Mạng lan và một số phương thức truy cập mạng

Khoa Điện tử Viễn thông Bộ môn: Điện tử Tin học Lời nói đầu Mạng máy tính Vâng, không thuật ngữ tuý khoa học mà trở thành đối tợng nghiên cứu ứng dụng nhiều ngời nhiều phạm vi hoạt động khác Thật vậy, mạng máy tính thiếu đợc doanh nghiệp công ty, đô thị, quốc gia hay toàn giới Mạng dành cho tất ngời Từ ngời lớn đến trẻ nhỏ, có nhu cầu truyền hay nhận thông tin, liệu nhiều dịch vụ phong phú khác - điều mà trớc nói đợc coi điều không tởng Nh mạng máy tính đà phát triển mạnh mẽ không ngừng thay đổi Trong năm gần nhiều dự án phát triển Công nghệ Thông tin nớc ta đà đợc thực để không ngừng đại hoá mặt Nhận thức đợc tầm quan trọng mạng nh nên em đợc hớng dẫn thầy Nguyễn Thanh Bình nghiên cứu đề tài Mạng LAN số phMạng LAN số phơng thức truy cập mạng với mục đích đánh giá đợc phơng thức truy cập mạng Trên sở ta lựa chọn đợc phơng thức truy cập mạng phù hợp Đồ án cđa em gåm ch¬ng nh sau: Ch¬ng I : Tổng quan mạng máy tính Chơng II : Mạng LAN số phơng thức truy cập mạng Mặc dù đợc giúp đỡ nhiều từ thầy Nguyễn Thanh Bình nhng thân hạn chế nhiều mặt kiến thức, tài liệu tham khảo nh thời gian, đồ án không tránh khỏi thiếu sót Rất mong đợc góp ý bảo tận tình thầy cô giáo Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo khoa Điện tử - Viễn thông môn Điện tử - Tin học Đặc biệt tới thầy giáo hớng dẫn em là: Nguyễn Thanh Bình, ngời đà hết lòng hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Chơng I Tổng quan mạng máy tính Mạng hai hay nhiều máy tính đợc nối với đờng truyền vật lý theo kiến trúc Mạng LAN số phĐờng truyền vật lý: Dùng để chuyển tín hiệu điện tử máy tính Mạng LAN số phKiến trúc mạng: Thể cách nối máy tính sao(gọi topo mạng) tập hợp quy tắc, quy ớc mà tất thực thể tham gia truyền thông Khoa Điện tử Viễn thông Bộ môn: Điện tử Tin học mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt (gọi giao thức mạng) Phân loại mạng máy tính 1.1 Phân loại theo phạm vi Có loại m¹ng sau: 1.1.1 M¹ng cơc bé (Local Area Networks - viết tắt LAN) LAN nhóm máy tính thiết bị truyền thông mạng đợc liên kết khu vực địa lý hạn chế (bán kính nhỏ Km) nh nhà cao èc, khu trêng häc…LAN cã khuynh híng chØ sư dơng kiểu truyền tải hệ đấu cáp Các LAN có đặc tính sau: - Chuyển giao liệu với tốc độ nhanh - Tồn khu vực địa lý giới hạn - Công nghệ tơng đối rẻ tiền 1.1.2 Mạng đô thị (Metropolitan Area Networks _ viết tắt MAN) Giới hạn MAN khu vực cấp thành phố, thị xà trung tâm kinh tế xà hội (có bán kính nhỏ 50 Km) MAN có đặc tính sau: - Chuyển giao liệu với tốc độ nhanh - Tồn khu vực địa lý giới hạn - Có thể kết hợp với nhiều LAN - Công nghệ tơng đối đắt tiền 1.1.3 Mạng diện rộng (Wide Area Networks - viết tắt WAN) Phạm vi mạng trải rộng toàn quốc hay vợt qua biên giới quốc gia chí lục địa WAN có đặc tính sau: - Chuyển giao liệu với tốc độ nhanh - Tồn khu vực không hạn chế - Dễ bị trục trặc quÃng cách truyền liệu xa - Có thể kết hợp nhiều MAN LAN - Công nghệ đắt tiền 1.1.4 Mạng toàn cầu (Global Area Networks - Viết tắt GAN) Phạm vi mạng trải rộng khắp lục địa trái đất 1.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển m¹ch Cã lo¹i m¹ng sau: 1.2.1 M¹ng chun m¹ch kênh (Circuit Switched Networks) Khoa Điện tử Viễn thông Bộ môn: Điện tử Tin học Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với chúng thiết lập kênh cố định để truyền liệu đợc trì hai bên liên lạc Ưu điểm: - Thông tin đợc truyền trực đờng dây cố định nên lỗi bít truyền - Thời gian truyền tải ngắn trễ nút Còn trễ đờng dây nhỏ bỏ qua Nhợc điểm: - Phải tốn thời gian thiết lập kênh thu hồi giải phóng kênh - Hiệu suất thấp kênh bị bỏ không hai bên hết thông tin cần truyền nhng hai bên cha ngắt Trong thực thể khác không đợc sử dụng kênh truyền 1.2.2 Mạng thông báo (message) Với kích thớc không hạn chế, thông báo chứa vùng thông tin điều khiển rõ đích thông báo Căn vào thông tin mà nút trung gian chuyển thông báo tới nút theo đờng dẫn tới đích Nh nút cần lu trữ tạm thời để Mạng LAN số phđọc thông tin điều khiển thông báo để sau chuyển tiếp thông báo Ưu điểm: - Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao - Giảm tình trạng tắc nghẽn mạng - Có thể điều khiển truyền tin cách xếp độ u tiên cho thông báo - Vì gửi tất gói nên không công xếp lại liệu Nhợc điểm: - Do kích thớc thông báo không hạn chế nên phí tổn lu trữ tạm thời ảnh hởng đến thời gian đáp chất lợng truyền - Có trễ lu trữ xử lý thông tin điều khiển nút nên thích hợp với dịch vụ thông tin kiểu th điện tử (E-Mail) 1.2.3 Mạng chuyển mạch gói (Packet Switched networks) Mỗi thông báo đợc chia làm nhiều phần nhỏ gọi gói (packet) có khuôn dạng quy định trớc Mỗi gói tin có thông tin điều khiển đích Ưu điểm: Do đợc giới hạn kích thớc tối đa nên nút mạng (nút Khoa Điện tử Viễn thông Bộ môn: Điện tư – Tin häc chun m¹ch) cã thĨ xư lý toàn gói tin nhớ mà không cần lu trữ lên đĩa Do tốc độ truyền nhanh chuyển mạch thông báo Nhợc điểm: Mỗi gói tin thông báo đợc gửi qua mạng tới đích nhiều đờng khác nên gói tin tới đích thứ tự đợc Vì cần phải cài đặt chế Mạng LAN số phđánh dấu gói tin phục hồi gói tin thất lạc truyền bị lỗi nút mạng Nhận xét: Do có u điểm mềm dẻo hiệu suất cao nên mạng chuyển mạch gói đợc dùng phổ biến Việc tích hợp hai kỹ thuật chuyển mạch kênh chuyển mạch gói mạng thống gọi mạng dịch vụ tích hợp số ISDN (Intergrated Services Digital Networks) 1.3 Phân loại theo phơng thức xử lý thông tin bên mạng Có hai loại phơng thức xử lý thông tin bên mạng: 1.3.1 Phơng thức xử lý tập trung Tất thông tin liệu toàn mạng tập trung vào vài máy chủ Các máy chủ thờng máy lớn chạy hệ ®iỊu hµnh ®a nhiƯm vµ cho phÐp nhiỊu ngêi sư dụng lúc Các trạm làm việc có chức nhập xuất liệu Máy chủ thực tất công tác xử lý lu trữ quản lý thông tin nh ngời sử dụng 1.3.2 Phơng thức xử lý phân tán Các thông tin liêu phân tán đợc xử lý lu trữ trạm làm việc độc lập trao đổi thông tin cho thông qua mạng dới quản lý máy chủ ngời điều hành mạng Mô hình OSI 2.1 Sự đời mô hình OSI Để giảm phức tạp thiết kế cài đặt mạng hầu hết mạng máy tính có đợc phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng Tuy nhiên đa dạng giới mặt ngời, khu vực phát triển, tính cạnh tranh t tởng thiết kế phong phú nhng lại có xu hớng toàn cầu hoá hoà trộn hợp hệ thống thông tin nên việc thiết kế xây dựng hệ thống tùy tiện mà cần phải có yêu cầu quy tắc định Vì tổ chức tiêu chuÈn ho¸ Quèc tÕ (International Organization for Standardization – viÕt tắt ISO) đà đa mô hình phân lớp mạng chuẩn Khoa Điện tử Viễn thông Bộ môn: Điện tử Tin học cho tất hệ thống thông tin nói chung gọi mô hình liên kÕt c¸c hƯ thèng më (Open System Interconection – viÕt tắt OSI) Mô hình liên kết mạng đợc thiết kế theo nguyên tắc sau: * Mô hình có n lớp nhng chức lớp phải rõ ràng-không chồng chéo, không lặp lại tuân theo chuẩn Quốc tế * Tối thiểu hoá lợng thông tin qua hai lớp để làm tăng tính độc lập việc thiết kế hệ thống nhng không giảm hiệu sử dụng mạng * Số lợng lớp không nhiều để hệ thống không trở nên phức tạp chức lớp trở thành vụn vặt không gộp lại để chức lớp trở nên cồng kềnh 2.2 Mô hình OSI nguyên tắc trao đổi thông tin Sau thảo luận đến thống Tổ chức ISO đà đa mô hình phân lớp mạng gồm có líp nh h×nh vÏ sau: User Appliation Presentation Session Transport Network Data Link Physical ứng dụng Trình bày Phiên Truyền tải Mạng Liên kết liệu Vật lý Ngời sử dụng §êng trun vËt lý Hình 1.1: Mô hình OSI Nguyên tắc trao đổi thông tin là: Đối với bên phát thông tin chuyển từ lớp xuống lớp dới bên thu diễn theo chiều ngợc lại Khoa §iƯn tư –ViƠn th«ng Bé m«n: §iƯn tư – Tin học Mô hình OSI tập trung vào khái niệm: Giao thức, giao diện dịch vụ * Giao thức Nh đà nói phần định nghĩa giao thức 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 * Giao diện Giữa cặp lớp liền kề có giao diện Giao diện xác định thao tác dịch vụ mà lớp dới cung cấp cho lớp Mục đích giao diện giảm tới mức nhỏ lợng thông tin phải truyền lớp làm cho việc thay cài đặt lớp cài đặt hoàn toàn khác trở nên đơn giản cài đặt cần cung cấp xác tập dịch vụ cho lớp giống nh cài đặt cũ * Dịch vụ Một dịch vụ phơng tiện (facility) mà lớp cung cấp cho lớp để thực khía cạnh việc truyền thông liệu Các định hớng kết nối không kết nối Khi sử dụng dịch vụ định hớng kết nối, ngời sử dụng dịch vụ đầu tiªn thiÕt lËp mét kÕt nèi, sư dơng kÕt nèi giải phóng kết nối Trong dịch vụ không kết nối, thông báo mạng địa nơi nhận đầy đủ đợc quyền qua hệ thống độc lập với thông báo khác Một dịch vụ đợc định rõ tập hàm để ngời sử dụng truy nhập dịch vụ Có loại hàm mà ta nói phần sau là: Request (yêu cầu), Indication (chỉ báo), Response (trả lời), Confirm (xác nhận) 2.3 Chức lớp mô hình OSI 2.3.1 Physical: Cung cấp phơng tiện điện, cơ, chức năng, thủ tục để kích hoạt, trì đình liên kết vật lý hệ thống + Thuộc tính Mạng LAN số phđiện liên quan ®Õn sù biĨu diƠn c¸c bÝt (c¸c møc ®iƯn thÕ) tốc độ truyền bít + Thuộc tính Mạng LAN số phcơ liên quan đến tính chÊt vËt lý cđa giao diƯn víi mét ®êng trun (kích thớc, cấu hình) + Thuộc tính Mạng LAN số phchức chức đợc thực phần tử giao diện vật lý, hệ thống đờng truyền + Thuộc tính Mạng LAN số phthủ tục liên quan đến giao thức điều khiển việc truyền xâu bít qua đờng truyền vật lý Khoa Điện tử Viễn thông Bộ môn: Điện tử Tin học 2.3.2 Data Link: Cung cấp phơng tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy gửi khối liệu (frame) với chế đồng hoá, kiểm soát lỗi kiểm soát luồng liệu cần thiết 2.3.3 Network (Mạng): Thực chức liên quan tới mạng nh lập địa thông điệp, diễn dịch địa tên logic thành địa vật lý Thực công tác chọn đờng (hớng từ máy tính nguồn tới máy tính đích) Nó định liệu đợc truyền đờng dựa vào tình hình mạng, u tiên dịch vụ yếu tố khác Nó quản lý lu lợng mạng, nh chuyển đổi gói, định tuyến kiểm soát tắc nghẽn liệu 2.3.4 Transport (Truyền tải): Thiết lập kênh thông tin tạo lớp ứng dụng, tạo kết nối đầu cuối tới đầu cuối phục vụ cho việc truyền tải liƯu 2.3.5 Session (Phiªn): Thùc hiƯn thiÕt lËp hay kÕt thúc kết nối chơng trình ứng dụng 2.3.6 Presentation (Trình bày) Thể khuôn dạng liệu, mà hoá, giải mà thông tin 2.3.7 Application (ứng dụng): Có chức giao tiếp với ngời dùng - cung cấp đến ngời dùng dịch vụ mà mạng thông tin làm 2.4 Mô hình trao đổi thông tin 2.4.1 Nguyên lý hoạt động hàm nguyên thuỷ System A System B (N + 1)layer (N + 1)layer Request confirm response Indication -SAP SAP (N)layer (N)layer Khoa Điện tử Viễn thông Bộ môn: Điện tử – Tin häc Hình 1.2: Sơ đồ hoạt động hàm nguyên thuỷ Trong đó: Request (yêu cầu): Là hàm mà ngời sử dụng dịch vụ dùng chức Indication (chỉ thị): Là hàm mà ngời cung cấp dịch vụ dùng để gọi chức hay bảo chức đà đợc gọi điểm truy nhập dịch vụ (service Access Point viết tắt la SAP) Response (trả lời): Là hàm mà ngời sử dụng dich vụ dùng để hoàn tất chức đà đợc gọi từ trớc hàm Indication SAP Confirm (xác nhận): Là hàm mà ngời cung cấp dịch vụ dùng để hoàn tất chức đà đợc gọi từ trớc hàm Request SAP Trong sơ đồ trên, quy trình thực nh sau: - TÇng (N+1) cđa A gưi xng tÇng (N) kỊ dới hàm Request - Tầng (N) A cấu tạo đơn vị liệu để gửi yêu cầu sang tầng (N) B theo giao thức tầng (N) đà định - Nhận đợc yêu cầu, tầng (N) B báo lên tầng (N+1) hàm Indication - Tầng (N+1) B trả lời hàm Response gưi xng tÇng (N) - TÇng (N) cđa B cấu tạo một đơn vị liệu để gửi trả lời trở tầng (N) A theo giao thức tầng (N) đà định - Nhận đợc trả lời, tầng (N) A xác nhận với tầng (N+1) kề hàm Confirm 2.4.2 Nguyên tắc trao đổi thông tin lớp PDUn ICIn+1 Lớp n+1 IDUn+1 + PCIn SDUn PDUn ICIn IDUn Khoa §iƯn tư Viễn thông Bộ môn: Điện tử Tin học SDUn-1 Lớp n Lớp n-1 Hình 1.3: Mô hình trao đổi thông tin dới Thông tin trao đổi lớp khối liệu theo nguyên tắc từ xuống dới SDU (service Data Unit): Đơn vị liệu dịch vụ: Là đơn vị liệu cần đợc xử lý mà n nhận đợc từ lớp n+1 bên PCI (Protocol Data Unit): Đơn vị liệu thủ tục - Đây khối thông tin liệu mà lớp n đà thêm vào xử lý khối thông tin liệu nhận đợc từ lớp bªn trªn (SDUn) PDU = PCI + SDU (Protocol Data Unit): Đây khối liệu hoàn chỉnh lớp n sau đà xử lý xong Nó đợc chuyển xuống cho lớp bên dới trở thành SDU cđa líp díi Nh vËy PDUn = SDUn-1 PDUn sÏ đợc chuyển cho lớp n ngang với thực thể xa ICI (information Coltrol Interface) Thông tin điều khiển giao diện Điều khiển việc chuyển PDU từ líp bªn trªn xng líp bªn díi IDU (Interface Data Unit): Đơn vị liệu giao diện toàn lợng thông tin qua giao diện hai lớp Nh IDUn = PDUn + ICIn Quá trình truyền thông tin từ lớp đến lớp đợc mô t¶ nh sau: User User Data PCI7 Application PCI6 Presentation PCI5 Session PCI4 Transport PCI3 Physical H T T SDU6 SDU5 SDU4 SDU3 Network Data Link SDU7 H Dßng bÝt đờng truyền vật lý T Khoa Điện tử Viễn thông Bộ môn: Điện tử Tin học Hình 1.4: Quá trình truyền thông tin lớp Khi ngời sư dơng mn gưi khèi d÷ liƯu Hä sÏ trun khối liệu cho lớp 7, lúc khối liệu thành SDU7 Lớp xử lý gắn thêm phần thông tin điều khiển thủ tục đợc truyền xuống lớp bên dới Quá trình tiếp tục đến lớp PDU3 chuyển xuống lớp đợc xử lý cách cắt thành nhiều đoạn liệu nhỏ, đoạn liệu đợc gắn thêm phần tiếp đầu H (Header) phần tiếp ®u«i T (Trailer) Ta cã thĨ coi PCI2 chÝnh b»ng tổng H T ( H+T = PCI2) Tại lớp khối liệu đợc gọi khung truyền, đợc truyền đờng truyền vật lý 2.5 Các chuẩn hệ thống mở ISO CCITT lµ hai tỉ chøc Qc tÕ tÝch cùc tao chuẩn cho thông tin máy tính ISO đa chuẩn để sử dụng cho nhà sản xuất máy tính chủ yếu quan tâm từ tầng ®Õn tÇng Trong ®ã CCITT chđ u quan tâm giải từ tầng đến tầng Định nghĩa chuẩn dùng cho kết nối thiết bị vào kiểu mạng chuyển mạch gói công cộng Quốc gia Quốc tế khác đà công bố khuyến nghị họ giao thức X25 Tuy nhiên, mức độ xen phủ lẫn công nghiệp máy tính công nghiệp viễn thông tăng lên mức độ cộng tác mức độ chung chuẩn đợc đa tổ chức tăng lên Ngoài ra, trớc song hành với hoạt động chuẩn hoá ISO, Bộ quốc phòng Mỹ nghiên cứu kết nối mạng nhiều năm thông qua quan DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) Kết đời mạng đợc phát triển phủ khác Liên mạng tổ hợp đợc gọi đơn giản Internet với giao thức TCP/IP So sánh mô hình OSI với TCP/IP X25 nh h×nh sau: ISO - OSI Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical TCP/IP CCITT