Tổng quan chung về mạng máy tính

Lời nói đầu Chúng ta đà sống thời kỳ phát triển nhanh chóng sôi động công nghệ tin học, nh tất sản phẩm trí tuệ ngời, máy tính trở nên mạnh mẽ hơn, dễ sử dụng hơn, hiệu cao Dần dần máy tính đơn lẻ đợc kết nối với thành mạng máy tính ngày đà trở thành thiếu hầu nh tổ chức Mạng máy tính cho phép ngời sử dụng liên lạc với nhau, chia sẻ thông tin, chia sẻ tài nguyên, cộng tác kết hợp sức mạnh Quy mô mạng máy tính không tính đờng biên giới, đà vợt qua khuôn khổ quốc gia riêng lẻ, với hàng loạt dịch vụ, đà đáp ứng đợc hầu hết nhu cầu thông tin ngời lúc, phơng diện Chính vấn đề tin học viễn thông nói chung mạng máy tính nói riêng trở thành kiến thức phổ thông, em nh bạn khác ham hiểu biết mạng máy tính Vì phần đồ án này, em xin trình bày tổng quan mạng máy tính - mạng LAN Do giới hạn báo cáo trình độ ngời thực hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót, em mong đợc thông cảm bảo thầy giáo, cô giáo bạn đồng nghiệp cho em đợc hoàn thiện Sau em xin phép đợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hớng dẫn *************** đà tận tình giúp đỡ em hoàn thành báo cáo tốt nghiệp báo cáo thực tập tốt nghiệp chơng I Tổng quan chung mạng máy tính I.1 Khái niệm mạng nối mạng mức độ nhất, mạng (network) bao gồm hai máy tính nèi víi b»ng c¸p (Cable) cho chóng cã thể dùng chung liệu Mọi mạng máy tính, cho dù có tinh vi, phức tạp đến đâu nữa, bắt nguồn từ hệ thống đơn giản C¸i ý tëng nèi hai m¸y tÝnh b»ng c¸p nghe phi thờng, nhng nhìn lại thành tựu lớn lao công nghệ truyền thông Mạng máy tính từ nhu cầu muốn chia sẻ dùng chung (Share) liệu Máy tính cá nhân công cụ tuyệt vời giúp tạo liệu, bảng tính, hình ảnh nhiều dạng thông tin khác, nhng khôngcho phép bạn nhanh chóng chia sẻ liệu bạn tạo nên Không có hệ thống mạng, liệu phải đợc in giấy ngời kh¸c míi cã thĨ hiƯu chØnh hay sư dơng Cïng bạn chép tập tin lên đĩa mềm trao đĩa cho ngời khác chép vào máy họ Nếu ngời khác thực thay đổi cho tài liệu bạn vô phơng hợp thay đổi Phơng thức làm việc nh đà đợc gọi làm việc môi trờng độc lập (stand alone environment) Nếu ngời làm việc môi trờng độc lập nối máy tính với nhiều ngời khác, ngời sử dụng liệu tên máy tính máy in Một nhóm máy tính thiết bị ngoại vi nối kết với đợc gọi mạng, khái nhiệm máy tính nối với dùng chung tài nguyên đợc gọi nối mạng (networking) Máy tính Máy in C¸p SV: b¸o c¸o thùc tËp tèt nghiƯp Hình 1.1 Thể hệ thống mạng đơn giản Các máy tính cấu thành mạng dùng chung thứ sau: - Dữ liệu - Thông điệp - Hình ảnh - Máy fax - Modem - Các tài nguyên phần cứng khác Danh sách không ngừng mở rộng, ngời thờng xuyên tìm cách thức giúp chia sẻ thông tin giúp tiếp phơng tiện máy tính I.2 Ưu điểm mạng - Việc nối mạng máy vi tính cá nhân (Personal Computer) đơn lẻ với thiết bị dùng chung tổ chức thành mạng có nhiều lợi ích, nh sau: + Kinh tế đầu t thiết bị: nhờ nối mạng, ngời ta tiết kiệm cách giảm số lợng máy in (printer), số lợng ổ đĩa (Driver Disk), giảm tối đa cấu hình máy trạm (Workstation) + Kinh tế mặt sử dụng tài nguyên: nhờ nối mạng thông tin, liệu cần nhập lần đợc lu trữ nơi, tiết kiệm đợc thời gian cập nhật thông tin (Update Communication) dung lợng ổ đĩa + Thông tin đợc nối mạng xác hơn, nhanh cập nhật nhiều lần, nhiều nơi giá trị sử dụng thông tin tăng lên có nhiều ngời khai thác thông tin cïng mét thêi gian + Ngêi sư dơng ngồi nơi khai thác liệu nơi khác, sử dụng dịch vụ truy nhËp tõ xa (Remote Access Control) I.3 C¸c yÕu tố mạng máy tính I.3.1 Đờng truyền vật lý Đờng truyền vật lý dùng để chuyển tín hiệu điện tử mạng máy tính Các tín hiệu điện tử biểu thị giá trị liệu dới dạng xung nhị phân Tất tín hiệu đợc truyền máy tính thuộc dạng sóng điện từ có tần số trải từ tần số radio tới sóng cực ngắn (vi ba), tia hồng ngoại Tuỳ theo tần số sóng điện từ dùng đờng truyền vật lý khác để truyền tín hiệu Các tần sè Radio cã thĨ trun b»ng c¸p SV: b¸o cáo thực tập tốt nghiệp điện phơng tiện quảng bá (Radio broadcashing) sóng cực ngắn (viba) thờng đợc dùng để truyền trạm mặt đất vệ tinh, tính hiệu quảng bá từ trạm phát tới nhiều trạm thu (nh mạng điện thoại tổ ong minh hoạ) Tia hồng ngoại lý tởng nhiều loại truyền thông mạng, đợc truyền hai điểm quảng bá từ điểm tới nhiều máy thu Tia hồng ngoại tần số cao ánh sáng đợc truyền qua cáp sợi quang, xét lựa chọn đờng truyền vật lý đặc trng chúng là: - Giải thông: giải thông đờng truyền độ đo phạm vi tần số mà đáp ứng đợc Giải thông phụ thuộc vào độ dài cáp, cáp ngắn giải thông lớn so với cáp dài Giải thông đờng điện thoại 400 đến 4.000 HZ Có nghĩa truyền đợc tín hiệu với tần số nằm phạm vi tần số từ 400 đến 4.000 chu kỳ/ giây - Thông lợng: Thông lợng tốc độ truyền liệu đờng truyền, tính số bít giây - Độ suy hao: Độ suy hao độ đo yếu tín hiệu đờng truyền Cáp dài suy hao lớn - Độ nhiễu điện từ: Độ nhiễu điện từ gây tiếng ồn điện từ bên làm ảnh hởng đến tín hiệu đờng truyền Có hai loại đờng truyền: hữu tuyến (Cable) vô tuyến (Wireless) đợc sử dụng việc kết nối mạng máy tính + Đờng truyền hữu tuyến gồm có: cáp đồng trục, cáp xoắn đôi (trong có bọc kim bọc kim), cáp sợi quang + Đờng truyền vô tuyến gồm có: radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại I.3.2 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể cách nối mạng máy tính với tập hợp quy tắc, quy ớc mà tất thực thể tham gia truyền thông mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Cách nối máy tính đợc gọi hình dạng (topology) mạng (mà từ gọn ta gọi topo mạng) Còn tập hợp quy tắc, quy ớc truyền thông đợc gọi giao thức (protocol) mạng Topo giao thức mạng hai khái nhiệm mạng máy tính Vì ta nghiên cứu kỹ phần sau đồ án I.3.2.1 Topo mạng SV: báo cáo thực tập tốt nghiệp Có hai kiểu nối mạng chủ yếu điểm - điểm (point to point) quảng bá (broadcast hay point to multipoint) Theo kiểu điểm - điểm, đờng truyền nối cặp nút với nút có trách nhiệm lu trữ tạm thời, sau chuyển tiếp liệu đích Do cách thức làm việc nh nên mạng kiểu gọi mạng lu chuyển tiếp (store and forward) Hình dới thể số topo mạng điểm - điểm Star (hình sao) Loop (chu trình) Tree (cây) Theo kiểu quảng bá, tất nút phân chia chung đờng truyền vật lý Dữ liệu đợc gửi từ nút đợc tiếp nhận tất nút lại, cần chia địa đích liệu để nút vào kiểm tra xem liệu có phải dành cho hay không Hình dới cho số ví dụ topo mạng quảng bá Ring (vòng) Bus (xa lộ) Satrilite (vệ tinh) Trong topo dạng bus vòng cần có số chế trọng tài để giải xung đột nhiều nót mn trun tin cïng mét lóc ViƯc cÊp ph¸t đờng truyền tĩnh động Cấp phát tĩnh thờng dùng chế quay vòng (round robin) để phân chia đờng truyền theo khoảng thời gian định trớc Còn cấp phát động cấp phát theo yêu cầu để hạn chế thời gian chết vô ích đờng truyền Trong topo dạng vệ tinh (hoặc radio) nút cần có anten để thu phát sóng I.3.2.2 Giao thức mạng SV: báo cáo thực tập tốt nghiệp Việc trao đổi thông tin cho dù đơn giản nhất, phải tuân theo quy tắc định Ngay hai ngời nói chuyện với muốn cho nói chuyện có kết hai phải ngầm tuân thủ quy tắc: ngời nói ngời phải nghe ngợc lại Việc truyền tin mạng cần phải có quy tắc, quy ớc nhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) liƯu cho tíi thđ tơc gưi, nhËn d÷ liƯu kiĨm soát hiệu chất lợng truyền tin xử lý lỗi cố Yêu cầu xử lý trao đổi thông tin ngời sử dụng cao quy tắc nhiều phức tạp Tập hợp tất quy tắc, quy ớc đợc gọi giao thức (protocol) mạng Các mạng khác sử dụng giao thøc kh¸c t sù lùa chän cđa ngêi thiết kế I.4 Phân loại mạng I.4.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý Nếu lấy Khoảng cách địa lý làm yếu tố để phân loại ta có loại mạng la: mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng mạng toàn cầu - Mạng cục (Local Area Network - LAN) mạng đợc cài đặt phạm vi tơng đối nhỏ (VD: nhà, khu trờng ) với khoảng cách nút mạng vài chục km trở lại - Mạng đô thị (Metropolitan Area Nework - MAN) mạng đợc cài đặt phạm vi đô thị trung tâm kinh tế xà hội có bán kính khoảng 100km trë l¹i - M¹ng diƯn réng (Wide Area Network - WAN) mạng phạm vi mạng vợt qua biên giới quốc gia chí lục địa - Mạng toàn cầu (Global Area Nework - GAN) phạm vi mạng trải rộng khắp lục địa trái đất, khoảng cách địa lý có tính chất tơng đối, đặc biệt thời gian ngày nay, tiến ngày phát triển công nghiệp truyền dẫn quản lý mạng Nên danh giới khoảng cách địa lý mạng mờ nhạt I.4.2 Phân loại theo cung cầu tài nguyên Loại mạng bình đẳng (Peer to Peer): mạng mà vai trò tất máy ngang (đều máy trạm làm việc (workstation)) trình khai thác tài nguyên Workstation SV: Workstation Workstation Printer báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình vẽ: Mạng Peer to Peer Loại mạng khách/ chủ (Client/ Server): hệ thống mạng có máy chủ (Server), máy mà cài đặt phần mềm điều hành hệ thống mạng Workstation Workstation Workstation Server Printer Hình vẽ: Mạng Client/ Server Loại mạng hỗn hợp: Mạng hỗn hợp mạng trình khai thác tài nguyên, máy có lúc quan hệ với bình đẳng, có lúc quan hệ với theo kiểu khách/ chủ Workstation Workstation Server Workstation Printer Workstation Hình vẽ: Mạng hỗn hợp I.4.3 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch Switching làm yếu tố để phân loại ta có: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thông báo, mạng chuyển mạch gói: SV: báo cáo thực tập tốt nghiệp - Mạng chuyển mạch kênh (Circuit - Switched Networks): trêng hỵp cã hai thùc thĨ cần trao đổi thông tin chúng thành lập kênh (Circuit) cố định đợc trì hai bên ngắt liên lạc Các liệu đợc truyền theo đờng định Nhợc điểm: + Thời gian tiêu tốn cho việc thiết lập kênh, cố định hai thực thể + Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao có lúc kênh bị bỏ không hai bên hết thông tin Trong thực thể khác không đợc phép sử dụng kênh - Mạng chuyển mạch thông báo (Massage - Switched Networks): thông báo (Massage) đơn vị thông tin ngời dùng nút mạng vào địa đích thông báo để chọn nút đờng dẫn tới đích Nh vậy, nút cần lu trữ tạm thời đọc tin nhận đợc, quản lý việc chuyển tiếp thông báo tuỳ thuộc vào điều kiện mạng mà thông báo khác đợc gửi đờng khác Ưu điểm: + Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao không bị chiếm dụng độc quyền mà đợc phân chia nhiều thực thể + Mỗi nút mạng (hay nút chuyển mạch thông báo) lu trữ thông báo kênh truyền gửi thông báo đi, giảm đợc tình trạng tắc nghẽn mạng + Có thể điều khiển việc truyền tin cách xếp độ u tiên cho thông báo + Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông mạng cách gán địa quảng bá (broadcast addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích - Mạng chuyển mạch gói (Packet - Switched Networks): thông báo đợc chia thành nhiều phần nhỏ gọi gói tin (Packet) có khuôn dạng quy định trớc Mỗi gói tin chứa đựng thông tin điều khiển có địa nguồn (ngời gửi) đích (nhận) gói tin Các gói tin đợc giới hạn kích thớc tối đa cho nút mạng (nút chuyển data 2mạch) xử lý toàn gói tin nhớ màdata không tin nhanh hơn, cần lu trữ tạm thời đĩa nên tốc độ xử lýdata hiệu chuyển mạch thông báo Khó khăn loại mạng S2 việc tập hợpS4các gói tin để tạo thông báo ban đầu ngời sử dụng đặc biệt truyền theo nhiều đờng khác CÇn A S1 S6 B SV: S3 S5 báo cáo thực tập tốt nghiệp phải cài đặt chế đánh dấu gọi tin phục hồi gói tin bị thất lạc bị truyền lỗi cho nút mạng hiệu suất cao nên đợc dùng phổ biến Hình: Mạng chuyển mạch kênh S2 A message S4 S1 S6 S3 B S5 message SV: báo cáo thực tập tốt nghiệp Hình: Mạng chuyển mạch thông báo S2 S4 43 21 A S1 S6 B S3 S5 43 Hình: Mạng chuyển mạch gói I.4.4 Phân loại theo sơ đồ (TOPOLOGY) I.4.4.1 Sơ đồ bus Workstation Workstation I.4.4.42 Sơ đồ Star Server Workstation Workstation Server Hub Hub Workstation I.4.4.3 Sơ đồ Ring Workstation Workstation SV: Workstation