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

10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 3.1 Phương pháp truy cập Hiperlink  Tranh chấp (Contention methods)  Tiếp sức vòng tròn (Token-passing methods)  Nhu cầu ưu tiên (Demand-priority methods) Contention Method (truy cập dựa tranh chấp) Collision 8/15/1004 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Có nhiều kỹ thuật đưa để giảm thiểu số lượng tranh chấp Một cấu có tên carrier sensing, theo máy “thăm dị” mạng trước truyền tín hiệu Nếu mạng bận, máy ngừng truyền mạng hết bận trở lại Chiến lược cịn gọi LBT (Listening before talking) làm giảm xung đột đáng kể Một kỹ thuật khác carrier detection, với kỹ thuật máy tính liên tục lắng nghe mạng chúng truyền Nếu có máy tính dị thấy có tín hiệu khác can thiệp vào tín hiệu mà gửi ngưng truyền đợi khoảng thời gian ngẫu nhiên 8/15/1004 trước truyền lại 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng  Carrier detection carrier sensing dùng hầu hết kiểu Ethernet có tên CSMA/CD (carrier-sense multiple access with collision detection)  CSMA/CD giới hạn kích thước mạng khoảng 2500m  Mạng LocalTalk Apple sử dụng giao thức CSMA/CA (carrier-sense multiple access with collision avoidance)  Trong chế CSMA/CA, máy tính gửi tín hiệu thơng báo sửa truyền liệu, máy khác phải đợi để truyền sau  CSMA/CA có thêm lớp mệnh lệnh giảm tranh chấp  Việc truyền tín hiệu thơng báo lại làm cho giao thông mạng tăng lên việc liên tục lắng nghe tín hiệu thơng báo tăng thêm tải mạng 8/15/1004 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng  Tranh chấp giao thức đơn giản hoạt động với phần mềm phần cứng mạng đơn giản  Trừ mức độ lưu thông vượt 30% khả băng thông, phương pháp tranh chấp làm việc tốt  Các mạng hoạt động dựa giao thức tranh chấp có hiệu suất cao mà chi phí lại thấp  Các xung đột gia tăng theo có thêm máy tính dùng mạng,  Tóm lại, phương pháp điều khiển truy cập tranh chấp thường thích hợp với mạng có lượng lưu thơng gián đoạn Nghĩa đợt chuyển giao tập tin lớn khơng liên tục có tương đối máy tính 8/15/1004 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Token-Passing Access Method (truyền thẻ bài)  Thẻ đơn vị liệu đặc biệt có bit biểu diễn trạng thái sử dụng (bận rỗi)  Một trạm muốn truyền liệu phải đợi đến nhận thẻ rỗi Khi nhận thẻ trạm đổi bit trạng thái thẻ thành bận, nén gói liệu có kèm theo địa nơi nhận vào thẻ truyền theo chiều vòng  Khi token trao cho máy tính máy tính khác mạng truyền liệu Trong giao thức cần giải hai vấn đề dẫn đến phá vỡ hệ thống:  Việc thẻ làm cho vịng khơng cịn thẻ lưu chuyển  Thẻ trạng thái bận lưu chuyển khơng dừng vịng 8/15/1004 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Demand Priority Access Method (nhu cầu ưu tiên)  Demand priority phương pháp truy cập dùng với tiêu chuẩn 100VG-AnyLAN 100Mbps  Trong kiểu Demand priority, nút mạng nối với Hub, Hub lại nối với Hub khác Vì có tranh chấp xảy Hub  Demand priority cung cấp chế để ưu tiên việc truyền liệu Nếu có tranh chấp xảy ra, liệu có độ ưu tiên cao truyền trước 8/15/1004 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 3.2 Phương thức truyền liệu mạng 8/15/1004 Sharing Monopolizing the network Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Phân chia liệu  Dữ liệu định dạng lại thành phần nhỏ gọi gói (packets) hay khung (frames)  Mỗi tập tin kiểm tra riêng để tìm lỗi, có lỗi gói tin (chứ khơng phải tồn tập tin) cần truyền lại 8/15/1004 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Khi hệ điều hành mạng máy gửi chia nhỏ liệu thành gói, thêm vào thơng tin điều khiển để có thể:  Truyền liệu gốc, chia thành gói nhỏ  Tập hợp lại thành liệu ban đầu theo thứ tự tới đích  Kiểm tra phát lỗi liệu sau tập hợp lại Thành phần gói tin phụ thuộc vào giao thức mà bạn sử dụng Thông thường gói tin chứa thành phần sau:  Header (phần đầu) bao gồm tín hiệu thơng báo cho biết gói tin bắt đầu chuyển đi, địa nguồn, địa đích thơng tin thời gian đồng truyền tin  Data (dữ liệu) chứa đựng liệu gốc truyền phần có kích thước khác tùy thuộc vào loại mạng, thông thường từ 512 bytes - KB  Trailer (dấu vết) đánh dấu điểm kết thúc gói tin thường chứa thơng tin kiểm tra lỗi có tên gọi 8/15/1004 cyclical redundancy check (CRC) Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 8/15/1004 10 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Hoạt động giao tiếp tầng Các tầng máy tính giao tiếp với thông qua giao diện dọc, nghĩa tầng máy tính gửi chuyển liệu thơng tin điều khiển xuống tầng bên dưới, tới tầng thấp liệu truyền qua phương tiện mạng Máy tính nhận chuyển liệu thơng tin điều khiển từ tầng thấp tới tầng bên Giữa cập tầng có giao diện định rõ 11 8/15/1004 tầng máy tính khác giao tiếp với tầng tương Các ứng thông qua giao thức Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Luồng liệu mơ hình OSI Mơ hình OSI biểu diễn kiến trúc luồng liệu chuẩn với giao thức định rõ theo cách thức qua tầng n máy tính đích nhận liệu gửi tầng n máy tính nguồn Sending Process Application Presentation Session Transport Network Data-link Physical DATA Application protocol Presentation protocol Session protocol SH PH AH DATA Transport protocol Network protocol Data-link protocol Bits 0101110 AH DATA PH AH DATA TH SH PH AH DATA Receiving Process Application Presentation Session Transport NH TH SH PH AH DATA Network DH NH TH SH PH AH DATA DT Data-link DH NH TH SH PH AH DATA DT Physical Actual data transmission path 12 8/15/1004 Physical medium 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 3.3 Hình trạng mạng (Network Topology) Topology mạng cấu trúc hình học khơng gian mà thực chất cách bố trí phần tử mạng cách nối chúng với Tất nhiên phần tử mạng bao gồm máy tính, máy in Thơng thường mạng LAN có dạng cấu trúc là:  Star (mạng hình sao)  Bus (mạng hình tuyến)  Ring (mạng dạng vòng)  Mesh (mạng dạng lưới) 8/15/1004 13 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Mạng hình (Star Topology)  Mạng hình bao gồm trạm kết nối với thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ trạm chuyển đến trạm đích với phương thức kết nối phương thức "điểm-điểm"  Thiết bị trung tâm chuyển mạch (switch), chọn đường (router) phân kênh (hub) Vai trò thiết bị trung tâm thực việc thiết lập liên kết điểm-điểm14 8/15/1004 (point-to-point) trạm 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Với dạng kết nối có ưu điểm không đụng độ hay ách tắc đường truyền, lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại (thêm, bớt trạm) Nếu có trục trặc trạm khơng gây ảnh hưởng đến tồn mạng qua dễ dàng kiểm soát khắc phục cố Nhược điểm topo mạng hình độ dài đường truyền nối trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vịng 100m với cơng nghệ nay) tốn đường dây cáp nhiều, tốc độ truyền liệu không cao 8/15/1004 15 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Mạng hình tuyến (Bus Topology)  Trong mạng hình tuyến máy tính nối vào đường truyền (bus)  Đường truyền giới hạn hai đầu terminator (dùng để nhận biết đầu cuối để kết thúc đường truyền đây)  Trạm nối vào bus qua đầu nối chữ T (T_connector) thu phát (transceiver) Khi trạm truyền liệu, tín hiệu truyền hai chiều đường truyền theo gói một, gói phải mang địa trạm đích  Các trạm thấy liệu qua nhận lấy, kiểm tra, với địa nhận lấy cịn khơng phải bỏ qua  Loại hình mạng dùng dây cáp nhất, dễ lắp đặt Tuy có bất lợi có ùn tắc giao thơng di chuyển liệu với lưu lượng lớn có hỏng hóc đoạn khó phát hiện, nút mạng hỏng toàn mạng bị 8/15/1004 ngừng hoạt động 16 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 17 8/15/1004 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Mạng dạng vòng (Ring Topology) Hiperlink  Các máy tính liên kết với thành vòng tròn theo phương thức "điểm-điểm", qua trạm nhận truyền liệu theo vòng chiều liệu truyền theo gói  Mỗi gói liệu có mang địa trạm đích, trạm nhận gói liệu kiểm tra với địa nhận lấy cịn khơng phải phát lại cho trạm kế tiếp, gói liệu đến đích  Dạng kết nối có ưu điểm không tốn nhiều dây cáp hai loại trên, tốc độ truyền liệu cao, không gây ách tắc Tuy nhiên nhược điểm giao thức để truyền liệu phức tạp đường dây phải khép kín, bị 8/15/1004 ngắt nơi tồn hệ thống bị ngừng 18 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Mạng dạng lưới (Mesh Topology) Cấu trúc dạng lưới sử dụng mạng có độ quan trọng cao mà khơng thể ngừng hoạt động, chẳng hạn nhà máy điện nguyên tử mạng an ninh, quốc phòng Trong mạng dạng này, máy tính nối với tồn máy lại Đây cấu trúc mạng Internet 19 8/15/1004 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Mạng hình mở rộng (Extended Star Topology) Cấu hình mạng dạng kết hợp mạng hình lại với cách kết nối HUB hay Switch Lợi điểm cấu hình mạng dạng mở rộng khoảng cách độ lớn mạng hình Mạng có cấu trúc (Hierachical Topology) Mạng dạng tương tự mạng hình mở rộng thay liên kết switch/hub lại với hệ thống kết nối với máy tính làm nhiệm vụ kiểm tra lưu thông mạng 8/15/1004 20 10 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Cầu nối (Bridge) Learn Filter Filter2  Cầu nối hoạt động lớp liên kết liệu mơ hình OSI  Bridge chia nhỏ mạng thành phân đoạn, gói tin nội phân đoạn không phép qua phân đoạn khác giảm bớt tắc nghẽn mạng có nhiều trạm 37 8/15/1004 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 8/15/1004 38 19 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Switch MAC address table A 0260.8c01.1111 C E0: E2: E1: E3: 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444 E0 E1 E2 E3 0260.8c01.2222 B 0260.8c01.3333 D 0260.8c01.4444 39 8/15/1004 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Router X C C Y A A B B Host X Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical 8/15/1004 Host Y Router A Router B Router C Network Data Link Physical Network Data Link Physical Network Data Link Physical Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical 40 20 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 8/15/1004 41 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 8/15/1004 42 21 10/10/2012 Bài 4: IP Address American rigistry for internet number Địa IP (sắp xếp ARIN) Địa Chỉ Mạng Lớp A có Bit Địa Chỉ Mạng Lớp B có Bit 10 Địa Chỉ Mạng Lớp C có Bit 110 Địa Chỉ Mạng Lớp D có Bit 1110 Địa Chỉ Mạng Lớp E có Bit 1111 32 bit A B 10 C D E 110 1110 1111 Bài 4: IP Address Địa IP Các Lớp A, B C 10111111 10101011 10111011 10111101 32 bit NETWORK HOST Lớp A N H H H Lớp B N N H H Lớp C N N N H 22 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Lớp A 32 bit 0xxxxxxx H bit NETWORK H H 24 bit HOST Để cho thuận tiệncác địa IP thường viết dạng thập phân có chấm Các địa mạng lớp A nằm khoảng từ -127 Ví dụ 124.5.4.1 8/15/1004 01111100 00000101 00000100 00000001 45 Bài 4: IP Address Lớp A bao gồm địa 0.0.0.0 đến 127.0.0.0 Địa 0.0.0.0 làm địa chọn đường mặc định Địa 127.0.0.0 địa quay nguợc( Loopback) 24 Mỗi mạng lớp A gồm - địa trạm Tương đương 16 777 214 địa cho thiết bị gắn vào mạng Tại lại trừ ? Các địa có phần bit dành cho địa HOST dùng để biểu diễn địa mạng Các địa có bit dành cho địa HOST dùmg làm địa quảng bá 8/15/1004 46 23 10/10/2012 Bài 4: IP Address 01111100 00000101 00000100 00000001 Ví dụ 124.5.4.1 01111100 00000000 00000000 Địa mạng 00000000 124.0.0.0 01111100 11111111 11111111 Địa quảng bá (broadcast) 11111111 124.255.255.255 47 8/15/1004 Bài 4: IP Address Lớp B 32 bit 10xxxxxx xxxxxxxx H H 16 bit 16 bit NETWORK HOST Lớp B bao gồm địa từ 128.0.0.0 đến 191.255.0.0 (16 384 mạng) Mỗi mạng lớp B gồm 65 534 địa cho thiết bị 48 gắn 8/15/1004 vào mạng 24 10/10/2012 Bài 4: IP Address Lớp C 32 bit 110xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx 24 bit H bit NETWORK HOST Lớp C bao gồm địa 192.0.0.0 đến 223.255.255.0 (2 097 152) Mỗi mạng lớp C gồm 254 địa cho thiết bị gắn vào mạng 49 8/15/1004 Bài 4: IP Address Giá trị octet nằm giữa: 126 địa lớp 128 191 địa lớp 192 223 địa lớp 224 239 địa lớp 240 255 địa lớp A B C D E Class A NNNNNNNN.hhhhhhhh.hhhhhhhh.hhhhhhhh Class B NNNNNNNN.NNNNNNNN hhhhhhhh.hhhhhhhh Class C NNNNNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN hhhhhhhh 25 10/10/2012 Bài 4: IP Address Chia mạng thành mạng 32 bit 01xxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx Subnet bit bit 18 bit 24 bit Mượn bit phần Host gán chúng Subnet field số bit tối thiểu mượn số bit tối đa mượn 30 (ít để lại bít cho host) 51 8/15/1004 Bài 4: IP Address Tính tốn số mạng số host mạng 110xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx H Khi không chia thành mạng với mạng lớp C bạn có 254 địa host Nếu bạn mượn bit phần host để tạo mạng bạn tạo - = mạng mạng có 30 địa cho thiết bị gắn vào mạng Vậy bạn 254-6*30=74 địa (mất 29%) Tương tự mượn bít bạn 254-2*62=130 địa cho thiết bị (mất 51%) 52 8/15/1004 26 10/10/2012 Bài 4: IP Address Mặt nạ mạng 01xxxxxx Lớp A H H 11111111 Netmask H 00000000 00000000 00000000 255 110xxxxx 8/15/1004 Lớp C xxxxxxxx H 11111111 Netmask xxxxxxxx 11111111 11111111 00000000 255 255 255 53 Bài 4: IP Address Mặt nạ mạng Lớp C chia thành mạng cách mượn bit phần Host Subnet 110xxxxx xxxxxxxx xxx 11111111 Netmask mạng Lớp C 8/15/1004 xxxxxxxx 11111111 11111111 111 00000 255 255 255 224 H 54 27 10/10/2012 Bài 4: IP Address IP host 110xxxxx xxxxxxxx AND Netmask mạng Địa mạng host xxxxxxxx xxxxxxxx AND 11111111 11111111 11111111 111 00000 110xxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxx00000 Các router dùng cách để định tuyến cho gói tin liên mạng 8/15/1004 55 IP Subnet Zero Nếu bạn mượn bit phần host để tạo mạng bạn tạo = 4mạng 8/15/1004 56 28 10/10/2012 Bài 4: IP Address 192.168.10.0 Một mạng lớp C (có 254 host) Mượn bit 11000000 10101000 00001010 00 000000 ->192.168.10.0 11000000 10101000 00001010 01 000000 ->192.168.10.64 11000000 10101000 00001010 10 000000 ->192.168.10.128 11000000 10101000 00001010 11 000000 ->192.168.10.192 8/15/1004 57 Bài 4: IP Address 11000000 10101000 00001010 00 000000 ->192.168.10.0 8/15/1004 58 29 10/10/2012 Bài 4: IP Address 11000000 10101000 00001010 01 000000 ->192.168.10.64 59 8/15/1004 Bài 4: IP Address 11000000 10101000 00001010 10 000000 8/15/1004 ->192.168.10.128 60 30 10/10/2012 Bài 4: IP Address 11000000 10101000 00001010 11 000000 ->192.168.10.192 61 8/15/1004 Bài 4: IP Address Cách tính Nhanh x Số Mạng Con =2 X số bit mượn để Tạo mạng y Số host mạng = - Trong y số bit mặt nạ mạng (hay y số bit dùng đặt địa trạm) Block size=256-subnetmask Các subnet hợp lệ tính tăng dần từ lần cộng thêm Block Size đến 8/15/1004 Subnetmask 62 31 10/10/2012 Bài 4: IP Address  Địa broadcast subnet thứ N Subnet thứ N+1 trừ  Các địa host hợp lệ số nằm subnet địa quảng bá Ví dụ xét mạng lớp C có địa mạng 192.168.10.0 mặt nạ mạng (255.255.255.224) Số mạng = Số host mạng – = 30 Block size= 256-224=32 Subnet 32 64 96 128 160 192 224 First Host 33 65 97 129 161 193 225 Last host 30 62 94 126 158 190 222 254 Broadcast 31 63 95 127 159 191 223 255 63 8/15/1004 Bài 4: IP Address Ví dụ tính mạng mạng lớp B với Subnet mask 255.255.192.0 192=11000000=> x=2, y=6 Số mạng là: Block size: 256-192=64 14 Số host mạng - 2=16 382 8/15/1004 64 32 10/10/2012 Private IP Adress and Network address translation (NAT) (port address translation (PAT)) 10.0.0.0 – 10.255.255.255 172.16.0.0 – 172.31.255.255 192.168.0.0 -192.168.255.255 Dùng cho mạng riêng Không định tuyến qua mạng Internet Làm tăng mức độ bảo mật cho mạng Tiết kiệm địa IP 65 8/15/1004 Ví Dụ Tính số mạng con, số host mạng con, địa IP hợp lệ mạng con, địa đầu, địa cuối, địa quảng bá cho mạng sau 192.168.10.0/26 192.168.10.0/27 192.168.10.0/28 172.16.0.0/24 vlktk52@gmail.com 8/15/1004 172.16.0.0/18 172.16.0.0/19 172.16.0.0/20 172.16.0.0/26 66 33 ... 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Network Interface 14 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 8/15/1004 32 16 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập,. .. nối máy tính vào phương tiện truy? ??n dẫn mạng 8/15/1004 27 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 8/15/1004 28 14 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối. .. mạng hỏng toàn mạng bị 8/15/1004 ngừng hoạt động 16 10/10/2012 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng 17 8/15/1004 Bài 3: Phương pháp truy cập, kiến trúc thiết bị nối mạng Mạng