Giáo trình hình thành quy trình nghiên cứu phương pháp định tuyến các giao thức trong cấu hình ACP p3 pot

330 của các mạng kết nối trực tiếp vào router và các mạng mà router học đư ợ c từ các router láng riềng. - M ụ c tiêu của router là thực hiện các việc sau: + Kiểm tra dữ liệu lớp 3 của gói nhận đư ợ c + Chọn đư ờ ng tốt nhất cho gói dữ liệu + Chuyển mạch gói ra cổng tương ứ ng - Router ko bị bắt buộc phải chuyển các gói quảng bá. Do đ ó router có thể làm giảm kích thước miền đ ụ ng đ ộ và miền quảng bá trong mạng. Router là thiết bị phân luồng lưu lượng quan trọng nhất trong hệ thống mạng lớn. Chúng giúp cho bất kỳ máy tính nào cũng có thể thông tin liên lạc với bất kỳ máy tính nào khác ở bất cứ đ âu trên thế giới. - LAN kết hợp hoạt đ ộ ng của cả hai thiết bị lớp 1 và lớp 2 và lớp 3. Việc triển khai các thiết bị này như thế nào phụ thuộc vào đ i ề u kiện và hoàn cảnh đ ặ c biệt của từng đơ n vị tổ chức. Hinh 4.1.1.c 4.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của mạng - Mạng LAN ngày nay ngày càng trở nên quá tải và tình trạng nghẽn mạch gia tăng. Thêm vào đ ó số lượng người dùng mạng tăng lên nhanh chóng cùng với 331 nhiều yếu tố khác kết hợp lại tạo thành nhiều thử tháchđối với mạng LAN truyền thống. +Môi trường đ a nhiệm hiện nay của các hệ đ i ề u hành máy tính như Window, Unix/Linux và MAC cho phép thực hiện đ ồ ng thời nhiều phiên giao dịch mạng.Khả năng này càng tăng lên thì yêu cầu về tài nguyên mạng càng tăng. +Việc sử dụng các ứ ng dụng chuyên sâu như World Wide Web chẳng hạn gia tăng.Các ứ ng dụng dạng client/server này cho phép người quản trị mạng có thể tập trung thông tin,dữ liệu lại đ ể dễ bảo trì và bảo vệ dữ liệu. +Các ứ ng dụng dạng client/server giải phóng cho các máy trạm gánh nặng của việc lưu trữ dữ liệu và chi phí trang bị đ ĩ a cứng đ ể lưu trữ. Chính vì những ư u đ i ể m này mà việc sử dụng các ứ ng dụng dạng client/server sẽ càng đư ợ c sử dụng rộng rãi trong tương lai. Hình vẽ 4.1.2 +Quá nhiều người trong 1 phân đ o ạ n mạng 10Mbps +Hầu hết mọi người dùng đ ề u truy cập vào 1 hoặc 2 server +Các ứ ng dụng chuyên ngành như tạo màu, CAD/CAM,xử lý ả nh ,và cơ sở dữ liệu. 332 4.1.3. Các thành phần của mạng Ethernet/802.3 - Các c ấ u trúc thông dụng nhất của LAN là Ethernet. Ethernet đư ợ c dùng đ ể truyền dữ liệu giữa 2 thiết bị trong cùng một mạng nội bộ.Những thiết bị này có thể là máy tính máy in, file server…Tất cả các máy trong cùng một môi trường Ethernet sẽ truyền và nhận dữ liệu theo phương pháp quảng bá. Một số yếu tố sau có thể tác đ ộ ng đ ế n hiệu quả hoạt đ ộ ng của mạng Ethernet/802.3 chia sẻ: +Việc truyền gói trong mạng Ethernet/802.3 là quảng bá +Phương pháp đ a truy cập cảm nhận sóng mạng phát hiện đ ụ ng đ ộ CSMA/CD (carrier sense multiple access/collision detect) ch ỉ cho phép một máy trạm đ ư ợ c truyền tại một thời đ i ể m. +Nhiều ứ ng dụng đ a truyền thông có yêu cầu băng thông cao như video và internet, cộng với tính chất quảng bá của Ethernet sẽ làm cho mạng nghẽn mạch. +Thời gian trễ mặc nhiên khi gói di chuy ể n trên môi trường mạng lớp 1 và đ i qua các thiết bị mạng lớp 1 lớp 2 lớp 3. +Sử dụng Repeater đ ể mở rộng khoảng cách và đ ồ ng thời cũng làm tăng thời gian trễ của mạng Ethernet/802.3 LAN Hình 4.1.3.a 333 -Ethernet sử dụng CSMA/CD và môi trường truyền chia sẻ có thể truyền dữ liệu với tốc đ ộ lên đ ế n 100 Mb/s.CSMA/CD là một phương pháp truy cập cho phép chỉ một máy trạm đư ợ c truyền d ữ liệu tại một thời đ i ể m.Thành công của Ethernet là cung cấp một dịch vụ truyền tổng lực(best-effort) đ ể truyền dữ liệu và cho phép mọi thiết bị trong cùng một môi trường chia sẻ có cơ hội truyền dữ liệu ngang nhau.Tuy nhiên đ ụ ng đ ộ là một đ i ề u tất yếu trong mạng Ethernet,CSMA/CD Hình 4.1.3.b 4.1.4.Mạng bán song công -Ethernet khởi đ ầ u là một kỹ thuật bán song công.Với chế đ ộ truyền bán song công ,host chỉ có thể truyền hoặc nhận tại một thời đ i ể m chứ không thể thực hiện cả hai đ ồ ng thời.Mỗi một Ethernet host phải kiểm tra xem có dữ liệu đ ang truyền trên mạng hay không trước khi thực hiện phát dữ liệu của mình.Nếu mạng đ ang có người sử dụng thì host phải hoãn lại thì cả hai hay nhiều Ethernet host sẽ có thể truyền dữ liệu cùng một lúc và kết quả là xảy ra đ ụ ng đ ộ .Khi đ ụ ng đ ộ xảy ra,host nào phát hiện ra đ ụ ng đ ộ đ ầ u tiên sẽ phát ra tín hiệu báo 334 nghẽn cho các host khác.Khi nhận đư ợ c tín hiệu báo nghẽn ,mỗi host sẽ ngừng việc truyền dữ liệu l ạ i và chờ một thời gian ngẫu nhiên trước khi bắt đ ầ u thực hiện truy ề n lại.Khoảng thời gian chờ ngẫu nhiên này do thuật toán back-off(vãn hồi đ ụ ng đ ộ )tính toán.Càng có nhiều host kết nối vào mạng và bắt đ ầ u truyền dữ liệu thì đ ụ ng đ ộ càng nhiều hơn. -Ethernet LAN ngày càng trở nên bão hoà vì ngwoif dùng sử dụng nhiều phần mềm chuyên sâu,các ứ ng dụng client/server… là những loại phần mềm yêu cầu host phải thực hiện truyền thường xuyên hơn với thời gian lâu hơn. Hình 4.1.4:Cấu trúc mạch của card mạng Ta xét card bên trái ,tín hiệu đư ợ c phát ra chân Tx(transmit) xuống đư ờ ng truyền, đ ồ ng thời theo mạch hồi tiếp(loopback) đ i vào chân Rx(Receive).Tín hiệu xuống đư ờ ng truyền và đư ợ c truyền quảng bá đ ế n mọi máy trạm cùng kết nối vào môi trường truyền chia sẻ.Do đ ó chân Rx của card bên trái cũng đ ồ ng thời nhận đư ợ c tín hiệu của chính nó từ đư ờ ng truyền lên.Khi đ ó nó sẽ so sánh giữa hai tín hiệu,một tín hiệu nhận đư ợ c từ đư ờ ng truyền và một tín hiệu đ i từ chân Tx theo mạch hồi tiếp vòng về Rx.Nếu hai tín hiệu giống nhau nghĩa là bình thường.Nếu có đ ụ ng đ ộ xảy ra,tín hiệu nhận đư ợ c từ đư ờ ng truyền lên sẽ bị khác với tín hiệu hồi tiếp từ Tx.Nhờ đ ó nó phát hiện đư ợ c đ ụ ng đ ộ xảy ra 4.1.5.Sự nghẽn mạch trong mạng -Kỹ thuật phát triển tạo ra các máy tính ngày càng nhanh hơn và thông minh hơn.Khả năng của máy trạm và các ứ ng dụng mạng chuyên sâu ngày càng phát 335 triển thì yêu cầu về băng thông của mạng ngày càng tăng.Nhu cầu đ ã vượt mức 10Mb/s trên mạng chia sẻ Ethernet/802.3 -Ngày nay ,mạng thực hiện truyền rất nhiều các loại dữ liệu như: +Tập tin hình ả nh lớn +Hình ả nh +Hình đ ộ ng(video) +Ứng dụng đ a phương tiện -Ngoài ra số lượng người dùng trong mạng cũng tăng lên nhanh chóng.Tất cả các yếu tố trên đ ã đ ặ t một sức ép rất lớn đ ố i với băng thông 10Mb/s.Khi có quá nhi ề u người cùng thực hiện chia sẻ t ậ p tin,truy cập file server và kết nối Internet thì tình tr ạ ng nghẽn mạch sẽ xảy ra.Hậu quả là thời gian đ áp ứ ng của mạng chậm,thời gian tải tập tin lâu hơn và làm giảm năng suất làm việc c ủ a người sử dụng. Đ ể giải quyết tình trạng nghẽn mạch này,bạn cần phải có nhiều băng thông h ơ n hoặc là phải sử dụng lượng băng thông đ ang có một cách hiệu quả hơn. Hình 4.1.5.a.Cán cân phải cân bằng giữa băng thông mạng và nhu cầu của ng ư ờ i dùng cùng với các ứ ng dụng chạy trên mạng 336 Hình 4.1.5.b.Băng thông và các nhu cầu của các ứng dụng khác 4.1.6.Thời gian trễ trên mạng -Thời gian trễ là khoảng thời gian gói dữ liệu di chuyển từ máy nguồn tới máy đ ín h.Việc xác đ ị nh thời gian trễ của đ ư ờ ng đ i giữa nguồn và đ ính trong LAN và WAN là rất quan trọng.Trong mạng Ethernet LAN ,nắm đ ư ợ c thời gian trễ và các tác đ ọ ng của nó là rất quan trọng đ ể quyết đ ị nh thời gian CSMA/CD phát hiện đ ụ ng đ ộ và thoả thu ậ n truyền lại. -Có ít nhất 3 nguồn gây ra trễ: 337 -Đầu tiên là thời gian mà NIC ở máy nguồn phát tín hiệu đ i ệ n xuống đ ư ờ ng dây và thời gian đ ể NIC ở máy thu nhận biết đ ư ợ c các xung đ i ệ n.Kho ả ng thời gian này gọi là khoảng thời gian của NIC,khoảng us đ ố i với 10BASE-T NIC. -Thứ hai là khoảng thời gian tín hiệu lan truyền trên đ ư ờ ng dây.Thời gian này khoảng 0,556 us trên 100m cáp UTP CAT5.Cáp càng dài và vận tốc truyền càng ch ậ m thì thời gian trễ này càng lớn. -Th ứ ba là thời gian trễ do các thiết bị mạng lớp 1 lớp 2 lớp 3 dọc trên đ ư ờ ng đ i giữa hai máy nguồn và đ ích. -Thời gian trễ không phụ thuộc hoàn toàn vào khoảng cách và số lượng thiết bị mạng.Ví dụ :Nếu 3 Switch giữa 3 máy trạm đ ư ợ c cấu hình đ úng thì thời gian trễ giữa hai máy trạm sẽ ít hơn là nếu giữa chúng đ ặ t một Router vì router thực hiện chức năng phức tạp hơn,cần nhiều thơi gian xử lý hơn.Router phải xử lý dữ liệu ở lớp 3 chứ không phải dữ liệu ở lớp 2 như Switch 4.1.7.Thời gian truyền của Ethernet 10Base-T -Tất cả các mạng đ ề u có một thời bit hay còn gọi là một khe thời gian.Nhiều kỹ thuật LAN như Ethernet chẳng hạn, đ ị nh nghĩa thời bit là một đ ơ n vị thời gian đ ể truyền đ i một bit. Đ ể cho một thiết bị đ i ệ n hay quang nhận ra đ ư ợ c tín hiệu là bit 0 hay bit 1 thì phải có một khoảng thời gian tối thiểu là khoảng thời gian của một bit. -Thời gian truyền đ ư ợ c tính bằng số lượng bit gửi đ i nhân với thời bit tương ứ ng của kỹ thuật mà bạn đ ang sử dụng.Hay nói cách khác,thời gian truyền là khoảng thời gian truyền hết một gói dữ liệu.Do đ ó gói dữ liệu càng dài thì khoảng thời gian này càng dài. -M ỗ i một bít trong mạng Ethernet 10Mb/s có thời gian truyền là 100ns. Đ ây chính là thời bit.Một byte bằng 8 bit .Do đ ó,m ộ t byte cần tối thiểu 800ns đ ể truyền hết.Một frame có 64 byte là frame nhỏ nhất hợp lệ của 10Base-T càn 51.200 ns(51,2us) Như vậy ,nếu truyền một frame có 1000 byte thì máy nguồn cần 800us mới phát xong frame này.Tổng thời gian thực sự đ ể frame đ i đ ư ợ c tới máy đ ích còn phụ thuộc vào nhiều nguồn gây trễ khác trên mạng như: +thơi gian trễ của NIC 338 +Thời gian trễ do lan truyền trên đ ư ờ ng cáp +Thời gian trễ do các thiết bị lớp 1,lớp 2 và lớp 3 dọc trên đ ư ờ ng đ i 4.1.8. Ích lợi của việc sử dụng Repeater -Khoảng cách mà một mạng LAN có thể bao phủ bị giới hạn và sự suy hao của tín hiệu.Khi tín hiệu di chuyển trên mạng nó sẽ bị suy hao do trở kháng của cáp hay của môi trường truyền làm tiêu hao năng lượng tín hiệu . Ethernet Repeater là một thiết bị hoạt đ ộ ng ở lớp vật lý,nó khuếch đ ạ i và tái tạo lại tín hiệu trong Ethernet LAN.Khi bạn sử dụng repeater đ ể mở rộng khoảng cách của một LAN,mạng LAN này có thể bao phủ lênmột phạm vi lớn hơn và có nhiều người dùng hơn cùng chia sẻ mạng này.Tuy nhiên,việc sử dụng repeater và hub lại tạo ra một vấn đ ề về quảng bá và đ ụ ng đ ộ làm giảm hiệu quả hoạt đ ộ ng của mạng LAN có môi trường truyền chia sẻ. 339 +Repeater là một thiết bị lớp 1 thực hiện khuếch đ ạ i,tái tạo lại tín hiệu và truyền đ i +Repeater cho phép kéo dài khoảng cách từ đ ầ u cuối -đến -đầu cuối +Repeater làm tăng kích thước của miền đ ụ ng đ ộ và miền quảng bá Hình:4.1.8.b.Mở rộng môi trường chia sẻ mạng LAN bằng repeater 4.1.9.Truyền song công -Ethernet song công cho phép truyền một gói dữ liệu đ ồ ng thời nhận một gói dữ liệu khác tại cùng một thời đ i ể m.Vi ệ c truyền và nhận song song đ ồ ng thời này yêu cầu sử dụng hai cặp dây khác nhau trong cáp và chuyển mạch kết nối giữa hai máy.Kết nối này phải đ ư ợ c xem như kết nối đ i ể m -nối -điểm và hoàn toàn không có đ ụ ng đ ộ .Vì cả hai node có thể truyền và nhận đ ồ ng thời nên không còn việc thỏa thuận sủ dụng băng thông. Ethernet song công có thể sử dụng cấu trúc cáp đ ax có nếu như môi trường truyền thỏa mãn đ ư ợ c những tiêu chuẩn Ethernet tối thiểu. Đ ể truyền và nhận đ ồ ng thời, mỗi node phải kết nối vào một port riêng trên switch. Kết nối song công có thể sử dụng chuẩn môi trường truyền của 10BASE-T, 100BASE-T hoặc 100BASE-FX đ ể tạo kết nối đ ii ể m - n ố i - đ i ể m. NIC trên t ất cả thiết kế nối vào mạng phải có khả năng song công. Ethernet switch song công vận dụng ư u đ i ể m của hai cặp dây riêng rẽ trong cáp đ ể tạo kết nối trực tiếp giữa chân truyền (Tx) ở một đ ầ u với chân thu (Rx0 ở đ ầ u kia. Khi hai máy đ ư ợ c kết nối như vậy sẽ tạo ra môi trường truyền không có đ ụ ng đ ộ , việc truyền và nhận dữ kiệu đ ư ợ c thực hiện trên hai mạc đ i ệ n của hai cặp dây riêng biệt trong sơi cáp. Trong mạng băng thông 10Mb/s trước đ ây, Ethernet chỉ sử dụng khoảng 50% - 60% lượng băng thông do đ ụ ng đ ộ và thời gian trễ. Ethernet song công có thể sử dụng 100% băng thông trên cả hai chiều, mỗi chiều Tx và Rx bạn có 10Mb/s, tổng cộng là bạn có thông lượng 20Mb/s. [...]... hệ thống mạng có thể chia thành nhiều đơn vị nhỏ hơn gọi là segmnet Hình 4.2.1 là một ví dụ về phân đoạn Mạng Ethernet Toàn bộ hệ thống mạng có 15 máy tính, trong đó có 6 server và 9 máy trạm Mỗi segment sử dụng phơng pháp truy cập CSMA/CD và duy trì lu lợng trong segment đó Mỗi segment là một miền đụng độ riêng Việc phân đoạn mạng cho phép phạm vi nghẽn mạch đợc thu nhỏ trong phạm vi từng segment... 2 343 Không phụ thuộc vào giao thức Lớp 3 Tăng thời gian trễ trên mạng 4.2.3 Phân đoạn mạng bằng router Phân đoạn mạng bằng router sẽ làm tăng thời gian trễ của mạng lên 20% đến 30% Thời gian trễ này cao hơn bridge vì router hoạt động ở lớp Mạng và sử dụng địa chỉ IP để quy t định chọn đờng tốt nhất đến máy đích Bridge và switch chỉ phân đoạn mạng trong một mạng đơn nay trong một subnet thôi Còn router... chỉ MAC ra port tơng ứng Những gói dữ liệu nào không cần chuyển ra segment thì bridge sẽ chặn các gói đó lại Mặc dù hoạt động của bridge là trong suốt đối với các thiết bị mạng khác nhng thời gian trễ vân tăng lên khoảng 10% đến 30% khi sử dụng bridge Thời gian trễ này là thời gian để bridge xử lý và quy t định chuyển gói Bridge là một thiết bị chuyển mạch dạng store and-forward Với kiểu chuyển mạch... nối giữa các mạng và các subnet với nhau Router không chuyển gói quảng bá trong khi swich và bridge bắt buộc phải chuyển gói quảng cáo 344 - Dễ quản lý hơn, chức năng nhiều hơn, nhiều đờng đi hơn - Thu nhỏ khích thớc miền quảng bá - Hoạt động ở lớp 3 4.2.4 Phân đoạn mạng bằng switch Chuyển mạch LAN giúp giảm đi tình trạng thiếu hụt băng thông và nghẽn mạch Switchsẽ phân đoạn mạng LAN thành các vi đoạn... là một miền đụng độ riêng Việc phân đoạn mạng cho phép phạm vi nghẽn mạch đợc thu nhỏ trong phạm vi từng segment Khi dữ liệu đợc truyền đi trong một segment, các thiết bị 341 trong cùng segment đó chia sẻ toàn bộ băng thông của segment đó Dữ liệu đợc truyền giữa các segment sẽ đợc truyền lên đờng trục chính của mạng 4.2.2 Phân đoạn của mạng bridge Bridge là một thiết bị Lớp 2 thực hiện chuyển gói dựa... LAN giúp giảm đi tình trạng thiếu hụt băng thông và nghẽn mạch Switchsẽ phân đoạn mạng LAN thành các vi đoạn (microsegment), thu nhỏ tối đa kích thớc miền đụng độ Tuy nhiên tất cả các host kết nối vào một switch vẫn nằm trong cùng một miền quảng bá . các loại dữ liệu như: +Tập tin hình ả nh lớn +Hình ả nh +Hình đ ộ ng(video) +Ứng dụng đ a phương tiện -Ngoài ra số lượng người dùng trong mạng cũng tăng lên nhanh chóng.Tất cả các. chỉ IP để quy t định chọn đờng tốt nhất đến máy đích. Bridge và switch chỉ phân đoạn mạng trong một mạng đơn nay trong một subnet thôi. Còn router cung cấp kết nối giữa các mạng và các subnet. thiết bị trong cùng một mạng nội bộ.Những thiết bị này có thể là máy tính máy in, file server…Tất cả các máy trong cùng một môi trường Ethernet sẽ truyền và nhận dữ liệu theo phương pháp quảng