Giáo trình Mạng máy tính (Nghề: Tin học ứng dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

Giáo trình Mạng máy tính trình bày những khái niệm về hệ thống mạng, nội dung chính của mô hình tham chiếu các hệ thống mở - OSI, những kiến thức về đường truyền vật lý, khái niệm và nội dung cơ bản của một số giao thức mạng thường dùng và cuối cùng là giới thiệu về các hình trạng mạng cục bộ. Mời các bạn cùng tham khảo!

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MẠNG

Mạng thông tin và ứng dụng

1.1.1 Sơ lƣợc lịch sử phát triển:

Vào giữa những năm 50, các hệ thống máy tính đầu tiên sử dụng bóng đèn điện tử, có kích thước cồng kềnh và tiêu tốn nhiều năng lượng Việc nhập dữ liệu qua bìa đục lỗ và in ấn kết quả gây mất thời gian và bất tiện cho người sử dụng Đến giữa những năm 60, nhu cầu trao đổi thông tin gia tăng đã dẫn đến việc một số nhà sản xuất phát triển thiết bị truy cập từ xa, đánh dấu sự ra đời của các hệ thống mạng máy tính sơ khai Đầu những năm 70, IBM giới thiệu thiết bị đầu cuối 3270, mở rộng khả năng tính toán đến các vùng xa Đến giữa những năm 70, IBM tiếp tục phát triển thiết bị đầu cuối cho ngân hàng và thương mại, cho phép nhiều thiết bị truy cập cùng lúc vào một máy tính dùng chung Năm 1977, Datapoint Corporation ra mắt hệ điều hành mạng "Attache Resource Computer Network" (Arcnet), kết nối các máy tính và thiết bị đầu cuối qua dây cáp mạng, đánh dấu sự ra đời của hệ điều hành mạng đầu tiên.

Mạng máy tính là hệ thống bao gồm hai hoặc nhiều máy tính được kết nối để trao đổi thông tin qua lại.

Hình 1-1: Mô hình mạng cơ bản

Mạng máy tính ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu chia sẻ và sử dụng chung dữ liệu, giúp khắc phục những bất tiện khi phải in ấn hoặc sao chép dữ liệu qua đĩa mềm hay CD ROM Việc kết nối các máy tính thành một mạng không chỉ tối ưu hóa quá trình trao đổi thông tin mà còn mở ra nhiều khả năng mới cho người dùng.

• Sử dụng chung các công cụ tiện ích

• Chia sẻ kho dữ liệu dùng chung

• Tăng độ tin cậy của hệ thống

• Trao đổi thông điệp, hình ảnh,

• Dùng chung các thiết bị ngoại vi (máy in, máy vẽ, Fax, modem …)

• Giảm thiểu chi phí và thời gian đi lại

Hiện nay, nhu cầu xử lý thông tin đang gia tăng mạnh mẽ, với mạng máy tính trở thành một phần thiết yếu trong cuộc sống của mọi người Từ các lĩnh vực khoa học, quân sự, thương mại đến giáo dục, công nghệ thông tin đã trở thành công cụ quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và chất lượng công việc.

Hiện nay, mạng internet đã trở thành một nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống Việc kết nối các máy tính thành mạng mang lại cho chúng ta nhiều khả năng to lớn, mở ra những cơ hội mới trong giao tiếp và truy cập thông tin.

Mạng cục bộ (LAN) là hệ thống kết nối giữa nhiều máy tính và thiết bị trong một khu vực địa lý hạn chế, thường là trong một tòa nhà hoặc văn phòng Mạng này cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao và có khả năng kết nối các mạng diện rộng (WAN) từ LAN đến LAN.

Mạng diện rộng (WAN) là sự kết nối giữa các mạng LAN, có khả năng mở rộng trên một vùng, quốc gia, lục địa hoặc toàn cầu Mặc dù tốc độ truyền dữ liệu không cao, nhưng mạng này không bị giới hạn về phạm vi địa lý Một ví dụ điển hình của mạng diện rộng là Internet.

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, Internet đã ra đời như một tài sản chung của nhân loại Nó là sự kết hợp của nhiều mạng dữ liệu khác nhau, hoạt động trên nền tảng giao thức TCP/IP, cùng với mạng INTRANET.

Mạng nội bộ là một phiên bản thu nhỏ của INTERNET, được áp dụng trong các cơ quan, công ty, tổ chức hoặc bộ/ngành với phạm vi người sử dụng hạn chế Nó sử dụng các công nghệ kiểm soát truy cập và bảo mật thông tin, phát triển từ các mạng LAN và WAN dựa trên công nghệ INTERNET.

Mô hình điện toán mạng

Một kiến trúc điện toán mới đã ra đời, kết hợp hiệu quả nhiều hệ thống máy chủ và lưu trữ, tạo ra một tài nguyên điện toán linh hoạt Kiến trúc này đáp ứng nhu cầu đa dạng của người sử dụng và phục vụ cho tất cả các yêu cầu điện toán của doanh nghiệp.

Các mạng cục bộ, đô thị và diện rộng

Mạng cục bộ (LAN) là hệ thống kết nối các máy tính và thiết bị mạng trong một khu vực địa lý hạn chế, thường là trong một tòa nhà hoặc khu văn phòng Mạng này nổi bật với tốc độ truyền dữ liệu cao, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc và chia sẻ tài nguyên giữa các thiết bị.

Mạng cục bộ, hay còn gọi là LAN, được xác định không chỉ bởi quy mô mà còn bởi nhiều đặc tính và công nghệ khác Quy mô của mạng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất, tốc độ truyền dữ liệu và khả năng mở rộng của hệ thống Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật của mạng cục bộ.

- Đặc điểm của mạng cục bộ

+ Mạng cục bộ thường là sở hữu của một tổ chức Thực tế đó là điều khá quan trọng để việc quản lý mạng có hiệu quả

Mạng cục bộ cung cấp tốc độ cao và độ tin cậy cao hơn so với mạng rộng, nơi tốc độ thường chỉ đạt vài trăm Kbit/s đến Mb/s Trong khi đó, tốc độ thông thường trên mạng cục bộ có thể vượt xa mức này, mang lại trải nghiệm sử dụng mượt mà và hiệu quả hơn.

10, 100 Mbit/s và tới nay với Gigabit Ethernet

1.3.2 Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Networks)

Mạng đô thị MAN hoạt động theo phương thức quảng bá, kết nối LAN đến LAN, cung cấp dịch vụ thoại, phi thoại và truyền hình cáp Trong mạng MAN, có thể sử dụng một hoặc hai đường truyền vật lý mà không cần thực thể chuyển mạch Dựa trên tiêu chuẩn DQDB (Distributed Queue Dual Bus - IEEE 802.6), mạng này sử dụng hai cáp đơn để kết nối tất cả các máy tính, cho phép các máy bên trái và bên phải giao tiếp thông qua thông tin vận chuyển trên hai đường BUS Dữ liệu được truyền theo hướng từ Bus A sang Bus B và ngược lại.

Mạng diện rộng (WAN) là sự kết nối giữa các mạng LAN, với khả năng mở rộng trên nhiều vùng, quốc gia, hoặc thậm chí toàn cầu Mặc dù tốc độ truyền dữ liệu không cao, mạng diện rộng không bị giới hạn về phạm vi địa lý.

Các dịch vụ mạng

- Biết được các dịch vụ mạng

1.4.1 Dịch vụ truy nhập từ xa Telnet

Telnet là một công cụ cho phép người dùng đăng nhập từ xa vào hệ thống thông qua thiết bị đầu cuối trên mạng Với Telnet, người dùng có thể thao tác và làm việc với hệ thống từ xa như thể họ đang ngồi trực tiếp trước màn hình Kết nối Telnet sử dụng giao thức TCP để truyền tải dữ liệu cùng với các thông tin điều khiển.

1.4.2 Dịch vụ truyền tệp (FTP)

Dịch vụ truyền tệp (FTP) là một công cụ quan trọng giúp chuyển giao dữ liệu giữa các máy tính trên mạng, hỗ trợ mọi loại tệp mà không phân biệt định dạng, từ tệp văn bản mã ASCII đến tệp nhị phân Cấu hình máy chủ FTP đóng vai trò quyết định trong hiệu suất và độ tin cậy của quá trình truyền tệp.

FTP, có thể qui định quyền truy nhập của người sử dụng với từng thư mục lưu trữ dữ liệu, tệp dữ

Trước khi web ra đời, Gopher là dịch vụ phổ biến cho việc chuyển tệp, tương tự như FTP, nhưng cung cấp thông tin về tài nguyên cho người dùng Client Gopher hiển thị một thực đơn cho phép người dùng dễ dàng chọn lựa thông tin cần thiết, và kết quả sẽ được trình bày trong một thực đơn khác.

Gopher chỉ hỗ trợ các kiểu dữ liệu nhất định, hiển thị chúng dưới dạng mã ASCII Mặc dù có khả năng chuyển đổi dữ liệu nhị phân, nhưng để xem được, người dùng cần sử dụng phần mềm khác.

WAIS (Wide Area Information Servers) là dịch vụ tìm kiếm dữ liệu hiệu quả, bắt đầu quá trình tìm kiếm từ thư mục máy chủ chứa danh mục của các máy phục vụ khác Sau đó, WAIS tiến hành tìm kiếm trên máy phục vụ phù hợp nhất, cho phép truy cập nhiều loại dữ liệu khác nhau như văn bản ASCII, PostScript, GIF, TIFF và email.

1.4.5 Dịch vụ World Wide Web

World Wide Web (WWW hay Web) là dịch vụ tích hợp dễ sử dụng và hiệu quả nhất trên Internet, kết hợp nhiều dịch vụ như FTP, WAIS và Gopher Trình duyệt Web cho phép người dùng truy cập tất cả các dịch vụ này một cách thuận tiện.

Tài liệu WWW được viết bằng ngôn ngữ HTML (HyperText Markup Language), hay còn gọi là ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản, kết hợp văn bản thông thường với các lệnh định dạng HTML có khả năng liên kết với nhiều loại tài nguyên như FTP, Gopher server, WAIS server và Web server Web server là máy chủ cung cấp dịch vụ Web, đáp ứng các yêu cầu truy cập tài liệu HTML thông qua giao thức HTTP (HyperText Transfer Protocol), hay còn gọi là giao thức truyền siêu văn bản.

Trình duyệt Web là ứng dụng cho phép người dùng xem các tài liệu trên Internet bằng cách gửi URL đến máy chủ Web và nhận lại trang Web để hiển thị Giao tiếp với máy chủ Web được thực hiện thông qua giao thức HTTP, trong khi khi tương tác với máy chủ Gopher, trình duyệt hoạt động như một Gopher client và sử dụng giao thức Gopher Ngoài việc hiển thị trang Web, trình duyệt còn có thể thực hiện nhiều chức năng khác như lưu trang Web, gửi email, tìm kiếm nội dung trên trang, và hiển thị mã nguồn HTML Hiện nay, Internet Explorer và Netscape là hai trình duyệt phổ biến nhất, bên cạnh một số trình duyệt khác như Opera và Mozilla.

1.4.6 Dịch vụ thƣ điện tử (E-Mail)

Dịch vụ thư điện tử, hay điện thư, là một trong những dịch vụ phổ biến nhất trong mọi hệ thống mạng, bất kể quy mô Nhờ tính linh hoạt và sự phổ biến, thư điện tử trở thành phương tiện giao tiếp hàng ngày trên mạng Từ việc trao đổi thư tín thông thường, thông tin quảng cáo, tiếp thị, đến các công văn, báo cáo và hợp đồng thương mại, tất cả đều được thực hiện qua thư điện tử.

Một hệ thống điện thư được chia làm hai phần chính, bao gồm MUA (Mail User Agent) và MTA (Message Transfer Agent) MUA là chương trình tương tác trực tiếp với người dùng cuối, giúp họ nhận, soạn thảo, lưu và gửi thông điệp Trong khi đó, MTA chịu trách nhiệm định tuyến và xử lý thông điệp đến từ hệ thống của người dùng, đảm bảo chúng đến được đúng hệ thống đích.

Hệ thống điện thư hoạt động tương tự như hệ thống thư bưu điện, trong đó địa chỉ người nhận là yếu tố thiết yếu để thông điệp điện tử đến được đích Mỗi người dùng trong hệ thống điện thư đều có một địa chỉ thư riêng, từ đó xác định thông tin của họ trong mạng Không có quy tắc thống nhất cho việc đánh địa chỉ thư, vì mỗi hệ thống có thể áp dụng quy ước riêng Hai khuôn dạng địa chỉ phổ biến là địa chỉ miền (Domain-base address) và địa chỉ UUCP (UUCP address), với địa chỉ miền là dạng thông dụng nhất Địa chỉ miền có cấu trúc hình cây, mỗi nút có nhãn duy nhất, giúp người dùng dễ dàng xác định địa chỉ đích của thông điệp mà không cần biết đường đi cụ thể Địa chỉ tên miền có dạng: thông_tin_người_dùng@thông_tin_tên_miền.

Phần “thông_tin_tên_miền” gồm có một xâu các nhãn cách nhau bởi một dấu chấm (“.”) b Cấu trúc của một thông điệp

Một thông điệp điện tử gồm có những thành phần chính sau đây:

Phong bì là phần chứa thông tin quan trọng về địa chỉ của người gửi và người nhận thông điệp Các thông tin này sẽ được MTA (Mail Transfer Agent) sử dụng để thực hiện việc định tuyến thông điệp một cách chính xác.

 Đầu thông điệp (Header): chứa địa chỉ thư của người nhận MUA sử dụng địa chỉ này để phân thông điệp về đúng hộp thư của người nhận

 Thân thông điệp (Body): chứa nội dung của thông điệp Phần đầu thông điệp bao gồm những dòng chính sau:

 To: Địa chỉ của người nhận thông điệp

 From: Địa chỉ của người gửi thông điệp

 Subject: Mô tả ngắn gọn về nội dung của thông điệp

 Date: Ngày và thời gian mà thông điệp bắt đầu đƣợc gửi

 Received: Được thêm vào bởi mỗi MTA có mặt trên đường mà thông điệp đi qua để tới đƣợc đích (thông tin định tuyến)

 Cc: Các địa chỉ của người nhận thông điệp ngoài người nhận chính ở trường “To:”

Câu 1: WAN là từ viết tắt của thuật ngữ nào sau đây?

Câu 2: LAN là từ viết tắt của thuật ngữ nào sau đây?

Câu 3: Kỹ thuật dùng để nối kết nhiều máy tính với nhau trong phạm vi một văn phòng gọi là:

Câu 4 Sắp xếp theo thứ tự các thao tác để đăng nhập vào hộp thƣ điện tử đã có:

1 Gõ tên đăng nhập và mật khẩu

2 Truy cập vào trang Web cung cấp dịch vụ thƣ điện tử

4 Nháy chuột vào nút Đăng nhập

Câu 5 Trình bày cú pháp địa chỉ thƣ điện tử tổng quát?

B @ < Tên máy chủ lưu hộp thư>

C @ < gmail.com>

Câu 6 Nhà cung cấp dịch vụ thƣ điện tử là:

Câu 7 Ƣu điểm của dịch vụ thƣ điện tử là:

A Chi phí thấp và thời gian chuyển gần nhƣ tức thì

B Có thể gửi thƣ kèm tệp tin

C Một người có thể gửi thư đồng thời cho nhiều người

D Tất cả các ý trên đều đúng

Câu 8 Địa chỉ thƣ điện tử đƣợc phân cách bởi kí hiệu:

Câu 9 Thư điện tử là dịch vụ chuyển thư dưới dạng:

Câu 10 Với thƣ điện tử, phát biểu nào sau đây là sai?

A Tệp tin đính kèm theo thƣ có thể chứa virút, vậy nên cần kiểm tra virút trước khi sử dụng

B Hai người có thể có địa chỉ thư giống nhau, ví dụ hoahong@yahoo.com

C Một người có thể gửi thư cho chính mình, nhiều lần

D Có thể gửi 1 thƣ đến 10 địa chỉ khác nhau

Câu 11 Để tạo một hộp thƣ điện tử mới:

A Người sử dụng phải có sự cho phép của cơ quan quản lý dịch vụ Internet

B Người sử dụng phải có ít nhất một địa chỉ Website

C Người sử dụng không thể tạo cho mình một hộp thư mới

D Người sử dụng có thể đăng ký qua các nhà cung cấp dịch vụ Internet hoặc thông qua các địa chỉ Website miễn phí trên Internet tại bất kỳ đâu trên thế giới

Câu 12 Trong số các địa chỉ dưới đây, địa chỉ nào là địa chỉ thư điện tử?

C http://www.mail.google.com

D Tất cả các địa chỉ trên

Câu 13 Email là viết tắt của

Câu 14 Địa chỉ email nào dưới đây đúng định dạng?

Câu 15 Mục To khi gửi email có ý nghĩa gì?

A Điền tiêu đề của email

B Điền địa chỉ email của bạn để người nhận biết ai là người gửi

C Điền địa chỉ email của một hoặc nhiều người nhận

Câu 16 Điền địa chỉ email vào mục Cc - Carbon Copy để làm gì?

A Sao chép email thành bản giấy than để lưu trữ lại

B Gửi một bản sao email cho người nhận, cho phép tất cả những người nhận khác thấy địa chỉ email của người nhận này

C Gửi một bản sao email cho người nhận, không cho phép những người nhận khác thấy được địa chỉ email của người nhận này

Câu 17 Điền địa chỉ email vào mục Bcc - Blind Carbon Copy thì sao?

A Gửi một bản sao email cho người nhận, cho phép tất cả những người nhận khác thấy đƣợc địa chỉ email này

B Sao chép email thành bản bí mật để lưu trữ lại

C Gửi một bản sao email cho người nhận, không cho những người nhận khác đƣợc thấy đƣợc địa chỉ email này

Câu 18 Điều gì xảy ra khi chuyển tiếp - Forward một email bạn nhận đƣợc?

A Một bản sao "Copy" của email sẽ được gửi tới người nhận

B Bạn chỉ được chuyển tiếp "Forward" email nếu người gửi ban đầu cho phép

C Email sẽ được gửi tới người nhận và xóa khỏi hộp thư đến "Inbox" Câu 19 Khi bạn chuyển tiếp email, những ai sẽ nhận đƣợc bản sao này?

B Cả người nhận và người gửi ban đầu

Câu 20 Khi chuyển tiếp email có đính kèm tập tin, điều gì sẽ xảy ra?

A Email và tệp đính kèm sẽ đƣợc gửi riêng thành 2 email khác nhau

B Một bản copy của email và tất cả tệp đính kèm sẽ được gửi tới người nhận

C Email sẽ được gửi tới người nhận, nhưng tập tin đính kèm không được gửi đi

Câu 21 Khi trả lời email, tiêu đề - Subject của email thường có thêm tiền tố gì?

A Tiêu đề không thay đổi

B RE - Viết tắt của từ Reply - Đáp lại

C AN - Viết tắt của từ Answer - Trả lời

Câu 22 Tiêu đề khi chuyển tiếp email thường có thêm tiền tố gì?

A Tiêu đề không thay đổi

B CC - Viết tắt của từ Carbon Copy

C FW hoặc FWD - Viết tắt của từ Forward

Câu 23 Nếu "Reply" người gửi ban đầu sau khi đã chuyển tiếp email đó cho người khác, liệu người gửi ban đầu có xem được email chuyển tiếp không?

A Điều này không xảy ra vì đó là 2 thao tác khác nhau

B Điều này có thể xảy ra với một số dịch vụ email, bạn nên cẩn thận xem trước nội dung khi trả lời

C Bạn không thể trả lời người gửi ban đầu sau khi đã chuyển tiếp email đó

Thực hành phân loại các hệ thống mạng máy tính

- Thực hành phân loại các hệ thống mạng máy tính

- Đƣợc đặt chung 1 phòng và dùng chung hệ điều hành

Giáo viên cần đưa ra nhiều câu hỏi khác nhau liên quan đến mạng để học viên có cơ hội trả lời Học viên được yêu cầu tham gia bằng cách trả lời các câu hỏi đa dạng về chủ đề mạng.

 Các trường hợp dưới đây, trường hợp nào được gọi là mạng LAN:

- Đƣợc đặt chung trong 1 phòng, chia sẽ dữ liệu với nhau bằng đĩa mềm hoặc USB

- Đặt trong nhiều phòng, có kết nối bằng dây Cable chia sẽ dữ liệu đƣợc với nhau

- Đặt trong 1 phòng, kết nối tốt bằng sóng Wireless, nhƣng dùng nhiều hệ điều hành

- Các máy tính truyền thông được với nhau bằng đường truyền ADSL

- Tất cả các máy tính đó đều truy cập đƣợc Internet

- Tất cả các máy tính đó đều đọc đƣợc trang Google.com

- Tất cả các máy tính đó đều mở đƣợc file tailieu.doc nằm trên máy Server (máy chủ) trong phòng

 Tìm hiểu hệ thống mạng mình đang sử dụng :

To access the network, right-click on the Start button and select Explore In the left pane of the window, click on My Network Places, then navigate to Entire Network, followed by Microsoft Windows Network, and finally select Workgroup Take note of the items displayed in the right pane of the window.

 Trên màn hình Desktop, double click vào Icon “My Network

Trong cửa sổ vừa xuất hiện, trong khung bên trái, click vào dòng “View

Workgroup Computers” Bạn thấy gì? Những cái bạn thấy có gì giống và khác với câu 2?

 Double click vào icon của 1 máy bất kỳ bên trong khung phải Hiện tượng gì xảy ra, ghi nhận (tùy mỗi máy mà trường hợp xảy ra khác nhau).

MÔ HÌNH OSI

Các quy tắc và tiến trình truyền thông

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO quy định rằng không nên có quá nhiều tầng trong hệ thống mạng, với số lượng, vai trò và chức năng của các tầng cần phải đồng nhất và đơn giản để dễ dàng xác định và kết nối Các tầng phải hoạt động độc lập và có khả năng mở rộng.

Trong mỗi hệ thống, việc xác định mối quan hệ giữa các tầng kề nhau, được gọi là giao diện tầng (Interface), là rất quan trọng Giao diện này quy định các thao tác và dịch vụ cơ bản mà tầng dưới cung cấp cho tầng trên, đồng thời đảm bảo rằng số lượng tương tác giữa hai tầng kề nhau là tối thiểu.

Mối quan hệ giữa các đồng tầng đóng vai trò quan trọng trong việc thống nhất các phương thức hoạt động truyền thông Quan hệ này được hình thành từ các quy tắc và thỏa thuận trong hội thoại giữa các hệ thống, được gọi là giao thức tầng.

Dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống phát sang tầng thứ i của hệ thống nhận, ngoại trừ tầng vật lý Thay vào đó, dữ liệu được chuyển từ các tầng cao xuống tầng thấp nhất của hệ thống phát và qua đường truyền vật lý, dưới dạng chuỗi bit không cấu trúc Tại hệ thống nhận, dữ liệu được chuyển ngược lên các tầng trên Giữa các đồng tầng có liên kết logic, trong khi giữa các tầng vật lý có liên kết vật lý, tạo thành hai quan hệ chính: quan hệ ngang và quan hệ dọc Số lượng các tầng và giao thức tầng được gọi là kiến trúc mạng (Network Architecture) Quan hệ ngang phản ánh hoạt động của các đồng tầng, trong khi quan hệ dọc xác định giao diện giữa các tầng kề nhau, cho phép thực hiện các thao tác nguyên thủy và cung cấp dịch vụ từ tầng dưới cho tầng trên.

Trong mỗi tầng của mô hình OSI, có một hoặc nhiều thực thể (Entity) hoạt động, có thể là tiến trình trong hệ đa xử lý hoặc chương trình con Những thực thể này thực hiện chức năng của tầng N và giao tiếp với các thực thể đồng tầng trong hệ thống khác Ký hiệu N_Entity đại diện cho thực thể tầng N, giao tiếp với các thực thể tầng trên và dưới thông qua các điểm truy nhập dịch vụ trên giao diện SAP (Service Access Point) Các thực thể cần hiểu rõ dịch vụ mà chúng cung cấp cho các hoạt động tầng trên và các dịch vụ mà chúng sử dụng từ tầng dưới thông qua các lời gọi hàm Khi mô tả hoạt động của giao thức trong mô hình OSI, cần phân biệt rõ các dịch vụ từ tầng dưới, hoạt động bên trong của tầng và các dịch vụ mà nó khai thác Sự tách biệt giữa các tầng cho phép bổ sung và sửa đổi chức năng của giao thức mà không ảnh hưởng đến các tầng khác.

Mô hình tham khảo OSI (Open Systems Interconnect)

2.2.1 Kiến trúc của mô hình OSI Ở thời kỳ đầu của công nghệ nối mạng, việc gửi và nhận dữ liệu ngang qua mạng thường gây nhầm lẫn do các công ty lớn như IBM, Honeywell và Digital Equipment Corporation tự đề ra những tiêu chuẩn riêng cho hoạt động kết nối máy tính

In 1984, the International Organization for Standardization (ISO) officially introduced the Open Systems Interconnection (OSI) model, which is a set of technical specifications that outlines a network architecture for connecting devices of different types.

Mô hình OSI đƣợc chia thành 7 tầng, mỗi tầng bao gồm những hoạt động, thiết bị và giao thức mạng khác nhau

Hình 2-1 mô hình OSI chia 7 tầng 2.2.2 Sự ghép nối giữa các mức

Mô hình OSI được biểu diễn theo hình dưới đây:

Mô hình OSI được chia thành 7 lớp: lớp ứng dụng, lớp thể hiện, lớp phiên, lớp vận chuyển, lớp mạng, lớp liên kết và lớp vật lý Nó cũng xác định phần tiêu đề (header) của đơn vị dữ liệu và mối liên kết giữa các lớp Chức năng của việc gắn thêm phần mào đầu là để chuyển dữ liệu từ lớp trên xuống lớp dưới, trong khi việc mở gói là quá trình gỡ bỏ phần mào đầu để chuyển dữ liệu lên lớp trên.

2.2.3 Phương thức hoạt động của các tầng trong mô hình OSI a Tầng Vật lý (Physical) Điều khiển việc truyền tải thực sự các bít trên đường truyền vật lý Nó định nghĩa các thuộc tính về cơ, điện, qui định các loại đầu nối, ý nghĩa các pin trong đầu nối, qui định các mức điện thế cho các bit 0,1, b Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer)

Tầng mạng đảm nhận vai trò truyền tải các khung dữ liệu giữa hai máy tính thông qua đường truyền vật lý trực tiếp Nó cũng thiết lập cơ chế phát hiện và xử lý lỗi dữ liệu nhận được.

Tầng vận chuyển đảm bảo rằng các gói tin dữ liệu có thể được truyền từ máy tính này đến máy tính khác ngay cả khi không có kết nối vật lý trực tiếp Nhiệm vụ chính của tầng này là tìm đường đi tối ưu cho dữ liệu đến các đích khác nhau trong mạng.

Tầng này đảm bảo việc truyền tải dữ liệu giữa các quá trình một cách chính xác, không có lỗi và theo đúng trình tự Dữ liệu được gửi đi sẽ không bị mất mát hay trùng lặp, đặc biệt đối với các gói tin.

Khái niệm tầng vật lý OSI

Tầng vật lý (Physical layer) là tầng đầu tiên trong mô hình OSI, chịu trách nhiệm mô tả các đặc trưng vật lý của mạng Tầng này xác định các loại cáp kết nối thiết bị, các loại đầu nối sử dụng, và chiều dài tối đa của dây cáp Đồng thời, tầng vật lý cũng cung cấp thông tin về các đặc trưng điện của tín hiệu được truyền qua cáp, kỹ thuật kết nối mạch điện và tốc độ truyền dẫn của cáp.

Tầng vật lý của mô hình OSI chỉ định các tín hiệu dưới dạng giá trị nhị phân 0 và 1 mà không quy định ý nghĩa cụ thể Ý nghĩa của các bit được truyền qua tầng vật lý sẽ được xác định ở các tầng cao hơn trong mô hình này.

Tiêu chuẩn Ethernet 10BaseT quy định các đặc tính điện của cáp xoắn đôi, kích thước và kiểu dáng của đầu nối, cũng như độ dài tối đa cho phép của cáp.

2.3.1 Vai trò và chức năng của tầng vật lý

Tầng vật lý khác biệt so với các tầng khác ở chỗ không có gói tin riêng và không có phần đầu chứa thông tin điều khiển; dữ liệu được truyền dưới dạng dòng bit Giao thức tầng vật lý quy định phương thức truyền (đồng bộ hoặc phi đồng bộ) và tốc độ truyền giữa các tầng vật lý.

2.3.2 Các chuẩn cho giao diện tầng vật lý

Tầng vật lý chịu trách nhiệm truyền tải các bit dữ liệu giữa các thiết bị thông qua các đường truyền vật lý Tầng này kết nối các giao diện cơ, quang và điện với cáp, đồng thời chuyển tải tín hiệu dữ liệu do các tầng trên tạo ra.

Việc thiết kế phải bảo đảm nếu bên phát gửi bít 1 thì bên thu cũng phải nhận bít 1 chứ không phải bít 0

Tầng này phải quy định rõ mức điện áp biểu diễn dữ liệu 1 và 0 là bao nhiêu von trong vòng bao nhiêu giây

Chiều truyền tin có thể là một hoặc hai chiều, tùy thuộc vào cách thức kết nối và hủy bỏ kết nối Để kết nối cáp với card mạng, cần xác định bộ nối có bao nhiêu chân và chức năng của từng chân để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Thiết kế tầng vật lý cần chú trọng đến việc giải quyết các vấn đề liên quan đến ghép nối cơ và điện, đồng thời phát triển các hàm và thủ tục để truy cập vào đường truyền và truyền tải các bit dữ liệu.

Các khái niệm tầng kết nối dữ liệu OSI

Tầng liên kết dữ liệu là nơi gán ý nghĩa cho các bit truyền trên mạng, quy định định dạng, kích thước và địa chỉ của máy gửi và nhận cho mỗi gói tin Tầng này cũng xác định cơ chế truy cập thông tin trên mạng và phương tiện gửi gói tin, đảm bảo rằng gói tin được chuyển đến đúng người nhận.

2.4.1 Vai trò và chức năng của tầng liên kết dữ liệu

Tầng liên kết dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện và sửa lỗi cơ bản, đảm bảo rằng dữ liệu nhận được hoàn toàn giống với dữ liệu gửi đi Khi một gói tin gặp lỗi không thể sửa, tầng này cần thông báo cho nơi gửi biết về sự cố để thực hiện việc gửi lại gói tin.

Tầng liên kết dữ liệu có hai phương thức kết nối máy tính: “một điểm – một điểm” và “một điểm – nhiều điểm” Phương thức “một điểm – một điểm” thiết lập các đường truyền riêng biệt giữa từng cặp máy tính, trong khi phương thức “một điểm – nhiều điểm” cho phép tất cả các máy cùng chia sẻ một đường truyền vật lý chung.

Hình 2-2a và hình 2-2b: Các đường truyền kết nối kiểu “một điểm” và

Các giao thức tầng liên kết dữ liệu được chia thành hai loại chính: giao thức hướng ký tự và giao thức hướng bit Giao thức hướng ký tự dựa trên các ký tự đặc biệt từ một bộ mã chuẩn, trong khi giao thức hướng bit sử dụng cấu trúc nhị phân để xây dựng các phần tử của giao thức, cho phép dữ liệu được tiếp nhận từng bit một.

2.4.2 Các giao thức hướng ký tự

Các giao thức thiên hướng kí tự được sử dụng trong các ứng dụng điểm nối điểm và đa điểm, với đặc trưng là sử dụng các kí tự điều khiển để quản lý dữ liệu liên kết, đánh dấu đầu và cuối frame, kiểm soát lỗi và đảm bảo tính "trong suốt" của dữ liệu Chức năng "trong suốt" giúp ngăn chặn sự nhầm lẫn giữa dữ liệu và thông tin điều khiển Trong khi xem xét các giao thức này, chúng ta đã phân tích liên kết số liệu điểm-nối-điểm và luồng frame đơn công, nhưng trong thực tế, cần mở rộng các khái niệm để trao đổi dữ liệu theo cả hai hướng Đối với cấu hình đa điểm với nhiều chủ thể truyền, cần có phương pháp điều khiển truy cập vào môi trường chia sẻ Chúng ta sẽ thảo luận thêm về các chủ điểm này khi khảo sát các giao thức khác nhau.

Tất cả các giao thức liên kết số liệu mới đều sử dụng phương thức thiên hướng bit, trong đó các mẫu bit đã được định nghĩa thay thế cho các ký tự điều khiển truyền để đánh dấu mở đầu và kết thúc một frame Máy thu duyệt luồng bit theo từng bít để xác định mẫu bít đầu và cuối của frame Ba phương pháp báo hiệu bắt đầu và kết thúc một frame được gọi là phân định danh giới frame (dilimiting).

Mẫu bit duy nhất không trùng với mẫu nào bắt đầu kết thúc một frame đƣợc gọi là cờ (01111110), kết hợp với kỹ thuật nhồi các bit 0

Một mẫu bit đặc trưng, được gọi là danh giới đầu frame (10101011), đánh dấu đầu của frame, cùng với một bit chỉ chiều dài (đơn vị là byte) trong phần header của frame.

Mẫu xác định danh giới đầu và cuối frame duy nhất gồm các bit đƣợc tạo ra do cƣỡng bức mã hóa

Phương pháp đầu tiên áp dụng giao thức điều khiển liên kết số liệu mức cao (HDLC), trong khi hai phương pháp còn lại sử dụng giao thức LLC Thực tế cho thấy hầu hết các giao thức thiên hướng bit đều xuất phát từ giao thức HDLC.

Khái niệm tầng mạng OSI

2.5.1 Vai trò và chức năng của tầng mạng

Tầng mạng, tầng thứ ba của mô hình OSI, có nhiệm vụ chính là di chuyển dữ liệu đến các vị trí mạng xác định Nó thực hiện việc dịch địa chỉ lôgíc thành địa chỉ vật lý và quyết định con đường tối ưu để truyền dữ liệu từ máy gửi đến máy nhận Khác với tầng liên kết dữ liệu chỉ hoạt động trên một mạng đơn, tầng mạng cho phép di chuyển thông tin giữa nhiều mạng độc lập, tạo thành một liên mạng (internetwork).

Các mạng cục bộ (LAN) như Token Ring và Ethernet sử dụng các kiểu địa chỉ khác nhau, do đó cần một cơ chế định địa chỉ chung để kết nối chúng Giao thức chuyển đổi gói Internet (IPX) cung cấp khả năng này, cho phép cả hai loại mạng hiểu và giao tiếp với nhau IPX là một giao thức tầng mạng quan trọng trong hệ điều hành Novell Netware.

Tầng liên kết dữ liệu xác định địa chỉ để chuyển dữ liệu tới các thiết bị trong một mạng đơn, trong khi tầng mạng chọn con đường qua các liên mạng và tránh gửi dữ liệu tới các mạng không liên quan Mạng thực hiện việc này thông qua chuyển mạch, định địa chỉ và các thuật toán tìm đường Đồng thời, tầng mạng cũng đảm bảo định tuyến dữ liệu chính xác qua các mạng khác nhau.

Khi định tuyến dữ liệu qua các mạng không đồng dạng, một vấn đề quan trọng nảy sinh là sự khác biệt về kích thước gói dữ liệu mà mỗi mạng có thể chấp nhận Nếu một mạng cố gắng gửi dữ liệu trong các gói lớn hơn kích thước mà mạng đích có thể nhận, sẽ xảy ra lỗi truyền tải Để khắc phục tình trạng này, tầng mạng thực hiện quá trình phân đoạn, giúp chia nhỏ dữ liệu thành các gói có kích thước phù hợp với khả năng của từng mạng.

Phân đoạn là quá trình tách một gói dữ liệu thành các gói nhỏ hơn, gọi là các packet, để mạng khác có thể hiểu và xử lý Khi các gói nhỏ này đến mạng đích, chúng sẽ được hợp nhất lại thành gói dữ liệu có kích thước và dạng ban đầu Toàn bộ quá trình phân đoạn và hợp nhất diễn ra tại tầng mạng trong mô hình OSI.

2.5.2 Các kỹ thuật chọn đường trong mạng máy tính

Khi quy mô địa lý của các máy tính cần kết nối trở nên rộng lớn, việc sử dụng mạng cục bộ với cáp trực tiếp không còn khả thi do tín hiệu bị suy giảm và nhiễu khi cáp quá dài Mặc dù sóng điện từ truyền tải nhanh, nhưng vẫn tồn tại độ trễ mà các kỹ thuật mạng cục bộ cần xem xét Do đó, cần áp dụng công nghệ khác để kết nối mạng rộng một cách hiệu quả.

Có thể xây dựng mạng diện rộng (WAN) bằng cách liên kết các mạng cục bộ (LAN) thông qua các đường truyền viễn thông như cáp quang, đường truyền riêng, và vệ tinh Các thiết bị kết nối, gọi là bộ định tuyến (router), có vai trò quan trọng trong việc dẫn các luồng tin theo đúng hướng Router được sử dụng để kết nối các LAN nhằm tạo ra các WAN và kết nối các WAN để hình thành những mạng diện rộng lớn hơn.

Để đảm bảo hoạt động hiệu quả trong mạng, cần có cơ chế đánh địa chỉ cho tất cả các máy và một cơ chế kết thúc kết nối khi không còn cần thiết Các quy tắc truyền dữ liệu trong các hệ thống khác nhau yêu cầu mỗi tầng phải có cơ chế thiết lập kết nối, với nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện điều này.

+ Truyền theo cả hai hướng không đồng thời

Kiểm soát lỗi là một yếu tố quan trọng trong truyền thông mạng, do đường truyền vật lý thường không hoàn hảo Cần thiết phải thỏa thuận về mã sử dụng để phát hiện, kiểm tra và sửa lỗi Bên nhận phải có khả năng thông báo cho bên gửi về tình trạng các gói tin, bao gồm những gói tin đã nhận đúng và những gói tin cần phát lại.

Không phải mọi quá trình đều cho phép độ dài gói tin tùy ý; do đó, cần thiết phải có cơ chế để chia bản tin thành các gói tin nhỏ hơn.

Trong quá trình truyền dữ liệu, các kênh có thể không duy trì đúng thứ tự các gói tin Tuy nhiên, hệ thống có cơ chế để bên nhận có thể sắp xếp lại các gói tin theo đúng thứ tự ban đầu.

Tốc độ phát và thu dữ liệu là yếu tố quan trọng trong quá trình truyền tải thông tin Khi bên phát có tốc độ cao, nó có thể gây ra tình trạng "lụt" cho bên thu có tốc độ thấp Do đó, cần thiết phải có cơ chế thông báo để bên thu có thể cập nhật cho bên phát về tình trạng hiện tại của mình.

Mạng X25 được CCITT công bố lần đầu tiên vào năm 1970, đánh dấu sự tham gia đầu tiên của lĩnh vực viễn thông vào thế giới truyền dữ liệu Mạng này có những đặc tính nổi bật, góp phần quan trọng trong sự phát triển của công nghệ truyền thông.

X25 cung cấp quy trình kiểm soát luồng hiệu quả giữa các đầu cuối, đảm bảo chất lượng đường truyền cao ngay cả khi mạng lưới truyền thông không ổn định Hệ thống này được thiết kế linh hoạt cho cả truyền thông chuyển mạch và truyền thông điểm nối điểm, và đã nhanh chóng thu hút sự quan tâm và triển khai trên toàn cầu.

Trong X25, chức năng dồn kênh (multiplexing) cho các liên kết logic (virtual circuits) chỉ nhằm kiểm soát lỗi cho các frame, điều này làm tăng độ phức tạp trong việc phối hợp giữa hai tầng kề nhau Hệ quả là thông lượng bị hạn chế do tổng phí xử lý mỗi gói tin gia tăng.

Lớp giao vận

2.6.1 Vai trò và chức năng của tầng giao vận

Tầng vận chuyển đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối tầng mạng với các tầng trên, đảm bảo các giao thức trao đổi dữ liệu giữa các hệ thống mở Đây là tầng cao nhất liên quan đến việc cung cấp các dịch vụ vận chuyển cần thiết cho người sử dụng, cùng với các tầng dưới hỗ trợ trong quá trình này.

Tầng vận chuyển là tầng cơ sở trong mạng, nơi mà máy tính chia sẻ thông tin với nhau Tầng này cung cấp mỗi trạm một địa chỉ duy nhất và quản lý kết nối giữa các trạm Ngoài ra, tầng vận chuyển còn chia các gói tin lớn thành những gói tin nhỏ hơn trước khi gửi đi, đồng thời đánh số các gói tin để đảm bảo chúng được chuyển theo đúng thứ tự.

Tầng giao vận nâng cấp các dịch vụ của tầng mạng, với nhiệm vụ chính là đảm bảo dữ liệu được gửi từ máy nguồn đến máy đích một cách tin cậy, đúng trình tự và không có lỗi Để đạt được điều này, tầng giao vận dựa vào cơ chế kiểm soát lỗi từ các tầng bên dưới, đồng thời đây cũng là cơ hội cuối cùng để sửa lỗi Dữ liệu và thông tin điều khiển mà tầng giao vận quản lý được gọi là các phân đoạn (segment).

Tầng giao vận có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát luồng dữ liệu và xác định tốc độ truyền dữ liệu dựa trên khả năng nhận gói của máy đích Dữ liệu từ máy gửi được chia thành các gói có kích thước tối đa mà mạng có thể xử lý, ví dụ như mạng Ethernet chỉ cho phép gói tối đa 1500 byte Tầng giao vận sẽ chia dữ liệu thành các gói 1500 byte và gán cho mỗi gói một số trình tự để đảm bảo chúng được hợp nhất đúng cách tại máy nhận Quá trình này được gọi là sắp xếp theo trình tự.

Khi gói dữ liệu đến máy nhận, nó được hợp nhất theo đúng trình tự gửi và một thông tin báo nhận (ACK) sẽ được gửi lại cho máy gửi để xác nhận rằng gói dữ liệu đã đến đúng Nếu có lỗi trong gói dữ liệu, yêu cầu truyền lại sẽ được gửi thay cho ACK Nếu máy gửi không nhận được thông tin ACK hoặc yêu cầu truyền lại trong thời gian quy định, gói dữ liệu sẽ được xem là thất lạc hoặc hư hỏng và sẽ được gửi lại.

In the TCP/IP network, the Transmission Control Protocol (TCP) operates at the transport layer, while in the Novell NetWare network utilizing IPX/SPX, the Sequence Packet Exchange (SPX) protocol functions at the same transport layer.

2.6.2 Giao thức chuẩn cho tầng giao vận

Tầng giao vận chịu trách nhiệm quản lý luồng dữ liệu giữa hai trạm, phục vụ cho các ứng dụng của tầng trên Hai giao thức chính của tầng này là TCP (Transmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol).

TCP cung cấp một luồng dữ liệu tin cậy giữa hai trạm thông qua việc chia nhỏ các gói tin thành kích thước phù hợp, báo nhận gói tin và đặt hạn chế thời gian time-out Nhờ vào tính năng này, tầng trên không cần lo lắng về việc đảm bảo tính tin cậy của dữ liệu đã gửi.

UDP cung cấp dịch vụ đơn giản cho tầng ứng dụng bằng cách gửi gói dữ liệu từ trạm này đến trạm khác mà không đảm bảo gói tin đến đích Độ tin cậy trong việc truyền tải gói tin cần được thực hiện bởi tầng ứng dụng phía trên.

TCP và UDP là hai giao thức quan trọng trong tầng giao vận, cùng sử dụng giao thức IP ở tầng mạng Khác với UDP, TCP cung cấp dịch vụ liên kết tin cậy và có kết nối, yêu cầu hai ứng dụng thiết lập một liên kết trước khi bắt đầu trao đổi dữ liệu Đặc điểm tin cậy của TCP được thể hiện qua khả năng đảm bảo dữ liệu được truyền tải chính xác và đầy đủ.

- Dữ liệu từ tầng ứng dụng gửi đến đƣợc đƣợc TCP chia thành các segment có kích thước phù hợp nhất để truyền đi

Khi TCP gửi một segment, nó sẽ chờ một khoảng thời gian để nhận được phản hồi từ trạm nhận Nếu phản hồi không đến trong thời gian quy định, segment đó sẽ được truyền lại.

Khi trạm nhận dữ liệu từ trạm gửi, TCP sẽ gửi một phúc đáp, nhưng phúc đáp này thường không được gửi ngay lập tức mà sẽ có một khoảng thời gian trễ.

TCP duy trì giá trị tổng kiểm tra (checksum) trong phần Header để phát hiện sự thay đổi trong quá trình truyền dẫn Nếu một segment bị lỗi, TCP ở trạm nhận sẽ loại bỏ segment đó và không gửi phản hồi, yêu cầu trạm gửi truyền lại Tương tự như IP datagram, TCP segment có thể đến đích không theo thứ tự Do đó, TCP tại trạm nhận sẽ sắp xếp lại dữ liệu trước khi gửi lên tầng ứng dụng, đảm bảo tính chính xác của dữ liệu.

Khi IP datagram bị trùng lặp, TCP tại trạm nhận sẽ loại bỏ dữ liệu trùng lặp đó TCP cũng cung cấp khả năng điều khiển luồng thông qua việc sử dụng vùng đệm (buffer) giới hạn tại mỗi đầu của liên kết Điều này có nghĩa là TCP tại trạm nhận chỉ cho phép trạm gửi truyền một lượng dữ liệu nhất định, nhỏ hơn không gian buffer còn lại Nhờ vậy, tình trạng trạm có tốc độ cao chiếm toàn bộ vùng đệm của trạm có tốc độ chậm hơn sẽ được tránh khỏi.

Khuôn dạng của TCP segment đƣợc mô tả trong Các tham số trong khuôn dạng trên có ý nghĩa nhƣ sau:

− Source Port (16 bits ) là số hiệu cổng của trạm nguồn

− Destination Port (16 bits ) là số hiệu cổng trạm đích

Số hiệu tuần tự (32 bits) trong TCP là số byte đầu tiên của segment, trừ khi bit SYN được thiết lập Khi bit SYN được kích hoạt, số hiệu tuần tự sẽ là số hiệu khởi đầu ISN (Initial Sequence Number), và byte dữ liệu đầu tiên sẽ là ISN + 1 Trường này cho phép TCP quản lý từng byte dữ liệu được truyền trên kết nối TCP một cách hiệu quả.

Khái niệm tầng phiên làm việc OSI

2.7.1 Vai trò và chức năng của tầng phiên

Tầng phiên quản lý các kết nối của người dùng trên mạng nhằm cung cấp dịch vụ cho họ Chẳng hạn, khi một người dùng đăng nhập vào máy tính mạng để tải file, một phiên giao dịch sẽ được thiết lập để thực hiện việc truyền tải file đó.

Tầng phiên đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện giao tiếp giữa các hệ thống yêu cầu và cung cấp dịch vụ, thông qua việc thiết lập, duy trì và quản lý các phiên hội thoại giữa các thực thể truyền thông Tầng này hỗ trợ các tầng trên trong việc định danh và kết nối tới các dịch vụ mạng có sẵn Khi một phiên giao tiếp bị ngắt, tầng phiên có khả năng xác định vị trí để khởi tạo lại việc truyền phát khi phiên đó được tái kết nối Đồng thời, tầng phiên cũng quản lý thời hạn của phiên giao tiếp, xác định máy tính hoặc nút nào được phép truyền đầu tiên và thời gian truyền dữ liệu.

Tầng phiên sử dụng thông tin địa chỉ lôgíc từ các tầng bên dưới để xác định tên và địa chỉ của các máy chủ mà các tầng trên cần.

2.7.2 Giao thức chuẩn cho tầng phiên

Cung cấp phương tiện truyền thông giữa các ứng dụng cho phép người dùng trên các thiết bị khác nhau thiết lập, duy trì, hủy bỏ và đồng bộ hóa các phiên truyền thông một cách hiệu quả.

Quản lý thẻ bài trong các nghi thức giúp hai bên kết nối và truyền thông tin mà không cần thực hiện đồng thời các thao tác Để khắc phục vấn đề này, tầng phiên cung cấp một thẻ bài, cho phép trao đổi thông tin Chỉ bên nào nắm giữ thẻ bài mới có quyền thực hiện những thao tác quan trọng.

Khi truyền tải các tập tin dài, việc đồng bộ hóa dữ liệu là rất quan trọng Để đảm bảo tính chính xác, các điểm kiểm tra (check point) nên được chèn vào luồng dữ liệu Nếu phát hiện lỗi, chỉ cần truyền lại dữ liệu từ điểm kiểm tra cuối cùng, giúp tiết kiệm thời gian và băng thông.

2.7.3 Dịch vụ OSI cho tầng phiên

Mô hình OSI chia hệ thống mở thành 7 lớp, bao gồm tầng vật lý, tầng liên kết dữ liệu, tầng mạng và tầng giao vận, thuộc nhóm các tầng thấp liên quan đến truyền dữ liệu qua mạng Ba tầng còn lại thuộc nhóm tầng cao, tập trung vào việc đáp ứng yêu cầu của người sử dụng và triển khai ứng dụng qua mạng.

Tầng phiên là tầng thấp nhất trong các nhóm tầng cao, có nhiệm vụ thiết lập giao dịch giữa các trạm trên mạng Tầng này đảm bảo rằng mọi thành phần muốn giao tiếp đều có tên nhất quán và ánh xạ giữa các tên với địa chỉ tương ứng Trước khi dữ liệu được truyền tải, một giao dịch cần phải được thiết lập Tầng giao dịch không chỉ đảm bảo các giao dịch được thiết lập và duy trì đúng quy định mà còn cung cấp cho người sử dụng các thiết bị cần thiết để quản trị các phiên ứng dụng của họ.

- Điều phối việc trao đổi thông tin giữa các ứng dụng bằng cách thiết lập và giải phóng các phiên

- Cung cấp các điểm đồng bộ hoá để kiểm soát việc trao đổi thông tin

- Cung cấp cơ chế nắm quyền trong quá trình trao đổi dữ liệu

- Hoạch định qui tắc cho các tương tác giữa các ứng dụng của người sử dụng

Trong mạng hai chiều luân phiên, người sử dụng phải truyền dữ liệu theo lượt, và tầng giao dịch đảm bảo sự tương tác này bằng cách thông báo khi đến lượt của mỗi người Đồng bộ hoá trong tầng giao dịch được thực hiện thông qua cơ chế kiểm tra và phục hồi, cho phép người sử dụng xác định các điểm đồng bộ hoá trong dòng dữ liệu và khôi phục từ những điểm đó khi cần thiết Chỉ có một người sử dụng tại một thời điểm có quyền truy cập vào các dịch vụ nhất định của tầng giao dịch, và quyền này được phân phối thông qua việc trao đổi thẻ bài (token).

Người sở hữu token sẽ có quyền truyền dữ liệu, và khi họ chuyển token cho người khác, quyền truyền dữ liệu cũng sẽ được chuyển giao cho người nhận.

Khái niệm tầng trình bày OSI

2.8.1 Vai trò và chức năng của tầng trình diễn

Tầng trình diễn quản lý cách thức dữ liệu được biểu diễn và hoạt động như một trình dịch giữa ứng dụng và mạng Nó có nhiều phương thức biểu diễn dữ liệu, bao gồm bảng mã ASCII và EDBCDIC cho các file văn bản Tầng này chuyển đổi dữ liệu sang định dạng mà mạng có thể hiểu, đồng thời đảm nhiệm việc mã hóa và giải mã dữ liệu, ví dụ như khi dữ liệu được gửi tới ngân hàng trong giao dịch trực tuyến.

2.8.2 Giao thức chuẩn cho tầng trình diễn

Lớp trình diễn đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý và trình bày thông tin ứng dụng dưới dạng chuỗi bit để phục vụ cho việc truyền tải Bài viết sau sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về hoạt động của lớp này.

Các tiêu chuẩn về dịch vụ và giao thức trình diễn đƣợc quy định trong tiêu chuẩn ISO/IEC 8822 và 8823

Tiêu chuẩn ISO/IEC 8824 và ISO/IEC 8825 là hai tiêu chuẩn quan trọng trong Lớp trình diễn, liên quan đến Ghi chú cú pháp trừu tượng 1 (ASN.1) ASN.1 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng OSI và phi OSI để định nghĩa thông tin của Lớp ứng dụng và mã hóa các chuỗi bit tương ứng Để hiểu rõ hơn về ASN.1, bạn có thể tham khảo phần giới thiệu trong Phụ lục B và tìm đọc tài liệu chi tiết trong tài liệu [STE1] trước khi tiếp tục với phần II của cuốn sách này.

2.8.3 Dịch vụ OSI cho tầng trình diễn

Quyết định về định dạng trao đổi dữ liệu giữa các máy tính trong mạng được gọi là bộ dịch mạng Tại bên gửi, tầng này chuyển đổi cú pháp dữ liệu từ định dạng của tầng ứng dụng sang định dạng trung gian mà tất cả các ứng dụng có thể nhận biết Tại bên nhận, tầng này chuyển đổi định dạng trung gian thành định dạng phù hợp cho tầng ứng dụng của máy nhận.

Tầng trình diễn đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi giao thức, biên dịch và mã hoá dữ liệu, cũng như thay đổi các ký tự và mở rộng lệnh đồ hoạ.

- Nén dữ liệu nhằm làm giảm bớt số bít cần truyền

- Ở tầng này có bộ đổi hướng hoạt đông để đổi hướng các hoạt động nhập/xuất để gửi đến các tài nguyên trên mấy phục vụ

Khái niệm tầng ứng dụng OSI

2.9.1 Vai trò và chức năng của tầng ứng dụng

Tầng ứng dụng bao gồm các giao thức và chức năng cần thiết cho các ứng dụng của người dùng trong việc thực hiện các tác vụ truyền thông Tuy nhiên, nó không bao gồm các ứng dụng cụ thể như Microsoft Word hay Adobe Photoshop đang hoạt động.

Các chức năng chung bao gồm:

Các giao thức cung cấp dịch vụ file từ xa bao gồm mở file, đóng file, đọc file, ghi file và chia sẻ truy xuất đến file.

 Các dịch vụ truyền file và truy xuất cơ sở dữ liệu từ xa

 Các dịch vụ quản lý thông báo cho các ứng dụng thƣ điện tử

 Các dịch vụ thƣ mục toàn cục để định vị tài nguyên trên mạng

 Một cách quản lý đồng nhất các chương trình giám sát hệ thống và các thiết bị

Nhiều dịch vụ này đƣợc gọi là các giao tiếp lập trình ứng dụng

(Application Programming Interface – API) Các API là những thƣ viện lập trình mà người phát triển ứng dụng có thể sử dụng để viết các ứng dụng mạng

2.9.2 Chuẩn hóa tầng ứng dụng

Tầng cao nhất của mô hình OSI xác định giao diện giữa người sử dụng và môi trường OSI, đồng thời giải quyết các kỹ thuật mà các chương trình ứng dụng sử dụng để giao tiếp với mạng Để cung cấp phương tiện truy cập môi trường OSI cho các tiến trình ứng dụng, các thực thể ứng dụng (AE) được thiết lập, gọi đến các phần tử dịch vụ ứng dụng (ASE) Mỗi thực thể ứng dụng có thể bao gồm một hoặc nhiều phần tử dịch vụ ứng dụng, và chúng được phối hợp qua các liên kết gọi là đối tượng liên kết đơn (SAO) SAO quản lý việc truyền thông trong suốt vòng đời của liên kết, cho phép tuần tự hóa các sự kiện từ các ASE thành phần của nó.

1 Mục tiêu của việc phân tích thiết kế các mạng máy tính theo quan điểm phân tầng là: (chọn 1) a Để dễ dàng cho việc quản trị mạng b Để giảm độ phức tạp của việc thiết kế và cài đặt mạng c Đề nâng cấp hệ thống mạng dễ dàng hơn d Không phải các lý do trên

2 Nếu một hệ thống mạng có 8 tầng thì tổng số các quan hệ (giao diện) cần phải xây dựng là …… a 16 b 24 c 15 d 22

3 Tầng ……… của mô hình OSI có thể giao tiếp trực tiếp với tầng đối diện của hệ thống máy tính khác a Application b Data link c Network d Physical e Transport

4 Những tầng nào của mô hình OSI cung cấp việc kiểm soát luồng dữ liệu?(chọn 3) a Data-Link b Transport c Application d Presentation e Network

5 Một gói (packet) mạng bao gồm: (chọn 1) a Một header, một body và một trailer b Một địa chỉ của máy gửi và một thông báo c Một chuỗi văn bản với thông tin định dạng d Một URL tương ứng với một địa chỉ www

6 Đơn vị dữ liệu do tầng Liên kết Dữ liệu quản lý là ……… a Bit b Packet c Frame d Segment

7 Một Router làm việc ở tầng nào trong mô hình OSI? a Data-Link b Transport c Application d Presentation e Network

8 Những vấn đề liên quan đến kiểm soát truy xuất mạng, mã hoá, xác nhận và bảo mật mạng thuộc chuẩn nào trong các chuẩn do IEEE 802.X xây dựng? a 802.2 b 802.3 c 802.4 d 802.5 e 802.10 f 802.11

9 Tầng nào của mô hình OSI liên quan đến các dịch vụ hỗ trợ trực tiếp phần mềm truyền file, truy xuất cơ sở dữ liệu và e-mail a Application b Data link c Network d Physical e Transport

10 Mô hình OSI đƣợc chia thành bao nhiêu lớp?

11 Các giao thức TCP và UDP làm việc trên lớp nào trong mô hình tham chiếu OSI?

12 Đối với lớp mạng trong mô hình tham chiếu OSI, chúng ta có thể phát biểu:

A Nó chịu trách nhiệm cho việc địa chỉ hóa các gói dữ liệu mạng

B Nó chịu trách nhiệm cho việc định tuyến các gói cần đƣa đến đích

C Các router làm việc trên lớp này

D Tất cả các tuyên bố trên đều đúng

13 Lớp nào trong mô hình tham chiếu OSI có trách nhiệm mã hóa hay nén dữ liệu?

14 Các giao thức HTTP, DNS, FTP và SMTP làm việc trên lớp nào trong mô

15 Lớp nào trong mô hình tham chiếu ghi rõ các thông tin chi tiết về môi trường truyền dẫn, nhƣ mức điện áp, điều biến, cáp, kết nối,

16 Các Switch có khả năng đọc trường địa chỉ MAC từ các khung gửi dữ liệu đến chúng Vậy chúng ta có thể nói rằng chúng làm việc trên lớp nào trong mô hình tham chiếu?

17 Khi gửi đi một gói dữ liệu vào mạng (đến từ các lớp cao hơn), lớp Sessions sẽ xử lý yêu cầu này, đƣa thêm vào các bit thông tin chịu trách nhiệm cho việc gửi gói dữ liệu đến đúng lớp bên dưới nó, đó là lớp?

18 Khi nhận một gói dữ liệu từ mạng (đến từ các lớp thấp hơn), lớp mạng sẽ xử lý yêu cầu này, tách bớt các bit thông tin cần thiết và gửi gói đó lên lớp cao hơn ở trên nó, đó là lớp?

19 Các IP datagram đƣợc liên kết với lớp nào trong mô hình OSI?

20 Thứ tự các tầng (layer) của mô hình OSI theo thứ tự từ trên xuống là:

A Application, Presentation, Session, Transport, Data Link, Network, Physical

B Application, Presentation, Session, Network, Transport, Data Link, Physical

C Application, Presentation, Session, Transport, Network, Data Link, Physical

D Application, Presentation, Transport, Session, Data Link, Network, Physical

CÁP MẠNG VÀ VẬT TẢI TRUYỀN

Vật tải cáp

Cáp xoắn đôi là loại cáp được cấu tạo từ hai dây dẫn đồng được xoắn lại với nhau, giúp giảm thiểu nhiễu điện từ từ môi trường xung quanh cũng như giữa các dây dẫn.

Hiện nay có hai loại cáp xoắn là cáp có bọc kim loại (STP – Shield Twisted Pair) và cáp không bọc kim loại (UTP – Unshield Twisted Pair)

Cáp có bọc kim loại (STP) được thiết kế với lớp bọc bên ngoài nhằm chống nhiễu điện từ, giúp cải thiện chất lượng tín hiệu Có hai loại cáp STP: một loại với một đôi dây xoắn và một loại với nhiều đôi dây xoắn, mang lại sự linh hoạt trong việc sử dụng cho các ứng dụng khác nhau.

- Cáp không bọc kim loại (UTP): Tính tương tự như STP nhưng kém hơn về khả năng chống nhiễu và suy hao vì không có vỏ bọc

STP và UTP có các loại (Category – Cat) thường dùng:

+ Loại 1 & 2 (Cat 1 & Cat 2): Thường dùng cho truyền thoại và những đường truyền tốc độ thấp (nhỏ hơn 4Mb/s)

+ Loại 3 (Cat 3): Tốc độ truyền dữ liệu khoảng 16Mb/s, nó là chuẩn cho hầu hết các mạng điện thoại

+ Loại 4 (Cat 4): Thích hợp cho đường truyền 20Mb/s

+ Loại 5 (Cat 5): Thích hợp cho đường truyền 100Mb/s

+ Loại 6 (Cat 6): Thích hợp cho đường truyền 1000Mb/s Đây là loại cáp rẻ, dễ cài đặt tuy nhiên nó dễ bị ảnh hưởng của môi trường

Hiện nay có hai chuẩn là T568A (chuẩn A) và T568B (chuẩn B) Theo lý thuyết thì muốn nối 2 thiết bị với nhau (ví dụ máy tính - máy tính, switch - switch ) thì bấm chuẩn chéo, còn nối các thiết bị khác loại nhau thì bấm chuẩn thẳng

 Chuẩn A: Trắng xanh lá - Xanh lá - Trắng cam - Xanh dương - Trắng xanh dương - Cam - Trắng nâu – Nâu

 Chuẩn B: Trắng cam - Cam - Trắng xanh lá - Xanh dương - Trắng xanh dương - Xanh lá - Trắng nâu – Nâu

 Chuẩn thẳng (2 đầu đều bấm theo chuẩn A, hoặc 2 đầu đều bấm theo chuẩn B), để nối hai thiết bị khác loại với nhau nhƣ máy tính - switch, switch - router

Chuẩn chéo (1 đầu dây bấm theo chuẩn A, đầu còn lại theo chuẩn B hoặc ngược lại) được sử dụng để kết nối hai thiết bị cùng loại Khi cần kết nối hai máy tính bằng dây cáp mạng, chúng ta cũng áp dụng chuẩn này.

Minh họa các chuẩn bấm dây mạng bằng hình ảnh:

Hình 3-2 Chuẩn bấm cáp Các bước tiến hành bấm dây mạng:

Để bắt đầu, hãy cắt một đoạn dây mạng với chiều dài phù hợp cho mục đích sử dụng Sau đó, sử dụng kìm bấm mạng để cắt khoảng 2-3 cm vỏ bên ngoài, để lộ toàn bộ lõi dây mạng với 8 màu khác nhau.

Hình 3-3 Bấm thứ tự dây chuẩn B Bước 2:

Sau khi đã chuẩn bị, hãy cố gắng làm cho các dây nối thẳng và đều nhau, vì điều này sẽ giúp việc bấm dễ dàng hơn Sử dụng kìm bấm mạng để cắt bỏ đoạn đầu lõi dây bị lồi lõm, sau đó lấy đầu mạng và đưa vào phần lõi đã được cắt thẳng như hình minh họa bên dưới.

Cuối cùng, sử dụng kìm bấm mạng để kẹp chặt phần đầu nhựa của hạt mạng Hãy bấm mạnh tay, tùy thuộc vào loại đầu mạng mà bạn sẽ nghe thấy âm thanh rắc nhỏ hoặc không.

Hình 3-5 Dùng kiềm bấm cáp

Sau đó kiểm tra bằng cách nối máy tính với switch hoặc modem

3.2.2 Cáp đồng trục Coaxial cable) băng tần cơ sở

Cáp có hai dây với lõi lồng nhau và lớp lưới kim loại bên ngoài, mang lại khả năng chống nhiễu xuất sắc Loại cáp này có thể được sử dụng với chiều dài từ vài trăm mét đến vài km Hiện nay, hai loại cáp phổ biến nhất là loại có trở kháng 50 ohm và loại có trở kháng 75 ohm.

Cáp đồng trục bao gồm hai dây dẫn có cùng trục, với một dây dẫn trung tâm thường là dây đồng cứng và một dây dẫn bên ngoài tạo thành ống bao quanh, thường là dây bện kim loại với chức năng chống nhiễu, còn gọi là lớp bọc kim Giữa hai dây dẫn là lớp cách ly, và lớp vỏ plastic bên ngoài giúp bảo vệ cáp.

Cáp đồng trục dày Cáp quang

Bằng đồng, có 4 và 25 cặp dây (loại 3, 4, 5)

Bằng đồng, 2 dây, đường kính 10mm

50-pin telco BNC N-series ST

Chiều dài đoạn tối đa

Số đầu nối tối đa trên 1 đoạn

Mbit/s Đƣợc Đƣợc Đƣợc Đƣợc

Mbit/s Đƣợc Không Không Đƣợc

Chống nhiễu Tốt Tốt Rất tốt Hoàn toàn

Bảo mật Trung bình Trung bình Trung bình Hoàn toàn Độ tin cậy Tốt Trung bình Tốt Tốt

Lắp đặt Dễ dàng Trung bình Khó Khó

Khắc phục lỗi Tốt Dở Dở Tốt

Quản lý Dễ dàng Khó Khó Trung bình

Rất thấp Thấp Trung bình Cao ứng dụng tốt nhất

Hệ thống Workgroup Đường backbone Đường backbone trong tủ mạng Đường backbone dài trong tủ mạng hoặc các tòa nhà

Bảng 3 – 6.Tính năng kỹ thuật của một số loại cáp mạng

Cáp đồng trục có độ suy hao thấp hơn so với các loại cáp đồng khác, như cáp xoắn đôi, nhờ vào khả năng chống chịu tốt với môi trường Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục thường có kích thước lên tới vài ngàn mét và phổ biến trong các mạng dạng đường thẳng Hai loại cáp đồng trục thường gặp là cáp đồng trục mỏng (đường kính 0,25 inch) và cáp đồng trục dày (đường kính 0,5 inch) Mặc dù cả hai loại cáp đều hoạt động ở cùng tốc độ, cáp đồng trục mỏng có độ suy tín hiệu lớn hơn.

Hiện nay có cáp đồng trục sau:

RG -58,50 ohm: dùng cho mạng Thin Ethernet

RG -59,75 ohm: dùng cho truyền hình cáp

RG -62,93 ohm: dùng cho mạng ARCnet

Mạng cục bộ thường sử dụng cáp đồng trục với băng thông từ 2,5 - 10 Mb/s, nhờ vào lớp vỏ bọc bên ngoài, cáp đồng trục có độ suy hao thấp hơn so với các loại cáp khác Độ dài thông thường của một đoạn cáp nối trong mạng là 200m và thường được áp dụng cho cấu trúc Bus.

3.2.3 Cáp đồng trục băng rộng (Broadband Coaxial Cable) Đây là loại cáp theo tiêu chuẩn truyền hình (thường dùng trong truyền hình cáp) có dải thông từ 4 – 300 Khz trên chiều dài 100 km Thuật ngữ “băng rộng” vốn là thuật ngữ của ngành truyền hình còn trong ngành truyền số liệu điều này chỉ có nghĩa là cáp loại này cho phép truyền thông tin tuơng tự (analog) mà thôi Các hệ thống dựa trên cáp đồng trục băng rộng có thể truyền song song nhiều kênh Việc khuyếch đại tín hiệu chống suy hao có thể làm theo kiểu khuyếch đại tín hiệu tương tự (analog) Để truyền thông cho máy tính cần chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tương tự

Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh, có khả năng truyền dẫn tín hiệu quang Dây dẫn này được bọc bởi một lớp vỏ phản xạ, giúp giảm thiểu mất mát tín hiệu Bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic bảo vệ cáp Cáp sợi quang chỉ truyền dẫn tín hiệu quang; để sử dụng, các tín hiệu dữ liệu cần được chuyển đổi thành tín hiệu quang và ngược lại khi nhận.

Cáp quang có đường kính từ 8.3 đến 100 micron, với lõi sợi thủy tinh có kích thước rất nhỏ, gây khó khăn trong việc đấu nối Do đó, việc kết nối cáp quang yêu cầu công nghệ đặc biệt và kỹ thuật cao, dẫn đến chi phí cao.

Cáp quang có băng thông lên tới hàng Gbps và khả năng truyền tải dữ liệu ở khoảng cách xa nhờ vào độ suy hao tín hiệu thấp Hơn nữa, việc sử dụng cáp sợi quang không sử dụng tín hiệu điện từ giúp nó không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ, đồng thời bảo mật thông tin tốt hơn vì tín hiệu truyền không thể bị phát hiện hay thu trộm bởi các thiết bị điện tử khác.

Chỉ trừ nhƣợc điểm khó lắp đặt và giá thành còn cao , nhìn chung cáp quang thích hợp cho mọi mạng hiện nay và sau này.

Vật tải vô tuyến

Khi sử dụng một số loại cáp, người dùng thường gặp khó khăn như việc cài đặt cố định và khoảng cách xa Để khắc phục những vấn đề này, đường truyền vô tuyến trở thành giải pháp hiệu quả Đường truyền vô tuyến mang lại nhiều lợi ích, bao gồm sự linh hoạt trong cài đặt và khả năng kết nối ở khoảng cách xa mà không cần đến cáp.

- Cung cấp kết nối tam thời với mạng cáp có sẵn

- Những người liên tục di chuyển vẫn kết nối váo mạng dùng cáp

Đường truyền vô tuyến là giải pháp lý tưởng cho những địa điểm cần phục vụ nhiều kết nối đồng thời, như sân bay, nơi mà khách hàng có thể dễ dàng truy cập internet.

- Dùng cho những mạng có giới hạn rộng lớn vƣợt quá khả năng cho phép của cáp đồng trục và cáp quang

- Dùng làm kết nối dự phòng cho các hệ thống cáp

Tuy nhiên đường truyền vô tuyến vẫn có một số hạn chế :

- Tín hiệu không an toàn

- Khi có vật cản thì tín hiệu bị suy yếu rất nhanh

Sóng radio nằm trong phạm vi từ 10 Khz-1Ghz Trong miền này có rất nhiều dãy tần

VD: Sóng ngắn , VHF( dùng cho tv và radio FM) , UHF ( dùng cho tv)

Mỗi quốc gia đều quản lý việc cấp phép sử dụng các băng tần để tránh nhiễu sóng Tuy nhiên, có một số băng tần được chỉ định là vùng tự do, cho phép sử dụng mà không cần đăng ký, thường nằm trong dãy tần 2.4 GHz Các thiết bị không dây của các hãng như Cisco, Ompex thường tận dụng lợi thế này, nhưng việc sử dụng dãy tần không cấp phép có thể dẫn đến nguy cơ nhiễu cao hơn.

- Dùng đầu nối chữ T ( T-connector)

- Không thể vƣợt quá phân đoạn mạng tối đa là 185m toàn bộ hệ thống cáp mạng không thể vƣợt quá 925m

- Số nút tối đa trên mõi phân đoạn mạng là 30

- Terminator ( thiết bị dấu cuối ) phải có trở kháng 50 ohm và đƣợc nối đất

Mỗi mạng chỉ được phép có tối đa 5 phân đoạn, với khả năng kết nối không quá 4 bộ khuyết đại Trong số 5 phân đoạn này, chỉ có 3 phân đoạn được phép có nút mạng, tuân thủ quy tắc 5-4-3.

Quy tắc 5-4-3 cho phép kết nối tối đa ba đoạn cáp, với hai đoạn 4 và 3 chỉ nhằm mục đích tăng chiều dài mạng Điều này giúp các máy tính trên các đoạn 1, 2 và 5 có thể hoạt động trong cùng một mạng Một trong những ưu điểm của chuẩn 10Base2 là chi phí thấp và tính đơn giản trong việc triển khai.

Vi mạch có khả năng phát, nhận và điều khiển sóng cực ngắn tần số cao

Tất cả mạng vô tuyến hồng ngoại đều hoạt động bằng cách dùng tia hồng ngoại để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị

Phương pháp truyền tín hiệu qua mạng hồng ngoại cho phép tốc độ cao nhờ dải thông rộng, với khả năng truyền đạt từ 1-10 Mbps trong miền tần số 100GHz đến 1000GHz Có bốn loại mạng hồng ngoại khác nhau.

- Mạng đường ngắm : mạng này chỉ truyền khi máy phát và máy thu có một đường ngắm rõ rệt giữa chúng

Mạng hồng ngoại tán xạ là một kỹ thuật sử dụng tia hồng ngoại để truyền tín hiệu qua việc phản xạ từ tường và sàn nhà trước khi đến máy thu Tuy nhiên, diện tích hiệu dụng của phương pháp này chỉ khoảng 100 Feet (35m) và tín hiệu có thể bị chậm do hiện tượng dội tín hiệu.

Mạng phản xạ là loại mạng hồng ngoại trong đó máy thu-phát quang được đặt gần máy tính, cho phép truyền tín hiệu đến một vị trí chung Tại vị trí này, tia truyền sẽ được định hướng lại đến máy tính phù hợp.

Mạng cục bộ vô tuyến hồng ngoại Broadband Optical Telepoint cung cấp dịch vụ dài rộng với khả năng xử lý yêu cầu đa phương tiện chất lượng cao Loại mạng này có thể đáp ứng các nhu cầu tương tự như mạng cáp, mang lại hiệu suất và độ tin cậy cho người dùng.

Đấu phần cứng

3.4.1 Card giao tiếp mạng (Network Interface Card) Để nối máy tính vào mạng, máy tính phải có một thiết bị giao tiếp với mạng thường được gọi ngắn là card mạng Một số máy tính ngày nay tích hợp sẵn thiết bị giao tiếp mạng trên bản mạch chủ (mainboard) Một số máy khác thì không có sẵn, người dùng phải mua thêm để cắm vào máy tính Đó là một card đƣợc cắm trực tiếp vào máy tính trên khe cắm mở rộng ISA hoặc PCI hoặc tích hợp vào bo mạch chủ PC Trên đó có các mạch điện giúp cho việc tiếp nhận (receiver) hoặc/và phát (transmitter) tín hiệu lên mạng Người ta thường dùng từ tranceiver để chỉ thiết bị (mạch) có cả hai chức năng thu và phát

- Làm việc với tầng thứ nhất của mô hình OSI - tầng vật lý

Repeater có hai cổng và có chức năng chuyển tiếp tín hiệu vật lý từ cổng này sang cổng khác sau khi đã khuyếch đại Nhờ đó, tất cả các mạng LAN kết nối với nhau qua repeater sẽ trở thành một mạng LAN thống nhất.

3.4.3 Bộ tập trung Hub (Concentrator hay HUB) sử dụng HUB để nối mạng theo kiểu hình sao Ƣu điểm của kiểu nối này là tăng độ độc lập của các máy khi một máy bị sự cố dây dẫn

HUB thụ động (passive HUB) chỉ đảm bảo chức năng kết nối mà không xử lý tín hiệu, trong khi HUB chủ động (active HUB) có khả năng khuyếch đại tín hiệu để ngăn ngừa suy hao.

HUB thông minh (intelligent HUB) là một thiết bị chủ động, có khả năng tạo ra các gói tin chứa thông tin về hoạt động của nó và gửi lên mạng, giúp người quản trị thực hiện quản lý tự động HUB, hay còn gọi là bộ chia hoặc bộ tập trung, thường được sử dụng để kết nối mạng qua các đầu cắm, cho phép liên kết với các máy tính theo hình sao Hiện nay, HUB được chia thành ba loại khác nhau.

Hub bị động là thiết bị không chứa linh kiện điện tử và không xử lý tín hiệu dữ liệu, mà chỉ có chức năng kết hợp các tín hiệu từ nhiều đoạn cáp mạng Khoảng cách giữa máy tính và Hub phải nhỏ hơn một nửa khoảng cách tối đa cho phép giữa hai máy tính trên mạng.

VD: Khoảng cách tối đa cho phép giữa 2 máy tính của mạng là 200m thì khoảng cách tối đa giữa một máy tính và Hub là 100m

Hub chủ động là thiết bị điện tử có khả năng khuếch đại và xử lý tín hiệu giữa các thiết bị trong mạng Khi tín hiệu truyền đi có thể bị suy giảm, hub chủ động sẽ tái sinh tín hiệu, giúp tăng cường độ mạnh mẽ và giảm thiểu lỗi, từ đó cho phép tín hiệu được truyền đi xa hơn.

Hub thông minh là một thiết bị chủ động, tích hợp nhiều chức năng mới, cho phép gửi gói tin đến trạm điều khiển mạng trung tâm và đồng thời cho phép trạm trung tâm quản lý Hub một cách hiệu quả.

3.4.4 Bộ tập trung Switch (hay còn gọi tắt là switch)

Switch là thiết bị chuyển mạch thực sự trong mạng cục bộ, khác với HUB ở chỗ chỉ chuyển tín hiệu đến cổng có trạm đích, giúp giảm thiểu va chạm trong mạng Switch đóng vai trò quan trọng trong việc phân đoạn mạng và cho phép tùy biến, như thiết lập mạng ảo VLAN Dải thông của cáp phụ thuộc vào chiều dài, với khoảng cách 1 km có thể đạt tốc độ truyền từ 1–2 Gbps Cáp đồng trục băng tần cơ sở thường được sử dụng cho mạng cục bộ và có thể được nối bằng đầu nối BNC hình chữ T Tại Việt Nam, cáp này thường được gọi là cáp gầy, dịch từ tên tiếng Anh "Thin Ethernet".

Cáp Thick Ethernet, thường được gọi là cáp béo, có màu vàng đặc trưng Khác với cáp gầy, cáp béo không sử dụng đầu nối chữ T mà được nối qua các kẹp bấm vào dây Mỗi khoảng 2,5 mét sẽ có đánh dấu để thuận tiện cho việc nối dây khi cần thiết Từ các kẹp này, người sử dụng có thể gắn các transceiver và kết nối với máy tính.

Switch hoạt động như một cầu nối với nhiều cổng, khác với HUB chỉ nhận tín hiệu từ một cổng và chuyển tiếp đến tất cả các cổng còn lại Switch nhận tín hiệu vật lý, chuyển đổi thành dữ liệu, kiểm tra địa chỉ đích và gửi đến cổng tương ứng.

Nhiều node mạng có khả năng gửi thông tin đồng thời đến cùng một node, giúp mở rộng băng thông của mạng LAN Switch được thiết kế để kết nối các cổng với băng thông rất cao, từ vài trăm Mbps đến hàng Gbps.

Để khắc phục hạn chế về bán kính hoạt động của mạng do số lượng repeater được phép sử dụng giữa hai node trong một LAN, cần áp dụng các giải pháp tối ưu nhằm mở rộng phạm vi kết nối và nâng cao hiệu suất truyền tải dữ liệu.

- Là thiết bị lý tưởng dùng để chia LAN thành nhiều Lan “con” làm giảm dung lƣợng thông tin truyền trên toàn LAN

- Hỗ trợ công nghệ Full Duplex dùng để mở rộng băng thông của đường truyền mà không có repeater hoăcj Hub nào dùng đƣợc

- Hỗ trợ mạng đa dịch vụ (âm thanh, video, dữ liệu)

Modem, viết tắt của điều chế (MOdulation) và giải điều chế (DEModulation), là thiết bị chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự để truyền qua đường thoại và ngược lại.

Modem là thiết bị kết nối máy tính với mạng thông qua đường dây điện thoại Nó có chức năng chuyển đổi tín hiệu số từ máy tính thành tín hiệu tương tự phù hợp với đường dây điện thoại và ngược lại Ngoài ra, modem còn có khả năng nén dữ liệu để tăng tốc độ truyền tải và thực hiện hiệu chỉnh lỗi, đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

TÔPÔ MẠNG

Các kiểu giao kết

4.1.1 Kiểu điểm - điểm (Point to Point) Đường truyền nối từng cặp node lại với nhau theo một hình học xác định Một kênh truyền vật lý sẽ đƣợc thiết lập giữa 2 node có nhu cầu trao đổi thông tin Chức năng các node trung gian: tiếp nhận, lưu trữ tạm thời và gửi tiếp thông tin sang node tiếp theo khi đường truyền rỗi Cấu trúc điểm- điểm gọi là mạng lưu và gửi tiếp (Store - and - Forward) Ƣu điểm là ít khả năng đụng độ thông tin (Collision)

Một nhược điểm đáng chú ý là hiệu suất sử dụng đường truyền thấp, dẫn đến việc chiếm dụng nhiều tài nguyên và gây ra độ trễ lớn Thời gian thiết lập đường truyền và xử lý tại các node cũng tốn nhiều thời gian, từ đó làm giảm tốc độ trao đổi thông tin.

4.1.2 Kiểu quảng bá (Point to Multipoint, Broadcasting)

Tất cả các node trong mạng đều truy cập chung trên một đường truyền vật lý, nơi mà thông điệp từ một node sẽ được tất cả các node khác tiếp nhận và kiểm tra địa chỉ đích Để giải quyết vấn đề đụng độ thông tin (Collision) và tắc nghẽn trên các mạng hình BUS và RING, cần có cơ chế phù hợp Mạng quảng bá được chia thành hai loại: quảng bá tĩnh và quảng bá động, tùy thuộc vào cách cấp phát đường truyền cho các node Quảng bá tĩnh sử dụng cơ chế quay vòng (Round Robin) để cấp phát đường truyền theo khoảng thời gian nhất định, trong khi quảng bá động có hai hình thức: quảng bá động tập trung, nơi một thiết bị trung gian quản lý việc cấp phát đường truyền, và quảng bá động phân tán, trong đó các node tự quyết định truy cập dựa trên trạng thái của mạng.

Tôpô vật lý

Trong mạng trục, tất cả các trạm kết nối với một đường truyền chung gọi là bus Đường truyền chính được bảo vệ ở hai đầu bằng các đầu nối đặc biệt được gọi là terminator Mỗi trạm kết nối với đường truyền chính thông qua đầu nối chữ T (T-connector) hoặc thiết bị thu phát (transceiver).

- Khi một trạm truyền dữ liệu thì tín hiệu đƣợc quảng bá trên 2 chiều của Bus (tất cả các trạm khác đều có thể nhận tín hiệu)

Hình 4-1 Sơ đồ kiểu kết nối dạng tuyến tính(bus)

4.2.2 Mạng dạng sao (Star topology)

Mạng hình sao là một cấu trúc mạng trong đó tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm Thiết bị này có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển tiếp đến trạm đích Tuy nhiên, độ dài đường truyền giữa mỗi trạm và thiết bị trung tâm bị giới hạn trong khoảng 100m với công nghệ hiện nay.

- Thiết bị trung tâm có thể là Hub, Switch, router

Thiết bị trung tâm có vai trò quan trọng trong việc kết nối các trạm cần trao đổi thông tin, thiết lập các liên kết điểm - điểm giữa chúng.

Hình 4-2 Sơ đồ kiểu kết nối hình sao với hub ở trung tâm

Mạng hình vòng cho phép tín hiệu được truyền theo một chiều duy nhất, với mỗi trạm kết nối qua bộ chuyển tiếp (repeater) Do đó, cần có giao thức điều khiển để quản lý quyền truyền dữ liệu trên vòng mạng cho các trạm có nhu cầu.

Mạng hình vòng có những ưu điểm và nhược điểm tương tự như mạng hình sao, nhưng đòi hỏi một giao thức truy cập mạng phức tạp hơn.

Hình 4-3 Sơ đồ kiểu kết nối dạng vòng

3.2.4 Mạng dạng kết nối hỗn hợp

Là sự phối hợp các kiểu kết nối khác nhau

Hình 4-4 Sơ đồ kiểu kết nối hỗn hợp

Truyền dữ liệu

Khi được cài đặt vào mạng, các máy trạm cần tuân theo các quy tắc đã được thiết lập để sử dụng đường truyền, được gọi là phương thức truy cập Phương thức truy cập là các thủ tục điều hướng mà các trạm làm việc thực hiện để kết nối với hub.

Bộ chuyển đổi cáp làm thế nào và lúc nào có thể thâm nhập vào đường dây cáp để gửi hay nhận các gói thông tin

Có 3 phương thức cơ bản:

4.3.1 Phương pháp CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

- CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) Phương pháp đa truy nhập sử dụng sóng mang có phát hiện xung đột

Phương pháp này áp dụng cho topo tuyến tính, với tất cả các trạm mạng được kết nối trực tiếp vào bus Mỗi trạm có khả năng truy cập vào bus chung một cách ngẫu nhiên, dẫn đến khả năng xảy ra xung đột khi nhiều trạm cùng truyền dữ liệu Dữ liệu được truyền trên mạng theo khuôn dạng đã định, bao gồm một vùng thông tin điều khiển chứa địa chỉ của trạm đích.

Phương pháp CSMA/CD, được cải tiến từ CSMA (LBT - Nghe trước khi nói), yêu cầu trạm truyền dữ liệu phải "nghe" để xác định tình trạng đường truyền Nếu đường truyền rỗi, trạm sẽ tiến hành truyền dữ liệu theo quy định Ngược lại, nếu đường truyền bận do có dữ liệu khác, trạm sẽ áp dụng một trong ba giải thuật "kiên nhẫn" để xử lý tình huống.

+ Tạm “rút lui” chờ đợi trong một thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi lại bắt đầu nghe đường truyền (Non persistent - không kiên trì)

+ Tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất = 1

+ Tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thì truyền đi với xác suất p xác định trước (0 < p