đồ án kỹ thuật điện điện tử Vai trò là thiết bị tại lớp 3 của mô hình OSI

MỤC LỤC MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH I SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MÁY TÍNH 1.1 Lịch sử phát triển 1.2 Mục đích xây dựng mạng máy tính 1.3 Các yếu tố mạng máy tính 1.3.1 Đường truyền vật lý 1.3.2 Kiến trúc mạng 1.4 Phân loại mạng máy tính 1.4.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý 1.4.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch II MẠNG MÁY TÍNH CỤC BỘ (LAN) 2.1 Tổng quan mạng cục 2.2 Cấu hình mạng cục 2.2.1 Phần mềm 2.2.2 Phần cứng 2.3 Cấu trúc liên kết mạng cục 2.3.1 Cấu trúc liên kết hình (Star) 2.3.2 Cấu trúc liên kết dạng bus 2.3.3 Cấu trúc liên kết dạng vòng (Ring) 2.3.4 Mạng dạng kết hợp 2.4 Các phương tiện truyền dẫn 2.4.1 Cáp xoắn đôi 2.4.2 Cáp đồng trục 2.4.3 Cáp sợi quang 2.5 Hệ thống truyền dẫn 2.6 Các phương pháp truy nhập đường truyền 2.6.1 CSMA/CD 2.6.2 Token Bus 2.6.3 Token Ring 2.6.4 So sánh CSMA/CD với phương pháp dùng thẻ 2.7 Các thiết bị kết nối LAN 2.7.1 Bộ lặp (Repeater) 2.7.2 Cầu nối (Bridge) 2.7.3 Router (Bộ chọn đường) 2.7.4 Bộ chuyển tiếp (Switch) 2.7.5 HUB (Bộ tập chung) 2.7.6 Modem (Bộ điều chế giải điều chế) 2.7.7 CSU/DSU CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MƠ HÌNH OSI 2.1 Kiến trúc phân tầng 2.2 Mơ hình OSI 2.3 Vai trị chức tầng mơ hình OSI 2.3.1 Tầng Vật lý (Physical Layer) 2.3.2 Tầng Liên kết liệu (Data Link Layer) 2.3.3 Tầng Mạng (Network Layer) 2.3.4 Tầng Giao vận (Transport Layer) 2.3.5 Tầng Phiên (Session Layer) 2.3.6 Tầng Trình diễn (Presentation Layer) 2.3.7 Tầng Ứng dông (Application Layer) CHƯƠNG III: CÁC CHUẨN MẠNG CỤC BỘ 3.1 Các chuẩn IEEE 802.X ISO 8802.X 3.2 Các chuẩn khác 3.2.1 FDDI CDDI 3.2.2 MAP TOP 3.2.3 ARCnet 3.2.4 Mạng cục ảo CHƯƠNG IV: HỌ GIAO THỨC TCP/IP 4.1 Mơ hình tầng TCP/IP 4.2 Các giao thức tầng xử lý 4.3 Giao thức tầng Trạm – Trạm 4.3.1 Giao thức TCP 4.3.2 Giao thức UDP 4.4 Các giao thức tầng liên mạng 4.4.1 Giao thức IP 4.4.2 Giao thức ICMP 4.4.3 Giao thức ARP 4.4.4 Giao thức tầng liên mạng khác 4.5 Giao thức tầng Giao diện mạng Chương V: An tồn thơng tin mạng 5.1 Mở đầu 5.2 Các mức bảo vệ an toàn 5.2.1 Quyền truy nhập 5.2.2 Đăng ký tên/ mật 5.2.3 Mã hố thơng tin 5.2.4 Bảo vệ vật lý 5.2.5.Tường lửa 5.3 Bảo vệ thông tin mật mã 5.3.1 Mật mã liệu 5.3.2.Các phương pháp mật mã 5.3.2.1 Phương pháp đổi chỗ 5.3.2.2 Phương pháp thay 5.3.2.3 Phương pháp chuẩn DES 5.3.2.4 Khố cơng khai 5.3.2.5 So sánh phương pháp mật mã CÁC TỪ VIẾT TẮT TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NĨI ĐẦU Tin học Viễn thơng hai thành phần cốt lõi Công nghệ thông tin Trong năm gần đây, nhiều dự án phát triển công nghệ thông tin nước ta triển khai theo giải pháp tổng thể tích hợp hạ tầng truyền thơng máy tính với chương trình Tin học ứng dụng Mạng máy tính khơng cịn thuật ngữ tuý khoa học mà trở thành đối tượng nghiên cứu ứng dụng nhiều người có nghề nghiệp phạm vi hoạt động khác Nhu cầu hiểu biết mạng máy tính ngày cao khơng dừng lại mức người sử dụng mà sâu để làm chủ hệ thống với tư cách kỹ sư mạng máy tính Mạng máy tính, đặc biệt mạng LAN phổ biến tính tập chung, thống dễ quản lý đồng thời phản ánh nhu cầu thực tế quan, trường học, doanh nghiệp cần kết nối hệ thống đơn lẻ thành mạng nội để tạo khả trao đổi thông tin, phân chia tài nguyên quý giá Trong "Đồ án tốt nghiệp" mạng máy tính cục (LAN), em xin trình bày số vấn đề sau: Chương I: Tổng quan mạng máy tính Chương II: Kiến trúc phân tầng mơ hình OSI Chương III: Các chuẩn mạng LAN Chương IV: Họ giao thức TCP/IP Chương V: An tồn thơng tin mạng Em xin chân thành cảm ơn dạy dỗ thầy cô khoa điện tử – viễn thông đặc biệt hướng dẫn tận tình, chu đáo thầy giáo Vũ Đức Lý để "Đồ án tốt nghiệp" em hoàn thành thời hạn Mặc dù cố gắng đồ án thiếu xót, em mong nhận góp ý q báu từ phía thầy cô giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn Hà nội, tháng năm 2006 Sinh viên Đàm Mạnh Hiệp Chương I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH I SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG MÁY TÍNH Sự kết hợp máy tính với hệ thống truyền thơng đặc biệt Viễn thông tạo chuyển biến có tính cách mạng vấn đề tổ chức khai thác sử dụng hệ thống máy tính Mơ hình tập chung dùa máy tính lớn với phương thức khai thác theo "lô" thay mơ hình tổ chức sử dụng mới, máy tính đơn lẻ kết nối lại để thực công việc Một môi trường làm việc nhiều người sử dụng phân tán hình thành, cho phép nâng cao hiệu khai thác tài nguyên chung từ vị trí địa lý khác Các hệ thống gọi mạng máy tính Mạng máy tính ngày trở thành lĩnh vực nghiên cứu phát triển ứng dụng cốt lõi công nghệ thông tin, bao gồm nhiều vấn đề, từ kiến trúc đến nguyên lý thiết kế, cài đặt mơ hình ứng dụng 1.1 Lịch sử phát triển Từ năm 60 xuất mạng xử lý trạm cuối thụ động nối vào mét máy xử lý trung tâm Máy xử lý trung tâm làm tất việc, từ quản lý thủ tục truyền liệu, quản lý đồng trạm cuối, quản lý hàng đợi đến việc xử lý ngắt từ trạm cuối Để giảm nhiệm vụ máy xử lý trung tâm, người ta thêm vào tiền xử lý để nối thành mạng truyền tin, thiết bị tập chung dồn kênh dùng để tập chung tín hiệu chuyển tới từ trạm cuối đường truyền Bộ dồn kênh có khả chuyển song song thơng tin trạm cuối gửi tới, cịn tập chung khơng có khả phải dùng nhớ đệm để lưu trữ tạm thời thông tin Từ đầu năm 70, máy tính nối với trực tiếp để tạo thành mạng máy tính nhằm phân tán tải hệ thống tăng độ tin cậy Còng năm 70, bắt đầu xuất khái niệm Mạng truyền thông (Communication Network), thành phần nót mạng, gọi chuyển mạch dùng để hướng thơng tin tới đích Các nót mạng nối với đường truyền, cịn máy tính xử lý thơng tin người sử dụng (Host) trạm cuối nối trực tiếp vào nót mạng để cần trao đổi thơng tin qua mạng Bản thân nót mạng thường máy tính nên đồng thời đóng vai trò máy người sử dụng Từ thập kỷ 80 trở việc kết nối mạng thực rộng rãi nhờ tỷ lệ giá thành máy tính chi phí truyền tin giảm rõ rệt bùng nổ hệ máy tính cá nhân 1.2 Mục đích xây dựng mạng máy tính Các máy tính kết nối thành mạng máy tính nhằm đạt tới mục tiêu sau đây: − Làm cho tài nguyên có giá trị cao (thiết bị, chương trình, liệu ) trở nên khả dụng người sử dụng mạng (khơng cần quan tâm đến vị trí địa lý tài nguyên người sử dụng) − Tăng độ tin cậy hệ thống nhờ khả thay xảy cố máy tính (Rất quan trọng ứng dụng thời gian thực) Ta thấy hoạt động máy tính đơn lẻ xử lý cơng việc nhỏ mà thơi Để lấy liệu, phần mềm từ máy tính sang máy tính khác địi hỏi phải sử dụng thêm nhớ phụ như: đĩa mềm, đĩa cứng phải tháo gỡ ổ đĩa cứng máy tính sang máy khác copy Khi máy tính kết nối lại với việc trở nên đơn giản, nhanh gọn hiệu công việc lớn nhiều Bất máy tính mạng sử dụng tài nguyên mạng đồng thời làm tăng tài nguyên mạng Ví dụ: Máy in (Printer), giả sử máy tính khơng nối mạng với nhau, có lùa chọn cho việc in Ên: − Mua máy in cho tất máy tính − Di chuyển máy in tới máy tính có nhu cầu cần in − Chép tập tin cần in vào đĩa mang đến máy có máy in để in Khơng có lùa chọn tốt Mua nhiều máy in tốn chi phí Di chuyển máy in thường xuyên cách tốt để làm hư máy in hay máy tính Và di chuyển tập tin đĩa đòi hỏi tập tin phải nhỏ (chép đĩa mềm) hay máy tính phải có đĩa ngồi có dung lượng lớn Và điều tốt nối mạng máy in kết nối với mạng thông qua thiết bị Print Server Khi dù ta đâu sử dụng máy tính có nối mạng với máy in ta sử dụng máy in thơng qua thiết bị Print Server Mạng máy tính giúp xố bỏ bất lợi sử dụng máy tính đơn lẻ Người sử dụng mạng truy cập nhanh hơn, đón đầu ứng dụng phát minh phạm vi lớn toàn giới 1.3 Các yếu tố mạng máy tính Từ đây, ta định nghĩa: Mạng máy tính tập hợp máy tính nối với đường truyền vật lý theo mét kiến tróc 1.3.1 Đường truyền vật lý Đường truyền vật lý dùng để chuyển tín hiệu điện tử máy tính Các tín hiệu điện tử biểu thị giá trị liệu dạng xung nhị phân Tất tín hiệu truyền máy tính thuộc dạng sóng điện từ (EM) đó, trải từ tần số radio tới sóng cực ngắn (viba) tia hồng ngoại Tuỳ theo tần số sóng điện từ dùng đường truyền vật lý khác để truyền tín hiệu Các tần số radio truyền cáp điện (dây xoắn đôi đồng trục) phương tiện quảng bá Sóng cực ngắn (viba) thường dùng để truyền trạm mặt đất vệ tinh Chúng dùng để truyền tín hiệu quảng bá từ trạm phát tới nhiều trạm thu Tia hồng ngoại lý tưởng nhiều loại truyền thông mạng Nó truyền hai điểm quảng bá từ điểm đến nhiều máy thu Tia hồng ngoại tần số cao ánh sáng truyền qua loại cáp sợi quang Các đặc trưng đường truyền vật lý dải thông, độ suy hao độ nhiễu điện từ + Dải thơng đường truyền độ đo phạm vi tần số mà đáp ứng Ví dụ, dải thơng đường điện thoại 400ữ4000 Hz, cã nghĩa truyền tín hiệu với tần số nằm phạm vi tần số từ 400 đến 4000 chu kỳ/giây Tốc độ truyền liệu đường truyền gọi thông lượng đường truyền - thường tính số lượng bít truyền giây (bps) Thơng lượng đo đơn vị khác boud Boud biểu thị số lượng thay đổi tín hiệu giây Hai đơn vị boud bit/s lúc đồng thay đổi tín hiệu tương ứng với vài bít Chỉ trường hợp thay đổi tín hiệu tương ứng với bít hai tốc độ (theo boud theo bit/s) Dải thông cáp truyền phụ thuộc vào độ dài cáp Cáp ngắn nói chung dải thơng lớn so với cáp dài Bởi thiết kế cáp cho mạng phải rõ độ dài chạy cáp tối đa, ngồi giới hạn chất lượng truyền tín hiệu khơng cịn đảm bảo + Độ suy hao độ đo yếu tín hiệu đường truyền Nó phụ thuộc vào độ dài cáp + Độ nhiễu điện từ (EMI – Electromagnetic Interference) gây tiếng ồn điện từ bên ngồi làm ảnh hưởng đến tín hiệu đường truyền Hiện có hai loại đường truyền sử dụng công việc kết nối mạng máy tính đường truyền hữu tuyến (Cable) đường truyền vô tuyến (Wireless) Đường truyền hữu tuyến gồm: + Cáp đồng trục (Coaxial Cable) + Cáp xoắn đôi (Twisted Pair Cable), gồm loại: có bọc kim (Shielded) khơng bọc kim (Unshielded) + Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable) Đường truyền vơ tuyến gồm có: + Radio + Sóng cực ngắn (Viba) + Tia hồng ngoại (Infrared) 1.3.2 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng máy tính thể cách nối máy tính với tập hợp quy tắc, quy ước mà tất thực thể tham gia truyền thông mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Cách nối máy tính gọi hình trạng (Topology) mạng (gọi tắt Topo mạng) Tập hợp quy tắc, quy ước truyền thông gọi giao thức (Protocol) mạng ∗Topo mạng: Có hai kiểu nối mạng chủ yếu điểm - điểm (Point-to-Point) quảng bá (broadcast hay Point-to-Multipoint) − Kiểu điểm - điểm: Các đường truyền nối cặp nót với nót có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau chuyển tiếp liệu đích Do cách thức làm việc nên mạng kiểu gọi mạng "lưu chuyển tiếp" (Store and Forward) − Kiểu quảng bá: Tất nót phân chia chung đường truyền vật lý Dữ liệu gửi từ nót tiếp nhận tất nót cịn lại, cần địa đích liệu để nót vào kiểm tra liệu có phải dành cho hay khơng ∗Giao thức mạng: Việc truyền tín hiệu mạng cần phải có quy tắc, quy ước nhiều mặt, từ khuôn dạng (cú pháp, ngữ nghĩa) liệu thủ tục gửi, nhận liệu, kiểm soát hiệu chất lượng truyền tin, xử lý lỗi, cố Yêu cầu xử lý trao đổi thơng tin người sử dụng cao quy tắc nhiều phức tạp Tập hợp tất quy tắc, quy ước gọi giao thức (protocol) mạng Tuỳ theo lùa chọn nhà thiết kế mà sử dụng giao thức khác 1.4 Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách phân loại mạng máy tính khác tuỳ thuộc vào yếu tố chọn làm tiêu phân loại, chẳng hạn "khoảng cách địa lý", "kỹ thuật chuyển mạch", hay "kiến trúc mạng" 1.4.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý: − Mạng cục (LAN – Local Area Networks): Là mạng nhỏ vài kilomet (như nhà, khu trường học ) với khoảng cách lớn máy tính nót mạng vịng vài chục kilomet trở lại Công nghệ LAN cho phép kết nối từ số đến vài nghìn máy tính dùng cho kiểu lắp đặt mạng Cáp đồng trục mảnh mang tín hiệu xa tới 185m trước tín hiệu bắt đầu suy yếu + Cáp đồng trục dày (Thick): Cáp đồng trục dày có đường kính 0,5 inch (khoảng 1,3 cm) tương đối cứng Loại cáp mang tín hiệu xa cáp mảnh, khoảng 500m Do có khả mang tín hiệu xa nên đơi dùng làm cáp đường trục nối nhiều mạng có quy mô nhỏ dùng cáp mảnh 2.4.3 Cáp sợi quang (Fiber Optic Cable): Cáp sợi quang bao gồm dây dẫn trung tâm (là một bó sợi thuỷ tinh plastic truyền dẫn tín hiệu quang) bọc líp áo có tác dụng phản xạ tín hiệu trở lại để giảm mát tín hiệu Bên ngồi líp vỏ plastic để bảo vệ cáp Như cáp sợi quang không truyền dẫn tín hiệu điện mà truyền tín hiệu quang (các tín hiệu liệu phải chuyển đổi thành tín hiệu quang nhận chúng lại chuyển đổi trở lại thành dạng tín hiu in) Vỏ bảo vệ Vỏ bọc thuỷ tinh Lõi (sợi quang) Hình 1-9 Cáp sợi quang Cỏp si quang hoạt động hai chế độ: Đơn mode (chỉ có đường dẫn quang nhất) đa mode (có nhiều đường dẫn quang) Căn vào đường kính lõi sợi quang, đường kính líp áo bọc chế độ hoạt động, có loại cáp sợi quang hay sử dụng, là: − Cáp có đường kính lõi sợi 8,3 micron, đường kính líp áo 125 micron, đơn mode − Cáp có đường kính lõi sợi 62,5 micron, đường kính líp áo 125 micron, đơn mode − Cáp có đường kính lõi sợi 50 micron, đường kính líp áo 125 micron, đơn mode − Cáp có đường kính lõi sợi 100 micron, đường kính líp áo 140 micron, đơn mode Ta thấy đường kính lõi sợi quang nhỏ nên khó khăn phải đấu nối cáp sợi quang Cần phải có cơng nghệ đặc biệt địi hỏi chi phí cao Giải thơng cho cáp sợi quang đạt tới Gbps cho phép khoảng cách cáp xa Để đạt tốc độ 100 Mbps, cáp UTP cho phép chạy cáp phạm vi 100m, cáp sợi quang truyền tín hiệu phạm vi vài kilomet độ suy hao tín hiệu cáp thấp truyền với tốc độ cực nhanh (về lý thuyết cáp quang truyền tín hiệu với tốc độ tối đa 200.000Mbps) Ngồi ra, cáp sợi quang khơng dùng tín hiệu điện để truyền liệu nên hồn tồn khơng bị ảnh hưởng nhiễu điện từ hiệu ứng điện khác trường hợp dùng loại cáp đồng Hơn nữa, tín hiệu truyền cáp sợi quang khơng bị phát thu trộm thiết bị điện tử người lạ, an tồn thơng tin mạng đảm bảo Tóm lại, trừ nhược điểm khó lắp đặt (đấu nối cáp) giá thành cịn cao, cịn nhìn chung nói cáp sợi quang loại cáp lý tưởng cho loại mạng tương lai 2.5 Hệ thống truyền dẫn Mạng cục sử dụng hai kỹ thuật truyền tín hiệu chính: băng sở (baseband) băng rộng (broadband) Tuy nhiên, hầu hết mạng cục sử dụng kỹ thuật truyền băng sở Kỹ thuật truyền băng rộng điều chế tín hiệu số để truyền nhiều tín hiệu lúc ghép kênh theo tần số Hệ thống sử dụng băng sở Kỹ thuật truyền băng sở không điều chế tín hiệu số mà mã hố liệu thành tín hiệu "0" "1" truyền đường truyền Kỹ thuật có số đặc điểm sau: − Thiết bị truyền tín hiệu đơn giản rẻ tiền − Vì kỹ thuật sử dụng tín hiệu số, tương thích với hệ thống máy tính TÝn hiƯu sè TÝn hiƯu sè TÝn hiệu số 010101 010101 010101 Đ ờng truyền Hình 1-10 Hệ thống sử dụng băng sở H thng s dụng băng rộng Kỹ thuật truyền sử dụng băng rộng điều chế tín hiệu số nhận từ trạm cuối thành tín hiệu tương tự để truyền Kỹ thuật có đặc điểm sau: − Kỹ thuật cần MODEM đặc biệt để điều chế tín hiệu, chi phí đắt − Sử dụng tần số sóng mang khác để điều chế, cung cấp nhiều kênh truyền dẫn khác TÝn hiƯu sè TÝn hiƯu t ¬ng tù TÝn hiƯu sè 010101 010101 M M § êng trun F1 F2 Fn M MODEM Tần số 2.6 Hình 1-11 Hệ thống sử dụng băng rộng Cỏc phng phỏp truy nhp ng truyn Ta biết topo dạng star, liên kết thiết lập hai trạm thiết bị trung tâm đảm bảo đường truyền giành riêng suốt truyền Tuy nhiên topo dạng bus ring có đường truyền nối tất trạm với nhau, cần phải có quy tắc chung cho tất trạm nối vào mạng để đảm bảo đường truyền truy nhập sử dụng cách tốt đẹp Quy tắc chung gọi phương thức truy nhập đường truyền Có nhiều phương pháp khác để truy nhập đường truyền vật lý, phân thành hai loại: phương pháp truy nhập ngẫu nhiên (radom access) truy nhập có điều khiển (controlled access) 2.6.1 CSMA/CD (Carrier Senses Multiple Access with Collision Detection – Phương pháp đa truy nhập sử dụng sóng mang có phát xung đột) Phương pháp đa truy nhập ngẫu nhiên sử dụng cho topo dạng bus, tất trạm mạng nối trực tiếp vào bus chung cách ngẫu nhiên (đa truy nhập) dẫn tới xung đột (hai nhiều trạm đồng thời truyền liệu) Dữ liệu truyền theo khuôn dạng chuẩn có vùng thơng tin điều khiển chứa địa liệu CSMA/CD phương pháp cải tiến từ phương pháp CSMA, hay gọi LBT (Listen Befor Talk): Một trạm cần truyền liệu trước hết phải "nghe" xem đường truyền rỗi hay bận Nếu rỗi truyền liệu (theo khn dạng chuẩn), đường truyền bận (đã có liệu khác) trạm phải thực giải thuật sau (thường gọi giải thuật "kiên nhẫn" – persistent algorithms): (1) Trạm tạm "rút lui" chờ đợi thời đoạn ngẫu nhiên lại bắt đầu "nghe" đường truyền (Non persistent) Giải thuật có hiệu việc tránh xung đột hai trạm cần truyền thấy đường truyền bận "rút lui" chờ đợi thời đoạn ngẫu nhiên khác Nhược điểm có thời gian "chết" đường truyền sau truyền (2) Trạm tiếp tục "nghe" đến đường truyền rỗi truyền liệu với xác suất (1- persistent) Giải thuật giảm thời gian "chết" cách cho phép trạm truyền sau truyền khác kết thúc Song không may lúc lại có trạm đợi khả xảy xung đột cao (3) Trạm tiếp tục "nghe" đến đường truyền rỗi truyền với xác suất p xác định trước (0 < p < 1) (p – persistent) Giá trị p phải lùa chọn hợp lý tối thiểu hố khả xung đột lẫn thời gian "chết" đường truyền Xảy xung đột thường độ trễ truyền dẫn: trạm truyền liệu độ trễ truyền dẫn nên trạm khác lúc "nghe" tưởng rỗi truyền liệu Vì trạm "nghe trước nói" mà khơng "nghe nói" nên thực tế có xung đột trạm khơng hay biết tiếp tục truyền liệu , gây việc chiếm dụng đường truyền cách vơ Ých Để phát xung đột, CSMA/CD (hay gọi LWT – Listen While Talk) bổ xung thêm quy tắc: − Khi trạm truyền, tiếp tục "nghe" đường truyền Nếu phát thấy xung đột ngừng việc truyền tiếp tục gửi tín hiệu sóng mang thêm thời gian để đảm bảo tất trạm mạng "nghe" kiện xung đột − Sau trạm chờ đợi khoảng thời đoạn ngẫu nhiên lại thử truyền lại theo quy tắc CSMA Rõ ràng với CSMA/CD, thời gian chiếm dụng vô Ých đường truyền giảm xuống thời gian dùng để phát xung đột CSMA/CD sử dụng giải thuật "kiên nhẫn" trên, giải thuật (2) (1 – persistent) ưa dùng 2.6.2 Token bus (bus với thẻ bài) Nguyên lý phương pháp là: Để cấp phát quyền truy nhập đường truyền cho trạm có nhu cầu truyền liệu, thẻ lưu chuyển vịng trịn logic thiết lập trạm Khi trạm nhận thẻ có quyền sử dụng đường truyền thời đoạn xác định trước Trong thời đoạn truyền nhiều đơn vị liệu Khi hết liệu hết thời đoạn cho phép, trạm phải chuyển thẻ cho trạm vòng logic Như vậy, việc thiết lập vòng logic (hay gọi vòng ảo) bao gồm trạm có nhu cầu truyền liệu xác định vị trí theo chuỗi thứ tự mà trạm cuối chuỗi tiếp liền sau trạm Mỗi trạm biết địa trạm kề trước sau nã A B C D Các trạm không chưa có nhu cầu truyền liệu khơng đưa vào vịng logic chúng tiếp nhận liệu Trong ví dụ trên, trạm A E nằm ngồi vịng trịn logic, tiếp Bus nhận liệu dành cho chóng H G F Để trì vịng logic theo trạng thái thực tế mạng E vịng logic phải thực chức sau: §êng trun vËt lý − Vßng Bổ xung logic trạm vào vịng logic: Các trm nm ngoi vũng Hình 1-12 Vòng logic mạng Bus logic cần xem xét định kỳ để có nhu cầu truyền liệu bổ xung vào vòng logic Để bổ xung trạm vào vòng logic, trạm vịng có trách nhiệm định kỳ tạo hội cho trạm nhập vào vòng Khi chuyển thẻ đi, trạm gửi thông báo "tìm trạm đứng sau" để mời trạm (có địa trạm có) gửi u cầu nhập vịng Nếu sau thời đoạn xác định trước mà khơng có u cầu trạm chuyển thẻ tới trạm kề sau thường lệ Nếu có trạm yêu cầu nhập vịng trạm giữ thẻ phải lùa chọn theo giải thuật − Loại bá trạm khỏi vòng logic: Khi trạm khơng cịn nhu cầu truyền liệu cần loại khỏi vịng logic để tối ưu hố việc điều khiển truy nhập thẻ Công việc đơn giản nhiều Một trạm muốn khỏi vòng đợi đến nhận thẻ gửi thông báo "nối trạm đứng sau" tới trạm kề trước yêu cầu trạm nối trực tiếp với trạm kề sau nã − Quản lý lỗi: Mét số lỗi xảy ra, chẳng hạn trùng địa (hai trạm nghĩ đến lượt mình) đứt vịng (khơng trạm nghĩ tới lượt mình) Việc quản lý lỗi trạm gửi thẻ phải giải nhiều tình bất ngờ Chẳng hạn, trạm nhận tín hiệu cho thấy có trạm khác có thẻ Lập tức phải chuyển sang trạng thái "nghe" (bị động, chờ liệu thẻ bài) Hoặc sau kết thúc truyền liệu, trạm phải chuyển thẻ tới trạm kề sau tiếp tục "nghe" xem trạm kề sau có hoạt động hay bị hư háng Trường hợp trạm kề sau bị hư háng phải tìm cách (gửi thơng báo) để "với" qua nót háng đó, cố gắng tìm trạm hoạt động để gửi thẻ tới − Khởi tạo vòng logic: Khi cài đặt mạng sau "đứt vịng" cần phải khởi tạo lại vịng Cơng việc thực nhiều trạm phát bus không hoạt động khoảng thời gian vượt giá trị ngưỡng (time out) cho trước – thẻ bị Có nhiều nguyên nhân, chẳng hạn mạng bị nguồn trạm giữ thẻ bị háng Lúc trạm phát gửi thông báo "yêu cầu thẻ bài" tới trạm định trước có trách nhiệm sinh thẻ chuyển theo vòng logic 2.6.3 Token ring (vòng với thẻ bài) Phương pháp dùa nguyên lý dùng thẻ để cấp phát quyền truy nhập đường truyền thẻ lưu chuyển theo vòng vật lý Thẻ đơn vị liệu đặc biệt có bít biểu diễn trạng thái sử dụng nã ( bận rỗi) Mét trạm muốn truyền liệu phải đợi thẻ "rỗi" (free) qua, trạm đổi bít trạng thái thẻ thành "bận" (busy) chuyển đơn vị liệu với thẻ theo vịng đến trạm đích Khi khơng cịn thẻ "rỗi" vịng nữa, trạm có liệu cần truyền phải đợi Dữ liệu đến trạm đích lại, sau với thẻ tiếp quay trạm nguồn Trạm nguồn xoá bỏ liệu, đổi bit trạng thái trở "rỗi" cho lưu chuyển tiếp vòng để trạm khác nhận quyền truyền liệu D A Nguån C A §Ých Free token D D Nguån Busy token Data C A §Ých Nguån Data C Đích B B B A có liệu cần truyền đến C Nhận đợc thẻ "rỗi" đổi bít trạng thái thành bận truyền liệu với thẻ Trạm đích C liệu dành cho chuyển tiếp liệu thẻ ®i vỊ híng tr¹m ngn A sau ®· gưi thông tin báo nhận vào đơn vị liệu A nhận đợc liệu thẻ quay về, đổi bít trạng thái thẻ thành "rỗi" chuyển tiếp liệu vòng, xoá liệu đà truyền Sự quayHìnhli trm ngun phơngliu v th Ring nhm to mt c ch v 1-13 Hoạt động ca d ph¸p Token báo nhận (acknowlegment) tự nhiên: trạm đích gửi vào đơn vị liệu (phần header) thông tin kết tiếp nhận liệu Chẳng hạn, thơng tin là: (1) trạm đích khơng tồn khơng hoạt động; (2) trạm đích tồn liệu khơng chép; (3) liệu tiếp nhận; (4) có lỗi Trong q trình thẻ lưu chuyển xảy hai vấn đề phá vỡ hệ thống là: việc thẻ làm cho vịng khơng cịn thẻ lưu chuyển mét thẻ "bận" lưu chuyển khơng dõng vịng Đối với vấn đề thẻ bài, quy định trước trạm điều khiển chủ động (active monitor) phát tình trạng thẻ chế ngưỡng thời gian (time out) phục hồi cách phát thẻ "rỗi" Đối với vấn đề thẻ "bận" lưu chuyển không dừng, trạm monitor sử dụng bit thẻ (gọi montor bit) để "đánh dấu" (đặt giá trị 1) gặp thẻ "bận" qua Nếu gặp lại thẻ "bận" với bit đánh dấu đổi bit trạng thái thẻ thành "rỗi" chuyển tiếp vòng 2.6.4 So sánh CSMA/CD với phương pháp dùng thẻ Những công việc mà trạm phải làm phương pháp CSMA/CD đơn giản nhiều so với hai phương pháp dùng thẻ Hiệu phương pháp dùng thẻ không cao điều kiện tải nhẹ: trạm phải đợi lâu đến lượt (có thẻ bài) Tuy nhiên, phương pháp dùng thẻ có ưu điểm quan trọng: khả điều hồ lưu thông mạng, cho phép trạm truyền số lượng đơn vị liệu khác nhận thẻ bài, lập chế độ ưu tiên cấp phát thẻ cho trạm cho trước Đặc biệt phương pháp dùng thẻ có hiệu cao CSMA/CD trường hợp tải nặng 2.7 Các thiết bị kết nối LAN 2.7.1 Bộ lặp (Repeater) Bộ lặp thiết bị tầng vật lý sử dụng để kết nối đoạn mạng lại với Bộ lặp nhận tín hiệu từ đoạn mạng, tái tạo truyền tín hiệu đến đoạn mạng khác Nhờ có lặp mà tín hiệu suy yếu phải truyền qua đoạn cáp dài trở lại dạng ban đầu truyền xa Bộ lặp khơng dịch lọc tín hiệu nào, khơng có khả xử lý lưu lượng Tất tín hiệu điện, bao gồm nhiễu điện từ lỗi khác lặp khuếch đại Để lặp hoạt động, hai đoạn mạng nối tới lặp phải sử dụng phương thức truy nhập đường truyền Ví dụ, lặp khơng thể nối đoạn mạng sử dụng phương thức CSMA/CD đoạn mạng sử dụng phương thức truyền thẻ bi Dữ liệu Dữ liệu Tầng ứng dụng Tầng ứng dụng Tầng trình diễn Tầng trình diễn Tầng phiên Tầng phiên Tầng giao vận Tầng giao vận Tầng mạng Tầng mạng Tầng LKDL Tầng vật lý Bộ lặp Tầng LKDL Tầng vật lý Bộ lặp Hình 1-14 Thiết bị lặp B lp cú th di chuyển gói liệu từ phương tiện truyền dẫn sang phương tiện truyền dẫn khác Chẳng hạn, chúng nhận gói liệu từ đoạn cáp mạng dùng cáp đồng trục chuyển gói sang mạng sử dụng cáp quang Chó ý sử dụng lặp: Bộ lặp thiết bị liên kết mạng rẻ tiền Mặc dù giải pháp khởi đầu lý tưởng, chúng thành phần mở rộng mạng mức thấp Người ta sử dụng lặp chi phí yếu tố quan trọng đoạn mạng nối lọc không phát sinh lưu lượng lớn Bộ lặp truyền bít liệu nhận từ đoạn mạng sang đoạn mạng kia, liệu bao gồm gói háng gói khơng dùng mạng Điều có nghĩa là, lỗi đoạn mạng làm háng đoạn mạng khác Bộ lặp khơng thể đóng vai trị lọc nhằm hạn chế luồng lưu lượng có vấn đề Một số lặp tiên tiến mở rộng phạm vi đường truyền mạng hai cách: khuếch đại tái sinh tín hiệu Chúng định danh liệu tín hiệu nhận dùng liệu để tái sinh tín hiệu gốc Điều cho phép khuếch đại tín hiệu mong muốn đồng thời giảm tiếng ồn hiệu chỉnh tượng "méo" có Lưu ý mạng thiết kế với kích thước giới hạn độ trễ truyền dẫn, dùng repeater để mở rộng vô hạn mạng 2.7.2 Cầu nối (Bridge) Cỗu thiết bị líp thiết kế để nối segment LAN với Mục đích bridge lọc tải mạng, giữ lại tải cục cho phép kết nối đến phần khác mạng cho tải gửi đến Chúng ta tự hỏi, làm bridge biết tải cục tải khơng Câu trả lời hồn tồn giống dịch vụ bưu hỏi làm cách dịch vụ biết thư nội hạt thư đường dài, vào địa cục Mỗi thiết bị lập mạng có địa MAC NIC, bridge theo dõi địa MAC hướng đưa định dùa danh sách địa MAC D÷ liƯu D÷ liƯu TÇng øng dơng TÇng øng dơng Tầng trình diễn Tầng trình diễn Tầng phiên Tầng phiên Tầng giao vận Tầng giao vận Tầng mạng Tầng mạng Tầng LKDL CÇu nèi TÇng vËt lý TÇng LKDL Tầng vật lý Cầu nối Hình 1-15 Cầu nối Hỡnh thức bridge thay đổi nhiều tuỳ theo loại Mặc dù router swich bao hàm nhiều chức cầu, chúng cịn trì vai trị quan trọng nhiều mạng Về truyền thống thuật ngữ bridge liên hệ đến thiết bị có hai port Tuy nhiên, ta thấy bridge có port hay nhiều Những định nghĩa thực cho bridge khả lọc frame (mức 2) làm để thực điều cách hoàn hảo 2.7.3 Router (Bộ dẫn đường) Router thiết bị mà đề cập đến với vai trò thiết bị líp mơ hình OSI Làm việc líp cho phép router thực định dùa vào nhóm địa mạng, ngược với địa MAC líp 2, Router kết nối kỹ thuật líp khác Ethernet, Token Ring FDDI Tuy nhiên, khả định tuyến gói dùa vào thơng tin líp 3, nên router trở thành backbone internet, chạy giao thức IP Nếu tầng mạng sử dụng giao thức IP, router phải xử lý địa IP gói tin để đảm bảo liệu truyền đích Thiết bị cho phép truyền liệu cách đắn mạng LAN với giao thức tầng liên kết liệu không đồng Để làm điều này, mạng LAN phải có chung giao thức tầng mạng Ví dụ mạng Ethernet mạng Token Ring sử dụng TCP/IP làm giao thức tầng mạng, chúng nối với qua router Mục đích router kiểm tra gói liệu đến (dữ liệu líp 3), chọn đường dẫn tốt cho chúng xuyên qua mạng, sau chuyển chúng đến port thích hợp Các router thiết bị điều khiển tải quan trọng mạng lớn Chúng cho phép gần máy tính liên lạc với máy tính nơi đâu giới D÷ liƯu Dữ liệu Tầng ứng dụng Tầng ứng dụng Tầng trình diễn Tầng trình diễn Tầng phiên Tầng giao vận Tầng mạng Tầng phiên Tầng giao vận Router Tầng LKDL Tầng mạng Tầng LKDL Tầng vật lý Tầng vật lý Router Hình 1-16 Router Một router cú thể có nhiều loại port khác Mét port nối tiếp (serial port) cổng nối cho WAN Cũng có cổng nối tiếp đến đầu cuối điều khiển (controle port), cho phép truy cập trực tiếp vào router để cấu hình cho Ngồi cịn có port giao tiếp nối mạng Ethernet LAN Loại router đặc biệt có đầu nối 10BASE-T AUI cho kết nối Ethernet 2.7.4 Bộ chuyển mạch (Switch) Switch thiết bị líp bridge Sự thực switch bridge đa port, giống hub gọi repeater đa port Khác hub switch switch đưa định dùa vào địa MAC cịn hub khơng đưa định Bởi định mà đưa ra, switch làm cho LAN hoạt động hiệu Hoạt động chúng đưa liệu port thích hợp để truyền đến host thực cần Ngược lại, hub truyền liệu tất port làm cho tất host thấy sử lý tất liệu (chấp nhận hay loại bỏ) Mới nhìn qua switch giống với hub Cả switch hub có nhiều port kết nối, phần chức chúng kết nối tập chung (cho phép nhiều thiết bị kết nối đến điểm mạng) Khác hub switch diễn bên thiết bị 2.7.5 HUB (Bé tập chung) Mục đích hub tái sinh định thời lại tín hiệu mạng Điều thực mức bít cho số lớn host dùng trình gọi tập chung Lưu ý định nghĩa giống với định nghĩa repeater, mét hub thường gọi repeater đa port Điểm khác biệt số lượng cáp nối vào thiết bị Có hai lý để dùng hub tạo điểm kết nối tập chung cho môi trường dây dẫn, tạo độ tin cậy cho mạng Độ tin cậy mạng gia tăng cho phép cáp đơn bị háng mà không ảnh hưởng đến toàn mạng Điều khác với cấu hình bus nơi có cáp háng làm tê liệt toàn mạng Hub coi thiết bị líp tái sinh tín hiệu truyền tất port lại mà thơi (các kết nối mạng hub) Có nhiều cách phân loại hub công tác lập mạng Cách phân loại thứ hub chủ động hay bị động (active hay passive hub) hầu hết loại hub đại hub chủ động, chúng lấy lượng từ nguồn cung cấp riêng để tái sinh tín hiệu mạng Vài hub gọi thiết bị thụ động chúng làm cơng việc đơn giản chia tín hiệu cho nhiều use, giống cord Y máy CD dùng cho nhiều headephone Hub bị động khơng tái sinh tín hiệu, chúng khơng thể mở rộng chiều dài cáp, chúng cho phép hai hay nhiều host nối vào segment mạng mà Cách phân biệt loại khác hub thông minh (intelligent hub) hay không thông minh (dump hub) Hub thông minh có port cấu hình, có nghĩa chúng lập trình để quản lý tải mạng Các dump hub làm công việc đơn giản tiếp nhận tín hiệu mạng đến lặp lại cổng port mà khơng có khả quản lý 2.7.6 Modem (Bộ điều chế giải điều chế) ... TRÚC PHÂN TẦNG VÀ MƠ HÌNH OSI 2.1 Kiến trúc phân tầng 2.2 Mơ hình OSI 2 .3 Vai trò chức tầng mơ hình OSI 2 .3. 1 Tầng Vật lý (Physical Layer) 2 .3. 2 Tầng Liên kết liệu... điện để truyền liệu nên hồn tồn khơng bị ảnh hưởng nhiễu điện từ hiệu ứng điện khác trường hợp dùng loại cáp đồng Hơn nữa, tín hiệu truyền cáp sợi quang khơng bị phát thu trộm thiết bị điện tử. .. đường) Router thiết bị mà đề cập đến với vai trị thiết bị líp mơ hình OSI Làm việc líp cho phép router thực định dùa vào nhóm địa mạng, ngược với địa MAC líp 2, Router kết nối kỹ thuật líp khác Ethernet,