Mạng máy tính bài giảng

Khái niệm về mạng − Một mạng máy tính là tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đĩ − Mục tiêu chính − Chia sẻ tài nguyên − Tăng hiệu nă

– { —

BÀI GIẢNG MÔN

CẤU TRÚC MÁY TÍNH VÀ HỢP NGỮ

Thạc sĩ Lê Mạnh Hải

− Chia sẻ tài nguyên

− Tăng hiệu năng và độ tin cậy

− Ba yếu tố cần thiết cơ bản để thiết lập mạng máy tính:

− Chia sẻ thông tin và tài nguyên

− Đường dẫn đi đến máy tính khác

− Quy định về việc điều khiển và truyền dữ liệu

− Một hệ thống mạng khi có một thông điệp từ nơi chuyển (transmitters) gửi đến nơi nhận (receivers), thì thông điệp này sẽ được chuyển thông qua kênh (channel)

II Ba thành phần cơ bản của mạng máy tính:

− Hai hay nhiều nút (nodes) muốn chia sẻ thông tin

− Dây cáp mạng hay những kênh truyền thông khác như: vệ tinh, radio, (phương tiện truyền thông – media)

− Hệ điều hành mạng: UNIX, Netware, Windows NT, Win98/2000 Cho phép các nút mạng giao tiếp được với nhau, các nút mạng phải giao tiếp với nhau theo cùng phương cách, cùng ngôn ngữ hay còn gọi là cùng giao thức (PROTOCOLS)

III Một số thuật ngữ thường gặp

− Server: Là máy tính mà tài nguyên được dùng để chia sẻ trên mạng

− Client: là máy tính dùng các tài nguyên của server

− Workstation: là PC có cấu hình mạnh, hệ điều hành mạng chuyên dụng

và có các đặc tính như: đa nhiệm (multitasking), đa xử lý (multiprocessing) và bảo mật (security)

− Media: phương tiện kết nối vật lý giữa các máy tính với nhau như: cáp mạng (network cabling)

− Backbone: Là trục chính (xương sống) của mạng

− Segment: là hệ thống mạng cấp hai nối vào backbone

− Internetworking: là mạng của nhiều mạng riêng biệt kết nối lại với nhau hay còn gọi là liên mạng

− Gateways: là SW or HW (hay cả hai) để nối các mạng có kiểu mạng khác hẳn nhau

Mạng máy tính có thể phân bố trong toà nhà, thành phố, hay trong phạm vi một quốc gia hay quốc tế dựa vào vị trí phân bố ta có thể chia ra các kiểu mạng sau

− LAN (Local Area Network) - Mạng cục bộ, kết nối các máy tính trong một khu vực bán kính hẹp thông thường khoảng vài trǎm mét Kết nối được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao ví dụ cáp đồng trục, cáp xoắn, hay cáp quang LAN thường được sử dụng trong nội bộ một cơ quan/tổ chức Các LAN có thể được kết nối với nhau thành WAN

− MAN (Metropolitan Area Network): kết nối các máy tính trong phạm

vi một thành phố Kết nối này được thực hiện thông qua các môi trường truyền thông tốc độ cao (50-100 Mbit/s)

− WAN (Wide Area Network) - Mạng diện rộng, kết nối máy tính trong nội bộ các quốc gia hay giữa các quốc gia trong cùng một châu lục Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông Các WAN có thể được kết nối với nhau thành GAN hay tự nó đã là GAN

− GAN (Global Area Network) kết nối máy tính từ các châu lục khác nhau Thông thường kết nối này được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh

Mạng MAN (Metropolitan Area Networks)

Phân loại mạng theo diện tích

IV Hình thái mạng (Network Topologies)

Là sự sắp xếp hình học của các nút và cáp nối trong mạng Có hai kiểu hình thái: vật lý (physical) và lô-gíc (logical)

Hình thái vật lý: Mỗi một mạng được vẽ bởi một sơ đồ mô tả toàn bộ cấu trúc vật

lý của mạng Các hình thái vật lý bao gồm:

− BUS: Kiến trúc mạng dạng BUS dựa trên một đường cáp mạng chính, rồi kết nối các máy tính đến cáp mạng chính đó theo sơ đồ nối tiếp Thông tin trong Tô pô này truyền theo dạng quảng bá (Broadcast)

− Star: Mạng kiến trúc hình sao nối tất cả các máy tính vào một thiết bị tập trung được gọi là HUB, HUB được đặt tại trung tâm của mạng Mạng hình sao có ưu điểm là độ tin cậy cao so với mạng Bus Đây là Tôpô điểm – điểm

− RING: Mạng kiến trúc vòng được tạo ra khi nhiều thiết bị mạng nối với nhau tạo thành một hình tròn Đây chỉ là sự mô tả logic của mạng kiến trúc vòng

Hình thái lô gíc: Đường dẫn mạng mà tín hiệu đi theo được gọi là hình thái lô gíc Hai hình thái lô gíc thường dùng là:

− Bus: phát ra và gửi tín hiệu đến tất cả các thiết bị mạng (a)

− Ring: phát ra và gửi tín hiệu trên một đường dẫn ngược chiều kim đồng

hồ (b)

V Chiến lược mạng (Network Strategies)

Có ba kiểu quan hệ giữa các nút trong mạng với nhau:

− Mạng phân cấp (hierarchical): là hệ thống mà máy chủ ( thường là máy tính lớn-mainframe) điều khiển, truyền thông và xử lý toàn bộ Đầu cuối (Terminal) chỉ nhập liệu, hiển thị kết quả mà không xử lý gì

cả

− Client-Server network: Nhiệm vụ được chia giữa client và server mà được cung cấp bởi dịch vụ mạng

− Mạng ngang hàng (peer to peer): mỗi máy tính trong mạng đều hoạt động như server và client, được chia sẻ và sử dụng tài nguyên của các máy tính khác trong mạng

BÀI 2: Hệ điều hành mạng

Trong bài này chúng ta sẽ nhận diện những đặc tính của một vài hệ điều hành mạng (Network Operating System – NOS) và những clients truy cập đến những hệ điều hành mạng đó

Mục đích

– Nhận diện ba hệ điều hành cơ bản: Giới thiệu ba hệ điều hành phổ biến nhất hiện nay: Microsoft Windows NT Server (2000 Server, 2003 server), Novell Netware, and UNIX

– Nhận diện đặc tính của các trạm làm việc khác nhau: Làm thế nào để kết nối các clients như: DOS, Windows, Macintosh đến các hệ điều hành mạng (dùng các tiện ích kèm theo tích hợp sẵn)

– Nhận diện dịch vụ thư mục (Directory Services) của WinNT và Novell Netware: GiớI thiệu mô hình DOMAIN của WIN NT Directory Services và Novell Directory Services của Novell Netware

– Ngoài ra ta sẽ so sánh các dịch vụ và đặc điểm khác nhau của ba NOS phổ biến nhất hiện này là: NT, Netware, và UNIX

– Bảo mật theo chuẩn C2 của Bộ Quốc Phòng Mỹ

– WinNT có thể dùng để xây dựng một mạng nhỏ, intranet, internet server, mail Server

– Các ứng dụng Win32 API (Application Program Interface), 16bit Windows, MSDOS đã được hỗ trợ trên nền Intel

Các phiên bản: Windows NT Edition

– Win NT workstation: được thiết kế cho trạm làm việc để bàn (desktop operating system) để chạy các ứng dụng thương mại

– Win NT Server: chung cho NOS vừa và nhỏ

– Win NT Enterprise: thiết kế cho hệ thống lớn với độ tin cậy cao

– WinNT Terminal Server: thiết kế cho các dumb terminal, hay PC có cấu hình thấp dùng terminal emulation

Các ứng dụng: BackOffice chạy trên NT Server bao gồm:

– Exchange Server: dịch vụ email

– Proxy Server: tường lửa (Firewall và caching services)

– Internet Information Server (IIS): Internet & Intranet services

– Site Server: dịch vụ quản lý Intranet, internet, e-commerce

– SQL Server: quản lý cơ sở dữ liệu quan hệ

Phân chia mạng: NT Server dùng mô hình DOMAIN (vùng)

– Một domain là nhóm logical các máy tính, thiết bị trên một mạng (một thực thể đơn có những quy luật và quy trình riêng biệt)

– Trên một mạng có một hay nhiều domain, những domains có thể được cấu hình để chia sẻ tài nguyên với domains khác (và ngược lại)

– Thành viên của domain có thể là primary và backup domain controllers, servers hay clients workstations (users login đến domain có quyền truy xuất đến tất cả servers trong domain đó)

– NT server được cài đặt như là primary hay backup domain controllers – Chỉ một primary domain controller tồn tại trên domain Nó chứa domain accounts, user và group database

– Nên có ít nhất một backup domain controller được cài trên một domain Nó chứa bản sao của domain accounts database

– Thay đổi primary domain controller accounts database, thì tất cả các backup domain controllers cũng thay đổI

– Backup domain có thể dùng kiểm tra tính hợp lệ của user account trước khi đưa đến primary domain

– Những domains theo mô hình phân tán nên có ít nhất một backup domain controller tại mỗi địa điểm, để khi users login có thể login tại LAN, nhằm giảm tắt nghẽn đường truyền trên WAN

– NT có thể dùng như một workgroup

– Workgroup được dùng trên mạng peer-to-peer

– Peer-to-peer được thiết kế cho mạng nhỏ không yêu cầu bảo mật như domains

– Mỗi máy tính trong workgroup duy trì một thông tin account của chính

nó và không chia sẻ với hệ thống khác Tài nguyên được truy cập khi đưa user và passw

Người quản trị: NT SuperUser

– Nhằm để quản trị NOS phảI cần có một user có quyền truy xuất cao nhất có thể truy xuất mọi thứ trên mạng,

– User này tạm gọi là superuser Mỗi một NOSes khác nhau sẽ có tên superuser khác nhau

– Có thể định nghĩa thêm users vớI đầy đủ quyền như superuser Users này được dùng trong trường hợp khi bị quên password của superuser – Superuser trên hệ thống NT gọI là ADMINISTRATOR

III Novell Netware

– Là hệ điều hành mạng khá phổ biến

– Workstation dùng phần mềm Novell client để login và truy xuất mạng – Netware Server cung cấp và điều khiển sự truy xuất của các workstation đến tài nguyên mạng bao gồm: chia sẻ máy in (share printers), đĩa (storage), đường truyền (communication device)

Các dịch vụ: Novell cung cấp các dịch vụ cho các users trên mạng như:

– File-storage service: cho phép users lưu trữ files trên đĩa của server – Novell Directory Service (NDS): cung cấp phương tiện quản trị mạng cho users và administrator để quản lý và truy xuất tài nguyên

– Security services: chắc chắn rằng dữ liệu và tài nguyên trên mạng chỉ những users có quyền truy xuất chúng Netware 5.0 đạt bảo mật C2 của

bộ quốc phòng Mỹ

– Printer services: cho phép users chia sẻ máy in trên mạng

– Application services: cho phép người quản trị cài đặt và thiết lập cấu hình ứng dụng chạy trên nền mạng để các users trên mạng có thể truy xuất chúng dễ dàng

– Storage Management Services (SMS): cho phép người quản trị sao lưu

và phục hồi dữ liệu cả trên máy chủ và trạm làm việc Dữ liệu được sao lưu trên băng từ

– Connectivity services: Cho phép người quản trị bảo đảm kết nối Internet và truy cập từ xa

– Web Service: Cho phép người quản trị tích hợp Web-Servers và các giải pháp trên mạng

– Database Services: Cho phép người quản trị đưa ra được giải pháp quản trị CSDL trên mạng

– Communication Services: cho phép dùng hệ thống truyền thông và truyền thông điệp của nhà cung cấp thứ ba (third-party) như: Groupwise, cc:Mail, SMTP

– Multiprotocol Routing (MPR): Cho phép nối mạng Novell đến các mạng cá nhân và công cộng dùng các dịch vụ như: T1, E1, Frame relay, ISDN

– Netware 3.x: dùng bindery-based database để quản lý và duy trì users

và groups MỗI server sẽ có dữ liệu riêng biệt Có nghĩa là nếu cần truy xuất đến 3 servers thì cũng cần 3 users account riêng lẻ

– Netware 4.x: dùng directory service based network Novell Directory Services (NDS) NDS duy trì thông tin về tất cả tài nguyên mạng (như servers, volumes, users, groups và printers) theo sự phân cấp cấu trúc

dữ liệu cây giống như sơ đồ tổ chức Người Quản trị hệ thống có thể tổ chức tài nguyên của mạng tuỳ thuộc vào cấu trúc của workgroup đó

– Netware 5.x: Default Netware 5.0 là TCP/IP, nhưng versrion trước đó dùng IPX/SPX Netware 5.0 bao gồm một vài sản phảm đi kèm với NOS là: 5 users version Oracle, Netscap Fastrack server, FTP Server, IPX/IP gateway, DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Server, DNS Server and client, Netscap Navigator

– Nhiều đặc tính và thuận lợi của UNIX bao gồm : phần mềm ứng dụng

di động (portable), nhiều người sử dụng (multiuser), đa nhiệm (mutitasking), nhiều ứng dụng, công cụ phát triển phần mềm mạnh – Một lý do chính cho việc phát triển và phổ biến của UNIX là khả năng

di động của nó

– UNIX được chạy hầu hết trên máy tính mini đến mainframe

– Không giống như các NOS khác,UNIX được viết bởi C và một ngôn ngữ cấp cao khác Do đó để chuyển UNIX đến một system mới có thể làm quan hệ trong thời gian rất ngắn (recompile)

– Phần mềm ứng dụng viết cho UNIX dễ dàng di động chỉ cần một thay đổi nhỏ, ứng dụng UNIX-based có thể thi hành trên các máy tính UNIX khác

– UNIX có thể làm chức năng như là: workstation, Server, Peer-to-Peer network, workstation với mô hình Client-Server hay mạng phân cấp Các ứng dụng:

– Nhiều ứng dụng tích hợp sẵn, nhà cung cấp thứ 3 (thiry-party), và tiện ích cho phép UNIX nối với các hệ mạng khác như: VMS, MVS, netware, NT

– UNIX có đầy đủ các tiện ích từ email đến các trình biên dịch, có hơn

Người quản trị:

– UNIX Superuser: trên HĐH Unix là “root” User này có toàn quyền trên OS ngay cả trên Server hay workstation

V Thống nhất các NOS

– Ngày nay nhiều networks tập hợp 2 hay nhiều NOSes khác nhau thành một một duy nhất

– Dùng giải pháp tất cả servers hoạt động như clients mà có thể giao tiếp với mạng khác

– Giải pháp Windows NT server mà cho phép NT clients truy xuất đến netware server với gateway Services, Clients service, file & print services, Directory service manager for NETWARE NT server có sẵn UNIX printing support services

– Novell có NDS for NT: cho phép NT users truy cập cả NT và Netware thông qua NDS vớI một lần login Novell có File & print services for UNIX based clients

VI NETWORK CLIENTS

– Clients là phần xuyên suốt của mạng mà người dùng (users) trên đó truy cập đến mạng

– Cung cấp sự kết nối giữa Server và người dùng

– Chọn kiểu client sẽ ảnh hưởng rất lớn đến hiệu năng (performance) của mạng client-server

– Clients có thể: MSDOS, Windows (Win 3.x, NT workstations, Win 9x), Macintosh, Netware clients

– Clients phải cần cài phần mềm và protocol lên clients để có thể giao truy cập server trên mạng

– Nếu cần truy cập đến nhiều hệ điều hành mạng khác nhau thì trên client đó phảI cài nhiều phần mềm clients

1 MS-DOS Clients

– DOS không bao gồm các đặc tính kết nối mạng

– Phần mềm clients cần cài phải tuỳ thuộc vào NOS mà ta cần kết nối, phần mềm này sẽ cài lên DOS

– DOS thực thi chương trình ở chế độ thực (real-mode), nên tại một thời điểm chỉ có thể nạp một chương trình (software client)

– Là vấn đề phức tạp nếu cần nối client với hai NOS khác nhau

2 Windows 3.x & 3.12

– Windows 3.x được cài trên nền MSDOS

– Những giới hạn của DOS client được cải tiến bởi Windows 3.x

– Chương trình Share.exe phải được nạp trước khi nạp Windows, để ngăn ngừa nhiều ứng dụng sử dụng chung một file dữ liệu

– Windows 3.x dùng chế độ real-mode (nạp một network client tại một thời điểm) Clients software trên windows bao gồm: MS Network client, Novell Netware, Artisoft LANtatis

– Mỗi client dùng để kết nối đến mạng của chính nó (Netware nối đến Netware server,….)

3 Windows for workgroup

– Windows for workgroup 3.12 cho phép user thực thi chương trình ở chế độ Protected mode

– Có thể load nhiều hơn một clients tại một thời điểm

– Là mạng peer-to-peer đầu tiên cho phép hệ thống làm chức năng vừa là server và clients

– Cần cài đặt phần mềm trên MAC và Server, để MAC có thể truy cập mạng đến Netware và Windows NT

6 LINUX Clients

– LINUX Workstation đã trở thành phổ biến như là client

– LINIX hỗ trợ TCP/IP, IPX, NetBEUI

– Có thể truy xuất đến nhiều NOS khác nhau

Bài 3: Mô hình mạng 7 tầng OSI

I Tổng quan về mô hình mạng OSI

Các tầng trong mô hình OSI

– Các hệ thống cùng kiến trúc có số tầng giống nhau

– Mỗi tầng cung cấp các dịch vụ cho tầng trên nó

– Chỉ có tầng tương ứng trên các hệ thống mới hiểu được nhau

– Mô hình OSI là mô hình lý tưởng nhất!!!

Giới thiệu OSI Model

– Mô hình OSI (Open Systems Interconnect) đã được phát triển vào những thập niên 1970s bởi tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (International Standards Organization – ISO)

– OSI model đã được thiết kế để cung cấp một cấu trúc và cách tiếp cận phù hợp với việc mô tả, hiểu biết và triển khai mạng

– Bảy lớp được cấu thành cấu trúc mô hình OSI Bảy lớp này được sắp xếp thứ tự từ cao xuống thấp (Application, Presentation, Session, Transport, Network, Data link, và Physical

– Mô hình OSI cung cấp cho chúng ta bộ hướng dẫn thiết kế cho hệ thống truyền thông dữ liệu, cũng như cung cấp cho chúng ta các tiêu chuẩn mô tả các lớp khác nhau của hệ thống truyền dữ liệu tương tác với nhau

– Các nhà cung cấp thiết kế mạng (Cisco, Nortel, Siement, ) dùng đặc tính kỹ thuật của OSI như là tiêu chuẩn kỹ thuật cho việc thiết kế các sản phẩm mạng của họ

– Quá trình truyền thông là sự di chuyển dòng dữ liệu (data flow) giữa các lớp khác nhau cả từ lớp trên xuống và lớp dưới lên

– Dữ liệu bắt đầu từ lớp Application và gửi xuống các lớp để đến lớp Physical Máy tính sẽ nhận dữ liệu tại lớp Physical và gửi nó lên đến lớp Application Quá trình sẽ được lập lại cho đến khi dữ liệu kết thúc

10 nguyên tắc của OSI

– Hạn chế số tầng

– Số dịch vụ giữa các tầng tối thiểu

– Tách biệt chức năng tầng

– Các chức năng tương tự đưa vào một tầng

– Chọn ranh giới tầng theo kinh nghiệm tốt

– Có thể mở rộng một tầng mà không ảnh hưởng tầng khác

– Chuẩn hóa các dịch vụ tầng

– Dữ liệu được xử lý khác nhau ở mỗi tầng

– Có thể thay đổi dịch vụ một tầng mà không ảnh hưởng tầng khác

– Không vượt tầng

3 nguyên tắc chia tầng con

– Chỉ chia khi thực sự cần

– Các tầng con có giao diện tốt với nhau

– Có thể gom các tầng con khi cần

II Tương tác cùng chồng giao thức (Same-Stack)

– Phân cấp thứ bậc của các giao thức trên máy tính mà hình thành nên

mô hình OSI được hiểu như là STACK (chồng giao thức) – Mỗi một máy tính có một chồng giao thức

– Protocols của mỗi lớp trong computer’s stack giao tiếp với lớp tương ứng của nó trong computer’s stack khác

– Để truyền thông, thông điệp phải gửi xuống lớp dưới của chồng giao thức để gửi đi

– Lớp trong chồng giao thức được gửi lệnh xuống các lớp dưới nó và phục vụ lệnh từ các lớp trên nó

– Để truyền thông đến lớp khác các lớp phải có địa chỉ cấu hình trước

III Tương tác khác chồng giao thức (Inter-Stack)

– Khi các lớp trong hai chồng giao thức giao tiếp với nhau Mỗi lớp trong một chồng giao thức sẽ giao tiếp với bản tương ứng trong chồng giao thức khác

– Giao thức thực hiện gói thông tin của chính nó với dữ liệu mà nó cần gửi

– Thông tin thêm vào được gọi là header, bao gồm thông tin và vài yêu cầu của lớp đó Lớp tương ứng của chồng giao thức khác sẽ nhận, đọc,

và xử lý header (xem hình)

– Khi một lớp gửi header và dữ liệu của nó đến lớp bên dưới, thì lớp bên dưới sẽ gom tất cả thông tin lại thành gói (packet) và kèm theo là header của lớp dưới đó

– Khi gói dữ liệu tiến đến đích của nó trong chồng giao thức khác, thì mỗi lớp sẽ phải gỡ bỏ phần thông tin đã được thêm (bởi cùng lớp) và

xử lý thông tin đước chứa trong gói tin đó và chuyển lên lớp trên Khi gói tin đến lớp application, thì dữ liệu sẽ giống như ban đầu

IV Đơn vị dữ liệu dịch vụ (SDU)

– Dữ liệu được chuyển giữa các lớp được hiểu như là Đơn vị dữ liệu

dịch vụ (Service Data Unit), Ví dụ: dữ liệu chuyển từ lớp 4 xuống lớp

3 được gọi là Network Layer Service Data Unit

– Đơn vị dữ liệu dịch vụ được hình thành từ các bits data, mà được có các tên khác nhau tuỳ thuộc vào lớp cần nói chuyện, bên dưới là tên thường dùng

• Bits: Physical

• Frames: Data Link Layer

• Datagrams and segments: Transport layer

• Messages: Application layer

• Packet: bao gồm data và header được dùng cho tất cả các lớp

V Đơn vị dữ liệu giao thức (PDU)

Là đơn vị dữ liệu được sử dụng trong phạm vi một tầng của giao thức Các tác vụ bên trong một tầng xử lý dữ liệu trên các đơn vị này

Khi dữ liệu chuyển sang tầng khác, nó được coi như là một đơn vị dữ liệu dịch vụ của tầng mới, được thêm các thông tin điều khiển (PCI) vào đầu để tạo thành PDU của tầng mới

VI Nhiệm vụ các lớp

Application layer

– Lớp ứng dụng bao gồm phần mềm mạng mà phục nốI kết người dùng đến mạng, cung cấp những giao diện ngườI dùng (user interface) và những đặc trưng của ứng dụng

– Lớp ứng dụng tạo ra môi trường sẵn sàng dùng giao diện lập trình ứng dụng - Application Program Interface (API)

– Lớp này không chỉ là ứng dụng nên nó không bao gồm các phần mềm ứng dụng như spreadsheet (excel), Word Tuy nhiên nó cho phép phần mềm ứng dụng dùng dịch vụ mạng để in ấn và gửi nhận thông điệp (messages)

– Cung cấp dịch vụ chuyển file, dịch vụ mail, Terminal emulation, và các dịch vụ khác

– Định tuyến và địa chỉ hoá packets

Data Link layer

– Hầu hết các mạng quy định rằng tại một thời điểm chỉ có một thiết bị chuyển thông tin trên kênh truyền

– Data Link Layer cung cấp một hệ thống mà thông qua network devices

có thể chia sẻ kênh truyền Chức năng này được gọi là Media Access Control (MAC)

– Data Link Layer được nhận diện là duy nhất cho mỗi máy tính trên mạng bằng cách nhận diện địa chỉ dạng mã của cạc mạng (Network Interface Card – NIC)

– địa chỉ dạng mã (Pre-encoded address) này được gọi là MAC address,

mà được ghi sẵn trên NIC tại nhà máy sản xuất NIC – Data Link layer chuẩn bị dữ liệu cho việc chuyển qua kênh truyền – Để chuyển data đến đích, Data link layer sắp xếp tính hiệu thành những khối thông tin logic được gọi là frames (khung)

– Khung này sẽ được chuyển đến tầng vật lý, để chắc chắn frames có chiều dài thích hợp với tầng vật lý, Data link layer có thể phân khúc dữ liệu đến từ các lớp trên nó

– Để nhận dữ liệu tại đích, data link layer sắp xếp lại các dữ liệu đã phân đoạn trước đó và cố gắng tìm và hiệu chỉnh lỗi trong quá trình truyền

đã xảy ra tại tầng vật lý

– Data Link layer còn thiết lập và duy trì kết nối giữa các thiết bị với nhau trong khi truyền, điều này được gọi là Logical Link Control (LLC)

– Hai chức năng chính của Data Link Layer mà ta thường quan tâm được chia thành hai lớp nhỏ là: MAC layer và LLC layer

Physical layer

– Physical layer cung cấp các giao tiếp điện, cơ khí, máy móc (hardwares)

– Chỉ định các phương tiện để kết nối các thiết bị mạng,

– Chỉ định phương tiện giao tiếp như thế nào với các thiết bị mạng, và dữ liệu như thế nào thì được mã hoá thành tín hiệu điện

– Chỉ định các tín hiệu nào sẽ được chuyển trên mạng

VII Tạo kết nối (Making Connection)

– Physical và Data link layers cung cấp kết nối cục bộ giữa một node với các thiết bị khác trong cùng segment

– Network và Transport layers: cung cấp các dịch vụ tăng cường cho hai lớp dưới như: Remote connections or Internetwork connetions để link hai nodes Kiểu kết nối này còn được gọI là end-to-end connection – Session layer: cung cấp dịch vụ tăng cường cho bốn lớp dưới về các logical connections, thiết lập một liên kết xử lý truyền thông giữa các nodes tách biệt nhau

Họ giao thức (Families of Protocols)

Quá trình truyền thông trên mạng được thực hiện thông qua giao thức (Protocols)

Protocols được phân loại thành các loại với các đặc tính chung như sau:

Lớp Network & Transport cung cấp loại giao thức như:

– Reliability protocols: cung cấp một cách chắc chắn rắng dữ liệu đã được truyền

– Connection protocols: được dùng để thiết lập và duy trì kết nối cho các lớp phía trên

– Routing Protocols: cung cấp một cách chắc chắn rằng dữ liệu đã được chuyển đến đích

Lớp Application, Presentation, Session cung cấp loại protocol như:

– Terminal emulation protocols: cho phép máy tính thực hiện giống một standard terminal mà nó có thể truy xuất đến Host

– File-access protocols: cho phép nodes sử dụng các files trên mạng Ví

dụ clients của mạng khác nhau có thể sử dụng kiểu file và tên khác nhau File access protocols cung cấp một phương tiện chung để truy xuất mạng

– File Transfer protocols: chép files giữa hệ thống lưu trữ mạng và hệ thống lưu trữ khác

– Email protocols: cung cấp việc chuyển và nhận e-mail

– Remote Action protocols: quá trình xử lý được thực hiện client node hay a server Protocol yêu cầu cấu hình quan hệ giữa client và server – Network management protocols: cung cấp các công cụ cho việc cấu hình và duy trì mạng

– Task to task protocols: cho phép các tiến trình phần mềm truyền thông qua mạng

– Multiple session protocols cho phép nhiều mạng nối với nhau

Bài 4: Tầng Vật lý (Physical layer)

I Nội dung

1 Vai trò và chức năng của tầng vật lý

2 Các chuẩn cho giao diện vật lý

3 Phương tiện truyền

3.1 Truyền qua cáp 3.2 Truyền không cáp

II Vai trò và chức năng

– Cung cấp các phương tiện để liên kết vật lý giữa các hệ thống

– Là môi trường truyền tín hiệu điện, cơ, ánh sáng

– Dữ liệu truyền là BIT

Tầng vật lý phải giải quyết khó khăn gì?

– Hai hay nhiều nơi cùng phát

– Không đến đúng nơi nhận

– Tín hiệu nơi gửi và nơi nhận không giống nhau

Giải pháp

– Chia mạng lớn thành các mạng nhỏ để chỉ một nút có thể phát trong một mạng Các mạng con này có thể thực hoặc ảo

– Mỗi nút có một địa chỉ duy nhất toàn cầu

– Tạo các tiêu chuẩn kỹ thuật đảm bảo mối liên kết vật lý như điện áp phát, điện áp nhận, độ dài phân đoạn (cáp)…

Chức năng:

– Tạo giao diện vật lý giữa máy tính và đường truyền

– Tạo đường truyền tín hiệu

– Chuyển đổi tín hiệu trên đường truyền

III Các chuẩn giao diện vật lý

IV Cáp xoắn đôi

– Twisted-pair cable (TP) là đôi dây đồng xoắn với nhau, và được cách điện và bảo vệ bởi lớp vỏ bọc bên ngoài

– Có hai loại cáp chính là: unshielded twisted-pair (UTP) và shielded twisted-pair -STP (STP được bọc bởi bên ngoài bằng lưới kim loại)

– The Electronics Industries Association and the Telecommunications Industries Association's (EIA/TIA) 568 đã đưa ra 5 loại chuẩn cho UTP cáp

transmit voice signals but not data Most telephone cable installed prior to 1983 is Category 1

certified for transmitting data up to 4 Mbps (megabits per second)

twisted three times per foot Category 3 is certified to transmit data up to 10 Mbps

certified to transmit data up to 16 Mbps

certified to transmit data up to 100 Mbps

IBM Cabling System

IBM type Standard label Description

twisted pair Two pairs of 22 AWG (American Wire Gauge standard*) wires surrounded by braided wire

shield

cable Two pairs of 22 AWG wires surrounded by braided shield used for data surrounded by four

additional pairs of 26 AWG cables used for voice

cable

Four, solid, unshielded twisted-pair 22 or 24 AWG wires

Type 5 Fiber optic

cable foil and braided shield

housed in a flat jacket (designed to be run under carpets)

Type 9 Plenum cable Two shielded twisted-pair cables in a fire-safe

jacket

Twisted-pair Connectors

Kiểu chung được dùng cho Twisted-pair Connectors là RJ-45 connector, nó giống như telephone plug (RJ-11) nhưng lớn hơn RJ-45 connector chứa được 8 sợi cáp, trong khi RJ-11 chứa 4

Những mạng Twisted-pair có thể bao gồm thêm các thành phần (hardware) sau:

Distribution rack

and rack shelves

Used to create more room for cables where floor space is at a premium, and to centralize and organize network

connections

Expandable patch

panel Support for multiple ports Transmission speeds of 100 Mbps

Jack couplers (patch

cord) Single or double RJ-45 jacks that snap into patch panels, and wallplates to connect two ports, such as the computer to the

wallplate They support data rates to 100 Mbps

Ưu điểm-nhược điểm (Advantages & Disadvantages)

V Cáp đồng trục

Gọi là cáp đồng trục, chỉ có một sợi dây đồng được bao bọc bởi lớp nhựa cách điện và lưới thép

Có hai kiểu cáp đồng trục là: Thin (thinnet) cable và thick (thicknet)

Bên dưới là bảng so sánh thinnet cable và thick thicknet

Can carry a signal up to approximately

185 meters (607 feet)

Can carry a signal up to approximately

500 meters (1,640 feet)

Is flexible and easy to work with in

connecting network computers Is thicker than thinnet and is used mainly as a "backbone" to connect

thinnet networks together

Coaxial connector

- A British Naval Connector (BNC)-còn được gọi là Bayonet Nut

Connector, Bayonet Neill Concelman, or Bayonet Navy Connector,

được dùng cho thinnet coaxial cable

- BNC T-Connector: có ba đường kết nối, hai nối đến mạng và một cho transceiver device

- Terminator: là một điện trở 100 ôm, được gắn ở cuối của đường dây cáp

Advantages and Disadvantage of coaxial cable

Không dễ nghe lén (hơn cáp Twisted pair) Có thể bị nghe lén

Có khoảng cách kết nối xa hơn twisted pair

VI Cáp quang (Fiber Optic Cable)

- Là cáp mà những tín hiệu ánh sáng được truyền thông qua một sợi dây rất nhỏ làm bằng chất dẻo (plastic) hay sợi thuỷ tinh (glass) được gọi là lõi (core)

- Lõi này được bao bọc trong một ống được làm bằng thuỷ tinh gọi là lớp sơn phủ (cladding)

- Tất cả được bao bọc bởi lớp cách điện gọi là jacket

Đặc tính:

- Độ suy hao nhỏ, dùng cho khoảng cách lớn

- Tốc độ truyền cao

- Mô hình kết nối điểm-điểm (point to point)

- Phạm vi triển khai đa dạng: LAN (vài km); WAN (hàng chục km)

VII Unbounded Media

Unbounded media là phương tiện truyền dữ liệu không thông qua dây cáp Unbounded media bao gồm các liên kết dựa trên các tín hiệu như: Laser, tia hồng ngoại (infrared), radio, Microwave,

Ví dụ: tia hồng ngoại có thể nối các máy tính hay các thiết bị khác thành một hệ thống mạng mà không dùng cáp Mạng này gọi là mạng không dây (wireless)

Ứng dụng

- Kết nối tạm thời trên một mạng LAN đã có sẵn

- Tạo một backup trên mạng LAN đã có sẵn

- Cho phép users làm việc ở xa và hay thường xuyên di chuyển (roaming about)

- Truyền dự liệu ở tốc độ cao 100Mbps

- Chịu ảnh hưởng bởi thời tiết

Radio transmission

- Sóng mang được phát ra mọi nơi

- Tần số sóng mang 900Mhz

- Truyền dự liệu ở tốc độ cao 2-6Mbps

- Triển khai cho mạng wireless LAN

Terrestrial Microwave

- Khoảng cách xa: Chuyển Voice và Video

- Khoảng cách ngắn: tốc độ cao giữa các toà nhà

- Sử dụng dish antenna parabolic

- Sóng phát vào không gian theo hướng nhất định, bằng xung phát sóng

- Tần số sóng mang trên 4-6Ghz hay 223Ghz, tốc độ truyền cao từ 10Mbps

1 Triển khai mạng WAN

Elevation of antennas Maximum distance between points

10 meters (32 feet) 26.07 kilometers (16 miles)

100 meters (328 feet) 82.45 kilometers (51 miles)

feet)

Satellite Microwave

- Khoảng cách xa: 22,300 miles

- Mỗi trạm trên trái đất sử dụng dish antenna parabolic

- Sóng phát vào không gian theo hướng nhất định,

- Tần số sóng mang khoảng 11-14Ghz, tốc độ truyền cao từ 1-10Mbps

- Triển khai mạng GAN

Communication Satellites (3)

VIII Truyền tín hiệu

- Lớp vật lý: tín hiệu điện, năng lượng, sóng điện từ

- Toán học: hệ nhị phân, thập lục, thập phân

- Cách truyền dữ liệu: serial, parallel

- Biểu diễn thông tin: Truyền tính hiệu tương tự, truyền tính hiệu số

Kỹ thuật truyền analog

- Mã hoá các bit dưới dạng sóng

- Truyền băng thông rộng (broadband) trong hệ thống telephone/modem, Sóng vô tuyến (radio-wireless LAN), kênh vệ tinh

Kỹ thuật truyền Digital

- Mã hoá các bit dưới dạng xung

- Truyền băng cơ sơ (baseband) qua cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang

Băng thông cơ sở và băng thông rộng (Baseband & Broadband)

- Baseband transmission line chỉ truyền được 1 kênh/line (băng cơ sở)

- Broadband transmission line truyền được nhiều kênh/line (băng rộng)

Frequency Division Multiplexing

(a) The original bandwidths

(b) The bandwidths raised in frequency

(b) The multiplexed channel

Wavelength Division Multiplexing

Time Division Multiplexing

Time Division Multiplexing

Multiplexing T1 streams into higher carriers

Bài 5: Data Link Layer

I Nội dung

- Chức năng lớp Data link

- Kiểm lỗi

- Các phương thức liên kết dữ liệu

- Các giao thức liên kết chuẩn

III Các dịch vụ cung cấp cho tầng mạng

• Dịch vụ không kết nối - không báo nhận

– Gửi không báo trước

– Nhận không báo lại

Ưu – nhược điểm?

• Dịch vụ không kết nối - báo nhận

– Gửi không báo trước, nhận có báo lại

• Dịch vụ hướng kết nối - báo nhận

– Trước khi gửi có hỏi (thiết lập đường truyền)

– Nhận được phải trả lời

– Có 3 pha: Thiết lập, truyền và bỏ kết nối

Ưu – nhược điểm?

IV Lập khung

– Các bít nhận từ tầng vật lý cần được tạo thành luồng các bít Phải ngắt các bít thành các chuỗi bít là khung (frame)

– Bài toán tạo khung?

– 011111000111010101000110 được hiểu là mấy khung?

– Tiêu chí tạo khung?

• Ví dụ: Câu sau được hiểu thế nào

“Quê hương toi cò cón sông xbnh biệc”

– Có 4 số sau: 0000000000, 0000011111, 11111100000,1111111111 (tương ứng 1,2,3,4)

– Nếu máy nhận được 0011111000 thì đó là số mấy?

– Khả năng tự sửa lỗi là mấy bít?

• Mã Hamming: bít kiểm 1,2,4,8,16… (2^n)

– Tạo mã hamming?

• Sửa mã đúp: Truyền theo cột

• Mã phát hiện lỗi: Parity bit (bít chẵn lẻ), checksum

– 011010010 (Tổng chẵn)

VI Kiểm soát dòng

• Còn gọi là đồng bộ (để máy gửi và nhận không bị tràn)

t Các g

VII Các giao thức liên kết chuẩn

1 HDLC

– Xuất phát từ chuẩn SDLC của IBM dùng trong mạng SNA

– Phát triển thành chuẩn X.25 và LAPB

– Nghi thức cửa sổ trượt 3 bít

Cấu trúc

– Flag: 01111110

– Address: Địa chỉ trạm đích

– Control: định danh, số thứ tự…

– Data: dữ liệu có chiều dài bất kỳ

– Checksum: Mã kiểm lỗi

giám sát và

Trường điều khiển 3 loại khung

• (a) Thông tin( information)

Là cải tiến của SLIP,

VIII Chia lớp con trong lớp liên kết dữ liệu

• Tầng Data Link thường được chia làm 2 tầng con là tầng con điều khiển truy

– Phải có địa chỉ IP tr– Không thể chứng thực (an ninh mạng?) –

cập phương tiện (Media Access Control- MAC) và điều khiển kết nối lô gíc (Logical Link Control LLC)

MAC thực thi các chức năng

chẳng hạn như điều soát việc thâm nhập đường truyền và ghi dữ liệu theo một định dạng tín hiệu hợp lệ

Lớp con trên của Data Link

năng có liên quan đến lớp Network của Data Link, chẳng hạn như cung cấp

và duy trì việc kết nối với mạng

• Nếu các tín hiệu được truyền đồng thời thì xung đột (collisions) xảy ra Xung đột (collision) là hiện tượng mất dữ liệu do các tín hiệu trộn lẫn vào nhau và

bị hỏng không truyền được

• Ba phương pháp thâm nhập kênh truyền thông xử lý những sự cố này là: phương pháp tranh chấp (contention), kiểm soát vòng (polling) và truyền mã thông báo (token passing)

Các giao thức đa truy nhập

• ALOHA

• CSMA

• Các giao thức không xung đột

• Các giao thức LAN vô tuyến

• Radio Cellular Digital

ALOHA

Hoạt động

• Truyền bất cứ khi nào cần

• Nhận lại thông báo và kiểm, nếu hỏng thì truyền lại sau một thời gian ngẫu nhiên

Lỗi truyền với khung sẫm

Đa truy cập cảm sóng mang Carrier Sense Multiple Access

• Hoạt động:

1 Nghe kênh truyền xem có rảnh không

2 Nếu bận, về 1