Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG MẠNG VÀ TRUYỀN SỐ LIỆU 1 THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 2 MỤC LỤC Chương 1 Giới thiệu về mạng truyền dữ liệu 6 1 1 Mô hình truyền thông 6 1 2 Truyền thông[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG MẠNG VÀ TRUYỀN SỐ LIỆU THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 MỤC LỤC Chương Giới thiệu mạng truyền liệu 1.1 Mơ hình truyền thơng 1.2 Truyền thơng liệu 1.3 Kết nối mạng truyền thông liệu 1.4 Các giao thức kiến trúc giao thức 1.5 Chuẩn hóa mạng Chương Sự truyền dẫn phương tiện truyền dẫn liệu 2.1 Truyền dẫn liệu 2.2.1 Các khái niệm thuật ngữ 2.1.2 Sự suy yếu tín hiệu truyền 6 12 23 24 24 24 29 2.2 Phương tiện truyền dẫn 2.2.1 Cáp xoắn đôi (Twisted Pair) 32 33 2.2.2 Cáp đồng trục 35 2.2.3 Sợi quang 37 2.2.4 Vi ba mặt đất: 40 2.2.5 Vi ba vệ tinh: 42 2.2.6 Sóng Radio: 46 2.3 Các chuẩn giao tiếp vật lý 2.3.1 Giao tiếp IEA – 232D/V24 47 47 2.3.2 Modem rỗng (null modem) 50 2.3.3 Giao tiếp EIA-530 52 2.3.4 Giao tiếp X21 52 2.3.5 Giao tiếp ISDN 53 Chương Giao tiếp liên kết liệu 54 3.1 Các khái niệm truyền số liệu 3.1.1 Các chế độ truyền thông 54 54 3.1.2 Các chế độ truyền 54 3.1.3 Kiểm soát lỗi 55 3.1.4 Điều khiển luồng 56 3.1.5 Các giao thức liên kết liệu 56 3.1.6 Mã truyền 57 3.1.7 Các đơn vị liệu 57 3.1.8 Giao thức 58 3.1.9 Hoạt động kết nối 58 3.1.10 Đường nối liên kết 58 3.2 Thông tin nối tiếp không đồng 3.2.1 Khái quát 58 58 3.2.2 Nguyên tắc đồng bit 59 3.2.3 Nguyên tắc đồng ký tự 59 3.2.4 Nguyên tắc đồng frame 59 3.3 Thông tin nối tiếp đồng 3.3.1 Khái quát 60 60 3.3.2 Nguyên tắc đồng bit 60 3.3.3 Truyền đồng thiên hướng ký tự 61 3.3.4 Truyền đồng thiên hướng bit 63 3.4 Phát sửa lỗi 3.4.1 Các kiểu lỗi 66 66 3.4.2 Phát sai truyền số liệu 68 3.3.3 Sửa sai truyền số liệu 77 3.3.4 82 Mã nén liệu 3.5 Các giao thức cửa sổ trượt 3.5.1 ARQ dừng chờ (Stop and Wait ARQ) 3.5.2 Trở lại N - ARQ (Go back - N - ARQ) 83 83 84 3.6 Mạch điều khiển truyền số liệu 86 3.6.1 Khái quát 86 3.6.2 Giao truyền lập trình UART 8250 Intel 90 3.7 Các thiết bị điều khiển truyền số liệu 3.7.1 Khái quát 91 91 3.7.2 Bộ ghép kênh phân thời 92 3.7.3 Bộ ghép kênh thống kê 92 3.8 Một số giao thức liên kết liệu 3.8.1 Giao thức HDLC (High level data link control) 93 93 3.8.2 Giao thức BSC (Binary Synchonous Communication) 95 3.8.3 Giao thức PPP 96 Chương Tầng mạng 99 4.1 Vai trò tầng mạng 4.2 Các dịch vụ cung cấp cho tầng mạng 99 99 4.3 Tổ chức kênh truyền tin mạng 4.3.1 Kênh ảo (virtual circuit) 4.3.2 Mạng Datagram 100 100 100 4.4 Các kỹ thuật định tuyến mạng 4.4.1 Các phương pháp định tuyến mạng chuyển mạch kênh 101 101 4.5 Vấn đề tắc nghẽn điều khiển luồng liệu 4.5.1 Vấn đề tắc nghẽn 116 116 4.5.2 Điều khiển luồng (Flow Control) Chương Mạng cục (LAN - Local Area Network) 5.1 Những kiến thức 5.1.1 Cấu trúc tôpô mạng 117 118 118 118 5.1.2 Các phương thức truy nhập đường truyền 5.2 Công nghệ Ethernet 5.2.1 Giới thiệu chung Ethernet 120 129 129 5.2.2 Các đặc tính chung Ethernet 129 5.2.4 Hoạt động Ethernet 132 5.2.3 Các loại mạng Ethernet 134 5.3 Các kỹ thuật chuyển mạch LAN 5.3.1 Phân đoạn mạng LAN 135 135 5.3.2 Các chế độ chuyển mạch LAN 139 5.3.3 Mạng LAN ảo (VLAN) 140 Chương Mạng diện rộng WAN 144 6.1 Khái niệm WAN 6.1.1 Mạng WAN ? 144 144 6.1.2 Các lợi ích chi phí kết nối WAN 145 6.1.3 Những điểm cần ý thiết kế WAN 146 6.2 Một số công nghệ kết nối dùng cho WAN 6.2.1 Mạng chuyển mạch kênh (Circuit Swiching Network) 147 147 6.2.2 Mạng chuyển gói (Packet Switching Network) 160 6.2.3 Kết nối WAN dùng VPN 169 6.3 Các thiết bị dùng cho kết nối WAN 6.3.1 Router (Bộ định tuyến) 170 170 6.3.2 Chuyển mạch WAN 174 6.3.3 Access Server 174 6.3.4 Modem 176 6.3.5 CSU/DSU 178 6.3.6 ISDN terminal Adaptor 179 6.4 Đánh giá so sánh số công nghệ dùng cho kết nối WAN Chương Họ giao thức TCP/IP mạng Internet 7.1 Lịch sử phát triển củaTCP/IP mạng Internet 7.2 Giao thức TCP/IP 7.2.1 So sánh giao thức TCP/IP mơ hình lớp OSI 179 181 181 182 183 7.2.2 Giao thức liên mạng IP 184 7.2.3 Giao thức TCP 199 7.2.4 Giao thức UDP 205 7.3.1 Tổ chức Internet 206 7.3.2 Một số phương thức kết nối Internet phổ biến : 208 7.3.3 Các dịch vụ thông dụng Internet 209 Chương Mạng hệ (NGN – Next Generation Network) 8.1 Các động lực thúc đẩy phát triển mạng NGN 8.1.1 Động lực hội tụ kết hợp mạng 212 212 212 8.1.2 Động lực công nghệ 212 8.1.3 Động lực thị trường 213 8.1.4 Động lực dịch vụ 213 8.2 Giới thiệu chung NGN 8.2.1 Khái niệm mạng hệ sau NGN 214 214 8.2.2 Mục tiêu mạng hế sau NGN 215 8.2.3 Đặc điểm mạng NGN 215 8.3 Mơ hình chức 8.3.1 Các chức 216 217 8.3.2 Tài nguyên mạng 218 8.4 Kiến trúc NGN 8.5 Các thành phần NGN 8.5.1 Chuyển mạch mềm (Softswitch) 218 221 221 8.5.2 Media Gateway - MG 221 8.5.3 Signalling gateway 221 8.5.4 Application server 222 8.5.5 Media Server 222 8.6 Các công nghệ áp dụng cho NGN 8.6.1 Các công nghệ áp dụng cho lớp mạng chuyển tải 8.6.2 Công nghệ áp dụng cho lớp mạng truy nhập 8.7 Dịch vụ NGN 8.7.1 Các dịch vụ NGN 222 222 222 222 222 8.7.2 Đặc điểm dịch vụ mạng NGN 8.8 Giao diện kết nối NGN 8.8.1 Kết nối tới PSTN 223 224 226 8.8.2 Kết nối tới PLMN 227 8.8.3 Kết nối tới mạng riêng ảo VPN 227 Chương Giới thiệu mạng truyền liệu 1.1 Mơ hình truyền thơng Một mơ hình truyền thơng minh họa hình 1.1a Hình 1.1 Mơ hình truyền thơng đơn giản Mục đích hệ thống truyền thông trao đổi liệu hai đối tượng truyền thơng Hình 1.1 b thể ví dụ cụ thể mơ hình truyền thơng, trao đổi liệu máy chủ máy trạm qua mạng điện thoại công cộng Những thành phần quan trọng hệ thống truyền thông hình 1.1 bao gồm: a Thiết bị nguồn (Source): Thiết bị tạo liệu để truyền đi; điện thoại hay máy tính cá nhân (PC) b Máy phát Dữ liệu tạo nguồn tin thường không truyền với dạng ban đầu tạo ra, mà thường phát chuyển đổi mã hóa thành dạng tín hiệu điện từ trường để truyền qua hệ thống truyền dẫn Ví dụ hình vẽ 1.1b ta thấy Modem máy phát, chuyển dịng bit (tín hiệu số) từ máy tính cá nhân thành tín hiệu tương tự để truyền qua mạng điện thoại công cộng (PSTN) c Hệ thống truyền dẫn Hệ thống truyền dẫn đường truyền đơn mạng lưới kết nối thiết bị nguồn đích d Máy thu Máy thu thực việc thu tín hiệu từ hệ thống truyền dẫn chuyển đổi sang dạng tín hiệu mà thiết bị đích sử dụng Từ hình vẽ 1.1b ta thấy Modem nhận tín hiệu tương tự đến từ mạng PSTN chuyển đổi ngược sang dịng tín hiệu số (các bit thơng tin) e Thiết bị đích Thiết bị đích nhận liệu thiết bị nguồn truyền qua mạng từ thu Trên ý niệm đơn giản mạng truyền thơng, cịn thực tế hệ thống mạng truyền thơng bao hàm nhiều tính phức tạp kỹ thuật Để biết số ý tưởng phạm vi phức tạp ta xem bảng 1.1, nhiệm vụ cần thực thi hệ thống truyền thông liệu Nhiệm vụ STT Nhiệm vụ STT Sự sử dụng hệ thống truyền dẫn Định địa mạng Giao diện Định tuyến Sự tạo tín hiệu 10 Khơi phục Sự đồng 11 Định dạng tin Quản lý giao dịch 12 Bảo mật Phát sửa lỗi 13 Quản lý mạng Điều khiển luồng liệu Vấn đề sử dụng hệ thống truyền dẫn, liên quan đến việc sử dụng hiệu phương tiện truyền dẫn để chia sẻ số lượng lớn thiết bị truyền thơng Có số kỹ thuật sử dụng để nâng cao hiệu suất sử dụng đường truyền, hay nâng cao dung lượng đường truyền Các kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn ứng dụng để đảm bảo cho hệ thống không bị tải yêu cầu dịch vụ truyền dẫn Để truyền tin thiết bị cần thiết phải có “giao diện” với hệ thống truyền dẫn Tất dạng truyền thơng nghiên cứu giáo trình phụ thuộc vào việc sử dụng tín hiệu điện từ trường mà truyền qua phương tiện truyền dẫn Do giao diện thiết lập truyền thơng u cầu cần có “sự tạo tín hiệu” Các đặc tính tín hiệu dạng tín hiệu, cường độ tín hiệu cần có khả truyền qua hệ thống truyền dẫn, chuyển đổi thành liệu máy thu Không có tín hiệu liệu truyền hệ thống truyền dẫn máy thu mà cần số dạng tín hiệu “đồng bộ” máy phát máy thu Máy thu cần xác định tín hiệu lúc bắt đầu kết thúc, biết chiều dài thành phần tín hiệu Ngoài vấn đề việc lựa chọn tính chất, định thời gian tín hiệu cịn số u cầu để truyền thơng hai đối tượng cần phải có “quản lý giao dịch” Nếu liệu chuyển đổi hai hướng khoảng thời gian hai đối tượng cần phải có kết hợp với việc truyền thơng Ví dụ như, có trao đổi thoại hai bên gọi bên gọi quy trình kết hợp thực sau: bên gọi cần phải bấm số cần gọi, tạo tín hiệu để tổng đài biết tạo tín hiệu chng đến bên bị gọi; Còn bên bị gọi cần nhấc ống nghe điện thoại hoàn thành kết nối hai bên,… Một vấn đề hệ thống truyền thơng “sự dị sữa lỗi” Bởi tất hệ thống truyền thông tồn số loại lỗi; tín hiệu truyền thường bị nhiễu đường truyền làm cho “méo” trước đến đích Và vấn đề điều khiển luồng cần quan tâm để đảm bảo nguồn tin không làm cho nơi nhận tin bị “tràn” liệu liệu đến nhanh khả xử lý nhận tin nơi nhận Tiếp theo đề cập đến hai khái niệm khác “định địa chỉ” “định tuyến” Khi phương tiện truyền dẫn chia sẻ nhiều thiết bị hệ thống nguồn cần biết xác đích (địa chỉ) cần đến Hệ thống truyền dẫn cần đảm bảo nơi thu nhận liệu Hơn hệ thống truyền dẫn mạng có nhiều tuyến đường đến đích Vì tuyến đường xác định qua mạng cần lựa chọn “Định tuyến” việc chọn tuyến đường tốt xác định để thơng tin từ nguồn đến đích Sự “khơi phục tín hiệu” khái niệm khác hẳn với sửa lỗi Các kỹ thuật khôi phục cần thiết tình mà trao đổi thơng tin bị ngắt lỗi hệ thống Đối tượng vừa hồi phục lại hoạt động điểm bị ngắt vừa lấy lại trạng thái hệ thống liên quan đến điều kiện ban đầu trao đổi thông tin Việc “định dạng tin” phải làm với thỏa thuận hai bên dạng liệu cần trao đổi, cần truyền Ví dụ việc hai bên truyền thông sử dụng loại mã nhị phân cho ký tự Tiếp đến, việc cung cấp vài biện pháp “bảo mật” hệ thống truyền thông quan trọng Bên gửi liệu cần đảm bảo liệu thực ... 218 221 221 8.5.2 Media Gateway - MG 221 8.5.3 Signalling gateway 221 8.5.4 Application server 222 8.5.5 Media Server 222 8.6 Các công ngh? ?? áp dụng cho NGN 8.6.1 Các công ngh? ?? áp dụng cho lớp... truyền thông chủ yếu mạng di? ??n rộng (WAN) mạng cục (LAN) Sự so sánh hai mạng thể lĩnh vực công ngh? ?? ứng dụng 11 Hình 1.3 Mơ hình truyền thông đơn giản Mạng di? ??n rộng Mạng di? ??n rộng biết đến loại... khiển tắc ngh? ??n ứng dụng để đảm bảo cho hệ thống không bị tải yêu cầu dịch vụ truyền dẫn Để truyền tin thiết bị cần thiết phải có “giao di? ??n” với hệ thống truyền dẫn Tất dạng truyền thông nghiên