mạng lan và một số phương thức truy cập mạng

Mạng là hai hay nhiều máy tính được nối với nhau bởi các đường truyềnvật lý theo một kiến trúc nào đó.. LAN là một nhóm máy tính và các thiết bị truyền thông mạng đượcliên kết trong mét

Lời nói đầu

Mạng máy tính Võng, nú không còn là thuật ngữ thuần tuý khoa học màtrở thành đối tượng nghiên cứu và ứng dụng của nhiều người trên nhiều phạm

vi hoạt động khác nhau Thật vậy, mạng máy tính không thể thiếu được trongmỗi doanh nghiệp mỗi công ty, trong một đô thị, một quốc gia hay toàn thếgiới… Mạng dành cho tất cả mọi người Từ người lớn đến trẻ nhỏ, ai cũng cónhu cầu truyền hay nhận thông tin, dữ liệu và còn rất nhiều những dịch vụphong phú khác nữa - những điều mà trước đây khi nói ra nó được coi lànhững điều không tưởng Như vậy mạng máy tính đã phát triển rất mạnh mẽ

và không ngừng thay đổi Trong những năm gần đây nhiều dự án phát triểnCông nghệ Thông tin ở nước ta đã được thực hiện để không ngừng hiện đạihoá về mọi mặt Nhận thức được tầm quan trọng của mạng như vậy nên em

được sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Thanh Bình nghiên cứu đề tài “Mạng

LAN và một số phương thức truy cập mạng” với mục đích là đánh giá được

từng phương thức truy cập mạng Trên cơ sở đó ta có thể lùa chọn đượcnhững phương thức truy cập mạng phù hợp nhất Đồ án của em gồm 2chương như sau:

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH.

Chương II : Mạng LAN và một số phương thức truy cập mạng.

Mặc dù được sự giúp đỡ rất nhiều từ thầy Nguyễn Thanh Bình nhưng bảnthân còn hạn chế nhiều về mặt kiến thức, tài liệu tham khảo cũng như thờigian, đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự góp ý vàchỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo

trong khoa Điện tử - Viễn thông bộ môn Điện tử - Tin học Đặc biệt là tớithầy giáo hướng dẫn của em là: Nguyễn Thanh Bình, người đã hết lònghướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Chương I Tổng quan về mạng máy tính.

Mạng là hai hay nhiều máy tính được nối với nhau bởi các đường truyềnvật lý theo một kiến trúc nào đó

“Đường truyền vật lý”: Dùng để chuyển các tín hiệu điện tử giữa các máytính

“Kiến trúc mạng”: Thể hiện cách nối các máy tính ra sao(gọi là topomạng) và tập hợp các quy tắc, quy ước mà tất cả các thực thể tham gia truyềnthông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt (gọi làgiao thức của mạng)

1 PHÂN LOẠI MẠNG MÁY TÍNH.

1.1 Phân loại theo phạm vi.

Có 3 loại mạng sau:

1.1.1 Mạng cục bộ (Local Area Networks - viết tắt là LAN).

LAN là một nhóm máy tính và các thiết bị truyền thông mạng đượcliên kết trong mét khu vực địa lý hạn chế (bán kính nhỏ hơn 1 Km) như trongmột toà nhà cao ốc, khu trường học…LAN có khuynh hướng chỉ sử dụng mộtkiểu truyền tải là hệ đấu cỏp Cỏc LAN cú cỏc đặc tính sau:

- Chuyển giao dữ liệu với tốc độ nhanh

- Tồn tại trong mét khu vực địa lý giới hạn

- Công nghệ tương đối rẻ tiền

1.1.2 Mạng đô thị (Metropolitan Area Networks _ viết tắt là MAN).

Giới hạn của MAN là khu vực cấp thành phố, thị xã hoặc một trungtâm kinh tế – xã hội (có bán kính nhỏ hơn 50 Km) MAN cú cỏc đặc tính sau:

- Chuyển giao dữ liệu với tốc độ nhanh

- Tồn tại trong mét khu vực địa lý giới hạn

- Có thể kết hợp với nhiều LAN

- Công nghệ tương đối đắt tiền

1.1.3 Mạng diện rộng (Wide Area Networks - viết tắt là WAN).

Phạm vi của mạng có thể trải rộng trên toàn quốc hay vượt qua biêngiới quốc gia thậm chí cả lục địa WAN cú cỏc đặc tính sau:

- Chuyển giao dữ liệu với tốc độ nhanh

- Tồn tại trong mét khu vực không hạn chế

- Dễ bị trục trặc bởi các quãng cách truyền dữ liệu xa

- Có thể kết hợp nhiều MAN hoặc LAN

- Công nghệ đắt tiền

1.1.4 Mạng toàn cầu (Global Area Networks - Viết tắt là GAN).

Phạm vi mạng trải rộng khắp các lục địa trái đất

1.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch.

Có 3 loại mạng sau:

1.2.1 Mạng chuyển mạch kênh (Circuit – Switched Networks).

Khi có hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau thì giữachóng sẽ thiết lập một kênh cố định để truyền dữ liệu và được duy trì cho đếnkhi mét trong hai bên mất liên lạc

Ưu điểm:

- Thông tin được truyền trực tiếp theo một đường dây cố định

nên sự lỗi bít truyền là Ýt

- Thời gian truyền tải ngắn vì không có trễ tại cỏc nút Cũn trễ đường dây là rất nhỏ có thể bỏ qua

Nhược điểm:

- Phải tốn thời gian thiết lập kênh và thu hồi giải phóng kênh

- Hiệu suất thấp do kênh bị bỏ không khi cả hai bên đều hết thôngtin cần truyền nhưng một trong hai bên chưa ngắt Trong khi cácthực thể khác không được sử dụng kênh truyền đó

1.2.2 Mạng thông báo (message)

Với kích thước không hạn chế, mỗi thông báo đều chứa vùng thông tinđiều khiển trong đó chỉ rõ đích của thông báo Căn cứ vào thông tin này màmỗi nót trung gian có thể chuyển thông báo tới nót kế tiếp theo đường dẫn tớiđích Nh vậy mỗi nót cần lưu trữ tạm thời để “đọc” thông tin điều khiển trênthông báo để rồi sau đó chuyển tiếp thông báo đi.

1.2.3 Mạng chuyển mạch gói (Packet – Switched networks).

Mỗi thông báo được chia làm nhiều phần nhỏ gọi là gói (packet) cókhuôn dạng quy định trước Mỗi gói tin cũng có thông tin điều khiển và đớch

Ưu điểm:

Do được giới hạn về kích thước tối đa nờn cỏc nút mạng (nót chuyển mạch) có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà

không cần lưu trữ lên đĩa Do vậy tốc độ truyền nhanh hơn

chuyển mạch thông báo

Nhược điểm:

Mỗi gói tin của một thông báo nào đó được gửi đi qua mạng và tới đích bằng nhiều con đường khác nhau nờn cỏc gúi tin không

thể tới đớch đỳng thứ tự được Vì vậy cần phải cài đặt các cơ chế “đỏnh dấu” gói tin và phục hồi cỏc gúi tin thất lạc hoặc truyền

bị lỗi trờn cỏc nút mạng

Nhận xét:

Do có ưu điểm mềm dẻo và hiệu suất cao nên hiện nay mạng chuyểnmạch gói được dùng phổ biến hơn Việc tích hợp cả hai kỹ thuật chuyển mạchkênh và chuyển mạch gói trong một mạng thống nhất gọi là mạng dịch vụ tíchhợp số ISDN (Intergrated Services Digital Networks)

1.3 Phân loại theo phương thức xử lý thông tin bên trong mạng.

Có hai loại phương thức xử lý thông tin bên trong mạng:

1.3.1 Phương thức xử lý tập trung.

Tất cả thông tin dữ liệu toàn mạng tập trung vào 1 hoặc vài máy chủ.Các máy chủ thường là cỏc mỏy lớn chạy hệ điều hành đa nhiệm và cho phépnhiều người sử dụng cùng một lúc Các trạm làm việc chỉ có chức năng nhậpxuất dữ liệu Máy chủ thực hiện tất cả các công tác xử lý và lưu trữ quản lýthông tin còng nh người sử dụng

1.3.2 Phương thức xử lý phân tán.

Các thông tin dữ liêu phân tán nó được xử lý lưu trữ tại các trạm làmviệc là độc lập và chỉ trao đổi thông tin cho nhau thông qua mạng dưới sựquản lý của máy chủ và người điều hành mạng

2 MÔ HÌNH OSI.

2.1 Sù ra đời của mô hình OSI.

Để giảm sự phức tạp của thiết kế và cài đặt mạng thì hầu hết các mạngmáy tính hiện có đều được phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng Tuynhiên do sự đa dạng của thế giới về mặt con người, khu vực phát triển, tínhcạnh tranh và tư tưởng thiết kế phong phú nhưng lại có xu hướng toàn cầuhoá và hoà trộn hợp nhất các hệ thống thông tin nên việc thiết kế và xây dựng

hệ thống cũng không thể tùy tiện mà cần phải có những yêu cầu và quy tắc

nhất định Vì vậy tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế (International Organizationfor Standardization – viết tắt là ISO) đã đưa ra một mô hình phõn lớp mạngchuẩn cho tất cả các hệ thống thông tin nói chung gọi là mô hình liên kết các

hệ thống mở (Open System Interconection – viết tắt là OSI)

Mô hình liên kết mạng được thiết kế theo những nguyên tắc sau:

* Mô hình có n líp nhưng chức năng của mỗi líp phải rừ ràng-khụngchồng chéo, không lặp lại và tuân theo chuẩn Quốc tế

* Tối thiểu hoá lượng thông tin đi qua giữa hai líp để làm tăng tính độclập trong việc thiết kế hệ thống nhưng không giảm hiệu năng sử dụng mạng

* Số lượng cỏc lớp không quá nhiều để hệ thống không trở nên phức tạp

và chức năng của cỏc lớp trở thành vụn vặt và cũng không gộp lại quá Ýt đểchức năng của mỗi líp trở nên cồng kềnh

2.2 Mô hình OSI và nguyên tắc trao đổi thông tin.

Sau khi thảo luận và đi đến thống nhất Tổ chức ISO đã đưa ra mô hìnhphõn lớp mạng gồm có 7 líp như hình vẽ sau:

User Người sử dụng

Hình 1.1: Mụ hỡnh OSI

Nguyên tắc trao đổi thông tin ở trên là: Đối với bờn phỏt thông tin

chuyển từ lớp trờn xuống líp dưới và tại bên thu thì diễn ra theo chiều ngượclại

Mụ hỡnh OSI tập trung vào 3 khái niệm: Giao thức, giao diện và dịchvụ.

* Giao thức.

Như đã nói ở phần định nghĩa giao thức là tập hợp các quy tắc, quyước mà tất cả các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo, đểđảm bảo cho mạng hoạt động tốt

* Giao diện.

Giữa mỗi cặp líp liền kề có một giao diện Giao diện này xác địnhcác thao tác và các dịch vụ nào mà líp dưới cung cấp cho lớp trờn Mục đíchcủa giao diện là giảm tới mức nhỏ nhất lượng thông tin phải truyền giữa cỏclớp và làm cho việc thay thế cài đặt của một líp bằng một cài đặt hoàn toànkhác trở nên đơn giản hơn vì cài đặt mới chỉ cần cung cấp chính xác tập cácdịch vụ cho lớp trờn giống như cài đặt cũ

* Dịch vụ.

Mét dịch vụ là một phương tiện (facility) mà một líp cung cấp cholớp trờn nú để thực hiện một khía cạnh nào đó của việc truyền thông dữ liệu.Các có thể là định hướng kết nối hoặc không kết nối Khi sử dụng dịch vụđịnh hướng kết nối, người sử dụng dịch vụ đầu tiên thiết lập một kết nối, sửdụng kết nối này và tiếp theo giải phóng kết nối Trong dịch vụ không kết nối,mỗi thông báo mạng địa chỉ nơi nhận đầy đủ và được quyền qua hệ thống độclập với cỏc thụng bỏo khác Một dịch vụ được định rõ bởi một tập các hàm đểngười sử dụng truy nhập dịch vụ này Có 4 loại hàm mà ta sẽ nói ở phần saulà: Request (yêu cầu), Indication (chỉ báo), Response (trả lời), Confirm (xácnhận)

2.3 Chức năng cỏc lớp của mô hình OSI.

2.3.1 Physical:

Cung cấp các phương tiện điện, cơ, chức năng, thủ tục để kích hoạt, duytrì và đình chỉ liên kết vật lý giữa các hệ thống.

+ Thuộc tính “điện” liên quan đến sự biểu diễn cỏc bớt (cỏc mức điện thế)

2.3.3 Network (Mạng):

Thực hiện các chức năng liên quan tới mạng nh lập địa chỉ các thôngđiệp, diễn dịch địa chỉ và tên logic thành địa chỉ vật lý Thực hiện công tácchọn đường (hướng đi từ máy tính nguồn tới máy tính đớch) Nú quyết định

dữ liệu sẽ được truyền trên đường nào dùa vào tình hình mạng, ưu tiên dịch

vụ và các yếu tố khỏc Nú cũng quản lý lưu lượng trên mạng, như chuyển đổigói, định tuyến và kiểm soát sự tắc nghẽn dữ liệu

2.3.4 Transport (Truyền tải):

Thiết lập kênh thông tin tạo ra giữa cỏc lớp ứng dụng, tạo ra một kếtnối đầu cuối tới đầu cuối phục vụ cho việc truyền tải dữ liệu

2.3.7 Application (ứng dụng):

Có chức năng giao tiếp với người dùng - cung cấp đến người dùng cácdịch vụ mà mạng thông tin có thể làm

2.4 Mô hình trao đổi thông tin.

2.4.1 Nguyên lý hoạt động của các hàm nguyên thuỷ.

Response (trả lời): Là hàm mà người sử dụng dich vụ dùng để hoàn tấtmột chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm Indication ở SAP đó

(N + 1)layer

(N + 1)layer

(N)layer

Confirm (xác nhận): Là hàm mà người cung cấp dịch vụ dùng để hoàntất một chức năng đã được gọi từ trước bởi một hàm Request tại SAP đó Trong sơ đồ trên, quy trình thực hiện như sau:

- Tầng (N+1) của A gửi xuống tầng (N) kề dưới nó một hàm Request

- Tầng (N) của A cấu tạo một đơn vị dữ liệu để gửi yêu cầu đó sangtầng (N) của B theo giao thức tầng (N) đã định

- Nhận được yêu cầu, tầng (N) của B chỉ bỏo lờn tầng (N+1) bằng hàmIndication

- Tầng (N+1) của B trả lời bằng hàm Response gửi xuống tầng (N)

- Tầng (N) của B cấu tạo một một đơn vị dữ liệu để gửi trả lời đó trở

về tầng (N) của A theo giao thức tầng (N) đã định

- Nhận được trả lời, tầng (N) của A xác nhận với tầng (N+1) kề trờn núbằng hàm Confirm

2.4.2 Nguyên tắc trao đổi thông tin giữa cỏc lớp.

IDUn

SDUn-1

Hình 1.3: Mô hình trao đổi thông tin trên dưới.

Thông tin trao đổi giữa cỏc lớp là các khối dữ liệu theo nguyên tắc từtrên xuống dưới

SDU (service Data Unit): Đơn vị dữ liệu dịch vụ: Là đơn vị dữ liệucần được xử lý mà n nhận được từ líp n+1 bên trên nó

PCI (Protocol Data Unit): Đơn vị dữ liệu thủ tục - Đõy chớnh là khốithông tin dữ liệu mà líp n đã thêm vào khi xử lý khối thông tin dữ liệu nónhận được từ líp bên trên (SDUn)

PDU = PCI + SDU (Protocol Data Unit): Đây là khối dữ liệu hoànchỉnh tại líp n sau khi đã xử lý xong Nó sẽ được chuyển xuống cho líp bêndưới và trở thành SDU của líp dưới Nh vậy PDUn = SDUn-1

PDUn sẽ được chuyển cho líp n ngang với nú trờn thực thể ở xa

ICI (information Coltrol Interface) Thông tin điều khiển giao diện Điều khiển việc chuyển các PDU từ líp bên trên xuống líp bên dưới

IDU (Interface Data Unit): Đơn vị dữ liệu giao diện – là toàn bộlượng thông tin qua giao diện giữa hai líp Nh vậy IDUn = PDUn + ICIn

Quá trình truyền thông tin từ líp 7 đến líp 1 được mô tả như sau:

Hình 1.4: Quá trình truyền thông tin giữa cỏc lớp

Khi người sử dụng muốn gửi khối dữ liệu Họ sẽ truyền khối dữ liệu cholíp 7, lúc này khối dữ liệu thành SDU7 Líp 7 sẽ xử lý và gắn thêm phầnthông tin điều khiển thủ tục được truyền xuống líp bên dưới Quá trình cứ thếtiếp tục vậy đến líp 2 Ở đây PDU3 khi chuyển xuống líp 2 được xử lý bằngcách cắt ra thành nhiều đoạn dữ liệu nhỏ, mỗi đoạn dữ liệu được gắn thêmphần tiếp đầu H (Header) và phần tiếp đuôi T (Trailer) Ta có thể coi PCI2chính bằng tổng H và T ( H+T = PCI2) Tại líp này các khối dữ liệu được gọi

là các khung truyền, và nó sẽ được truyền trên đường truyền vật lý

2.5 Các chuẩn của hệ thống mở.

ISO và CCITT là hai tổ chức Quốc tế tích cực tao ra các chuẩn chothông tin máy tính ISO đưa ra các chuẩn để sử dụng cho các nhà sản xuấtmáy tính chủ yếu quan tâm từ tầng 4 đến tầng 7 Trong khi đó CCITT chủ yếuquan tâm giải quyết từ tầng 1 đến tầng 3 Định nghĩa các chuẩn dùng cho kếtnối các thiết bị vào kiểu mạng chuyển mạch gói công cộng Quốc gia và Quốc

tế khác nhau và đã công bố khuyến nghị về họ giao thức X25 Tuy nhiên, khimức độ xen phủ lẫn nhau giữa công nghiệp máy tính và công nghiệp viễnthông tăng lên thì mức độ cộng tác và mức độ chung nhau giữa các chuẩnđược đưa ra bởi tổ chức này cũng tăng lên

Ngoài ra, trước và song hành với các hoạt động chuẩn hoá của ISO,

Bộ quốc phòng Mỹ cũng nghiên cứu và kết nối mạng trong nhiều năm thôngqua cơ quan DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) Kết quả

là sự ra đời của mạng được phát triển bởi các chớnh phủ khỏc Liờn mạng tổhợp đó hiện nay được gọi đơn giản là Internet với giao thức TCP/IP

So sánh mô hình OSI với TCP/IP và X25 như hình sau:

ISO - OSI TCP/IP CCITT

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Hình 1.6: Mô hình OSI – TCP/IP - CCITT

Trong đó:

 Líp dưới cùng là líp truy cập mạng đại diện cho các bộ phận kết nối vật

lý, giao thức kết nối, giao thức truy cập mạng

 Líp IP cung cấp một địa chỉ Logic cho giao diện mạng vật lý với giaothức IP

 Líp TCP thực hiện kết nối giữa hai máy chủ trên một mạng với giaothức TCP

 Líp tiến trình và ứng dụng đại diện cho giao diện người sử dụng trênchồng giao thức TCP/IP

3 MẠNG LAN

3.1 Đặc trưng mạng LAN.

Đặc trưng về địa lý: Mạng thường được cài đặt trong phạm vi tương đối

nhỏ như đã nói ở phần trước

Đặc trưng về tốc độ truyền: Mạng cục bộ thường có tốc độ truyền cao

hơn so với mạng diện rộng WAN Với công nghệ mạng như hiện nay, tốc độtruyền của mạng cục bộ có thể đạt tới 100Mb/s

Đặc trưng độ tin cậy: Tỷ suất lỗi trên mạng cục bộ thấp hơn nhiều so với

mạng diện rộng, có thể đạt từ: 10-8 đến 10-10

Đặc trưng quản lý: Mạng cục bộ thường là tổ chức riêng của một nước

nào đó do vậy việc quản lý và khai thác mạng hoàn toàn tập trung, thống nhất

X25.1

Topo mạng như ta đã nói đó là cấu trúc hình học không gian Nó bố trícác phần tử của mạng cũng như cách nối ghộp chỳng với nhau Thông thường

có 3 loại cấu hình của mạng cục bộ là:

Trung tâm điều khiển của mạng điều phối mọi hoạt động của mạng

với các chức năng chính sau đây

 Xác định cặp người gửi – người nhận được ghép truyền thông tin và liênlạc với nhau

 Xác định quyền truy cập bộ nhớ trung tâm

 Cho phép theo dõi và xử lý các sai sót trong quá trình xử lý thông tin

Trung t©m

DTE3DTE4

 Thông báo các trạng thái của mạng.

Ưu điểm:

 Vì mạng hình sao hoạt động theo nguyên lý song song nếu có một thiết

bị nào đó bị sai hỏng thỡ mạng vẫn hoạt động bình thường Với cấu trúcmạng đơn giản và thuật toán điều khiển ổn định, mạng hình sao có thể

mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ người dùng

 Đụng độ thông tin là không thể xảy ra vì mỗi trạm làm việc đều cóđường dõy riờng của mình, dễ dàng kiểm soát lỗi và sự cố

 Lắp đặt đơn giản, dễ dàng thêm hoặc bớt trạm làm việc

 Do sử dụng liên kết điểm nên sử dụng được tối đa tốc độ đường truyềnvật lý

 Mạng hình sao có thể tiếp nhận tất cả các phương pháp truy nhập đườngtruyền khác nhau

Nhược điểm:

 Khả năng mở rộng của mạng phụ thuộc hoàn toàn vào thiết bị trung tâm

và khi thiết bị trung tâm bị hỏng thỡ toàn bộ mạng cũng bị ngừng hoạtđộng

 Chi phí mạng hình sao là rất đắt là vì nó yêu cầu mỗi trạm cần phải nốimột cặp dây riêng rẽ tới thiết bị trung tâm

 Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (độdài giới hạn trong bán kính 100m với công nghệ hiện đại)

Hình 1.8: Mô hình mạng tuyến tính

Đường truyền được giới hạn 2 đầu bởi 1 đầu nối đặc biệt gọi làTerminator Với BUS 2 chiều thì mọi trạm có thể nhận trực tiếp Còn nếuBUS 1 chiều thỡ thỡ tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó Terminator phải dượcthiết kế sao cho tín hiệu có thể dội lại để đầu bên kia có thể thu được Mạngđược dùng phổ biến trong các mạng máy tính cục bộ Ví dụ các mạng Tran-net, Ethernet… đều sử dụng cấu trúc loại này

Ưu điểm:

 Các trạm (DTE) có thể thao tác độc lập, sai háng của một trạm không cóảnh hưởng tới toàn mạng

 Việc mở rộng hoặc thu hẹp có thể thực hiện một cách đơn giản

 Dùng dây cáp Ýt, dễ lắp đặt bởi vì nó chỉ có một đường cỏp chớnh nối

từ đầu tới cuối Tổng số cáp so với mạng hình sao thì nhỏ hơn rất nhiều

 Phương pháp truy cập mạng yêu cầu phức tạp hơn để tránh đụng độ dữliệu gây ra do nhiều trạm cựng phỏt dữ liệu đồng thời Thông thường sửdụng phương pháp CSMA/CD hay Token Bus để tránh xung đột

3.2.3 Mạng vòng (Ring).

RepeaterRING Repeater

DTE1

DTE2DT

E4

DTE3

Hình 1.9: Mô hình mạng RING.

Tín hiệu được lưu chuyển trờn vũng liên tiếp theo một chiều duy nhất Mỗitrạm nối với vòng thông qua bộ lặp (Repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu rồichuyển đến trạm kế tiếp trờn vũng Nh vậy cần phải có giao thức điều khiểnviệc cấp phát quyền truyền dữ liệu trờn vũng khi có nhu cầu

Ưu điểm:

 Điều khiển hệ thống đơn giản và giảm được tối đa khả năng đụng độthông tin vì thông tin trên mạng chạy theo một chiều thống nhất

 Tiết kiệm dây nối hơn so với mạng hình sao

 Vỡ có bộ lặp nên tín hiệu khi qua thì sẽ được phục hồi và khuếch đạilên Nh vậy ta có thể tăng được khoảng cách giữa cỏc nút

 Có thể làm tăng độ tin cậy của mạng bằng phương pháp sử dụng vòngphụ dự phòng

nhau, chiều dài của cáp, cách thức máy tính chuyển dữ liệu từ máy này sangmỏy khỏc bằng cáp và nhiều thứ khỏc Cú hai loại phương tiện truyền dẫn cóthể dùng là: Hữu tuyến và vô tuyến được liệt kê sau đây:

 Cáp đồng trục loại to

 Cáp đồng trục loại nhỏ

 Cáp xoắn đôi

 Cáp sợi quang

Và mét số phương tiện vô tuyến nh sóng radio hoặc viba

4.1 Cáp đồng trục loại to (Thick Coaxial Cable).

Nã không được dùng trong các mạng nhỏ Nhưng nó có thể được sử dụng

để được làm cáp đường trục (Backbone) Nó thường được sử dụng trongmạng có cấu hình dạng Bus

Loại cáp này thường được sử dụng trong mạng 10Base-5 tốc độ 10 Mb/svới phương thức điều chế là: Dải cơ sở (Baseband) với độ dài tối đa một đoạn

Trạm làm việc được nối vào cáp thông qua một đầu nối trữ T (T-Conector)

có đầu nối BNC (BNC-conector)

Độ dài tối đa của một đoạn cáp nối giữa hai Terminator là 185m, trên mộtđoạn có thể mắc 30 trạm Muốn dùng nhiều hơn 30 trạm thì phải dùng bộ lặp Mét số loại cáp đồng trục:

 RG-8 và RG-11, 50 Ohm, được dùng cho mạng Thick Ethernet

 RG-58 50 Ohm, được dùng cho mạng Thin Ethernet

 RG-59 75 Ohm, được dùng cho truyền hình cáp.

 RG-62, 93 Ohm, được dùng cho mạng ARCnet

Các mạng cục bộ sử dụng cáp đồng trục thường có dải thông từ 2.5 Mb/s(ARCnet) tới 10Mb/s (Ethernet)

4.3 Cáp xoắn đôi.

Có hai loại cáp xoắn đôi là: Cáp xoắn đụi cú bọc kim STP (Shield TwistedPair) và cáp xoắn đụi khụng bọc kim UTP (Unshield Twisted Pair) Nhưngcáp UTP dùng phổ biến hơn cáp STP Cáp UTP rẻ hơn cáp đồng trục loại nhỏ

và hệ thống cáp xoắn đôi thường dùng với hệ thống điện thoại hiện đại

Khi dựng cỏp UTP để thiết lập mạng Ethernet, thường là nối các trạm theohình sao

Tính năng của cáp UTP cũng giống nh cáp STP nhưng chỉ kém khả năngchống nhiễu và xuy hao do không có bọc kim

Có 5 loại cáp UTP được dùng đó là:

 Cáp UTP loại 1 và 2 sử dụng thích hợp truyền thoại và truyền tốc độthấp (4 Mb/s)

 Cáp loại 3 thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ 16 Mb/s, hiện làcáp chuẩn cho hầu hết các mạng điện thoại

 Cáp UTP loại 4 thích hợp cho viờc truyền dữ liệu với tốc độ 20 Mb/s

 Cáp UTP loại 5 thích hợp cho việc truyền dữ liệu với tốc độ là 100Mb/s

Dù là cáp UTP hay STP thì yêu cầu chung phải sư dụng Hub Độ dài tối đa từtrạm tới hub là 100m Trạm làm việc sử dụng cáp UTP nối vào Hub nhờ đầunối RJ-45

ngoài cùng là líp bảo vệ cáp và tín hiệu quang được truyền theo nguyên tắcphản xạ toàn phần Tín hiệu điện được chuyển đổi thành tín hiệu quang ở nơiphỏt cũn ở nơi thu thì tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện.

Như vậy tín hiệu truyền trờn cỏp sợi quang hoàn toàn không bị ảnh hưởngnhiễu điện từ và các hiệu ứng khác Đặc biệt là tín hiệu trờn cỏp sợi quangkhông thể bị phát hiện và thu trộm bởi các thiết bị điện tử như vậy an toànthông tin trên mạng được đảm bảo

Cáp sợi quang cho phép truyền tín hiệu với tốc độ cao hàng Gb/s và tiến tớiTb/s với khoảng phạm vi vài Km do độ suy hao tín hiệu sợi quang là rất nhỏkhoảng 0.2 dB/Km

Cáp sợi quang có thể hoạt động ở hai chế độ là:

 Đơn mode: Chỉ duy nhất một đường dẫn súng Cú một loại cáp haydùng là: Cáp có đường kớnh lừi sợi 8.3um đường kính líp ngoài 125um

 Đa mode: Có nhiều đường dẫn sóng Cú mét số loại cáp hay dùng là:

- Cáp có đường kớnh lừi sợi 62.5um đường kính líp ngoài 125um

- Cáp có đường kớnh lừi sợi 50um đường kính líp ngoài là 125um

- Cáp có đường kớnh lừi sợi 100um đường kính líp ngoài là140um

Tóm lại trừ nhược điểm khó lắp đặt (đấu nối cáp) và giá thành hơi cao cònnhìn chung thỡ cỏp sợi quang là lý tưởng cho mọi mạng hiện nay và chotương lai

4.5 Phương tiện vô tuyến.

Có những băng tần như:

 Băng LF (tần số thấp) có dải tần từ 30KHz đến 300KHz

 Băng MF (tần số trung bình) có dải tần từ 300KHz đến 3MHz

 Băng HF (tần số cao) có dải tần từ : 3MHz đến 30MHz

 Băng VHF (Tần số rất cao) có dải tần từ: 30MHz đến 300MHz

 Băng UHF (tần số siêu cao) có dải tần từ: 300MHz tới 3GHz

Có 3 phương pháp truyền theo tần số vô tuyến:

 Công suất thấp, tần số đơn: Tốc độ thực tế từ 1Mb/s đến 10Mb/s Độsuy hao lớn do công suất thấp, chống nhiễu kém

 Công suất cao tần số đơn: Tốc độ từ 1Mb/s đến 10Mb/s Độ suy hao cógiảm so với phương pháp trên nhưng khả năng chống nhiễu vẫn kém

 Trải phổ: Tất cả hệ thống 900MHz đều có phạm vi tốc độ từ 2Mb/s tới6Mb/s Các hệ thống mới làm việc với các tần số GHz có thể đạt tốc độcao hơn Do hoạt động ở công suất thấp nên độ suy hao cũng lớn

Phương pháp truyền bằng sóng Viba: Có hai loại:

 Viba mặt đất: Hoạt động ở băng tần 4 đến 6GHz và 21 đến 23 GHz

 Viba vệ tinh: Hoạt động ở băng tần 11 đến 14 GHz

Phương pháp truyền bằng tia hồng ngoại có băng tần 100GHz đến 1000THzTốc độ của truyền sóng Viba và tia hồng ngoại là: 1-10Mb/s

Có hai loại phương thức truyền là Baseband và Broadband Trong đó:

 Baseband: Hầu hết mạng cục bộ thuờng sử dụng phương pháp này Tínhiệu có thể được truyền đi dưới hai dạng là tương tự hoặc số không cầnđiều chế Hai loại cáp thường được sử dụng là cáp “mỏng” (Thin cable)

có đường kớnh cỏp là 0.25inch và cáp “dày” (Thick cable) với đườngkính là 0.5inch Cả hai loại cáp đều làm việc ở cùng tốc độ 10Mb/snhưng cáp mỏng có độ suy hao lớn hơn cáp dày Baseband là phươngtiện truyền hai chiều

 Broadband: Chia dải thông (tần số) đường truyền thành nhiều dải tầncon, mỗi dải tần con Êy cung cấp một kênh truyền dữ liệu tách biệt nhờ

sử dụng một cặp modem đặt biệt Đõy chớnh là kỹ thuật ghộp kờnhphân chia theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing).Broadband là phương tiện truyền một chiều và vậy cần có hai đườngdẫn dữ liệu

5 THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠNG MÁY TÍNH.

5.1 Card giao tiếp mạng.

Card mạng là một thiết bị phối ghép giữa máy tính và cáp mạng Nó đảmnhận trách nhiệm truyền dữ liệu từ Bus dữ liệu của DTE này tới một DTEkhác trong mạng

Card mạng có thể được thiết kế ngay trong bảng mạch chính (main board)của máy tính hoặc ở dạng các tấm giao tiếp mạng gọi là Card giao tiếp mạngNIC (Network Interface Card) hoặc các bộ thích nghi đường truyền

Mét NIC có thể được cài đặt vào một khe cắm (slot) của máy tính TrongNIC có một bộ thu phát với một số kiểu đầu nối Bộ thu phát chuyển đổi tínhiệu bên trong máy tính thành tín hiệu mà mạng đòi hỏi

Chó ý rằng Card mạng phải có đầu nối hợp với cáp Nếu dựng cỏp đồngtrục loại nhỏ thì phải chắc chắn card giao tiếp mạng phải có đầu nối BNC.Nếu dựng cỏp xoắn đụi thỡ card phải có đầu nối RJ-45 Nên chọn card có 2

đầu nối BNC và RJ-4, bằng cách này có thể chuuển từ cáp đồng trục sang cápxoắn đôi hoặc ngược lại mà không phải thay card mới Ngày nay một số Cardmạng mới hơn cho phép cấu hình cài đặt khác nhau bằng phần mềm.

5.2 Thiết bị tập trung dây (Hub).

Khi ta dựng cỏp UTP thì chắc chắn rằng sẽ phải dựng thờm thiết bị Hub.Với cáp UTP sẽ dễ dàng hơn cho việc sửa chữa, di chuyển máy, thêm bớtmáy tính Hub là bộ tập trung dõy dựng để đấu nối mạng Có 4 loại Hub sauđây:

 Hub thụ động:

Không chứa các linh kiện điện tử và cũng không xử lý tín hiệu dữ liệu

Nó có chức năng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một đoạn cáp mạng

 Hub chủ động.

Cú cỏc linh kiện điện tử có thể khuếch đại và xử lý tín hiệu điện tửtruyền giữa các thiết bị của mạng

 Hub thông minh.

Nã cũng là Hub chủ động nhưng cú thờm chức năng quản trị Hub Nó

hỗ trợ các giao thức quản trị mạng, cho phép Hub gửi các gói tin về trạmđiều khiển mạng trung tâm Cho phép trạm trung tâm quản ly Hub

 Hub chuyển mạch.

Là loại Hub mới nhất cho phép chọn đường rất nhanh cho các tín hiệugiữa các cổng trên Hub Thay vì chuyển tiếp một gói tin tới tất cả các cổngcủa Hub, mét Hub chuyển mạch chỉ chuyển tiếp gói tin tới cổng nối vớitrạm đích của gói tin Nhiều Hub chuyển mạch có khả năng chuyển mạchcỏc gúi tin theo con đường nhanh nhất

6 MỘT SỐ THIẾT BỊ CHO CÁC MẠNG LỚN.

6.1 Bô lặp (Repeater).

Bộ lặp là một thiết bị nối hai đoạn cáp lại với nhau khi cần mở rộngmạng Nó được dùng khi độ dài tổng cộng của cáp mạng vượt quá độ dài

cực đại cho phép Bộ lặp chỉ được dùng với các mạng Ethernet nối với cápđồng trục Chú ý không được cú quỏ 4 bộ lặp nối giữa hai đoạn cáp.

6.2 Cầu nối (Bridge).

Cầu nối là một thiết bị làm việc ở líp liên kết dữ liệu của mô hình OSI

Nó là một thiết bị dùng để nối hai mạng sao cho chúng hoạt động nh métmạng Cầu nối có thể chuyển đi các tín hiệu cú đớch ở phần mạng phía bênkia Vì mỗi DTE đều có một địa chỉ duy nhất và địa chỉ đích được đặt trongtiêu đề của mỗi gói tin

Cầu nối có thể dùng để nối hai mạng khác nhau, vớ dụ nh nối hai mạngEthernet và Token Ring, nhưng chúng được hay dùng hơn trong việc chiamột mạng lớn thành hai mạng nhỏ để nâng cao hiệu năng sử dụng mạng

6.3 Bộ định tuyến (Router).

Routerrouter router

router

Hình 1.10: Bé định tuyến trong liên mạng

Là một thiết bị thông minh hơn cầu nối vỡ nú cũn có thể thực hiện giảithuật chọn đường đi tối ưu (theo một chỉ tiêu nào đó) Các cầu nối chứa địachỉ của tất cả các máy tính ở hai bên cầu và có thể gửi các thông điệp theođúng địa chỉ Một bộ định tuyến không những biết địa chỉ của các máy tính

M¹ng

1

M¹ng 2

M¹ng 3

mà còn biết các cầu nối và các bộ định tuyến khác ở trên mạng và có thểquyết định lộ trỡnh có hiệu quả nhất cho mỗi thông điệp.

Các bộ định tuyến cũng được dùng để nối các mạng cách xa nhau vềmặt địa lý qua các bộ điều chế Modem mà cầu nối không thể thực hiệnđược Bộ định tuyến hoạt động ở líp mạng và cho phép nối các kiểu mạngkhác nhau thành liên mạng

6.4 Cổng nối (Gateway)

Là một tổ hợp của phần cứng và phần mềm làm nhiệm vụ kết nối cácmạng diện rộng lại với nhau Nó nối các mạng số liệu Quốc gia này vớimột mạng số liệu Quốc gia khác hoặc mạng Quốc tế Trong cổng nối hệthống phần mềm được xây dựng thành các module để có thể thực hiện chứcnăng bảo mật, quản lý dịch vụ và tính cước

6.5 Modem.

Chức năng chủ yếu của nó là: Điều chế đối với tín hiệu phát và giải điềuchế đối với tín hiệu thu

Hình 1.11: Ví dụ về đấu nối Modem qua mạng thoại

DTE5DTE4

MODEM

DTE

Modem không thể nối các mạng xa với nhau và trao đổi dữ liệu trực tiếpđược Hay nói một cách khác modem không phải là một thiết bị liên mạngnhư bộ định tuyến Tuy nhiên modem có thể được dùng kết hợp với một bộđịnh tuyến để kết nối các mạng qua mạng điện thoại chuyển mạch côngcộng (PSTN) Có hai loại modem là: Modem trong và modem ngoài.Modem trong được gắn trong bản mạch chớnh, còn modem ngoài là mộtthiết bị độc lập, nó được nối với máy tính thông qua cổng RS-232.

Chương II

một số phương thức truy cập mạng và chuẩn cho chóng

1 MỘT SỐ PHƯƠNG THỨC TRUY CẬP MẠNG.

Đối với mạng hình sao khi một liên kết được thiết lập giữa 2 trạm thì thiết

bị trung tâm sẽ đảm bảo đường truyền được giành riêng trong suốt cuộctruyền Tuy nhiên với mạng BUS và RING chỉ có một đường truyền dẫn duynhất có tính Logic kết nối đồng thời với tất cả các trạm (DTE) Do vậy cầnphải có những quy tắc chung cho tất cả các DTE nối vào mạng để đảm bảorằng phương tiện truyền được truy cập, và sử dụng một cách hợp lý trờn cỏc

hệ thống mạng cục bộ Có hai phương pháp truy nhập là:

 Truy nhập ngẫu nhiên (Random Access) trong đó điển hình làCSMA/CD chỉ dùng trong mạng BUS

 Truy nhập điều khiển (Controlled access) trong đó điển hình là Tokenđược dùng cho cả mạng BUS và RING

Chóng ta sẽ lần lượt nghiên cứu 2 phương pháp truy nhập đường truyền điểnhình trên

1.1 CSMA/CD(Carrier–Sense Multiple-Access with Collision Phương pháp đa truy nhập sử dụng sóng mang có phát hiện xung đột.

Mọi DTE đều có thể truy nhập vào BUS chung (đa truy nhập) 1 cáchngẫu nhiên và do vậy rất có thể dẫn đến xung đột làm háng dữ liệu nguồnphát đi của DTE Để giảm tình trạng này thì khi DTE cần truyền dữ liệu trướchết phải “nghe” xem đường truyền rỗi hay bận Nếu rỗi thì truyền còn nếu bậnthì thực hiện 1 trong 3 giải thuật sau:

 DTE tạm “rỳt lui” chờ đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên nào đó rồi lạibắt đầu “nghe” đường truyền Với cách này thời gian trễ lớn nhưng Ýtxảy ra xung đột.

 DTE tiếp tục “nghe” liên tục đến khi đường truyền rỗi thì truyền dữ liệu

đi với xác suất bằng 1 nên thời gian trễ nhỏ nhưng dễ xảy ra xung đột

 DTE tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thì truyền đi với xác suất

p xác định trước (0< p <1) cốt để tối thiểu hoá cả xung đột lẫn thời giantrễ nên rất phức tạp

Để tăng khả năng phát hiện xung đột đường truyền thì CSMA/CD đã bổ sungthêm quy tắc:

Khi mét DTE đang truyền, nó vẫn tiếp tục “nghe” đường truyền Nếu pháthiện thấy xung đột thỡ nú ngừng ngay việc truyền nhưng vẫn tiếp tục gửi tínhiệu sóng mang thêm một thời gian nữa để đảm bảo rằng tất cả các DTE trênmạng đều có thể “nghe” được sự kiện xung đột đó Sau khi chờ đợi 1 thờigian ngẫu nhiên nào đó rồi lại theo quy tắc CSMA/CD

1.2 Điều khiển truy nhập đường truyền bằng thẻ bài (Token).

1.2.1 Token BUS.

Để cấp phát quyền truy nhập đường truyền cho các DTE đang có nhu cầutruyền dữ liệu, một thẻ bài được lưu chuyển trên một vòng Logic thiết lập bởicác DTE đó Khi mét DTE nhận được thẻ bài nó có quyền sử dụng đường