc kết nối Khi kết thúc kết nối , một bên sẽ gửi cờFIN cho bên kia để báo hiệu

- Window (16 bit): Cửa sổ dùng để chỉ ra kích thớc bộ đệm mà bên nhận cóthể tiếp nhận dữ liệu từ bên gửi

- Checksum (16 bit): Dùng để kiểm tra lỗi cho cả header và data của TCP

- Urgent Pointer (16 bit): Con trỏ khẩn sử dụng trong trờng hợp TCP có mangdữ liệu khẩn và cần đợc xử lý tức khắc Giá trị của con trỏ chỉ ra vị trí của dữliệu khẩn nằm trong phần dữ liệu của TCP tính theo byte bắt đầu từ đầu củaphần dữ liệu trong đoạn TCP Trờng hợp này chỉ hợp lệ khi cờăURG đợc đặt

- Option+Pad: Đây là phần dữ liệu có độ dài thay đổi nhng Pad luôn đảm bảokích thớc tổng là một số nguyên lần 32 bit

* Hoạt động: Thiết lập hai điểm kết nối giữa hai điểm đầu cuối và quản lý

giám sát quá trình truyền dữ liệu trên kênh kết nối đợc thiết lập

4 Dịch Vụ Mạng

Khái niệm dịch vụ mạng: Là khả năng đợc đáp ứng của một máy tính đối với

máy tính khác trên mạng Các máy tính sử dụng dịch vụ gọi là máy tính kháchhàng, máy tính đáp ứng dịch vụ là Server, có máy tính đóng cả vai trò là Client

và Server

Các dịch vụ mạng:

Chia sẻ file và truyền file: Đó là khả năng chia sẻ các file dữ liệu giữa các

máy tính với nhau, các máy tính có thể dùng chung dữ liệu của nhau thông quamạng, để cùng phối hợp trong công việc Họ không cần phải đến tận nơi tạo radữ liệu để thu thập về mà chỉ cầntìm thông tin đó trên mạng và lấy ra sử dụngnếu ngời đó có quyền truy nhập vào mạng Một file server - có dung lợng ổ đĩalớn một phần để lu trữ các file dữ liệu số còn lại dành cho những chơng trìnhkhác và dự trữ đĩa Hay là giữa các trạm có cấu trúc mạng ngang hàng, có thểchia sẻ chung đĩa cứng giữa các máy với nhau tránh tình trạng không lu trữ nổifile trên cùng một đĩa cứng

Chia sẻ máy in: Đây là u thế lớn nhất của mạng máy tính, ở khả năng cùng

chia sẻ trên mạng ta có thể in từ xa, bằng cách truy cập vào mạng rồi chọn máy

in nào cho phù hợp rồi sau đó gửi dữ liệu tới máy đó để in Rất thuận lợi bởi nógiảm chi phí lớn thay vì mua nhiều máy in để nối vào từng máy tính một và tậndụng đợc tối đa khả năng làm việc của chúng

Chia sẻ kết nối Internet: Tất cả các máy trạm có thể cùng lúc truy cập vào

Internet mà chỉ cần một kết nối vào mạng của máy chủ và đợc sự cho phép củamáy chủ đó Do đó có thể sử dụng các dịch vụ mạng chỉ nhờ kết nối chung đó

Dịch vụ tiên miền: (DNS): Dùng để chuyển đổi giữa tên máy tính sang địa chỉ

mà máy tính đó dùng Khi sử dụng thì ngời dùng không quan tâm đến địa chỉcon số mà chỉ cần biết tên gồm nhiều kí tự vừa dễ hiểu và dễ nhớ

Chơng II: đờng truyền vật lý - thiết bị sử dụng

kết nối trong mạng máy tính.

I Đờng truyền vật lý:

1 Đ ờng truyền cáp.

Ngày nay phần lớn mạng đợc nối bằng dây dẫn hoặc cáp thuộc loại nào

đó, đóng vai trò nh phơng tiện truyền tín hiệu giữa các máy tính trên mạng Rấtnhiều loại cáp có thể đáp ứng các yêu cầu và quy mô mạng khác nhau, từ nhỏ

đến lớn chúng ta chỉ xét 3 nhóm cáp chính dùng để nối hầu hết các mạng

1.1 Cáp đồng trục.

Có một thời cáp đồng trục là cáp mạng thông dụng nhất, có nhiều lý docho việc ứng dụng rộng rãi cap đồng trục: cáp đồng trục tơng đối rẻ tiền, nhẹ

mềm và dễ kéo dây Cáp đồng trục phổ biến đến mức nó trở thành phơng tiệnlắp đặt an toàn và dễ chấp nhận ở dạng đơn giản nhất, cáp đồng trục gồm mộtlõi đồng nguyên chất đợc bọc cách ly, một lớp bảo vệ bằng lới kim loại và mộtlớp vỏ ngoài Lớp chất cách ly và lớp lới kim loại đợc xem là lớp bọc đôi Tuynhiên còn có loại cáp bọc 4 lớp dành cho môi trờng hay bị nhiễu Cáp bọc 4 lớpgồm 2 lớp chất cách điện và 2 lớp lới kim loại Lớp bảo vệ là tấm lới kim loại(hay chất liệu khác) bọc quanh một số loại cáp Vỏ bọc bảo

vệ dữ liệu truyền bằng cách hút tín hiệu điện tử chạy lạc, gọi là nhiễu, để chúngkhông chạy lên cáp và làm nhiễu dữ liệu

Lõi cáp đồng trục mang tín hiệu điện tử tạo thành dữ liệu Sợi lõi này

có thể có dạng đặc hoặc có dạng bện Nếu là lõi đặc thì thờng đó là lõi đồng.Bao quanh lõi là một lớp cách ly, ngăn cách lõi với lới kim loại, lới kim loạikhông cho nhiễu xuyên âm và nhiễu điện lọt vào

Các loại cáp đồng trục: Có hai loại cáp đồng trục là cáp loại mảnh vàcáp loại dày

*) Cáp loại mảnh: có đờng kính khoảng 0,5cm Do loại cáp đồng trục này

mềm và dễ kéo dây nên ngời ta có thể dùng gần nh bất kỳ kiểu lắp đặt mạngnào mạng dùng loại cáp mảnh có cáp nối trực tiếp vào Card mạng của máytính

Cáp đồng trục mảnh có thể mang tín hiệu đi xa tới 185m trớc khi tín hiệu bắt

đầu suy yếu.Cáp đồng trục loại mảnh đợc sử dụng trong cấu hình tuyến tính,trong mạng này không cần sử dụng các bộ thu phát để mắc máy tính vào cáp

mà bộ thu phát đợc chuyển lên card điều khiển Trạm làm việc đợc nối vào cápqua một đầu nối chữ T (T- Connector) có đầu nối BNC (BNC - Connector) cóthể có sẵn các dây cáp dài 7,5m hoặc 15m có gắn các đầu nối vào cáp nhờ mộtdụng cụ đặc biệt

Với cáp loại dày thì thờng chỉ cần một dây cáp dài để nối mạng Trongkhi đó nếu dùng cáp loại mảnh thì cần đến nhiều đoạn cáp riêng biệt, ở mỗimáy tính ngời ta dùng đầu nối chữ T để nối hai đầu dây cáp này vào Card giaotiếp mạng NIC Một đầu cắm đặc biệt gọi là đầu kết cuối (Terminator) đợc sửdụng ở mỗi đầu cuối chữ T không có cáp cắm vào nhằm triêtj tiêu tín hiệu khitới đầu cuối này

Các dây cáp mắc nối tiếp nhau nằm giữa hai đầu kết cuối đợc gọichung là một đoạn (Segment) Độ dài tối đa của một đoạn dài là 185m, trênmột đoạn có thể mắc 30 máy tính (kể cả các thiết bị khác nh: Bộ lặp, Hub,NTU ) muốn dùng hơn 30 trạm phải dùng bộ lặp để nối các đoạn lại vớinhau

Hiện nay thờng sử dụng các loại cáp đồng trục sau đây cho mạng cục bộ:RG-8 và RG- 11,50Ω (trở kháng) đợc dùng cho mạng Thick Ethernet.RG- 58,50Ω đợc dùng cho mạng Thin Ethernet

RG -59,75Ω đợc dùng cho truyền hình cáp.

RG-62,93Ω đợc dùng cho mạng ARCnet

Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục thờng có dải thông từ2,5Mbít/s (ARCnet) tới 10Mbít/s (Ethernet)

*) Cáp loại dày: Cáp đồng trục loại dày có đờng kính 1,3cm và tơng đối cứng.

Đôi khi ngời ta xem nó nh Ethernet chuẩn do nó là loại cáp đầu tiên dùng vớikiến trúc mạng rất phổ biến Ethernet Lõi đồng loại cáp này dày hơn lõi cápmảnh Lõi đồng càng dày thì cáp càng mang tín hiệu đi xa hơn Điều này cónghĩa là cáp dày có thể mang tín hiệu đi xa hơn cáp mảnh Cáp dày có thểmang tín hiệu đi đợc 500m Do cáp dày có thể truyền dữ liệu qua khoảng cách

xa hơn nên đôi khi nó đợc dùng làm trục cáp chính nối liền nhiều mạng có quymô nhỏ hơn truyền bằng cáp mảnh Một thiết bị có tên gọi là máy thu phát(Transceiver) nối cáp đồng trục mảnh với cáp đồng trục dày máy thu phát baogồm một bộ kết nối nhằm tạo nối kết vật lý với lõi cáp dày Bộ nối này đâmxuyên qua lớp cách ly và tiếp xúc trực tiếp với lõi cáp Nối kết từ máy thu -phát đến card mạng đợc thiết lập bằng cách dùng cáp máy thu phát (cáp treo)nối vào bộ nối cổng AUI trên card Bộ nối cổng AUI dành cho cáp đồng trụcdày cũng có tên gọi là bộ nối (DIX) và còn đợc gọi là bộ nối DB-15

1.2 Cáp xoắn đôi

ở hình thái đơn giản, cáp xoắn đôi gồm hai sợi dây đồng cách ly quấn vớinhau Cáp xoắn đôi có hai loại: Cáp xoắn đôi trần (UTP) và cáp xoắn đôi bọc (STP)

Cáp xoắn đôi trần (UTP): Cáp xoắn đôi trần sử dụng chuẩn 10 base T,

là cáp phổ biến nhất và nhanh chóng trở thành cáp mạng cục bộ đợc a chuộngnhất Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100m Cáp xoắn đôi trần gồm 2 dây

đồng cách điện, tuỳ theo mục đích cụ thể mà cáp xoắn đôi trần sẽ khống chếbao nhiêu mắt xoắn cho phép trên mỗi mét sợi cáp, cáp xoắn đôi trần rất dễ bịnhiễu xuyên âm, ngời ta dùng vỏ bọc để giảm nhiễu xuyên âm này

Cáp xoắn đôi bọc (STP): cáp xoắn đôi bọc dùng vỏ đồng bện, vốn là

loại vỏ bọc bảo vệ có chất lợng cao hơn cáp xoắn đôi trần Cáp xoắn đôi có bọccũng dùng lớp cách ly ở giữa và xung quanh các cặp dây và mắt xoắn bên trongcủa cặp dây, lớp cách ly này tạo cho cáp xoắn đôi có bọc ít bị tác động bởinhiễu điện và có tốc độ truyền xa hơn cáp xoắn đôi trần Chính vì vậy cáp

UTP trở nên quen thuộc và khả dụng hơn cáp STP.Cáp UTP rẻ hơn cáp đồngtrục loại nhỏ và hệ thống cáp xoắn đôi thờng đợc dùng với hệ thống điện thoạihiện đại

Khi dùng cáp UTP để thiết lập mạng Ethernet, thờng là nối cáp máytính theo hình sao

Tính năng chống nhiễu của cáp UTP cũng giống nh cáp STP nhng chỉkém về khả năng chống nhiễu và suy hao do không có vỏ bọc kim

Có 5 loại cáp UTP đợc dùng đó là:

- Cáp UTP loại 1 và 2 sử dụng thích hợp cho việc truyền thoại và truyềntốc độ thấp (4Mbit/s).

- Cáp UTP loại 3 thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ lên tới16Mbit/s, hiện là cáp chuẩn cho hầu hết các mạng điện thoại

- Cáp UTP loại 4 thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ200Mbit/s

- Cáp UTP loại 5 thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ100Mbit/s

Dù là cáp UTP hay cáp STP đều yêu cầu phải sử dụng Hub, khônggiống nh cáp đồng trục loại nhỏ, với cáp UTP phải mua một số lợng lớn và cắt

ra thành từng đoạn có độ dài cần thiết (độ dài tối đa mỗi đoạn tính từ trạm làmviệc

tới Hub chỉ là 100m) Không sử dụng đầu kết cuối ở bên ngoài và các hệ thốngtrạm làm việc cũng không nối với nhau nh ở hệ thống cáp đồng trục Trạm làmviệc sử dụng cáp UTP nối vào hub nhờ đầu nối RJ-45

Mục đích của việc phát triển cáp UTP là cho phép sử dụng hệ thống cáp

điện thoại có sẵn, quản lý hệ thống cáp UTP dễ dàng nhờ một loại hub thôngminh và phần quản lý mạng

Yêu cầu của một hệ thống cáp là hệ thống cáp mở bao gồm:

- Theo tiêu chuẩn

- Dễ dang phát triển và mở rộng

- Dễ dàng khắc phục lỗi

- Đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật

1.3 Cáp sợi quang:

Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm (là một hoặc một bó sợi thuỷtinh hoặc plastic có thể truyền dẫn tín hiệu quang) đợc bọc một lớp áo có tácdụng phản xạ tính hiệu trở lại để giảm bớt sự mất mát tín hiệu Bên ngoài cùng

là một lớp bảo vệ cáp Nh vậy cáp sợi quang không truyền dẫn tín hiệu điện

mà chỉ truyền dẫn tín hiệu quang, ở nơi nhận tín hiệu quang sẽ đợc chuyển đổitrở lại thành tín hiệu điện

Cáp sợi quang có thể hoạt động ở một trong hai chế độ: đơn mode (chỉmột đờng dây dẫn duy nhất) hoặc đa mode (có nhiều đờng dẫn quang) Căn

cứ vào đờng kính lõi sợi quang, đờng kính lớp áo bọc và chế độ hoạt động,hiện nay có 4 loại cáp sợi quang hay đợc sử dụng là:

- Cáp có đờng kính lõi sợi là 8,3àm đờng kính lớp áo 125àm/đơn mode

- Cáp có đờng kính lõi sợi là 62,5àm đờng kính lớp áo 125àm/đa mode

- Cáp có đờng kính lõi sợi là 50àm đờng kính lớp áo 125àm/đa mode

- Cáp có đờng kính lõi sợi là 100àm đờng kính lớp áo 125àm/đa mode

Ta thấy đờng kính lõi sợi rất nhỏ nên rất khó khăn khi phải đấu nối cápsợi quang Cần phải có một thiết bị đặc biệt đòi hỏi chi phí cao.

Dải thông cho cáp sợi quang có thể đạt tới 2Gbit/s và cho phép trongkhoảng phạm vi vài Km do độ suy hao tín hiệu trên cáp là rất thấp Dải (tần)gốc và dải (tần) rộng là hai kỹ thuật truyền Dải rộng dùng tín hiệu tơng tự(analog signal) để truyền đồng thời nhiều cuộc truyền trên cùng một cáp Dảigốc gửi tín hiệu số (digital signal)

Để đạt tốc độ 100Mbit/s, cáp UTP chỉ cho phép cáp chạy trong phạm vi100m trong khi cáp sợi quang có thể cho phép chạy cáp trong phạm vi vài Km

do độ suy hao tín hiệu trên cáp rất thấp

Ngoài ra cáp sợi quang không dùng tín hiệu điện để truyền dữ liệu nên

nó hoàn toàn không bị ảnh hởng của nhiễu điện từ và các hiệu ứng điện khác

nh trong các trờng hợp khác dùng các loại cáp đồng Hơn nữa các tín hiệutruyền trên cáp sợi quang cũng không thể bị phát hiện và bị thu trộm bởi cácthiết bị điện tử của ngời lạ, an toàn thông tin trên mạng đợc đảm bảo.Chỉ trừnhợc điểm khó lắp đặt (đầu nối cáp) và giá thành còn cao, nhìn chung có thể

nói cáp sợi quang là loại cáp lý tởng cho mọi mạng hiện nay và trong tơng lai

2 Đ ờng truyền vô tuyến.

Môi trờng vô tuyến nổi lên nh một chọn lựa khả thi Khi công nghệthông tin ngày nay phát triển và hoàn thiện đã trở thành một động lực giúp chomôi trờng vô tuyến chiếm lĩnh và phát triển rộng trên thị trờng.Trong thực tếmôi trờng vô tuyến đã bị dùng không chính xác, vì theo đúng nghĩa nó phải

ám chỉ loại mạng hoàn toàn không dùng cáp Trong hầu hết trờng hợp thìkhông phải vậy Đa số mạng trên thực tế lại bao gồm các thành phần vô tuyếnliên lạc với mạng dùng cáp trong một mạng thành phần hỗn hợp gọi là mạnglai

Khó khăn trong lắp đặt cáp là yếu tố thúc đẩy mạng vô tuyến phát triểnngày càng đợc sự chấp nhận rộng rãi của con ngời Môi trờng vô tuyến đặcbiệt hữu ích để thiết lập mạng cho:

* Những khu vực nhộn nhịp nh tiền sảnh hay phòng tiếp tân

* Những ngời liên tục di chuyển nh y tá, bác sỹ trong bệnh viện

* Khu vực và toà nhà biệt lập

* Những phòng ban thờng xuyên bị thay đổi kiểu bố trí vật lý

* Những cấu trúc lịch sử, lâu đời, nơi khó lắp đặt cáp

Mạng vô tuyến đợc chia thành 3 loại căn cứ vào công nghệ của chúng:

* Mạng cục bộ

* Mạng cục bộ mở rộng

* Điện toán di động

Sự khác biệt chính giữa những nhóm này ở thiết bị truyền Mạng cục bộ vôtuyến và mạng cục bộ mở rộng dùng máy thu hình và máy phát do công ty nốimạng sở hữu Điện toán di động dùng các hãng truyền thông công cộng nh AT

& T, MCI, Sprint và những công ty điện thoại điạ phơng cùng với các dịch vụcông cộng để truyền nhận tín hiệu

Mạng cục bộ: mạng vô tuyến tiêu biểu có hình thái và hoạt động gần giống nhmạng cáp ngoại trừ các phơng tiện truyền dẫn (media) Card mạng vô tuyếncùng với máy thu phát (transceiver) đợc lắp đặt vào mỗi máy tính nối cáp

Máy thu phát truyền nhận tín hiệu xuất phát từ các máy tính xungquanh, chuyển dữ liệu qua lại giữa các máy tính vô tuyến và mạng cáp Mạngvô tuyến dùng máy thu phát nhỏ gắn tờng để nối mạng hữu tuyến Máy thuphát liên lạc sóng vô tuyến với các thiết bị nối mạng xách tay Đây không phải

là mạng cục bộ vô tuyến đích thực, vì nó dùng máy thu phát gắn tờng để nốikết với mạng cục bộ

Mạng cục bộ vô tuyến dùng 4 kỹ thuật truyền dữ liệu sau:

xa nhau 5Km

Cầu nối vô tuyến giúp đơn giản hoá cách thức liên kết các toà nhà màkhông cần dùng cáp Giống nh chiếc cầu vật lý nối liền hai địa điểm cho mọi ngời đi lại dễ dàng, cầu vô tuyến cung cấp đờng truyền dẫn dữ liệu giữa hai toànhà LAN/Bridgeplus chẳng hạn, sử dụng kỹ thuật sóng vô tuyến phổ rộng đểtạo một trục sóng vô tuyến nối liên lạc các vị trí nằm ngoài tầm phủ sóng củamạng cục bộ Tuỳ theo điều kiện cụ thể mà sóng này có thể đi xa tới 5km

Cầu vô tuyến tầm xa: nếu cầu vô tuyến chuẩn không vơn xa đợc, mộtcơ quan có thể cân nhắc sử dụng cầu vô tuyến tầm xa Cầu vô tuyến loại nàycũng áp dụng công nghệ sóng vô tuyến phổ rộng để bắc cầu cho cả mạngEthernet lẫn mạng Tokenring đi xa đến 40km Chi phí cho cầu vô tuyến tầm xa

có thể biện hộ do nó loại bỏ nhu cầu sử dụng đờng truyền T1 hay nối kết sóngViba T1 là đờng truyền kỹ thuật số chuẩn và cung cấp tốc độ truyền