Các kiến trúc mạng

Chương 7: Các kiến trúc mạng Mục đích học    Tìm hiểu kiến trúc số mạng chính: 10 Mbps Ethernet, 100 Mbps Ethernet, Gigabit Ethernet, token ring, AppleTalk, FDDI, ATM Tìm hiểu chuẩn dùng kiến trúc mạng So sánh hạn chế, ưu điểm, nhược điểm Các khái niệm mạng Ethernet  Hình thành từ nghiên cứu vào thập kỷ 60 70 nhằm kết nối máy tính chia sẻ liệu  ALOHA mạng trường University of Hawaii  Phiên mạng Ethernet phát triển trung tâm nghiên cứu Palo Alto Xerox vào năm 1972  DIX (gồm công ty Digital, Intel, Xerox) phát triển chuẩn truyền thông tốc độ 10 Mbps  Chuẩn sở đặc tả chuẩn IEEE 802.3 Các khái niệm mạng Giới thiệu mạng Ethernet  Là kiến trúc mạng phổ thông có nhiều ưu điểm:  Dễ cài đặt  Chi phí hợp lý  Hỗ trợ nhiều phương tiện truyền thơng   Một số đặc điểm: gói liệu vào khung, phương pháp truy cập CSMA/CD, sử dụng địa vật lý (MAC) Chia làm loại dựa vào: truyền thông, tốc độ, phương tiện truyền Các khái niệm mạng Các chuẩn IEEE 10 Mbps  chuẩn chính:  10Base5 – dùng cáp đồng trục loại lớn  10Base2 – dùng cáp đồng trục loại nhỏ  10BaseT – dùng cáp xoắn đôi không bảo vệ  10BaseF – dùng cáp quang  Ngày chuẩn 10BaseT 10BaseF dùng Các khái niệm mạng 10BaseT      Dùng loại cáp xoắn loại 3, 4, Vì giá thành rẻ, mạng dùng phổ biến Có topo mạng star, truyền tín hiệu theo topo dạng bus, xem hình 7-1 Số đoạn mạng tối đa 5, số Hub tối đa Tối đa 1024 máy tính mạng Các khái niệm mạng Mạng 10BaseT sử dụng cấu trúc dạng Star Hình 7-1 Mạng 10BaseT sử dụng cấu trúc dạng Star Các khái niệm mạng 10BaseT (tiếp)    Độ dài tối đa dây cáp 100 mét Bảng 7-1 rõ thơng số Ethernet Hình 7-1 mô tả hoạt động mạng 10BaseT Các khái niệm mạng Tóm tắt mạng Ethernet 10BaseT Table 7-1 Tóm tắt Ethernet 10BaseT Đặc điểm Tóm tắt Đặc tả IEEE 802.3 Ưu điểm Rẻ, dễ cài đặt khắc phục lỗi Nhược điểm Độ dài cực đại cáp nhỏ Topo Star Loại cáp Dùng cáp xoắn UTF Loại 3, cao Phương pháp truy cập CSMA/CD Vị trí truyền nhận Trên NIC Độ dài cáp cực đại 100 m Khoảng cách nhỏ thiết bị Khơng áp dụng Đặc điểm Tóm tắt Số lượng đoạn mạng lơn 1024 Số lượng thiết bị đoạn mạng Số thiết bị tối đa 1024 Cácnhận khái niệm mạng Tốc độ truyền 10 Mbps 10BaseF   Dùng cáp quang Có loại:      10BaseFL – kết nối máy tính mạng LAN 10BaseFP – kết nối máy tính dùng Hub thụ động; độ dài cáp tối đa 500 mét 10BaseFB – dùng cáp quang làm dây nối backbone Hub Dùng cấu trúc mạng Star, số nút mạng tối đa 1024 có dùng lặp repeaters Table 7-2 tóm tắt thông số mạng 10BaseF Ethernet Các khái niệm mạng 10 Công nghệ dải tần rộng  Sử dụng tín hiệu tương tự để mã hố thơng tin  Dải tần sở sử dụng lược đồ mã hố tín hiệu số tần số đơn, cố định    Sử dụng sóng điện từ liên tục sóng quang Dùng kênh để truyền nhận tín hiệu Tốc độ cao, tăng độ tin cậy Các khái niệm mạng 46 Công nghệ Cable Modem    Truy cập internet qua cáp TV đồng trục Là chuẩn thức Dữ liệu thể qua thông số giao diện dịch vụ cáp (DOCSIS) Sử dụng tốc độ downstream (download) upstream (upload) khác nhau, không đồng  Upstream: 10 Mbps  Downstream: từ 256 Kbps đến Mbps  Xem hình 7-12 Các khái niệm mạng 47 Mạng Cable Modem điển hình Truyền thơng qua cáp quang Hub trung gian Điểm truy cập Khung mạng Gia đình Mạng Sonet ATM Các điểm nối đầu cuối Mạng điện thoại chuyển mạch cơng cộng Hub trung gian Gia đình Điểm truy cập Hub trung gian Điểm truy cập Các khái niệm mạng Cổng Cơ quan 48 Đường thuê bao kỹ thuật số (DSL)    Sử dụng đường điện thoại để truyền âm hình ảnh đơng thời Biến đến nhiều Đường thuê bao kỹ thuật số không đối xứng (ADSL) Tốc độ downloads upload khác đáng kể  Download: từ 256 Kbps đến Mbps  Upload: từ 16 Kbps đến 640 Kbps  Chia dây điện thoại thành dải tần, dải tần < KHz sử dụng cho âm Các khái niệm mạng 49 Các công nghệ Broadcast    Truy cập Internet sóng từ vệ tinh Người dùng kết nối đến nhà cung cấp dịch vụ modem bình thường Nhà cung cấp dịch vụ, DirectTV, truyền tín hiệu lên vệ tinh, tốc độ khoảng 400 Kbps Các khái niệm mạng 50 Kiểu truyền không đồng (ATM)      Thiết kế cho LANs WANs Sử dụng switches kết nối có định hướng mạch dành riêng thiết bị truyền tin Dữ liệu truyền cố định ngắn 53-byte bytes cho header 48 bytes cho data Đảm bảo chất lượng dịch vụ Thích hợp với ứng dụng cần băng thông rộng kéo dài Các khái niệm mạng 51 ATM tốc độ tín hiệu SONET  Tốc độ truyền băng thơng ATM (là tốc độ sóng mang) biểu diễn dạng OC-x X đại diện cho cấp độ nhân tốc độ OC-1 = 51,840 Mbps  Tốc độ định nghĩa mạng quang học đồng (Synchronous Optical Network - SONET)  Bảng 7-12 liệt kê danh sách tốc độ sóng quang SONET từ OC-1 đến OC-3072  Tốc 12 độ ATM điển hình khoảng từ OC-3 đến OC- Các khái niệm mạng 52 Tốc độ tín hiệu sóng quang Bảng 7-12 Sóng quang Tốc độ tín hiệu OC-1 51.84 Mbps OC-3 155.52 Mbps OC-9 466.56 Mbps OC-12 622.08 Mbps OC-24 1.244 Gbps OC-36 1866 Gpbs OC-48 2.488 Gpbs OC-96 4.976 Gpbs OC-192 9.953 Gpbs OC-255 13.271 Gpbs OC-768 39.813 Gpbs OC-1536 79.6 Gpbs OC-3072 159.2 Các khái niệm mạng 53 High Performance Parallel Interface (HIPPI)   Được siêu máy tính sử dụng HIPPI nối tiếp dùng sợi quang  Sử dụng chuỗi nối tiếp điểm liên kết quang học  Băng thông: 800 Mbps   Thường dùng làm backbone mạng trước có mạng Gigabit Ethernet HIPPI-6400, cịn biết đến Gigabyte System Network (GSN), có tốc độ 6.4 Gbps Các khái niệm mạng 54 Tóm tắt chương    Kiến trúc xác định vị trí liệu mạng, phương pháp truyền, tốc độ truyền, quản lý lỗi Được giới thiệu vào năm 1972, Ethernet cung ứng phương pháp truyền nhận liệu ổn định, tin cậy Digital, Intel, Xerox giới thiệu phiên trở thành sở cho chuẩn IEEE Ethernet 802.3, tốc độ truyền 10 Mbps Các khái niệm mạng 55 Tóm tắt chương (tiếp)     Được phát triển IBM vào năm 1980, Các mạng token ring tỏ nhanh, hiệu quả, tin cậy Tốc độ Token ring từ Mbps đến 16 Mbps Mạng Token ring tự thiết lập lại tránh lỗi Mô hình vật lý Star, Token Ring vận hành theo mơ hình Ring Các khái niệm mạng 56 Tóm tắt chương (tiếp)     Ưu điểm lớn Token ring tạo công cho tất máy tính tham gia mạng, cho phép mạng tăng quy mô AppleTalk ARCnet khơng cịn phổ biến AppleTalk thiết kế dành riêng cho máy tính Macintosh Giai đoạn AppleTalk: dùng mạng Ethernet mạng token-ring để trao đổi với mạng AppleTalk Các khái niệm mạng 57 Tóm tắt chương (tiếp)     Kiến trúc FDDI nhanh, tin cậy dùng vòng xoay chiều, phương pháp truy cập Token-Passing Vòng xoay giải tốt toán phát sinh lỗi mạng Kiến trúc FDDI cần chi phí cao, sử dụng mạng cần tốc độ bảo mật cao Công nghệ Cable Modem cung cấp dịch vụ truy cập Internet tốc độ cao thông qua cáp TV đồng trục Các khái niệm mạng 58 Tóm tắt chương (tiếp)     Cable Modem: từ 256 Kbps đến 2.5 Mbps ATM công nghệ mạng tốc độ cao dùng cho LAN WAN ATM dùng switche kết nối có định hướng Giữa hai hệ thống phải thiết lập mạch (tuyến) giành riêng trước truyền nhận liệu Các khái niệm mạng 59 Tóm tắt chương (tiếp)   ATM thích hợp với ứng dụng mạng cần băng thông rộng thời gian dài Kiến trúc Gigabit Ethernet ngày phổ biến dễ dàng liên kết với mạng Ethernet Các khái niệm mạng 60