tìm hiểu về các hệ thống của máy tính

Chng1 KHI NIM CHUNG 1. 1 Lch s pht trin Từ những năm 60 đã xuất hiện các mạng xử lý trong đó các trạm cuối (Terminal) thụ động đợc nối vào một máy xử lý trung tâm. Máy xử lý trung tâm làm các việc nh xử lý các thủ tục truyền dữ liệu, quản lý đồng bộ các trạm cuối , xử lý ngắt từ các trạm cuối vv .Để giảm nhẹ nhiệm vụ của bộ xử lý trung tâm ngời ta thêm vào bộ tiền xử lý (Preprocesor)để nối thành một mạng truyền tin,trong đó các thiết bị tập trung (Concentrator)và dồn kênh (Multiplexor)dùng để tập trung trên cùng một đờng truyền các tín hiệu gửi từ trạm cuối . t u nhng 70 cỏc mỏy tớnh ó c ni vi nhau trc tip to thnh mng mỏy tớnh . Trong thi gian ny ó xut hin khỏi nim mng truyn thụng (Communication network) trong ú cỏc thnh phn chớnh ca nú l cỏc nỳt mng, c gi l cỏc b chuyn mch (Switching unit) dựng hng thụng tin ti ớch ca nó. Cho n nay h thng mng mỏy tớnh c thc hin rng rói , nh t l gia giỏ thnh mỏy tớnh v chi phớ truyn tin gim do sự bựng n ca cỏc th h mỏy tớnh cỏ nhõn. 1. 2 Khỏi nim chung v mng mỏy tớnh Mng mỏy tớnh l mt nhúm cỏc h thng mỏy tớnh tng kt(Inteconected) chia s dch v tng tỏc thụng qua một tuyn ni kt truyn thụng dựng chung Cỏc h thng mỏy tớnh c kt ni vi nhau bi cỏc ng truyn vt lý theo một kin trỳc no ú . ng truyn vt lý dựng chuyn cỏc tớn hiu in t gia cỏc mỏy tớnh . Cỏc tớn hiuin t ú biu th cỏc giỏ tr d liu di dng cỏc xung nh phõn (on-off) tt c cỏc tớn hiu c truyn gia cỏc mỏy tớnh u thuc dng súng in t (EM) no ú, tri t tn s radio ti súng cc ngn (Viba) v tia hng ngoi tu theo tn s ca súng in t cỳ th dựng cỏc ng truyn vt lý khỏc nhau truyn tớn hiu . Cỏc tn s radio cú th truyn bng cỏp in hoc bng phng tin qung bỏ (radio broadcasting) . Súng cc ngn (viba) thng dựng truyn gia cỏc trm mt t v cỏc v tinh . Chúng c dựng truyn cỏc tớn hiu qung bỏ từ một trm phỏt ti mt trm thu . Kiến trúc mạng máy tính (Network architecture)thể hiện cách nối các máy tính với nhau ra sao và tập hợp các quy tắc,quy ớc mà tập hợp các thực thể tham gia truyền thông trên mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Cách nối mạng máy tính đợc gọi là Topo mạng. Còn tập hợp các quy tắc, quy ớc truyền thông đợc gọi là giao thức mạng (Protocol) của mạng. Star(Hnh sao) Ring(chu trỡnh) Ring(chu trỡnh) Ring(chu trình) Tree(cừy) Complet(Đầy đủ) Complet(Đầy đủ) Complet(Đầy đủ) Complet(§Çy ®ñ) H1. 1 Một số kiểu topo mạng. Topo mạng: có hai kiểu nối mạng cơ bản chủ yếu là điểm - điểm(Poin to poin) và quảng bá . Theo kiểu này , các đường truyền nối từng cặp nút với nhau và mỗi nút đều có trách nhiệm lưu trữ tạm thời và sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho tới đích . Do cách thức làm việc nh thế nờn mạng này được gọi là mạng lưu và chuyển tiếp(Store and forward) . Theo kiểu quảng bá tất cả các nút phân chia chung mét đường chuyền vật lý, dữ liệu được chuyền đi tõ mét nút nào đó sẽ có thể được tiếp nhận bởi tất cả các nút còn lại bởi vậy chỉ cần chỉ ra mét địa chỉ đích cần đến của dữ liệu, để mỗi nút tự kiểm tra xem dữ liệu có phải của mình không . * Giao thức mạng: việc trao đổi thông tin, cho dù là đơn giản nhất cũng đều phải tuân theo những quy tắc nhất định từ khuôn dạng(cú pháp , ngữ nghĩa) của dữ liệu cho đến các thủ tục gửi, nhận dữ liệu kiểm soát hiệu quả và chất lượng truyền tin và xử lý lỗi , sự cố , yêu cầu về xử lý và trao đổi thông tin của người sử dụng càng cao thì các quy tắc càng nhiều và càng phức tạp hơn . Tập hợp các quy tắc đó gọi là giao thức mạng . 1. 3 Phân loại mạng máy tính. Có nhiều cách phân loại mạng khác nhau tuỳ thuộc vào yếu tố chính được chọn để làm chỉ tiêu phân loại chẳng hạn đó là khoảng cách địa lý , kỹ thuật chuyển mạch hay “Kiến trúc mạng “ 1. 3. 1 Phừn loại mạng theo khoảng cỏch địa lý * Mạng cục bộ LAN (Local Area Network) L mng c ci t trong một phm vi tng i nh vi khong cỏch ln nht gia cỏc mỏy tớnh nỳt mng ch vi chc KM tr li * Mng ụ th MAN (Metropolitan Area Network) L mng c t trong pham vi mt ụ th hoc mt trung tõm kinh t xó hi cú bỏn kớnh <100KM * Mng din rng WAN(Wide Area Network) Phm vi ca mng cú th vt qua biờn gii quc gia thm chớ c lc a * Mng ton cu GAN (Global Area Network) Phm vi mng tri rng khp c lc a trỏi t 1. 3. 2 Phn loi theo k thut chuyn mch * Mng chuyn mch knh(circuit switched netword) Khi cú hai thc th cn trao i thụng tin vi nhau thỡ gia chỳng s c thit lp mt kờnh (circuit) c nh v c duy trỡ cho n khi một trong hai bờn ngt liờn lc. Cỏc d liu con ng c nh ú . Phng phỏp chuyn mch kờnh cú hai nhc im chớnh l tiờu tn thi gian thit lp con ng(kờnh) c nh gia hai thc th v hiu xut s dng ng truyn khụng cao vỡ s cú lỳc kờnh b b khụng do hai bờn u ht thụng tin cn truyn trong khi cỏc thc th khỏc khụng c phộp s dng kờnh ny. * Mng chuyn mch thng bo (Message Switched Network) Thông báo là một đơn vị thông tin của ngời sử dụng có khuôn dạng đợc quy định trớc. Mỗi thông báo điều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ đích của thông báo căn cứ vào thông tin này mà mỗi nút trung gian có thể thông báo đến nút kế tiếp theo đờng dẫn tới đích của nó . Mỗi nút cần phải lu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển tên thông báo để rồi sau đó chuyển thông báo đi . Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng các thông báo khác nhau có thể gửi đi theo nhiều con đờng khác nhau. Phơng pháp chuyển mạch thông báo có u điểm hơn so với chuyển mạch kênh là : hiệu suất sử dụng đờng truyền cao vì không bị chiếm dụng độc quyền mà đợc phân chia giữa các thực thể , mỗi nút mạng(hay nút chuyển mạch thông báo ) có thể lu trữ thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi do đó giảm đợc tình trạng tắc nghẽn(congestion) mạng . Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ u tiên cho thông báo . Có thể tăng hiệu xuất sử dụng dải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá (Broadcast addressing)để gửi thông báo tới nhiều đích . Nhợc điểm chủ yếu của phơng pháp này là không hạn chế kích thớc của thông báo , có thể dẫn đến phí tổn lu trữ tạm thời cao và ảnh hởng tới thời gian đáp (Rerponse time) và chất lợng chuyền đi.Mạng chuyển mạch kênh thông báo thích hợp với dịch vụ th điện tử hơn là đối với các áp dụng có tính thời gian thực vì tồn tại độ trễ nhất định cho lu trữ và sử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút * Mng chuyn mch gúi (Packet Switched Network) mi thụng bỏo c chia thnh nhiu phn nh hn gi l gói tin(packet) cú khuụn dng quy nh trc , mi gói tin cũng cha cỏc thụng tin iu khin trong ú cú a ch ngun (ngi gi) v a ch ớch (ngi nhn) ca gói tin cỏc gói tin thuc v mt thụng bỏo no ú cú th c gi i qua mng ti ớch bng nhiu con ng khỏc nhau 1. 4 Kin trỳc mng * Kin trỳc phõn tng : hu ht cỏc mng mỏy tớnh hin nay u c phõn tớch thit k theo quan im phõn tng (Layering) mi h thng thnh phn ca mng c xem nh l mt cu trỳc a tng , trong ú mi tng oc xõy dng trờn tng trc nó. s lng cỏc tng cũng nh tờn v chc nng ca mi tng l tu thuc vo nh thit k . Tuy nhiờn, trong hu ht cỏc mng mc ớch ca mi tng l cung cp mt số dch v nht nh cho tng cao hn . Nguyờn tc ca kin trỳc mạng phân tầnglà: mỗi hệ thống trong mét mạng đều có cấu trúc tầng(số lượng, chức năng của mỗi tầng là nh nhau) Hệ thống A Hệ thống B Hệ thống B Hệ thống B HÖ thèng B Giao thức tầng N Giao thức tầng i + 1 Giao thức tầng i Giao thức tầng i Nguyên tắc của kiến trúc phân tầng là mỗi hệ thống trong mét mạng đều có cấu trúc tầng (số lượng, chức năng của mỗi tầng là như nhau) trong thực tế, dữ liệu không được truyền trực tiếp từ tầng thứ i của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (Trừ đối với tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật lý để truyền các sâu bit (0,1) tõ hệ thống này sang hệ thống khác). Giữa hai hệ thống nối kết với nhau chỉ có ở tầng thấp nhất mới có liên kết vật lý, còn ở những tầng cao hơn chỉ có liên kết logic (Hay là liên kết ảo) * Mô hình OSI: Khi thiết kế, các nhà thết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mô hình. Từ đó dẫn đến tình trạng không tương thích giữa các mạng : phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau vv Sù không tương thích đó làm trở ngại cho sù tương tác của người sử dụng các mạng khác nhau. Vì lý do đó tổ chức tiêu chuẩn quốc tế IOS(internationnal Organization for standandization) đã xây dựng mô hình tham chiếu cho nối kết các hệ thống mở (Reference Model for Open Systems Interconnection hay gọn hơn là OSI Reference Model). Mô hình này được làm cơ sở để nối kết các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán Hệ thống mở A Kết quả có mô hình OSI gồm có 7 tầng có tên gọi và chức năng như sau : - Tầng1 Physical : có nhiệm vụ truyền dòng bit không có cấu tróc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ các phương tiện cơ, điện, hàm thủ tục - Tng 2 Data Link cung cp phng tin truyn thụng tin qua liờn kt vt lý m bo tin cy, gi cỏc khi d liu (Frame) vi cỏc c ch ng b hoỏ , kimsoỏt li v kim soỏt lung d liu cn thit . - Tng 3 Network thc hin vic chn ng v chuyn tip thụng tin vi cụng ngh chuyn mch phự hp, thc hin kim soỏt lung d liu v ct/ hp d liu nu cn. - Tng 4 Transport : Thc hin d liu gia hai u mỳt. Thc hin kim soỏt liv thc hin kim soỏt lung d liu. Cng cú th thc hin vic ghộp kờnh (Multiplexing), ct/ hp d liu nu cn. - Tng 5 Session: Cung cpphng tin qun lý truyn thụng gia cỏc ng dng thit lp, duy trỡ, ng b hoỏ v hu b cỏc phiờn truyn thụng gia cỏc ng dng . - Tng 6 Presentation: Chuyn i cỳ phỏp d liu ỏp ng nhu cu truyn d liu ca cỏc ng dng qua mụi trng OSI. - Tng7 Application: ung cp cỏc phng tin ngi s dng cú th truy nhp vo c mụi trng OSI, ng thi cung cp cỏc dch v thụng tin phõn tỏn. * Phng thc hot ng. ở mỗi tầng trong mô hình OSI, có hai phơng thức hoạt độngchính đợc áp dụng là:phơng thức có liên kết (connection-oriented)và phơng thức không liên kết (connectionless). Vi phng thc cú liờn kt, trc khi truyn d liu cn thit lp mt liờn kt logic na cỏc thc th ng mc. Trong khi ú, vi phng thc khụng liờn kt thỡ khụng cn thit lp mt liờn kt logic , v mi n v d liu trc hoc sau nó. Vi phng thc cú liờn kt, quỏ trỡnh truyn thụng phi bao gm ba giai on phõn bit : [...]... hình thành một mạng lớn gồm các giao diện nối kết và các máy chủ (Host)đợc nối với nhau bởi các mạng con.Tơng ứng với hai quan điểm đó, có có hai chiến lợc nối kết các mạng Một chiến lợc (tơng ứng quan điểm (1)) tìm cách xây dựng các chuẩn chung cho các mạng và một chiến lợc khác (tơng ứng quan điểm (2)) cố gắng xây dựng các giao diện nối kết để tôn trọng tính độc lập của các mạng hiện có Chng2 KIN... entity)duy trì tơng tác luân phiên bằng cách báo cho mỗi ngời sử dụng khi đến lợt họ đợc truyền dữ liệu vấn đề đồng bộ hoá trong tầng phiên đợc thực hiện tơng tự cơ chế kiểm tra/hồi phục (checkpoint/restart)trong một hệ quản trị tệp Một trong những chức năng quan trọng nhất của tầng phiên là đặt tơng ứng các liên kết phiên với các liên kết giao vận Tuy nhiên vòng đời của các liên kết phiên và giao vận có... Terminal Equipment) v DCE(Data Circuit Terminating Equipment) V phng din c cỏc chun ny s dng cỏc u ni 25 chõn(25pin connector)và do vậy về lý thuyết cần dùng cáp 25 sợi để nối DTE và DCE Về phơng diện điện các chuẩn này quy định các tín hiệu số nhị phân 0 và 1 tơng ứng với các hiệu thế nhỏ hơn 3V v ln hn +3V Tc tớn hiu qua giao din khụng vt quỏ 20Kb/ s v vi khong cỏch khụng quỏ 15m RS449/ 422A/ 423A nhc... Trong ú : + Logical channel Indentifier(LCI): s liu ca lin kt logic(VC hoc PVC) +P(S) : s hiu ca gúi tin d liu c gi i P(R) : số hiệu của gói tin dữ liệu đang chờ để nhận ở dạng chuẩn, các tham số P(S),P(R) chiếm 3bit (đánh số theo tứ tự modulo 8) Để tăng phạm vi đánh số thứ tự các gói tin dữ liệu , có thể sử dụng dạng mở rộng,trong đó mỗi tham số P(S)và P(R) chiếm 7bit (đánh số theo tứ tự modulo 128) +... cng phỏt trin nờn vic kt ni cỏc mng mỏy tớnh li vi nhau ó tr thnh vn c quan tõm c bit kt ni cỏc mng ang tn ti li vi nhau, ngi ta thng xut phỏt từ một trong hai quan im sau: (1)Xem mỗi nút của mạng con nh là một hệ thống mở (2) Xem mi mng con nh l mt h thng m Quan im (1) cho phộp mi nỳt ca mng con cú th truyn thụng trc tip vi mt nỳt ca mng con bt k khỏc Nh vy ton b cỏc mng con cũng s l nỳt ca mng ln . mạng phân tầnglà: mỗi hệ thống trong mét mạng đều có cấu trúc tầng(số lượng, chức năng của mỗi tầng là nh nhau) Hệ thống A Hệ thống B Hệ thống B Hệ thống B HÖ thèng B . của hệ thống này sang tầng thứ i của hệ thống khác (Trừ đối với tầng thấp nhất trực tiếp sử dụng đường truyền vật lý để truyền các sâu bit (0,1) tõ hệ thống này sang hệ thống khác). Giữa hai hệ. các máy tính thành mạng, cần thiết phải có hệ điều hành trên phạm vi toàn mạng có chức năng quản lý dữ liệu và tính toán, xử lý một cách thống nhất. Các hệ thống như vậy được gọi chung là hệ