Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc và các thiết bị nối mạng pdf

Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc và các thiết bị nối mạng... Phân chia dữ liệu Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc và các thiết bị nối mạng... 8/15/1004 11 Các tầng trong một m

Trang 1

8/15/1004 1

 Tranh chấp (Contention methods)

 Tiếp sức vòng tròn (Token-passing methods)

 Nhu cầu ưu tiên (Demand-priority methods)

Có nhiều kỹ thuật được đưa ra

để giảm thiểu số lượng tranh chấp

Một cơ cấu có tên carrier sensing,

theo đó mỗi máy đều “thăm dò”

trên mạng trước khi truyền tín hiệu

đi Nếu mạng bận, máy sẽ ngừng

truyền cho tới khi mạng hết bận trở

lại Chiến lược này còn gọi là LBT

(Listening before talking) có thể làm

giảm các xung đột đáng kể

Một kỹ thuật khác là carrier

detection, với kỹ thuật này các máy

tính liên tục lắng nghe trên mạng

khi chúng đang truyền Nếu có một

máy tính dò thấy có tín hiệu khác

can thiệp vào tín hiệu mà nó đang

gửi thì nó sẽ ngưng truyền và đợi

một khoảng thời gian ngẫu nhiên

trước khi truyền lại

Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc và các thiết bị nối mạng

Trang 2

8/15/1004 3

 Carrier detection và carrier sensing được dùng trong hầu hết

các kiểu Ethernet có tên CSMA/CD (carrier-sense multiple access

with collision detection)

 CSMA/CD giới hạn kích thước của mạng trong khoảng 2500m

 Mạng LocalTalk của Apple sử dụng giao thức CSMA/CA

(carrier-sense multiple access with collision avoidance)

Trong cơ chế CSMA/CA, mỗi máy tính đều gửi một tín hiệu thông

báo rằng nó sắp sửa truyền dữ liệu, và như vậy các máy khác phải

đợi để truyền sau

 CSMA/CA có thêm một lớp mệnh lệnh do đó giảm được tranh

chấp

Việc truyền tín hiệu thông báo lại làm cho giao thông mạng tăng

lên và việc liên tục lắng nghe tín hiệu thông báo càng tăng thêm tải

trên mạng

Tranh chấp là một giao thức đơn giản có thể hoạt động với phần

mềm và phần cứng mạng đơn giản

 Trừ khi mức độ lưu thông vượt quá 30% khả năng của băng

thông, phương pháp tranh chấp làm việc rất tốt

Các mạng hoạt động dựa trên giao thức tranh chấp có hiệu suất

cao mà chi phí lại thấp

Các xung đột gia tăng theo khi có thêm các máy tính dùng mạng,

 Tóm lại, phương pháp điều khiển truy cập tranh chấp thường

thích hợp với mạng có lượng lưu thông gián đoạn Nghĩa là các

đợt chuyển giao tập tin lớn không liên tục và có tương đối ít máy

tính

Trang 3

8/15/1004 5

 Thẻ bài là một đơn vị dữ liệu đặc biệt trong đó có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi)

 Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận được một thẻ bài rỗi Khi nhận được thẻ bài trạm sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành bận, nén gói dữ liệu có kèm theo địa chỉ nơi nhận vào thẻ bài

và truyền đi theo chiều của vòng

 Khi token được trao cho một máy tính thì các máy tính khác trên mạng không thể truyền dữ liệu

Token-Passing Access Method ( truyền thẻ bài )

Trong giao thức này cần giải quyết hai vấn đề có thể dẫn đến phá

vỡ hệ thống:

 Việc mất thẻ bài làm cho trên vòng không còn thẻ bài lưu chuyển nữa

 Thẻ bài ở trạng thái bận lưu chuyển không dừng trên vòng

Demand priority là một phương

pháp truy cập dùng với tiêu chuẩn

100VG-AnyLAN 100Mbps

 Trong kiểu Demand priority,

các nút mạng được nối với Hub,

và các Hub đó lại nối với các Hub

khác Vì vậy sẽ có sự tranh chấp

xảy ra giữa các Hub

 Demand priority cung cấp một

cơ chế để ưu tiên việc truyền dữ

liệu Nếu có tranh chấp xảy ra, dữ

liệu có độ ưu tiên cao hơn sẽ

được truyền trước

Demand Priority Access Method (nhu cầu ưu tiên)

Trang 4

8/15/1004 7

Sharing Monopolizing the network

 Mỗi tập tin được kiểm tra

riêng để tìm lỗi, và nếu có lỗi

thì chỉ gói tin đó (chứ không

phải toàn bộ tập tin) cần được

truyền lại

Phân chia dữ liệu

Trang 5

8/15/1004 9

Khi hệ điều hành mạng ở máy gửi chia nhỏ dữ liệu thành các gói, nó

thêm vào những thông tin điều khiển để có thể:

 Truyền đúng dữ liệu gốc, đã được chia thành những gói nhỏ

 Tập hợp lại thành dữ liệu ban đầu theo đúng thứ tự khi nó tới đích

 Kiểm tra phát hiện lỗi dữ liệu sau khi nó được tập hợp lại

Header (phần đầu) bao gồm tín hiệu thông báo

cho biết gói tin bắt đầu chuyển đi, địa chỉ nguồn, địa

chỉ đích và thông tin thời gian đồng bộ truyền tin

Thành phần chính của gói tin phụ thuộc vào các giao thức mà bạn đang

sử dụng Thông thường các gói tin chứa những thành phần sau:

Data (dữ liệu) chứa đựng dữ liệu gốc được truyền

phần này có kích thước khác nhau tùy thuộc vào

từng loại mạng, thông thường từ 512 bytes - 4 KB

Trailer (dấu vết) đánh dấu điểm kết thúc của gói

tin và thường chứa thông tin kiểm tra lỗi có tên gọi

cyclical redundancy check (CRC)

Trang 6

8/15/1004 11

Các tầng trong một máy tính giao tiếp với nhau thông qua giao

diện dọc, nghĩa là mỗi tầng ở máy tính gửi chuyển dữ liệu và thông

tin điều khiển xuống tầng ngay bên dưới, khi tới tầng thấp nhất thì

dữ liệu được truyền qua các phương tiện mạng Máy tính nhận sẽ

chuyển dữ liệu và thông tin điều khiển từ tầng thấp nhất tới các

tầng bên trên Giữa mỗi cập tầng có một giao diện định rõ

Hoạt động giao tiếp giữa các tầng

Các tầng trên những máy tính khác nhau giao tiếp với tầng tương

ứng thông qua giao thức

Mô hình OSI biểu diễn một kiến trúc luồng dữ liệu chuẩn với những giao

thức được định rõ theo cách thức qua đó tầng n tại máy tính đích sẽ nhận

được đúng dữ liệu được gửi bởi tầng n tại máy tính nguồn

Luồng dữ liệu trong mô hình OSI

Bits

0101110 Network protocol

Receiving Process

Data-link protocol

Transport protocol Session protocol Presentation protocol Application protocol

Actual data transmission path

Physical medium

DH

Trang 7

Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất

là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với

nhau Tất nhiên phần tử của mạng bao gồm các máy tính, máy

in Thông thường mạng LAN có 4 dạng cấu trúc là:

Mạng hình sao bao gồm các trạm được kết nối với một thiết bị

trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến

trạm đích với phương thức kết nối là phương thức "điểm-điểm"

Thiết bị trung tâm có thể là bộ chuyển mạch (switch), bộ chọn

đường (router) hoặc là bộ phân kênh (hub) Vai trò của thiết bị

trung tâm này là thực hiện việc thiết lập các liên kết điểm-điểm

(point-to-point) giữa các trạm

Mạng hình sao (Star Topology)

Trang 8

8/15/1004 15

Nhược điểm của topo mạng hình sao là độ dài đường truyền nối

một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vòng 100m với

công nghệ hiện nay) tốn đường dây cáp nhiều, tốc độ truyền dữ

liệu không cao

Với dạng kết nối này có ưu điểm là không đụng độ hay ách tắc

trên đường truyền, lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại (thêm,

bớt trạm) Nếu có trục trặc trên một trạm thì cũng không gây ảnh

hưởng đến toàn mạng qua đó dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự

cố

 Trong mạng hình tuyến các máy tính đều được nối vào

một đường truyền chính (bus)

 Đường truyền chính này được giới hạn hai đầu bởi các

terminator (dùng để nhận biết là đầu cuối để kết thúc

đường truyền tại đây)

 Trạm được nối vào bus qua một đầu nối chữ T

(T_connector) hoặc một bộ thu phát (transceiver) Khi một

trạm truyền dữ liệu, tín hiệu được truyền trên cả hai chiều

của đường truyền theo từng gói một, mỗi gói đều phải

mang địa chỉ trạm đích

 Các trạm khi thấy dữ liệu đi qua sẽ nhận lấy, kiểm tra,

nếu đúng với địa chỉ của mình thì nó nhận lấy còn nếu

không phải thì bỏ qua

Mạng hình tuyến (Bus Topology)

 Loại hình mạng này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp

đặt Tuy vậy cũng có những bất lợi đó là sẽ có sự ùn

tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng

lớn và khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó

phát hiện, chỉ một nút mạng hỏng là toàn bộ mạng bị

ngừng hoạt động

Trang 9

8/15/1004 17

Các máy tính được liên kết với nhau thành

một vòng tròn theo phương thức "điểm-điểm",

qua đó mỗi một trạm có thể nhận và truyền dữ

liệu theo vòng một chiều và dữ liệu được

truyền theo từng gói một

Mỗi gói dữ liệu đều có mang địa chỉ trạm

đích, mỗi trạm khi nhận được một gói dữ liệu

nó kiểm tra nếu đúng với địa chỉ của mình thì

nó nhận lấy còn nếu không phải thì nó sẽ phát

lại cho trạm kế tiếp, cứ như vậy gói dữ liệu đi

được đến đích

Mạng dạng vòng (Ring Topology)

Dạng kết nối này có ưu điểm là không tốn

nhiều dây cáp như hai loại trên, tốc độ truyền

dữ liệu cao, không gây ách tắc Tuy nhiên

nhược điểm là các giao thức để truyền dữ liệu

phức tạp và đường dây phải khép kín, nếu bị

ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống

cũng bị ngừng

Hiperlink

Trang 10

8/15/1004 19

Cấu trúc dạng lưới được sử dụng trong các mạng có độ quan

trọng cao mà không thể ngừng hoạt động, chẳng hạn trong các

nhà máy điện nguyên tử hoặc các mạng của an ninh, quốc phòng

Trong mạng dạng này, mỗi máy tính được nối với toàn bộ các máy

còn lại Đây cũng là cấu trúc của mạng Internet

Mạng dạng lưới (Mesh Topology)

Cấu hình mạng dạng này kết hợp các

mạng hình sao lại với nhau bằng cách kết nối

các HUB hay Switch Lợi điểm của cấu hình

mạng dạng này là có thể mở rộng được

khoảng cách cũng như độ lớn của mạng hình

sao

Mạng hình sao mở rộng (Extended Star Topology)

Mạng dạng này tương tự như mạng hình

sao mở rộng nhưng thay vì liên kết các

switch/hub lại với nhau thì hệ thống kết nối

với một máy tính làm nhiệm vụ kiểm tra lưu

thông trên mạng

Mạng có cấu trúc cây (Hierachical Topology)

Trang 11

8/15/1004 21

Kiến trúc mạng là những đặc điểm thiết kế trong lớp vật lý của

các thiết bị kết nối Kiến trúc này gồm có các loại cáp sử dụng (hay

phương tiện không dây đang dùng), loại card mạng đang triển khai

và các cơ chế dữ liệu được gửi trên mạng hay truyền qua các thiết

bị khác Kiến trúc mạng, nói ngắn gọn, bao gồm toàn bộ những

thiết kế và nền tảng của mạng

Mạng Ethernet

Ethernet là mạng cục bộ do các công ty Xerox, Intel và Digital

equipment xây dựng và phát triển Là mạng thông dụng nhất đối với

các mạng nhỏ hiện nay Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7

lớp trong cấu trúc mạng của ISO, mạng truyền số liệu Ethernet cho

phép kết nối các loại máy tính khác nhau Ethernet dùng cấu trúc

mạng dạng bus mà tất cả các nút trên mạng đều được kết nối với

nhau một cách bình đẳng và sử dụng phương thức CSMA/CD để

xử lý việc truy cập đồng thời vào mạng Các mạng Ethernet hoạt

động ở tốc độ 10 đến 100 Mbps dùng băng tần cơ sở

Quy tắc 5-4-3

Mạng Ethernet có thể kết hợp tối đa năm phân đoạn (segment)

mạng qua 4 bộ lặp (repeater); nhưng chỉ có ba phân đoạn có thể

chứa các nút Bởi vậy hai phân đoạn còn lại chỉ có nhiệm vụ kết

nối các repeater

Thicknet Thinnet

Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc và

các thiết bị nối mạng

Trang 12

8/15/1004 23

Các kiểu mạng Ethernet:

 10Base2 Còn gọi là thin Ethernet vì nó dùng cáp đồng trục gầy

(RG-58A) Chiều dài tối đa của một phân đoạn (segment) mạng là 185m, số

trạm tối đa segment là 30, khoảng cách giữa hai máy tối thiểu là 0,5m

Toàn bộ sơ đồ cáp mạng không vượt quá 925m

 10Base5 Dùng cáp đồng trục đường kính lớn (10mm) với trở kháng

50 Ohm, tốc độ 10 Mb/s, phạm vi tín hiệu 500m/segment, có tối đa 100

trạm, khoảng cách giữa 2 trạm tối thiểu 2,5m (Phương án này còn gọi

là Thick Ethernet hay Thicknet)

 10BaseT Dùng cáp UTP, 10BaseT thường dùng cấu trúc hình sao và

hoạt động logic như dạng tuyến (Microsoft sử dụng thuật ngữ

“Star-Bus Topology” để mô tả mạng 10BaseT), khoảng cách từ thiết bị trung

tâm tới trạm tối đa là 100m

 10BaseFL Dùng cáp quang, phạm vi tín hiệu 2000m/segment

Thường dùng để kết nối các đoạn mạng ở khoảng cách xa ví dụ giữa

hai tòa nhà

 100BaseVG-AnyLAN có tên gọi

khác là 100BaseVG là sự kết hợp

của cả Ethernet và Token Ring

được định nghĩa trong tiêu chuẩn

IEEE 802.12 cho việc truyền các

gói tin với tốc độ 100Mbps Cung

cấp hai mức độ ưu tiên

(demand-priority) low và high để giải quyết

các xung đột trong lúc truy cập các

thiết bị viễn thông

100BaseVG-AnyLAN sử dụng cấu trúc sao

nhiều tầng (cascaded star) với các

loại cáp xoắn đôi loại 3, 4 và 5 hay

cáp quang Chiều dài tối đa giữa

hai đầu cáp nối trạm với Hub là

250m

 100BaseX đôi khi còn gọi là Fast Ethernet sử dụng cáp UTP loại 5 và

phương thức truy cập CSMA/CD 100BaseX cũng sử dụng cấu trúc

star-bus tương tự như trong mạng 10BaseT

Trang 13

8/15/1004 25

Mạng Token Ring

Một công nghệ LAN chủ yếu

khác đang được dùng hiện

nay là Token Ring Nguyên tắc

của mạng Token Ring được

định nghĩa trong tiêu chuẩn

IEEE 802.5 Mạng Token Ring

Fiber Distributed Data Interface ( FDDI) Technology

Trang 14

8/15/1004 27

3.5 Các thiết bị nối mạng

Card mạng (NIC - Network Interface Card)

Card mạng được coi là một thiết

bị hoạt động ở lớp liên kết dữ liệu

của mô hình OSI

 Mỗi card mạng có chứa một địa

chỉ duy nhất là địa chỉ MAC (Media

Access Control)

Card kết nối máy tính vào các

phương tiện truyền dẫn trên mạng

Trang 15

8/15/1004 29

Cáp thẳng (straight-through)

 Switch to router cabling

 Switch to PC or server cabling

 Hub to PC or server

Cáp chéo (crossover cables)

Switch to switch cabling

Trang 17

8/15/1004 33

Bộ điều giải (Modem)

Modem

Modem Digital

Digital Analog

Analog

Là thiết bị cho phép điều chế để biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu

tương tự để có thể gửi theo đường thoại (vì đường dây điện thoại

chỉ có thể truyền các sóng tương tự - âm thanh) và khi nhận tín

hiệu từ đường thoại có thể biến đổi ngược lại thành tín hiệu số

(máy tính chỉ có thể truyền và nhận các tín hiệu số)

Có chức năng giống như repeater nhưng có nhiều cổng (port)

thông qua đó người ta liên kết với các máy tính dưới dạng hình

sao Ưu điểm của kiểu nối này là tăng độ độc lập của các máy, nếu

dây nối tới một máy nào đó tiếp xúc không tốt cũng không ảnh

hưởng đến máy khác Hub họat động ở lớp vật lý của mô hình

OSI Người ta phân biệt các Hub thành 3 loại như sau sau:

Bộ tập trung (Hub)

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	1,42 MB