Những kiến thức cơ bản về các loại mạng, mô hình mạng, kiến trúc mạng, và các thiết bị kết nối mạng, mô hình osi,tcp ip

THIệU MạNG MáY TíNH ÍI THIệU MạNG MáY TíNH

Cấ U H ì NΜOH M ạ NΜOG

- Phức tạp hơn mạng LAN

Cấu hình mạng là phơng thức cài đặt để xác định cách máy tính chia sẻ thông tin, mô hình của mạng

1.2.1 Khái quát cấu hình mạng

Thông thờng tất cả các mạng có những thành phần, chức năng, đặc tính chung bao gồm :

- Server: máy tính cung cấp các tài nguyên chia sẻ cho ngời sử dụng trên mạng.

- Client: máy tính truy cập các tài nguyên trên mạng do máy tính server cung cấp.

- Media: Dây nối các máy tính với nhau.

- Shared data: Các file cung cấp cho client bởi server trên mạng

- Shared printer và các thiết bị ngoại vi khác:các tài nguyên khác đợc cung cấp bởi server.

- Resources : các dịch vụ hay tài nguyên khác có sẵn trên mạng

Hình 1.4 Các thành phần chung của mạng Cùng với các thành phần trên nhng mạng có thể chia làm hai loại:

- Mạng ngang hàng (Peer to Peer )

- Mạng dựa trên máy chủ (Server based)

Việc phân biệt giữa mạng Peer to Peer và mạng server-based là rất quan trọng do mỗi loại mạng sở hữu những khả năng riêng biệt Quyết định lựa chọn loại mạng nào phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

- Quy mô của tổ chức

- Mức độ bảo mật cần thiết

- Mức độ hỗ trợ quản trị

- Số lợng vận chuyển trên mạng

- Sự đòi hỏi của ngời sử dụng mạng

- Ngân sách chi phí cho mạng

Mạng peer-to-peer không có máy chủ và không có phân cấp giữa các máy tính, với tất cả máy tính đều ngang nhau Mỗi máy tính có thể hoạt động như một client hoặc server, cung cấp tài nguyên cho các máy tính khác Không tồn tại người quản trị cho toàn bộ mạng, tạo nên một cấu trúc phân tán độc đáo Các đặc tính nổi bật của mạng peer-to-peer bao gồm tính linh hoạt, khả năng chia sẻ tài nguyên và tính bảo mật cao.

Mạng peer to peer, còn được gọi là Workgroup, là một hệ thống kết nối giữa một nhóm người Thường thì trong một mạng peer to peer sẽ có khoảng 10 máy tính hoặc ít hơn, tạo thành một môi trường làm việc chung hiệu quả.

Mạng peer-to-peer (P2P) hoạt động đơn giản nhờ vào việc mỗi máy tính đóng vai trò vừa là client vừa là server Điều này giúp loại bỏ yêu cầu về một server mạnh mẽ hoặc các thành phần phức tạp khác, dẫn đến chi phí thấp hơn so với mạng dựa trên server.

Mạng peer to peer có thể được triển khai trên nhiều hệ điều hành mà không cần cài đặt thêm phần mềm nào khác Các hệ điều hành hỗ trợ xây dựng mạng peer to peer bao gồm Windows, Linux, và macOS Việc sử dụng mạng peer to peer giúp tối ưu hóa quá trình chia sẻ dữ liệu và tài nguyên giữa các thiết bị trong cùng một mạng.

- AppleTalk (the networking system for Apple Macintosh computers)

Nơi thích hợp dùng mạng peer to peer

Mạng peer to peer là môi trờng lựa chọn tốt khi:

- Có 10 hoặc ít hơn ngời sử dụng

- Ngời sử dụng chia sẻ tài nguyên , máy in nhng không cần có server

- Tổ chức và mạng sẽ đợc phát triển trong tơng lai.

Trong môi trường có hơn 10 người sử dụng mạng peer to peer, việc đáp ứng đầy đủ nhu cầu là rất khó khăn Vì vậy, hầu hết các mạng cần phải có một máy chủ chuyên dụng để đảm bảo hiệu suất và tính ổn định.

Mạng 7 đã trở thành tiêu chuẩn cho mạng máy tính, với mô hình server-based nơi tài nguyên được lưu trữ trên một hoặc một nhóm máy chủ Các máy tính client sẽ truy cập vào tài nguyên và dịch vụ từ server Các hệ điều hành được thiết kế cho mô hình mạng này bao gồm nhiều lựa chọn phong phú.

Khi mạng mở rộng với số lượng máy tính kết nối và khoảng cách kết nối gia tăng, việc bổ sung thêm server là cần thiết Trong các mạng lớn, có nhiều loại server khác nhau phục vụ cho các mục đích khác nhau.

Quản lý các ngời truy cập và sử dụng file và máy in

Application server là thành phần quan trọng trong kiến trúc client/server, lưu trữ các chương trình và dữ liệu cần thiết cho client Khi một chương trình client cần truy cập thông tin, chẳng hạn như danh sách nhân viên từ cơ sở dữ liệu, application server sẽ cung cấp dữ liệu đó.

Mail server hoạt động nh application server, dữ liệu đợc tải về client từ server.

Fax server quản lý vận chuyển fax đến và đi của mạng bởi chia sẻ một hay nhiều fax modem.

Máy chủ giao tiếp quản lý luồng dữ liệu và thông tin email giữa các mạng khác nhau Người dùng từ xa có thể truy cập vào máy chủ thông qua modem và đường điện thoại.

Máy chủ dịch vụ thư mục quản lý người dùng và bảo mật thông tin trên mạng Một số phần mềm máy chủ kết nối các máy tính thành một nhóm logic, được gọi là miền (Domain), giúp người sử dụng dễ dàng truy cập các tài nguyên trên mạng.

T OPOLΜOGY (Cấ U TRểC LΜI ê NΜO K ế T , Sơ đ Å H ì NΜOH HÄC )

Hình 1.5 Các server chuyên dụng

Lợi ích của mạng server based

Mặc dù khó để cài đặt, cấu hình, quản lý nhng mạng server based có rất nhiều u điểm hơn mạng peer to peer:

1.3 Topology (Cấu trúc liên kết, Sơ đồ hình học)

Topology được hiểu là cách sắp xếp hoặc cấu trúc vật lý của máy tính, cáp và các thành phần khác trong mạng Topology của mạng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất và khả năng hoạt động của nó Việc lựa chọn loại topology phù hợp sẽ tác động trực tiếp đến hiệu quả và tính ổn định của mạng.

- Loại thiết bị mạng cần

- Khả năng của các thiết bị

- Sự phát triển của mạng

Xem xét các loại topology mạng khác nhau giúp hiểu rõ khả năng và cấu trúc của hệ thống mạng Topology không chỉ xác định loại cáp sử dụng mà còn quy định cách lắp đặt cáp, như dưới sàn, trên trần hoặc trên tường Hơn nữa, topology cũng ảnh hưởng đến cách thức các máy tính giao tiếp trong mạng Mỗi loại topology yêu cầu các phương thức truy cập khác nhau, và chính những phương thức này có tác động lớn đến hiệu suất và tính ổn định của mạng.

Tất cả các mạng đều thiết kế từ bốn topology sau:

Bốn loại topoplogies này có thể kết hợp tạo ra rất nhiều các topologies khác nhau:

Topology bus thường được gọi là bus tuyến tính vì các máy tính được kết nối theo một đường thẳng Đây là phương pháp phổ biến và đơn giản nhất trong mạng máy tính Mạng bus topology điển hình bao gồm một đường cáp, được gọi là TRUNC, kết nối tất cả các máy tính trong mạng.

Trong mạng bus topology, máy tính truyền thông bằng cách gửi địa chỉ dữ liệu tới một máy tính đặc biệt và truyền tải tín hiệu điện qua cáp Để hiểu rõ cách thức truyền thông của máy tính trong cấu trúc này, cần nắm vững các khái niệm cơ bản liên quan.

Dữ liệu trên mạng được truyền dưới dạng tín hiệu điện đến tất cả các máy tính, nhưng chỉ máy tính có địa chỉ trùng khớp với địa chỉ mã hóa trong tín hiệu mới có thể truy cập thông tin Do chỉ một máy tính có thể gửi tín hiệu tại một thời điểm, số lượng máy tính trên mạng sẽ ảnh hưởng đến tốc độ mạng Tuy nhiên, không có phương pháp chuẩn nào để đo lường tác động của số lượng máy tính đến tốc độ mạng Ngoài số lượng máy tính, còn nhiều yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến tốc độ mạng.

 Khả năng của phần cứng máy tính trên mạng

 Tổng số các lệnh chờ để thực hiện

 Loại ứng dụng đợc chạy trên mạng

 Loại cáp đợc sử dụng trên mạng

 Khoảng cách giữa các máy tính trên mạng

Signal Bounce: Khi dữ liệu hoặc tín hiệu điện được gửi qua toàn bộ mạng, nó di chuyển từ đầu này đến đầu kia của cáp Nếu tín hiệu không bị ngắt, nó có thể ảnh hưởng đến các máy tính khác, ngăn cản chúng gửi tín hiệu Do đó, tín hiệu cần phải dừng lại sau khi đã tìm thấy đích phù hợp.

Để ngăn chặn tín hiệu phản xạ, một thành phần gọi là Terminator được lắp đặt ở cuối mỗi cáp nhằm hấp thụ tín hiệu dư thừa Tất cả các đầu cáp không kết nối với máy tính hoặc đầu nối đều cần phải được gắn với một Terminator.

Hình 1.7 Terminator để hấp thụ tín hiệu tự doPhá vỡ truyền thông trên mạng

Khi cáp mạng bị đứt, nó có thể chia mạng thành hai phần riêng biệt, dẫn đến ít nhất một phần cáp không được kết nối Khi đó, thiếu terminator sẽ khiến tín hiệu không được hấp thụ, làm cho mạng ngừng hoạt động Đây là một trong nhiều nguyên nhân gây hỏng mạng, như minh họa trong Hình 1.8.

Khi mạng cần mở rộng thì cáp trong Bus topology có thể đợc mở rộng theo các cách sau:

 Một thành phần đợc gọi là barrel connector có thể nối kết hai phần của cáp với nhau Tuy nhiên Connector có thể làm giảm tín hiệu.

Hình 1.9 BNC connector có thể sử dụng để nối các đoạn mạng

Một thiết bị gọi là Repeater có khả năng nối hai cáp hiệu quả hơn so với connector hoặc đoạn cáp dài, vì nó phục hồi tín hiệu trước khi truyền đi, giúp duy trì chất lượng kết nối tốt hơn.

Hình 1.10 Reapeater để mở rộng mạng

Trong cấu trúc mạng hình sao (Star topology), mỗi máy tính được kết nối với một thiết bị trung tâm gọi là hub Hình 1.11 minh họa sự kết nối của bốn máy tính với hub trong mạng hình sao.

Tín hiệu được truyền từ máy tính qua Hub đến tất cả các máy tính trong mạng Mạng kiểu sao (star) có ưu điểm là quản lý tài nguyên tập trung, nhưng yêu cầu nhiều cáp vì mỗi máy tính đều kết nối với bộ tập trung Nếu bộ tập trung bị hỏng, toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động, trong khi nếu chỉ một máy tính bị hỏng, mạng vẫn tiếp tục hoạt động bình thường.

Ring Topology kết nối các máy tính thành một vòng tròn, khác với bus topology, không có terminator ở cuối Tín hiệu được truyền theo một hướng và đi qua các máy tính khác Hình 1.12 minh họa cách kết nối một server với bốn máy tính thành một vòng; nếu một máy tính gặp sự cố, nó sẽ ảnh hưởng đến các máy tính còn lại trong mạng.

Mạng Mesh topology nổi bật với tính đầy đủ và độ tin cậy cao Trong cấu trúc này, mỗi máy tính được kết nối với tất cả các máy tính khác thông qua nhiều đường cáp khác nhau Điều này đảm bảo rằng toàn bộ mạng hoạt động ổn định, ngay cả khi một trong các cáp bị hỏng, không ảnh hưởng đến các kết nối khác Mặc dù mạng Mesh topology giúp giảm thiểu lỗi và nâng cao độ tin cậy, nhưng nhược điểm lớn của nó là chi phí cao do yêu cầu sử dụng nhiều cáp.

H×nh 1.13 Mesh topologyNgoài ra có rất nhiều các topology khác là kết hợp của các loại topology bus, start,ring và mesh.

Bus star là sự kết hợp giữa topology bus và star, trong đó một số mạng star được kết nối với nhau theo cấu trúc bus Khi một máy tính gặp sự cố, nó sẽ không ảnh hưởng đến các máy tính khác trong mạng Tuy nhiên, nếu một hub bị hỏng, tất cả các máy tính kết nối qua hub đó sẽ ngừng hoạt động (Thông tin chi tiết về hub sẽ được trình bày ở phần sau).

Star Ring kết hợp giữa star bus topology và ring topology, trong đó các máy tính được kết nối theo star topology thông qua các hub Những hub này sau đó được kết nối với nhau theo kiểu ring, tạo thành một mạng lưới hiệu quả và linh hoạt.

Tất cả các loại topology đều có u nhợc điểm và lựa chon loại nào tuỳ theo từng tr- ờng hợp cụ thể:

Topology Ưu điểm Nhợc điểm

Bus Sử dụng cáp là kinh tế.

Không đắt và dễ làm việc.

Hệ thống tin cậy và đơn giản Dễ mở rộng.

Mạng bị chậm khi có nhiều máy.

Khi một máy hỏng sẽ ảnh h- ởng tới toàn mạng.

Ring Trong mạng này tất cả các máy tính đều tơng đơng nhau Tốc độ không ảnh h- ởng khi tăng nhiều máy.

Lỗi một máy có thể ảnh hởng tới nhiều máy Khi cần cấu hình lại mạng thì toàn bộ mạng ngừng hoạt động.

Star Sửa và thêm máy vào mạng là dễ Kiểm soát và quản lý tập trung Lỗi một máy tính không ảnh hởng tới các máy khác.

Nếu bộ tập trung bị hỏng thì toàn bộ mạng ngừng hoạt động.

Mesh Hệ thống tin cậy và ít lỗi Đắt vì sử dụng nhiều cáp.

Bảng 1.1 Ưu nhợc diểm của các Topology

Hệ đ I ề U H ΜO NΜOH M ạ NΜOG

Để xác định chế độ bảo mật cho mạng, cần phân tích loại liên kết giữa các thành phần trong hệ thống Mỗi hệ điều hành có phương thức giao tiếp riêng, và việc lựa chọn giữa mạng peer to peer hay server-based sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc bảo mật Trong mạng server-based, cần chú ý đến cách thức cung cấp dịch vụ trên server và cách mà các máy client truy cập các dịch vụ đó Khi lựa chọn hệ điều hành, điều quan trọng đầu tiên là xác định các dịch vụ mạng cần thiết, bao gồm bảo mật, chia sẻ tệp, in ấn và nhắn tin Ngoài ra, việc xác định rõ ràng phương thức liên kết giữa các thành phần trên mạng sẽ hỗ trợ cho việc lựa chọn hệ điều hành phù hợp.

NetWare, developed by Novell, is a widely used operating system for both small and large networks, making it one of the most popular network operating systems today It includes both server and client applications, with the client software designed to run on various client operating systems The server applications can be accessed from computers running MS-DOS, Windows, OS/2, AppleTalk, and Unix, making NetWare a suitable choice for mixed environments However, in smaller networks, using NetWare can be costly and requires experienced management The latest version, NetWare 5, introduced the Novel Directory Service (NDS) starting from version 4.11, which offers naming services along with security, routing, messaging, management, file sharing, and printing capabilities Utilizing X500 directory architecture, NDS organizes all network resources, including users, groups, printers, and servers.

Các hệ đièu hành khác cũng cung cấp phơng thức cho phép liên kết với Netware server.

Ví dụ Window NT cung cấp Gateway Service for Netware(GSNW) ới dịch vụ này một Window server có thể truy cập các dịch vụ của Netware server

Unix là hệ điều hành miễn phí, không thuộc sở hữu của công ty nào, và được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực khoa học và giáo dục Hệ điều hành này nổi bật với khả năng đa nhiệm, hỗ trợ nhiều người dùng, và có tính bảo mật cùng độ ổn định cao Tuy nhiên, một nhược điểm của Unix là sự tồn tại của nhiều phiên bản khác nhau, gây khó khăn cho người dùng Ngoài ra, Unix thường yêu cầu chạy trên các máy tính lớn như Mainframe Hiện nay, một số phiên bản như SCO UNIX và hệ điều hành LINUX, phát triển dựa trên Unix, đã được tối ưu hóa để chạy trên các máy tính có cấu hình mạnh và đang được sử dụng rộng rãi.

Windows NT là hệ điều hành đa nhiệm và đa người sử dụng của Microsoft, công ty phần mềm hàng đầu thế giới Với tính năng dễ sử dụng, Windows NT đã trở thành một lựa chọn phổ biến Phiên bản mới nhất hiện nay là Windows 2000 Server Family, nổi bật với khả năng kết hợp giữa hệ điều hành và hệ điều khiển, khác biệt so với Netware.

Windows NT Server is configured to provide network resources and services, while Windows Workstation offers client functionalities for the network.

NT hoạt động trên mô hình Domain, nơi một domain là tập hợp các máy tính chia sẻ cơ sở dữ liệu và chính sách bảo mật chung, với mỗi domain có tên duy nhất Trong mỗi domain, máy chủ phải được thiết kế dưới dạng Primary Domain Controller (PDC), có nhiệm vụ quản lý dịch vụ directory và xác thực tất cả người dùng truy cập vào mạng.

Các thiết bị mạng cơ bản

Mạng máy tính được hình thành từ hai thành phần chính: phần cứng và phần mềm Phần cứng bao gồm card mạng (NIC), cáp kết nối và các thiết bị ngoại vi, trong khi phần mềm bao gồm hệ điều hành, giao thức truyền thông và driver cho các card mạng.

Cá P M ạ NΜOG

Các máy tính trong mạng được kết nối thông qua cáp mạng, và việc lựa chọn loại cáp phù hợp phụ thuộc vào loại và kích thước của mạng Có nhiều loại cáp khác nhau, nhưng chúng có thể được phân chia thành ba nhóm chính.

Cáp đồng trục hiện nay rất phổ biến nhờ vào nhiều ưu điểm như giá thành hợp lý, trọng lượng nhẹ, độ mềm dẻo và dễ sử dụng Cấu tạo đơn giản của cáp đồng trục bao gồm một lõi đồng được quấn quanh bởi lớp cách điện, tiếp theo là lớp lưới bảo vệ bằng kim loại và lớp bao bọc bên ngoài.

Cáp đồng trục bao gồm một lõi dẫn điện được bao bọc bởi lớp cách điện và lớp lới kim loại, giúp bảo vệ lõi khỏi nhiễu tín hiệu và hiện tượng crosstalk Crosstalk xảy ra khi các đường cáp truyền đặt quá gần nhau, dẫn đến nhiễu xuyên âm, thường gặp trên điện thoại Để đảm bảo hiệu suất, lõi dẫn điện và lớp lới kim loại cần được cách biệt, tránh tiếp xúc gây ngắn mạch và nhiễu Lớp vỏ cách điện bên ngoài thường được làm từ cao su hoặc nhựa, giúp cáp đồng trục ít bị ảnh hưởng và suy giảm tín hiệu hơn so với cáp xoắn, với hiện tượng suy giảm tín hiệu (attenuation) xảy ra khi truyền tín hiệu qua khoảng cách xa.

Hình 2.2 Tín hiệu bị suy giảm

Có hai loại cáp đồng trục: cáp đồng trục dày (thicknet) và cáp đồng trục mỏng (thinnet) Việc lựa chọn loại cáp phù hợp sẽ phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể của mạng.

Cáp Thinnet là loại cáp dẻo với đường kính khoảng 0.46 centimet, nổi bật với tính linh hoạt và dễ sử dụng, phù hợp cho hầu hết các loại mạng Hình 2.3 minh họa việc cáp Thinnet được kết nối trực tiếp với card mạng.

Hình 2.3 Cáp thinnet nối trực tiếp với card mạng

Cáp thinnet có khả năng truyền tín hiệu lên tới 185 mét trước khi xảy ra hiện tượng suy giảm Đây là loại cáp thuộc nhóm RG-58 với trở kháng 50 ohm, được sản xuất với nhiều loại khác nhau Điểm đặc trưng để phân biệt cáp thinnet trong nhóm RG-58 là lõi đồng của nó Hình 2.4 minh họa hai loại cáp thinnet, bao gồm lõi đặc và lõi bện.

Hình 2.4 Cáp thinnet lõi bện và lõi đặc

RG-58 C/U Một loại đặc biệt của RG-58A/U

RG-59 Dùng cho truyền băng rộng VD Cáp TV

RG-6 Đờng kính lớn hơn và tốc độ cao hơn nhng cũng sử dụng cho truyÒn b¨ng réng

Bảng 2.1 Các loại cáp Thinnet

Cáp thicknet có đờng kính 1.27 centimet Cáp Thicknet có lõi dầy hơn cáp thinnet. Hình 2.5 minh hoạ sự khác nhau giữa cáp thicknet thinnet.

Hình 2.5 Cáp thicknet và thinnet

Cáp thicknet có lõi dày hơn, cho phép truyền tín hiệu xa hơn so với cáp thinnet, với khoảng cách lên đến 500 mét Vì vậy, thicknet thường được sử dụng như xương sống để kết nối các mạng nhỏ lại với nhau.

Các phần cứng nối kết cáp

Cả cáp thinnet và thicknet đều sử dụng BNC connector để kết nối cáp với máy tính Có nhiều loại BNC connector khác nhau.

 BNC cable connector: Hoặc là đợc hàn hoặc vặn vào cuối cáp Hình 2.6 là một loại BNC cable connector:

 BNC T connector: Nối card mạng trong máy tính với cáp mạng

 BNC barrel connector : Là loại connector nối hai đoạn cáp thinnet để tạo thành một đoạn dài hơn.

 BNC Terminator: Nối cuối mỗi đoạn cáp để hấp thụ tín hiệu tự do.

H×nh 2.9 BNC Terminator 2.1.2 Cáp xoắn

Cáp xoắn đơn giản nhất bao gồm hai sợi dây riêng biệt quấn chặt với nhau Hình 2.10 minh họa hai loại cáp xoắn: cáp xoắn có vỏ bọc (STP) và cáp xoắn không có vỏ bọc (UTP).

Hình 2.10 Cáp xoắn UTP và STP

Cáp xoắn không có vỏ bọc(UTP)

Cáp xoắn UTP là loại cáp phổ biến nhất và nhanh chóng trở thành tiêu chuẩn cho mạng LAN, với độ dài tối đa khoảng 100 mét Để đáp ứng nhu cầu của khách hàng, cáp UTP được chia thành 5 loại khác nhau.

- Category 1: Đây là loại cáp xoắn sử dụng cho cáp TV truyền thống, nó truyền tín hiệu thoại nhng không thể truyền dữ liệu.

- Category 2: Đây là loại cáp truyền dữ liệu có thể lên tới 4Mbps Nó gồm bốn cặp dây.

- Category 3: Đây cũng là loại cáp truyền dữ liệu,nó có thể lên tới 16Mbps cũng gồm bốn cặp dây.

- Category 4: Đây cũng là loại cáp truyền dữ liệu,nó có thể lên tới 20Mbps cũng gồm bốn cặp dây.

- Category 5: Đây cũng là loại cáp truyền dữ liệu, nó có thể lên tới 100Mbps cũng gồm bốn cặp dây.

Hầu hết các hệ thống điên thoại đều sử dụng cáp UTP.

Cáp xoắn có vỏ bọc(STP)

Cáp xoắn có vỏ bọc thờng sử dụng một vỏ kim loại để bọc các cặp dây để bảo vệ tín hiệu truyền từ ảnh hởng bên ngoài.

Các thành phần kết nối

STP utilizes RJ-45 telephone connectors for connecting to computers, along with additional hardware devices that facilitate easier use for large organizations.

Hình 2.11 Các thành phần sử dụng cho cáp xoắn

Cáp quang bao gồm một lõi thủy tinh mỏng được bọc bởi lớp thủy tinh có phủ sơn, cùng với lớp bảo vệ bên ngoài Loại cáp này truyền tín hiệu với tốc độ cao và không bị nhiễu, thường đạt 100Mbps và có khả năng lên tới 1Gbps.

Loại cáp Giá Lắp đặt Khả năng Nhiễu

Coaxial Thin STP Dễ 10 Mbps,500 m ít ảnh hởng

>UTP RÊt dÔ 16 Mbps, 100m, thông dụng hơn UTP, cã thÓ tíi

Rẻ nhất Dễ 10 Mbps, 100 m, thông dụng ảnh hởng

Fiber-Optic Đắt nhất Khó 100 Mbps, 10 km không ảnh h- ởngBảng 2.2 So sánh các loại cáp

C ARD M ạ NΜOG

Card mạng cung cấp một giao diện giữa cáp và máy tính.Hình 2.13 minh hoạ một card mạng nối với một cáp đồng trục.

Hình 2.13 Card mạngCard mạng đợc cắm trong khe mở rộng trên mỗi máy tính trên mạng Nhiêm vụ của card mạng là:

- Chuẩn bị tín hiệu từ máy tính cho cáp mạng

- Truyền tín hiệu tới máy tính khác

- Điều khiển dòng dữ liệu từ máy tính và hệ thống cáp.

- Nhận tín hiệu từ cáp và chuyển nó sang tín hiệu byte có thể hiểu bởi máy tính.

2.2.1 Chuẩn bị dữ liệu cho cáp mạng

Trước khi tín hiệu được truyền đi trên mạng, card mạng phải chuyển đổi tín hiệu từ dạng máy tính sang dạng có thể truyền qua mạng Dữ liệu trong máy tính di chuyển dọc theo hệ thống gọi là Bus, với các loại bus 8-bit, 16-bit, hoặc 32-bit, cho phép truyền dữ liệu đồng thời 8, 16 hoặc 32 bit, được gọi là truyền song song Ngược lại, trên cáp mạng, dữ liệu được truyền dưới dạng một dòng các bit, hay còn gọi là truyền nối tiếp Do đó, card mạng cần chuyển đổi dữ liệu truyền song song trong máy tính thành tín hiệu nối tiếp để có thể truyền trên mạng.

Hình 2.14 Card mạng chuyển tín hiệu từ song song sang nối tiếp.

2.2.2 Gửi và điều khiển dữ liệu

- Khi gửi dữ liệu trên mạng thì card mạng phải đảm bảo:

- Cỡ lớn nhất của dữ liệu có thể truyền trên mạng.

- Xác nhận số lợng dữ liệu đợc gửi.

- Khoảng thời gian truyền các gói dữ liệu.

- Tổng thời gian đợi trớc khi xác nhận đợc gửi đi.

- Số lợng dữ liệu mà card mạng có thể lu trữ.

- Tốc độ truyền dữ liệu trên mạng

Khi card mạng mới hơn có tốc độ giao tiếp nhanh hơn so với card mạng cũ hơn, cần phải điều chỉnh card mạng mới để tương thích với card mạng cũ.

2.2.3 Cấu hình và các thiết lập các tham số

Các card mạng có cấu hình riêng và cần được thiết lập đúng cách để hoạt động hiệu quả Một số card mạng cũ sử dụng dạng đóng gói DIP (due inline package), là phương pháp đóng gói cho các mạch tích hợp, chẳng hạn như chip DRAM Vỏ DIP được làm từ nhựa cứng, bảo vệ vi mạch bên trong, với các chân nối được xếp thành hai hàng song song, hướng xuống dưới Các chân này được thiết kế để cắm chắc vào đế hoặc có thể hàn trực tiếp lên board mạch in.

Hình 2.15 Card mạng thiết kế trên DIP

- Base input/output (I/O) port address

Để thiết lập các tham số của card mạng, người dùng có thể sử dụng phần mềm, điều chỉnh jumper hoặc kết hợp cả hai phương pháp Việc đọc kỹ tài liệu hướng dẫn trước khi tiến hành thiết lập là rất quan trọng để đảm bảo quá trình diễn ra suôn sẻ.

Here is a rewritten paragraph that complies with SEO rules:"Đường ngắt là một đường cho phép các thiết bị như keyboard, disk driver hay NIC gửi lệnh ngắt hoặc các yêu cầu dịch vụ tới bộ vi xử lý Các đường ngắt này được xây dựng sẵn trong phần cứng máy tính và được ấn định các mức độ khác nhau, giúp vi xử lý xác định được mức độ ưu tiên cho các truy vấn Khi NIC gửi một yêu cầu tới máy tính, nó sử dụng một lệnh ngắt và gửi một tín hiệu điện tới CPU của máy tính Mỗi một thiết bị phần cứng trong máy tính sử dụng một đường ngắt khác nhau, được chỉ định khi thiết lập phần cứng lập."

IRQ Computer with an 80486 processor (or higher)

2(9) EGA/VGA (enhanced graphics adapter/video graphics adapter)

3 Có sẵn (nếu không sử dụng cho second serial port

[COM2, COM4] hoặc bus mouse)

5 Có sẵn (nếu không sử dụng cho second parallel port

15 Có sẵn (Nếu không sử dụng cho secondary hard-disk controller) Bảng 2.3 Interrupt Request (IRQ) Lines

Trong hầu hết các trường hợp, NIC thường sử dụng IRQ3 hoặc IRQ5, trong đó IRQ5 là thiết lập mặc định cho đa số hệ thống Nếu cả IRQ3 và IRQ5 đều không khả dụng, người dùng có thể lựa chọn một trong các IRQ khác có sẵn trong bảng.

Base I/O Port là kênh giao tiếp giữa phần cứng máy tính, như NIC, và CPU, được xem như một địa chỉ duy nhất Mỗi thiết bị phần cứng trong hệ thống cần có một Base I/O Port riêng biệt, với số cổng được xác định trong hệ 16 Dưới đây là bảng minh họa một số cổng sử dụng bởi các thiết bị và những cổng còn trống.

200 to 20F Game port 300 to 30F NIC

220 to 22F 320 to 32F Hard-disk controller (for PS/2

2B0 to 2BF 3B0 to 3BF LPT1

2C0 to 2CF 3C0 to 3CF EGA/VGA

2D0 to 2DF 3D0 to 3DF CGA/MCGA (also EGA/VGA, in color video modes

2F0 to 2FF COM2 3F0 to 3F Floppy-disk controller; COM1

Địa chỉ bộ nhớ cơ sở xác định vị trí trong bộ nhớ máy tính (RAM), cho phép NIC sử dụng địa chỉ này như một bộ đệm để lưu trữ dữ liệu vào và ra.

Các nguyên tắc định nghĩa phương pháp máy tính gửi và nhận tín hiệu qua cáp mạng được gọi là phương pháp truy cập Phương pháp truy cập này giúp điều chỉnh dòng giao thông trên mạng khi dữ liệu được truyền, đảm bảo việc kiểm soát giao thông hiệu quả trên cáp.

Mạng máy tính có thể được so sánh với một đường xe lửa, nhưng khác ở chỗ mọi thứ trên mạng đều chuyển động liên tục Tuy nhiên, không phải tất cả đều diễn ra đồng thời, vì nhiều máy tính phải chia sẻ một kết nối cáp Khi hai máy tính cùng gửi dữ liệu lên mạng, có thể xảy ra xung đột giữa các gói dữ liệu, dẫn đến việc cả hai gói đều bị hủy Hình 3.1 minh họa tình huống này khi hai máy tính truy cập mạng cùng lúc.

Hình 3.1 Xung đột xảy ra nếu hai máy tính gửi dữ liệu cùng một lúc

Khi dữ liệu được truyền trên mạng, cần đảm bảo rằng dữ liệu không bị xung đột và không bị phá hủy khi máy tính nhận Do đó, phương pháp truy cập dữ liệu cần phải thống nhất để quản lý hiệu quả trên mạng Nếu các máy tính sử dụng các phương pháp truy cập khác nhau, mạng sẽ gặp lỗi do một số phương pháp có thể chiếm ưu thế và gây tắc nghẽn.

Phương pháp truy cập này ngăn cản việc nhiều máy tính truy cập đồng thời bằng cách đảm bảo rằng chỉ một máy tính có thể gửi dữ liệu lên cáp tại một thời điểm Điều này giúp các máy tính nhận và gửi dữ liệu theo một quy trình có thứ tự, từ đó nâng cao hiệu quả truyền thông trong mạng.

Các phơng pháp truy cập chính

Có 4 phơng pháp đợc thiết kế để ngăn cản sử dụng cáp đồng thời là:

- Carrier-sense multiple access methods with collision avoidance CSMA/CA.

(Đa truy cập có kiểm tra kênh trớc khi phát với phơng pháp tránh xung đột)

P H ơ NΜOG PH á P TRUY C ậ P

(Đa truy cập có kiểm tra kênh trớc khi phát với phơng pháp phát hiện xung đột)

Khi sử dụng phơng pháp này mỗi máy tính trên mạng bao gồm cả server và client kiểm tra cáp để truyền dữ liệu.

Hình 3.2 Máy tính có thể và không thể truyền dữ liệu trên mạng

Máy tính chỉ truyền dữ liệu khi cáp mạng rỗi và không có giao thông Khi một máy tính đang truyền dữ liệu, các máy tính khác không thể truyền cho đến khi quá trình hoàn tất Nếu hai máy tính truyền đồng thời, xung đột xảy ra và cả hai phải ngừng lại một thời gian Phương pháp CSMA/CD, hay còn gọi là phương pháp tranh chấp, cho thấy rằng máy tính trong mạng phải cạnh tranh để có cơ hội truyền dữ liệu Mặc dù điều này có vẻ khó khăn, nhưng thực tế quá trình diễn ra rất nhanh và thường không nhận thấy Số lượng máy tính trên mạng càng nhiều, giao thông càng tăng, dẫn đến việc phải tránh xung đột ngày càng cao, làm giảm tốc độ mạng Sau mỗi xung đột, cả hai máy tính phải thử gửi lại gói dữ liệu, và nếu mạng đang bận, việc gửi lại này sẽ ảnh hưởng đến các gói dữ liệu khác, làm mạng càng chậm hơn Các vấn đề này phụ thuộc vào số người sử dụng mạng và các ứng dụng, trong đó ứng dụng Database thường chiếm băng thông nhiều hơn so với các ứng dụng khác.

3.1.2 CSMA/CA Đây là phơng pháp ít phổ biến nhất Trong phong pháp này tín hiệu máy tính gửi thử trớc khi nó thực sự gửi đi Theo cách đó nó có thể biết khi nào sẽ có xung đột và tránh đợc các xung đột Tuy nhiên việc gửi thử sẽ làm tăng rất nhiều số lợng giao thông trên mạng và làm giảm tốc độ mạng.

Trong phương pháp này, một gói đặc biệt gọi là thẻ (Token) được truyền vòng quanh các máy tính Khi một máy tính cần gửi tín hiệu, nó phải chờ đến khi thẻ rỗi Khi phát hiện thẻ rỗi, máy tính sẽ chiếm quyền điều khiển và có thể gửi dữ liệu Dữ liệu được truyền dưới dạng các khung kèm theo thông tin địa chỉ Hình 3.3 minh họa quá trình một máy tính chiếm quyền thẻ để truyền dữ liệu đến địa chỉ cần thiết.

Phương pháp Demand Priority là một kỹ thuật truy cập mới được thiết kế cho mạng Ethernet 100 Mbps, dựa trên hoạt động của repeater Trong phương pháp này, hai máy tính có thể tranh chấp truyền dữ liệu cùng lúc, tương tự như CSMA/CD Tuy nhiên, Demand Priority cho phép phân loại dữ liệu theo các loại khác nhau, từ đó xác định quyền ưu tiên cho từng loại Khi hub hoặc repeater nhận hai tín hiệu đồng thời, tín hiệu có quyền ưu tiên cao hơn sẽ được truyền trước.

3.2 Mạng máy tính gửi dữ liệu nh thế nào

Dữ liệu thường được hiểu là một chuỗi liên tục các bit 0 và 1 khi truyền từ máy tính này sang máy tính khác Tuy nhiên, thực tế cho thấy dữ liệu được chia thành các gói nhỏ, mỗi gói có khả năng quản lý và chứa thông tin cần thiết để đảm bảo việc gửi từ nguồn đến đích một cách chính xác.

Mạ NΜOG M á Y T í NΜOH GệI D ữ LΜI ệ U NΜOH TH ế NΜO ΜO O

Dữ liệu thường tồn tại dưới dạng các file lớn, nhưng mạng không thể hoạt động hiệu quả nếu máy tính gửi quá nhiều dữ liệu cùng một lúc Để cho phép nhiều người gửi dữ liệu nhanh chóng và dễ dàng, dữ liệu cần được chia thành các gói nhỏ hơn Khi hệ điều hành mạng tại máy tính gửi chia dữ liệu thành các gói nhỏ, nó sẽ thêm thông tin điều khiển cần thiết.

- Tập hợp lại dữ liệu từ các gói nhỏ

- Tập hợp lại theo một thứ tự thích hợp

- Kiểm tra lỗi sau khi đã tập hợp

Cấu trúc của một gói

Gói có thể chứa một vài loại dữ liệu bao gồm:

- Thông tin(chính là dữ liệu hay file)

- Loại máy tính đIều khiển dữ liệu

Thành phần của một gói

Tất cả các máy tính đều chứa các loại thành phần chung đó là:

- Địa chỉ của máy tính gửi

- Địa chỉ của máy nhận

- Lênh chỉ định xem mạng truyền dữ liệu nh thế nào

- Các thông tin cho phép máy tính nhận có thể tập hợp các gói thành dữ liệu đầy đủ.

- Thông tin kiểm tra lỗi

Và các thành phần này có thể chia thành ba phần: Header,Data và Trailer

Hình 3.6 Gói dữ liệu đợc chia thành ba phần

- Tín hiêu thông báo rằng gói dữ liệu đang đợc truyền

- Thông tin đồng hồ để đồng bộ.

Mô tả dữ liệu thực tế Các phần này có kích cỡ khác nhau tuỳ thuộc vào mạng.

Thông tin chính xác của các loại Trailer phụ thuộc vào phương thức giao tiếp hoặc giao thức Trailer thường chứa một thành phần kiểm tra lỗi gọi là cyclical redundancy check (CRC), là một thủ tục toán học tính toán trên gói tại nơi gửi Khi gói đến đích, việc tính toán lại sẽ được thực hiện; nếu kết quả trùng khớp, gói truyền đi là đúng Ngược lại, nếu có sự khác biệt, gói đã bị thay đổi trong quá trình truyền và CRC sẽ gửi tín hiệu yêu cầu gửi lại.

Tín hiệu in gửi tới máy Print server

Máy gửi dữ liệu thành lập một kết nối từ máy tính tới máy print server.

Để thiết lập kết nối với máy chủ in, máy tính sẽ chia dữ liệu thành các gói Mỗi gói này bao gồm địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, dữ liệu và thông tin điều khiển.

Card mạng trên mỗi máy tính kiểm tra địa chỉ nhận trên các gói tại đoạn mạng của nó.

Hình 3.9 Kiểm tra địa chỉ cảu nơi nhận Dữ liệu từ cáp vào card mạng của máy đích

Card mạng chịu trách nhiệm truyền các gói dữ liệu tới máy in Phần mềm mạng sẽ xử lý các gói dữ liệu từ card mạng, trong khi hệ điều hành mạng trên máy nhận sẽ tập hợp các gói này thành một file Cuối cùng, file được chuyển vào bộ nhớ của máy tính và gửi tới máy in.

E THERNΜOET

Có rất nhiều các chuẩn mạng khác nhau Ethernet là một trong các chuẩn thông dụng cho các mạng LAN hiện nay.

Vào năm 1960, Trường Đại học Hawaii đã phát triển mạng LAN đầu tiên mang tên ALOHA, với mục tiêu kết nối toàn bộ khuôn viên trường bằng phương pháp truy cập CSMA/CD Mạng này đã trở thành nền tảng cho chuẩn Ethernet ngày nay Đến năm 1972, Robert Metcalfe và David Boggs tại Xerox Palo Alto Research Center (PARC) đã phát minh ra cáp và khung tín hiệu, và đến năm 1975, họ giới thiệu sản phẩm Ethernet đầu tiên với tốc độ 2.94Mbps, cho phép kết nối hơn 100 máy tính trên 1 km cáp Cùng với sự hợp tác của Xerox, Intel Corporation và Digital Equipment Corporation, Ethernet đã được phát triển thành chuẩn 10Mbps, hiện đang là một trong những chuẩn mạng máy tính và hệ thống dữ liệu phổ biến nhất.

Các đặc điểm của Ethernet

Ethernet là một kiến trúc mạng LAN phổ biến, sử dụng phương pháp truy cập CSMA/CD và thường áp dụng bus physical topology Một số loại mạng Ethernet như 10BASE-T sử dụng start physical topology và bus logical topology Mạng này hoạt động với băng thông cơ sở (baseband) và tốc độ 10 hoặc 100Mbps Cáp truyền thống cho mạng Ethernet thường là cáp đồng trục, nhưng cáp quang cũng được sử dụng để mở rộng mạng Hiện nay, cáp xoắn, đặc biệt là UTP, đang được sử dụng phổ biến hơn.

Ethernet chia dữ liệu thành các gói nhỏ với định dạng riêng biệt, khác với các mạng khác Một khung Ethernet có độ dài từ 64 đến 1518 byte, trong đó mỗi khung cần tối thiểu 18 byte, do đó dữ liệu thực tế trong một khung dao động từ 46 đến 1500 byte Mỗi khung đều chứa thông tin điều khiển và các thông tin chung khác.

Hình 3.12 Định dạng của một ethernet frame

Preamble Đánh dấu bắt đầu một frame

Destination and source Địa chỉ nguồn và đích

Type Đợc sử dụng để xác định giao thức trong tầng mạng Cyclical redundancy check

Bảng 3.1 Định dạng của Ethernet Frame

Một số loại mạng Ethernet

Mạng 10BASE2 sử dụng cáp đồng trục mỏng và đầu nối BCN T-connector để kết nối trực tiếp với card mạng Mỗi cáp mạng cần có một thiết bị cuối (Terminator), trong đó một đầu phải được nối đất Ưu điểm nổi bật của mạng 10BASE2 là chi phí thấp và dễ dàng trong việc kết nối Khi thiết lập mạng 10BASE2, cần lưu ý một số nguyên tắc quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

- Khoảng cách ngắn nhất giữa hai máy là 0.5m

- T-connector phải nối trực tiếp vào card mạng

- Không vợt quá 4 segment trong giới hạn 185m

- Toàn bộ cáp mạng không vợt quá 935m

- Số node tối đa trong một đoạn mạng là 30

- Thiết bị đầu cuối 50ohm phải đợc sử dụng cuối mỗi bus với chỉ một đầu nối đất

Trong một mạng, không được vượt quá 5 segment, với mỗi segment có khả năng kết nối tối đa 4 repeater Chỉ có 3 trong số 5 segment được phép có node mạng, theo nguyên tắc 5-4-3 Nguyên tắc này đảm bảo hiệu suất và tính ổn định của mạng.

The 10BASE5 network utilizes thick coaxial cable and employs an Attachment Universal Interface (AUI) cable that connects from the DIX connector to the back of the network card Similar to the 10BASE2 network, each segment must be terminated with a terminator at the end, as illustrated The primary advantage of the 10BASE5 network is its ability to overcome the cable limitations present in the 10BASE2 network.

H×nh 3.15 10BASE5 Tuy nhiên mạng 10BASE5 cũng phải tuân theo một số quy định sau:

- Khoảng cách ngắn nhất giữa hai Transceiver là 2.5m

- Không vợt quá số đoạn mạng tối đa trong khoảng 500m

- Toàn bộ cáp mạng không vợt quá 2500m

- Cuối của mỗi đoạn mạng phải đợc nối đất.

- Đoạn cáp từ Transceiver đến card mạng không vợt quá 50m

- Số node tối đa trong một đoạn là 100

Mạng 10BASE-T, sử dụng cáp xoắn (UTP), là loại mạng Ethernet phổ biến nhất, dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.3 với băng thông 10Mbps Nó áp dụng cấu trúc hình sao (star topology) với các node kết nối vào một hub trung tâm, đồng thời sử dụng bus logical topology và RJ-45 connector Các segment 10BASE-T có thể kết nối với backbone thông qua cáp đồng trục hoặc cáp quang Với cấu trúc hình sao, mạng 10BASE-T mang lại nhiều lợi ích cho các mạng lớn, bao gồm tính tin cậy và dễ quản lý nhờ vào hub tập trung Mạng 10BASE-T cũng rất linh hoạt, dễ mở rộng và có chi phí hợp lý Một số nguyên tắc cần lưu ý khi thiết lập mạng 10BASE-T.

T OKENΜO RINΜOG

- Nên sử dụng cáp xoắn UTP loại 3 và 5 hay có thể sử dụng cáp STP thay thế

- Chiều dài tối đa của cáp từ Hub tới transceiver là 100m

- Khoảng cách giữa hai máy tính là 2.5m

Mạng Ethernet đặc biệt này sử dụng cáp quang băng thông cơ sở với tốc độ 10Mbps, mang lại ưu điểm vượt trội về khoảng cách và giảm thiểu độ suy giảm tín hiệu truyền.

100Base-x tơng tự nh 10base-t nhng tốc độ 100Mbps và sử dụng băng cơ sở Đôi khi 100Base-X còn đợc gọi là Fast Ethernet.

Kiến trúc Token Ring, phát triển bởi IBM vào giữa những năm 1980, sử dụng cáp xoắn làm cấu trúc dây Năm 1985, phiên bản Token Ring của IBM đã trở thành tiêu chuẩn của Hiệp hội Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI), tổ chức được thành lập vào năm 1918 nhằm thúc đẩy sự phát triển thông qua các chuẩn thương mại và giao tiếp tại Mỹ.

Kiến trúc mạng Token Ring ban đầu được thiết kế dưới dạng vòng vật lý, nhưng IBM đã cải tiến thành cấu trúc hình sao với các máy tính kết nối qua một Hub trung tâm Mạng Token Ring sở hữu nhiều đặc điểm nổi bật.

- Sử dụng phơng pháp truy cập token passing

- Sử dụng cáp STP,UTP loại 1,2,3

- Truyền băng thông cơ sở Định dạng của một Frame Định dạng cơ bản của một frame dữ liệu trong Token ring đợc mô tả nh hình 3.17

H×nh 3.17 Token ring data frame

Trờng của Frame Mô tả

Start delimiter Xác định vị trí bắt đầu của Frame

Access control Xác định mức u tiên của frame

Frame control Chứa thông tin truy cập cáp của máy tính

Destination address Xác định địa chỉ của máy tính nhận dữ liệu

Source address Xác định địa chỉ của máy tính gửi

Information, or data Chứa dữ liệu đợc gửi đi

Chứa thông tin kiểm tra lỗi

End delimiter Xác định kết thúc Frame

Frame status Xác định frame đã đợc copy hay địa chỉ của máy tính đích không có Bảng 3.2 Token ring data frame

Mạng token ring làm việc nh thế nào?

Khi máy tính đầu tiên kết nối vào mạng Token Ring, một thẻ (token) được tạo ra để định dạng dữ liệu cho phép truyền tải trên mạng Thẻ này di chuyển qua các máy tính trong mạng cho đến khi một máy tính muốn gửi tín hiệu và chiếm quyền điều khiển Sau khi chiếm quyền, máy tính sẽ truyền khung tín hiệu qua mạng Khung tín hiệu tiếp tục di chuyển cho đến khi đến máy tính nhận, lúc này máy tính gửi sẽ loại bỏ khung và trao quyền điều khiển cho máy tính khác.

Kiến trúc phân tầng và mô hình OSI

Hầu hết các mạng máy tính hiện nay được thiết kế theo mô hình phân tầng, với mỗi hệ thống thành phần tạo thành một cấu trúc đa tầng Mỗi tầng được xây dựng dựa trên tầng trước đó, và số lượng cũng như tên gọi của các tầng có thể khác nhau tùy thuộc vào các nhà thiết kế Mục đích chính của mỗi tầng là cung cấp các dịch vụ nhất định cho tầng tiếp theo Nguyên tắc của kiến trúc phân tầng yêu cầu tất cả các hệ thống trong mạng phải có cùng cấu trúc tầng, đồng thời định nghĩa các giao diện giữa các tầng để đảm bảo khả năng giao tiếp.

Trong thiết kế mạng, các nhà thiết kế tự do thường lựa chọn kiến trúc riêng, dẫn đến sự không tương thích giữa các mạng do phương pháp truy cập và giao thức khác nhau Điều này gây ra khó khăn trong việc tương tác giữa người dùng Do đó, có sự cần thiết phải tìm kiếm sự hội tụ từ các nhà sản xuất, nhà nghiên cứu và tổ chức chuẩn hóa Để đạt được điều này, việc xây dựng một khung chuẩn về kiến trúc mạng là rất quan trọng, nhằm làm căn cứ cho các nhà thiết kế và sản xuất sản phẩm mạng.

Năm 1984, Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) đã hoàn thiện mô hình tham chiếu cho việc kết nối các hệ thống mở, được gọi là Mô hình Tham chiếu cho Hệ thống Mở (OSI) Mô hình này cung cấp một khung lý thuyết để hiểu và thiết kế các giao thức mạng, nhằm đảm bảo khả năng tương tác giữa các hệ thống khác nhau Mô hình OSI chia quá trình giao tiếp mạng thành bảy lớp, từ lớp vật lý đến lớp ứng dụng, giúp các nhà phát triển và kỹ sư dễ dàng hơn trong việc phát triển và triển khai các giải pháp mạng hiệu quả.

Mô hình Interconnection được sử dụng để kết nối các hệ thống mở nhằm phục vụ cho các ứng dụng phân tán Việc xây dựng mô hình OSI dựa trên kiến trúc phân tầng và các nguyên tắc chủ yếu.

- Để đơn giản cần hạn chế số tầng

- Tạo ranh giới các tầng sao cho các tơng tác và mô tả về dịch vụ là tối thiểu.

Chia các tầng trong hệ thống nhằm tách biệt các chức năng khác nhau, đồng thời sử dụng các công nghệ khác nhau cho từng tầng Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất và quản lý dễ dàng hơn.

- Các chức năng giống nhau đợc đặt cùng một tầng.

- Các chức năng đợc định vị sao cho có thể thiết kế lại mà ảnh hởng ít nhất tới các tầng kết tiếp nó.

- Tạo ranh giới giữa các tầng sao cho có thể chuẩn hoá giao diện tơg ứng.

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

- Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không ảnh hởng tới các tầng khác.

- Mỗi tầng chỉ có một ranh giới với tầng ở trên và dới nó.Các nguyên tắc tơng tự áp dụng cho các tầng con.

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

Và kết quả là mô hình OSI gồm 7 tầng với các chức năng và tên gọi nh sau:

4.2.1 Physical layer (TÇng vËt lý)

Tầng vật lý là lớp thấp nhất trong mô hình OSI, chịu trách nhiệm cho việc điều khiển dữ liệu thô và gửi nhận các dòng bits qua các thiết bị truyền dẫn vật lý Tầng này định nghĩa cách kết nối cáp với NIC, bao gồm số chân và chức năng của mỗi chân cắm Nó cũng quy định kỹ thuật truyền dẫn để truyền dữ liệu trên mạng, cung cấp các chức năng mã hóa và đồng bộ dữ liệu nhằm đảm bảo rằng các bits 0 và 1 được truyền đi và nhận lại một cách chính xác Tầng này thường được gọi là tầng "Hardware".

4.2.2 Data-Link Layer (Tầng liên kết dữ liệu)

Tầng data link có vai trò quan trọng trong việc truyền tải khung dữ liệu giữa các máy tính thông qua tầng vật lý Các chức năng chính của tầng data link bao gồm việc đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu, kiểm soát lỗi và quản lý việc truy cập vào môi trường truyền dẫn.

1 Thành lập và kết thúc liên kết logic (Vitual cuicuit connection) giữa hai máy tÝnh

2 Đóng gói dữ liệu thô từ tầng vật lý thành các frame

3 Điều khiển các frame dữ liệu: Phân tích các tham số của frame dữ liệu, phát hiện lỗi và gửi lại dữ liệu nếu có lỗi

4 Quản lý quyền truy cập cáp, xác định khi nào thì máy tính có quyền truy cập cáp.

4.2.4 Transport layer (TÇng vËn chuyÓn)

Tầng vận chuyển đảm bảo rằng dữ liệu đợc truyền đi không bị mất và không trùng. Chức năng của tầng vận chuyển gồm:

1 Nhận các thông tin từ tầng trên và chia nhỏ thành các đoạn dữ liệu nếu cần.

2 Cung cấp sự vận chuyển tin cậy (End to End) với các thông báo (cknowledgments)

3 Chỉ dẫn cho máy tính truyền không truyền dữ liệu khi buffer là không có sẵn

Tầng phiên thành lập một phiên kết nối giữa các tiến trình đang chạy trên các máy tính khác nhau Các chức năng của tầng phiên gồm:

1 Cho phép tiến trình ứng dụng đăng ký một địa chỉ duy nhất nh là NetBIOS name Tầng session lu các địa chỉ đó để chuyển sang địa chỉ của NIC từ địa chỉ của tiến trình.

2 Thành lập, theo dõi, kết thúc virtual-circuit session giữa hai tiến trình dựa trên địa chỉ duy nhất của nó

3 Định danh thông báo, thêm các thông tin xác định bắt đầu và kết thúc thông báo

4 Đồng bộ dữ liệu và kiểm tra lỗi

4.2.6 Presentation layer (TÇng tr×nh diÔn)

Tầng trình diễn là một phần quan trọng trong quá trình truyền dữ liệu trên mạng, chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu từ tầng ứng dụng sang định dạng chung Tại máy tính nhận, tầng này thực hiện việc chuyển đổi dữ liệu từ định dạng chung về định dạng phù hợp với tầng ứng dụng Các chức năng chính của tầng trình diễn bao gồm việc mã hóa, giải mã và định dạng dữ liệu để đảm bảo tính tương thích giữa các hệ thống khác nhau.

1 Dịch các mã ký tự từ ASCII sang EBCDIC

2 Chuyển đổi dữ liệu, ví dụ từ số Integer sang số dấu phảy đọng

3 Nén dữ liệu để giảm lợng dữ liệu truyền trên mạng

4 Mã hoá và giải mã dữ liệu để đảm bảo sự bảo mật trên mạng

4.2.7 Application layer (Tầng ứng dụng)

Tầng mạng nh là giao diện giữa người sử dụng và các tiến trình ứng dụng, cho phép truy cập vào các dịch vụ mạng Tầng ứng dụng cung cấp nhiều chức năng quan trọng cho người dùng.

1 Chia sẻ tài nguyên và các thiết bị

2 Truy cËp file tõ xa

3 Truy cập máy in từ xa

Mô H ì NΜOH OSI

- Để đơn giản cần hạn chế số tầng

- Tạo ranh giới các tầng sao cho các tơng tác và mô tả về dịch vụ là tối thiểu.

Chia các tầng hệ thống sao cho các chức năng khác nhau được tách biệt, đồng thời các tầng sử dụng công nghệ khác nhau cũng được phân tách rõ ràng.

- Các chức năng giống nhau đợc đặt cùng một tầng.

- Các chức năng đợc định vị sao cho có thể thiết kế lại mà ảnh hởng ít nhất tới các tầng kết tiếp nó.

- Tạo ranh giới giữa các tầng sao cho có thể chuẩn hoá giao diện tơg ứng.

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

- Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không ảnh hởng tới các tầng khác.

- Mỗi tầng chỉ có một ranh giới với tầng ở trên và dới nó.Các nguyên tắc tơng tự áp dụng cho các tầng con.

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

Và kết quả là mô hình OSI gồm 7 tầng với các chức năng và tên gọi nh sau:

4.2.1 Physical layer (TÇng vËt lý)

Tầng vật lý là lớp thấp nhất trong mô hình OSI, chịu trách nhiệm điều khiển dữ liệu thô và gửi nhận các dòng bits qua các thiết bị truyền dẫn vật lý Nó xác định cách kết nối cáp với NIC, bao gồm số chân và chức năng của từng chân cắm Tầng này cũng quy định kỹ thuật truyền dẫn dữ liệu trên mạng, cung cấp các chức năng mã hóa và đồng bộ hóa để đảm bảo rằng các bits 0 và 1 được truyền đi và nhận lại vẫn giữ nguyên giá trị Tầng vật lý còn được gọi là tầng "Hardware".

4.2.2 Data-Link Layer (Tầng liên kết dữ liệu)

Tầng data link có vai trò quan trọng trong việc truyền tải khung dữ liệu giữa các máy tính qua tầng vật lý Nó thực hiện nhiều chức năng, bao gồm kiểm soát lỗi, định địa chỉ MAC và quản lý luồng dữ liệu, đảm bảo rằng thông tin được truyền đi một cách chính xác và hiệu quả.

1 Thành lập và kết thúc liên kết logic (Vitual cuicuit connection) giữa hai máy tÝnh

2 Đóng gói dữ liệu thô từ tầng vật lý thành các frame

3 Điều khiển các frame dữ liệu: Phân tích các tham số của frame dữ liệu, phát hiện lỗi và gửi lại dữ liệu nếu có lỗi

4 Quản lý quyền truy cập cáp, xác định khi nào thì máy tính có quyền truy cập cáp.

Tầng mạng chịu trách nhiệm chuyển đổi địa chỉ logic thành địa chỉ vật lý và định tuyến dữ liệu từ nguồn đến đích Nó xác định đường truyền tối ưu dựa trên điều kiện mạng và ưu tiên dịch vụ Đồng thời, tầng mạng cũng quản lý các vấn đề giao thông, bao gồm chuyển mạch, định tuyến và kiểm soát tắc nghẽn dữ liệu.