Đề tài tìm hiểu lớp vật lý và các phương thức truyền dẫn lập trình mô phỏng mô hình mạng token ring LAN

Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn BÀI TẬP LỚN Môn mạng máy tính – ET4230, Mã lớp 47972 Đề số 3: Tìm hiểu lớp vật lý phương thức truyền dẫn & Lập trình mô mô hình mạng Token Ring LAN GV hướng dẫn Sinh viên thực Trần Quang Vinh Trương Văn Kết Nguyễn Hoàng Minh 20081348 20081742 Mai Văn Thược 20082626 Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Trong ngành khoa học mạng máy tính, mô hình OSI (Open Systems Interconnection) sở dành cho việc chuẩn hóa hệ thống truyền thông, nghiên cứu xây dựng ISO (International Standardization Organization ).Việc nghiên cứu mô hình OSI bắt đầu ISO vào năm 1970 công bố vào năm 1984 với mục tiêu nhằm tới việc nối kết sản phẩm hãng sản xuất khác nhau, phối hợp hoạt động chuẩn hóa lĩnh vực viễn thông hệ thống thông tin, đặt qui tắc giao tiếp chuẩn thống bên chấp nhận Mô hình OSI có lớp, lớp mô tả phần chức độc lập sau : Application Layer (lớp ứng dụng) : giao diện ứng dụng mạng Presentation Layer (lớp trình bày) : thỏa thuận khuôn dạng trao đổi liệu Session Layer (lớp phiên) : Cho phép người dùng thiết lập kết nối Transport Layer (lớp vận chuyển) : đảm bảo truyền thông hai hệ thống Network Layer (lớp mạng): định hướng liệu truyền môi trường liên mạng • DataLink Layer (lớp liên kết liệu): xác định việc truy xuất đến thiết bị • Physical Layer (Lớp vật lý): chuyển đổi liệu thành bít truyền • • • • • Việc tách lớp mô hình mang lại nhiều lợi ích giúp cho ngành khoa học mạng có nhiều bước phát triển đột phá Trong khuôn khổ nghiên cứu môn học Mạng Máy Tính, nhóm chúng em chọn đề tài “Tìm hiểu lớp vật lý phương thức truyền dẫn” Do thời gian nghiên cứu vốn kiến thức hạn chế nên nghiên cứu chúng em có thiếu sót Mong thầy cô xem xét đóng góp ý kiến để nghiên cứu chúng em hoàn thiện Cảm ơn theo dõi thày cô ! PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH Giới thiệu mạng máy tính Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn 1.1 Khái niệm sơ lược lịch sử phát triển Mạng máy tính (computer network) tập hợp gồm nhiều máy tính hay thiết bị xử lý thông tin kết nối với qua đường truyền có trao đổi liệu với Có thể nói đời máy tính nói chung mạng máy tính nói riêng bước tiến nhảy vọt hoạt động xă hội loài người Song song với phát triển th́ nhu cầu trao đổi thông tin ngày trở nên cần thiết Sự đời hoàn thiện mạng máy tính đă mở rộng tầm hoạt động người không lĩnh vực, quốc gia mà lan rộng phạm vi toàn cầu Vào thời kì đầu năm 60 kỷ XX máy tính lớn hoàn thiện phát triển việc trao đổi khai thác thông tin máy tính với thiếu Tại Mỹ, số trung tâm máy tính lớn đă kết nối thành công mạng máy tính tạo hướng phát triển cho công nghệ thông tin sau Đến thập kỉ 70-80, công nghệ truyền thông phát triển mạnh mẽ Ngoài máy tính lớn, máy tính cá nhân phát triển mạnh phục vụ đông đảo đối tượng ngành nghề khác để khai thác, kiểm duyệt, trao đổi thông tin từ vị trí địa lý khác đ̣òi hỏi phải có kết nối máy tính lại với tạo chuyển biến có tính cách mạng vấn đề tổ chức, khai thác sử dụng hệ thống mạng máy tính, nhằm nâng cao hiệu khai thác tài nguyên, tăng độ tin cậy hệ thống nhờ khả thay xử lý xảy cố mạng máy tính Để đạt mục tiêu nhiều tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế đời để đến chung thống tiêu chuẩn hoá mạng máy tính Nhờ tiêu chuẩn hoá quốc tế (ISO) mà mạng máy tính ngày thống hoàn thiện 1.2 Lợi ích việc sử dụng mạng máy tính Mạng máy tính đem lại cho người dùng nhiều lợi ích sử dụng mà máy tính đơn lẻ Các phiên nhiều phận phần mềm chạy mạng cho phép tiết kiệm đáng kể đem so sánh với việc mua nhiều phiên dùng cho nhiều máy lẻ Trên mạng, phần mềm tiện ích tập tin liệu lưu máy chủ dịch vụ tệp (File Server), người truy cập đến để xem sử dụng Đó lợi ích việc sử dụng chung phần mềm tiện ích tập tin liệu  Lợi ích việc dùng chung tài nguyên : Các tài nguyên bao gồm máy in, máy vẽ thiết bị lưu trữ tất thiết bị đắt tiền, ta đem trang bị cho máy đơn lẻ th́ chi phí đắt mà ta lại không tận dụng hết hiệu qủa tính thiết bị Các thiết bị cài đặt mạng vừa giảm tổng chi phí lắp đặt vừa tận dụng khả thiết bị cách tốt  Lợi ích việc dùng chung sở liệu : Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Một số sở liệu tŕnh ứng dụng lý tưởng cho mạng – mạng máy tính ý nghĩa sở liệu Mạng máy tính cho phép nhiều người dùng trao đổi song lại an toàn cho liệu với phần mềm mạng khoá tập tin người quyền hạn truy cập đến tập tin làm hư hỏng liệu  Dùng thư điện tử mạng (E-mail) : Người dùng sử dụng mạng công cụ để phổ biến tin tức trao đổi, liên lạc với người dùng khác Hệ điều hành mạng cung cấp dịch vụ thư tín điên tử mạng để thành viên mạng dễ dàng trao đổi thông tin cho  Dễ dàng bảo mật thông tin: Việc bảo mật thông tin mạng thực đăng nhập để đảm bảo người dùng thông tin truy cập có quyền truy cập vào khu vực thức công nhận thân họ mạng  Khả tiết kiệm nguồn vốn : Mạng máy tính đem đến phương án tiết kiệm – ví dụ tăng số máy ta nối máy tính không ổ đĩa sử dụng ổ đĩa cứng trạm phục vụ để khởi động lưu tập tin Mạng máy tính cho phép người lập trình trung tâm máy tính sử dụng chương tŕnh tiện ích trung tâm máy tính khác rỗi, điều làm tăng hiệu hệ thống Trên số tiện lợi việc kết nối mạng máy tính nhiều tiện lợi khác mà kết nối mạng có 1.3 Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách để phân loại mạng máy tính tùy thuộc yếu tố chọn làm tiêu để phân loại : khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc mạng 1.3.1 Theo khoảng cách địa lý : có loại sau • Mạng cục (Local Area Network – LAN): mạng cài đặt phạm vi tương đối nhỏ (trong phòng, nhà, phạm vi trường học v.v…) với khoảng cách lớn hai máy tính nút mạng khoảng vài chục km trở lại Tổng quát có hai loại mạng LAN: mạng ngang hàng (peer to peer) mạng có máy chủ (server based) Mạng server based gọi mạng “Client / Server” (Khách / Chủ) • Mạng đô thị (Metropolitan Area Network – MAN): mạng cài đặt phạm vi đô thị trung tâm kinh tế - xã hội có bán kính khoảng 100 km trở lại • Mạng diện rộng (Wide Area network – WAN): phạm vi mạng vượt qua biên giới quốc gia chí lục địa Cáp truyền qua đại dương vệ tinh dùng cho việc truyền liệu mạng WAN Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn • Mạng toàn cầu (Global Area Network – GAN): phạm vi mạng trải rộng toàn Trái đất Ta cần lưu ý khoảng cách địa lý dùng làm “mốc” mang tính tương đối.Cùng với phát triển công nghệ truyền dẫn quản trị mạng ranh giới ngày mờ nhạt 1.3.2 Dựa theo kỹ thuật chuyển mạch • Mạng chuyển mạch kênh (circuit – switched networks): có hai thực thể cần trao đổi thông tin với chúng thiết lập “kênh” cố định trì hai bên ngắt kết nối Các liệu truyền theo đường cố định Kỹ thuật chuyển mạch kênh sử dụng kết nối ATM (Asynchronous Transfer Mode) dial-up ISDN (Integrated Services Digital Networks) Ví dụ mạng chuyển mạch kênh mạng điện thoại • Mạng chuyển mạch thông báo (message – switched networks): hai thực thể truyền thông tồn nhiều đường truyền khác Căn vào địa đích, thông báo khác đến đích theo đường khác • Mạng chuyển mạch gói (packet - switched networks): thông báo chia thành nhiều phần nhỏ gọi gói tin (packet) có khuôn dạng qui định trước Mỗi gói tin có phần thông tin điều khiển chứa địa nguồn (sender) địa đích (receiver) gói tin Các gói tin thuộc thông báo truyền tới đích theo đường khác Kỹ thuật chuyển mạch gói giống kỹ thuật chuyển mạch thông báo, có hiệu phí tổn lưu trữ tạm thời nút giảm kích thước tối đa gói tin giới hạn Do có nhiều ưu điểm nên mạng chuyển mạch gói dùng phổ biến mạng chuyển mạch thông báo Việc tích hợp hai kỹ thuật chuyển mạch kênh thông báo mạng thống gọi mạng dịch vụ tích hợp số hoá (Integrated Services Digital Networks – ISDN) xu hướng phát triển mạng ngày 1.3.3 Dựa kiến trúc mạng (topology protocol) Trước hết hiểu kiến trúc mạng máy tính: 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 (topolopy) mạng (mà từ gọn ta gọi topo mạng).Tập hợp quy tắc quy ước truyền thông gọi giao thức (protocol) mạng Ví dụ mạng System Network Architecture (SNA) IBM, mạng ISO (theo kiến trúc chuẩn quốc tế), mạng TCP/IP v.v… Kiến trúc phân tầng mô hình OSI Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn 2.1 Kiến trúc phân tầng Để giảm độ phức tạp việc thiết kế cài đặt mạng, hầu hết máy tính phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng Mỗi hệ thống thành phần mạng xem cấu trúc đa tầng, tầng xây dựng tầng trước Số lượng tầng tên chức tầng tuỳ thuộc vào nhà thiết kế Trong hầu hết mạng, mục đích tầng để cung cấp số dịch vụ định cho tầng cao Mỗi tầng sử dụng không cần quan tâm đến thao tác chi tiết mà dịch vụ phải thực Nguyên tắc kiến trúc mạng phân tầng : - Mỗi hệ thống mạng có cấu trúc tầng (số lượng tầng, chức tầng) Dữ liệu không truyền trực tiếp từ tầng i hệ thống sang tầng thứ i hệ thống (ngoại trừ tầng thấp nhất) Bên gửi liệu với thông tin điều khiển chuyển đến tầng tầng thấp.Bên tầng đường truyền vật lý, truyền tin thực diễn Đối với bên nhận thông tin chuyển từ tầng lên tầng i hệ thống nhận Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn - Giữa hai hệ thống kết nối tầng thấp có liên kết vật lý tầng cao liên kết logic hay liên kết ảo đưa vào để h́nh thức hóa hoạt động mạng, thuận tiện cho việc thiết kế cài đặt phần mềm truyền thông Các vấn đề cần giải thiết kế tầng - Cơ chế nối, tách: tầng cần có chế để thiết lập kết nối, có chế để kết thúc kết nối mà kết nối không cần thiết Các quy tắc truyền liệu: Trong hệ thống khác liệu truyền theo cách khác nhau: Truyền hướng (simplex) Truyền hai hướng đồng thời (full-duplex) Truyền theo hai hướng luân phiên (half-duplex) - - Kiểm soát lỗi: Đường truyền vật lý nói chung không hoàn hảo, cần phải thỏa thuận dùng loại mă để phát hiện, kiểm tra lỗi sửa lỗi Phía nhận phải có khả thông báo cho bên gửi biết gói tin đă thu đúng, gói tin phát lại Độ dài tin: Không phải tŕnh chấp nhận độ dài gói tin tuỳ ý, cần phải có chế để chia tin thành gói tin đủ nhỏ Thứ tự gói tin: Các kênh truyền giữ không thứ tự gói tin, cần có chế để bên thu ghép thứ tự ban đầu Tốc độ phát thu liệu: Bên phát có tốc độ cao làm “lụt” bên thu có tốc độ thấp Cần phải có chế để bên thu báo cho bên phát biết tình trạng để điều khiển lưu lượng cho hợp lý 2.2 Một số khái niệm Tầng (layer) - - Mọi tŕnh trao đổi thông tin hai đối tượng thực qua nhiều bước, bước độc lập tương Thông tin trao đổi hai đối tượng A,B qua bước: Phát tin: Thông tin chuyển từ tầng cao  tầng thấp Nhận tin: Thông tin chuyển từ tầng thấp  tầng cao Quá trình trao đổi thông tin trực tiếp qua đường truyền vật lý (thực tầng cuối cùng) Giao diện, dịch vụ, đơn vị liệu - Mối quan hệ hai tầng kề gọi giao diện Mối quan hệ hai tầng đồng mức hai hệ thống khác gọi giao thức Thực thể (entity): thành phần tích cực tầng, tiến trình hệ đa xử lý tŕnh thực thể tầng hệ thống khác (gọi thực thể ngang hàng hay thực thể đồng mức) Mỗi thực Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn - thể truyền thông lên tầng tầng thông qua giao diện (interface) Giao diện gồm nhiều điểm truy nhập dịch vụ (Service Access Point - SAP).Tại điểm truy nhập dịch vụ tầng sử dụng dịch vụ tầng cung cấp Thực thể chia làm hai loại: thực thể cung cấp dịch vụ sử dụng dịch vụ Đơn vị liệu sử dụng giao thức (Protocol Data Unit – PDU) Đơn vị liệu dịch vụ (Service Data Unit – SDU) Thông tin điều khiển (Protocol Control Information - PCI) Một đơn vị liệu mà thực thể tầng N hệ thống A gửi sang thực thể tầng N hệ thống B không đường truyền trực tiếp mà phải truyền xuống để truyền đường thấp thông qua đường truyền vật lý + Dữ liệu tầng N-1 nhận tầng N truyền xuống gọi SDU + Phần thông tin điều khiển tầng gọi PCI + tầng N-1 phần thông tin điều khiển PCI thêm vào đầu SDU tạo thành PDU Nếu SDU dài cắt nhỏ thành nhiều đoạn, đoạn bổ sung phần PCI, tạo thành nhiều PDU Bên hệ thống nhận tŕnh tự diễn theo chiều ngược lại Qua tầng PCI tương ứng ẽ phân tích cắt bỏ khỏi PDU trước gửi lên tầng 2.3 Mô hình OSI 2.3.1 Giới thiệu Khi thiết kế nhà thiết kế tự lựa chọn kiến trúc mạng riêng Từ dẫn đến tình trạng không tương thích mạng: phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sử dụng họ giao thức khác nhau, Cũng giống người bất đồng ngôn ngữ gặp phải giao tiếp xúc với người khác, điều khó khăn cho mạng sử dụng đặc tả thực khác muốn trao đổi thông tin với nhau.Sự không tương thích làm cho người sử dụng mạng khác trao đổi thông tin với Sự thúc bách khách hàng khiến cho nhà sản xuất nhà nghiên cứu, thông qua tổ chức chuẩn hóa quốc tế quốc gia để tìm loại giải pháp chung dẫn đến hội tụ sản phẩm mạng Trên sở nhà thiết kế nghiên cứu lấy làm khung chuẩn cho sản phẩm Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Vì lý đó, năm 1977, Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (International Organization for Standardization - ISO) đă lập tiểu ban nhằm đưa khung chuẩn Kết vào năm 1984 ISO đă xây dựng mô hình tầng gọi mô hình tham chiếu cho việc nối kết hệ thống mở (Reference Model for Open Systems Interconnection - OSI Reference Model) gọi tắt mô hình OSI Mô hình dùng làm sở để nối kết hệ thống mở phục vụ cho ứng dụng phân tán Mọi hệ thống tuân theo mô hình tham chiếu OSI truyền thông tin với 2.3.2 Ý nghĩa mô hình OSI ISO đưa mô hình mức (layers, gọi lớp hay tầng) cho mạng, gọi kiểu hệ thống kết nối mở mô hình OSI (Open System Interconnection) Việc đời mô hình OSI hỗ trợ việc kết nối chia thông tin mạng cách hiệu quả: + Cung cấp chuẩn chung để hãng, nhà phát triển phát triển ứng dụng hệ thống mạng máy tính + Cho phép nhiều kiểu mạng, phần cứng, phần mềm khác giao tiếp với + Ngăn chặn thay đổi lớp ảnh hưởng đến lớp khác + Chia trình truyền thông mạng máy tính thành phần nhỏ giúp dễ hiểu dễ tiếp cận Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn 2.3.3 Mô hình tầng OSI, chức tầng a) Tầng vật lý (Physical Layer) Là tầng mô hình OSI cung cấp đặc trưng điện tín hiệu dùng để chuyển liệu cáp từ máy đến máy khác mạng, kỹ thuật nối mạch điện, tốc độ cáp truyền dẫn Tầng vật lý liên quan đến việc truyền dòng bit máy kênh truyền thông vật lý, không quan tâm đến ý nghĩa cấu trúc chúng Ngoài cung cấp chuẩn điện, dây cáp, đầu nối, kỹ thuật nối mạch điện, điện áp, tốc độ cáp truyền dẫn, giao diện nối kết mức nối kết Khác với tầng khác, tầng vật lý gói tin riêng phần đầu (header) chứa thông tin điều khiển, liệu truyền theo dòng bit Một giao thức tầng vật lý tồn tầng vật lý để quy định phương thức truyền (đồng bộ, phi đồng bộ), tốc độ truyền b) Tầng liên kết liệu (DataLink Layer) Là tầng mà ý nghĩa gán cho bít truyền mạng Tầng liên kết liệu phải quy định dạng thức, kích thước, địa máy gửi nhận gói tin gửi Nó phải xác định chế truy nhập thông tin mạng phương tiện gửi gói tin cho đưa đến cho người nhận định Các chức tầng là: Chia thông tin cần gửi thành frame, gửi frame cách xử lý frame biên nhận (ACK frame) bên nhận gửi Các frame có kích thước cỡ vài trăm byte vài nghìn byte, đầu cuối frame ghi thêm nhóm bit đặc biệt làm ranh giới cho frame (tầng nhận ranh giới frame) • Đường truyền vật lý luôn gây lỗi nên tầng phải giải vấn đề nảy sinh tin bị hỏng, bị bị truyền lặp Tầng cung cấp cách phát sửa lỗi để đảm bảo cho liệu nhận giống hoàn toàn với liệu gửi Nếu gói tin có lỗi không sửa được, tầng liên kết liệu phải cách thông báo cho nơi gửi biết gói tin có lỗi để gửi lại • Giữ cho bên phát có tốc độ không gây “lụt” liệu cho bên nhận • Các giao thức tầng liên kết liệu chia làm loại giao thức hướng ký tự giao thức hướng bit Các giao thức hướng ký tự xây dựng dựa ký tự đặc biệt mã chuẩn (như ASCII hay EBCDIC), giao thức hướng bit lại dùng cấu trúc nhị phân (xâu bit) để xây dựng phần tử giao thức (đơn vị liệu, thủ tục.) nhận, liệu tiếp nhận bit • c) Tầng mạng (Network Layer) Page 10 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Tầng mạng (network layer) nhắm đến việc kết nối mạng với cách tìm đường (routing) cho gói tin từ mạng đến mạng khác Nó xác định việc chuyển hướng, vạch đường gói tin mạng, gói phải qua nhiều chặng trước đến đích cuối Nó tìm tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đưa gói tin đến đích Tầng mạng cung các phương tiện để truyền gói tin qua mạng, chí qua mạng mạng (network of network) Bởi cần phải đáp ứng với nhiều kiểu mạng nhiều kiểu dịch vụ cung cấp mạng khác hai chức chủ yếu tầng mạng chọn đường (routing) chuyển tiếp (relaying) Tầng mạng quan trọng liên kết hai loại mạng khác mạng Ethernet với mạng Token Ring phải dùng tìm đường (quy định tầng mạng) để chuyển gói tin từ mạng sang mạng khác ngược lại Đối với mạng chuyển mạch gói (packet - switched network) - gồm tập hợp nút chuyển mạch gói nối với liên kết liệu Các gói liệu truyền từ hệ thống mở tới hệ thống mở khác mạng phải chuyển qua chuỗi nút Mỗi nút nhận gói liệu từ đường vào (incoming link) chuyển tiếp tới đường (outgoing link) hướng đến đích liệu Như nút trung gian phải thực chức chọn đường chuyển tiếp d) Tầng vận chuyển (Transport Layer) Có nhiệm vụ tổ chức kênh trao đổi thông tin dịch vụ tương ứng hai máy tính tham gia truyền thông Trong lúc có nhiều dịch vụ tham gia trao đổi thông tin với máy tính khác nên tầng giao vận phải có nhiệm vụ dồn kênh phân kênh e) Tầng phiên (Session Layer) Thiết lập, quản lý, kết thúc phiên làm việc ứng dụng, đảm bảo việc giao dịch ứng dụng quản lý f) Tầng trình diễn (Presentation Layer) Trong giao tiếp ứng dụng thông qua mạng với liệu có nhiều cách biểu diễn khác Thông thường dạng biểu diễn dùng ứng dụng nguồn dạng biểu diễn dùng ứng dụng đích khác ứng dụng chạy hệ thống hoàn toàn khác (như hệ máy Intel hệ máy Motorola) Tầng trình diễn (Presentation layer) phải chịu trách nhiệm chuyển đổi liệu gửi mạng từ loại biểu diễn sang loại khác Để đạt điều cung cấp dạng biểu diễn chung dùng để truyền thông cho phép chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục sang biểu diễn chung ngược lại Page 11 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Tầng trình bày dùng kĩ thuật mã hóa để xáo trộn liệu trước truyền giải mã đầu đến để bảo mật Ngoài tầng biểu diễn dùng kĩ thuật nén cho cần byte liệu để thể thông tin truyền mạng, đầu nhận, tầng trình bày bung trở lại để liệu ban đầu g) Tầng ứng dụng (Application Layer) Tầng ứng dụng (Application layer) tầng cao mô hình OSI, xác định giao diện người sử dụng môi trường OSI giải kỹ thuật mà chương trình ứng dụng dùng để giao tiếp với mạng 2.3.4 Quá trình đóng gói liệu mô hình OSI Trong mô hình tham chiếu OSI liệu trước gửi phải tiến hành đóng gói, nhận liệu trình mở gói diễn theo chiều ngược lại Dữ liệu gửi từ tầng ứng dụng xuống tầng mô hình OSI, tầng có định nghĩa riêng dạng liệu mà sử dụng Tại nơi gửi, tầng coi gói tin tầng gởi xuống liệu thêm vào gói tin thông tin điều khiển sau chuyển tiếp xuống tầng Tại nơi nhận, trình diễn ngược lại, tầng lại tách thông tin điều khiển chuyển liệu lên tầng Với bước chuyển đổi để đóng gói liệu : Xây dựng liệu Đóng gói liệu tầng vận chuyển Bổ sung địa IP vào header tầng mạng Page 12 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Bổ sung header trailer tầng liên kết liệu Chuyển thành bit để truyền tầng vật lý PHẦN II: LỚP VẬT LÝ VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN Đường truyền vật lý dùng để chuyển tín hiệu máy tính.Các tín hiệu biểu thị giá trị liệu dạng xung nhị phân (ON – OFF) Tất tín hiệu thuộc dạng sóng điện từ (trải từ tần số sóng radio, sóng ngắn, tia hồng ngoại) Ứng với loại tần số sóng điện từ có đường truyền vật lý khác để truyền tín hiệu Hiện có hai loại môi trường truyền mà ta vào tìm hiểu sâu phần này: • Môi trường truyền dẫn có dây (đường truyền hữu tuyến): cáp đồng trục, cáp đôi dây xoắn, cáp sợi quang… • Truyền dẫn vô tuyến (wireless transmission): radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại Tóm lại phương tiện truyền vật lý vật truyền tải tín hiệu điện tử thành phần mạng với nhau,là đường truyền vật lý thiết bị truyền thiết bị thu hệ thống truyền liệu, bao gồm loại cáp phương tiện vô tuyến.Trong hai trường hợp, việc truyền thông thực nhờ dạng sóng điện từ Các đặc trưng cho đường truyền Băng thông (bandwidth) : Băng thông đường truyền miền tần số giới hạn thấp tần số giới hạn cao, tức miền tần số mà đường truyền đáp ứng được.Ví dụ băng thông cáp thoại từ 400 đến 4000Hz, có nghĩa truyền tín hiệu với tần số từ 400 đến 4000 chu kỳ/giây.Băng thông số đo lường lượng thông tin tối đa từ nơi đến nơi khác thời gian cho trước Đơn vị đo lường băng thông số bít/giây (bps) bội Kbps, Mbps, Gbps,Tbps Băng thông cáp phụ thuộc vào chiều dài cáp Cáp ngắn băng thông cao ngược lại Do thiết kế lắp đặt cáp cần tính toán để chiều dài cáp cho không vượt qua giới hạn cho phép,vì xảy lỗi trình truyền Thông lượng (Throughput) : Thông lượng đường truyền số lượng bít (chuỗi bít) truyền giây.Hay nói cách khác tốc độ đường truyền dẫn Ký hiệu bit/s hay bps (bits per secon).Tốc độ đường truyền phụ thuộc vào băng thông độ dài Một mạng LAN Ethernet tốc độ truyền 10Mbps có băng thông 10 Mbps Page 13 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Suy hao (Attenuation): Là độ đo suy yếu tín hiệu đường truyền Suy hao phụ thuộc vào độ dài cáp , cáp cang dài suy hao lớn Khi thiết kế cấp cần quan tâm đến giới hạn chiều dài cho phép loại cáp Hiệu suất sử dụng kênh truyền (utilization) : Đại lượng đặc trưng cho hiệu suất phục vụ đường truyền mạng Nó đo tỷ lệ % thông lượng băng thông đường truyền Độ trễ (Delay) : khoảng thời gian cần thiết để truyền gói tin từ nguồn đến đích Độ trễ thường đo mili-giây (ms), giây (s).Độ trễ phụ thuộc vào băng thông mạng Băng thông lớn độ trễ nhỏ Ngoài đặc tính đường truyền chi phí,yêu cầu lắp đặt, độ bảo mật hay nhiễu điện từ (EMI), nhiễu xuyên kênh (crosstalk)…ta cần quan tâm đến Môi trường truyền dẫn có dây (guided transmission media) Cáp thuộc loại kênh truyền hữu tuyến sử dụng để nối máy tính thành phần mạng lại với nhau.Hiện có loại cáp sử dụng phỏ biến là: cáp đồng trục (coax), cáp xoắn đôi (tiwsted pair), cáp quang (fiber optic).Việc chọn lựa loại cáp sử dụng tùy thuộc vào nhiều yếu tố giá thành,khoảng cách, số lượng máy tính, tốc độ yêu cầu,băng thông • Cáp đồng trục (coaxial cable) Cáp đồng trục phương tiện truyền tín hiệu có phổ rộng tốc độ cao Băng thông cáp đồng trục từ 2.5Mbps (ARCnet) đến 10 Mbps (Ethernet) Thường sử dụng để lắp đặt mạng hình BUS (các loại mạng LAN cục Thick Ethernet, Thin Ethernet) mạng hình (ARCnet) Cáp đồng trục cấu tạo gồm có sợi kim loại trung tâm bọc lớp cách điện lưới kim loại chống nhiễu điện từ Ở vỏ bọc cách điện Sợi kim loại trung tâm lưới kim loại làm thành hai sợi dẫn điện đồng trục Page 14 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Đặc điểm: Do bị ảnh hưởng môi trường, mạmg cục sử dụng cáp đồng trục có kích thước phạm vi vài ngàn mét Cáp đồng trục thường sử dụng mạng dạng đường thẳng, giá thành thấp Hai loại cáp thường sử dụng cáp đồng trục mỏng cáp đồng trục dày đường kính cáp đồng trục mỏng 0,25 inch, cáp đồng trục dày 0,5 inch Cả hai loại cáp làm việc tốc độ cáp đồng trục mỏng có độ hao suy tín hiệu lớn Phân loại: Ta có loại cáp đồng trục - Thinnet (mỏng): có đường kính khoảng 6mm, thuộc họ RG-58AU, chiều dài tối đa 185m/segment, tốc độ truyền 10Mbps, đầu nối BNC, cỗ chữ T (BNC-T) Sử dụng cho mạng LAN tòa nhà Page 15 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn - Thicknet (dày): có đường kính khoảng 13mm, thuộc họ RG-11,chiều dài tối đa 500m, tốc độ truyền đạt tới 35Mbps Sử dụng cho mạng Backbone, WAN Ưu điểm: • Các thiết bị mạng đơn giản, giá thành thấp • Rẻ tiền, nhẹ, mềm dễ kéo dây Nhược điểm: • Cáp đồng trục có mức suy hao lớn • Chi phí cho thiết bị kèm theo cao • Điện tiêu thụ mạng cao • Càng xa trung tâm chất lượng tín hiệu giảm • Độ ổn định mạng • Có thể bị nghe trộm đường truyền • Khó bảo tŕ làm ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ khách hàng Cáp xoắn đôi (Twisted Pair cable) Cáp xoắn loại cáp loại cáp gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ (Electromagnetic Interference-EMI) từ bên ngoài,từ phát xạ loại cáp UTP xuyên âm(Crosstalk) cặp cáp liền kề Cáp xoắn đôi sử dụng mạng LAN cục Giá thành rẻ, dễ cài đặt, có vỏ bọc tránh nhiệt độ, độ ẩm có loại có khả chống nhiễu STP – Shield Twistes Pair Phân loại : - Cáp xoắn đôi vỏ bọc UTP (Unshielded Twisted Pair): vỏ bọc chống nhiễu ,bù lại có tính linh động độ bền cao, sử dụng chuẩn 10BaseT 100BaseT Độ dài tối đa đoạn cáp 100m, đầu nối dùng RJ45.Tốc độ 100Mbps • Page 16 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn UTP lại có loại: cat1 (tốc độ [...]... chỉ IP vào header tầng mạng Page 12 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn 4 5 Bổ sung header và trailer tại tầng liên kết dữ liệu Chuyển thành các bit để truyền tại tầng vật lý PHẦN II: LỚP VẬT LÝ VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN DẪN Đường truyền vật lý dùng để chuyển tín hiệu giữa các máy tính .Các tín hiệu đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (ON – OFF) Tất cả các tín... TOKEN RING LAN Page 21 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn Tổng quan về mạng Token Ring Mạng token ring bao gồm một tập hợp các trạm được nối với nhau thành một vòng Mô hình hoạt động của mạng Token Ring Dữ liệu luôn chạy theo một hướng vòng quanh vòng Mỗi trạm nhận khung từ trạm phía trên của nó và rồi chuyển khung đến trạm phía dưới Thẻ bài là công cụ để quyết định ai có quyền truyền. .. OMNeT++ hỗ trợ giao diện đồ hoạ, tương ứng với các mô hình cấu trúc của nó Page 23 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn đồng thời phần nhân mô phỏng (simulation kernel) và các module của OMNeT++ cũng rất dễ dàng nhúng vào trong các ứng dụng khác Tìm hiểu thêm về OMNeT++ tại http://www.omnetpp.org/ Kết quả mô phỏng Nhận xét: Mạng Token ring bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp.. .Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn Tầng mạng (network layer) nhắm đến việc kết nối các mạng với nhau bằng cách tìm đường (routing) cho các gói tin từ một mạng này đến một mạng khác Nó xác định việc chuyển hướng, vạch đường các gói tin trong mạng, các gói này có thể phải đi qua nhiều chặng trước khi đến được đích cuối cùng Nó luôn tìm các tuyến truyền thông không tắc nghẽn để đưa các. .. hồng ngoại Tóm lại các phương tiện truyền vật lý là vật truyền tải các tín hiệu điện tử giữa các thành phần mạng với nhau,là các đường truyền vật lý giữa thiết bị truyền và thiết bị thu trong một hệ thống truyền dữ liệu, bao gồm các loại cáp và các phương tiện vô tuyến.Trong cả hai trường hợp, việc truyền thông được thực hiện nhờ các dạng sóng điện từ 1 Các đặc trưng cơ bản cho đường truyền Băng thông... giây.Hay nói cách khác là tốc độ của đường truyền dẫn Ký hiệu là bit/s hay bps (bits per secon).Tốc độ của đường truyền phụ thuộc vào băng thông và độ dài của nó Một mạng LAN Ethernet tốc độ truyền 10Mbps và có băng thông là 10 Mbps Page 13 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn Suy hao (Attenuation): Là độ đo sự suy yếu của các tín hiệu trên đường truyền Suy hao phụ thuộc vào độ dài... Tầng mạng cung các các phương tiện để truyền các gói tin qua mạng, thậm chí qua một mạng của mạng (network of network) Bởi vậy nó cần phải đáp ứng với nhiều kiểu mạng và nhiều kiểu dịch vụ cung cấp bởi các mạng khác nhau hai chức năng chủ yếu của tầng mạng là chọn đường (routing) và chuyển tiếp (relaying) Tầng mạng là quan trọng nhất khi liên kết hai loại mạng khác nhau như mạng Ethernet với mạng Token. .. lớp cách điện và một lưới kim loại chống nhiễu điện từ Ở ngoài cùng là vỏ bọc cách điện Sợi kim loại trung tâm và lưới kim loại làm thành hai sợi dẫn điện đồng trục Page 14 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn Đặc điểm: Do ít bị ảnh hưởng của môi trường, các mạmg cục bộ sử dụng cáp đồng trục có thể có kích thước trong phạm vi vài ngàn mét Cáp đồng trục thường được sử dụng trong các. .. biểu diễn chung và ngược lại Page 11 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý và các phương tiện truyền dẫn Tầng trình bày cũng có thể được dùng kĩ thuật mã hóa để xáo trộn các dữ liệu trước khi được truyền đi và giải mã ở đầu đến để bảo mật Ngoài ra tầng biểu diễn cũng có thể dùng các kĩ thuật nén sao cho chỉ cần một ít byte dữ liệu để thể hiện thông tin khi nó được truyền ở trên mạng, ở đầu nhận, tầng trình bày bung... chỉ cần vào đấy để kiểm tra tài khoản của mình còn bao nhiêu tiền! Trong các mạng 802.5, THT mặc định là 10 ms Mô phỏng bằng OMNeT++ Sử dụng phần mềm Omnet++ để mô phỏng hoạt động của mô hình mạng Token Ring LAN OMNeT++ là viết tắt của cụm từ Objective Modular Network Testbed in C++.Đây là một ứng dụng cung cấp cho người sử dụng môi trường để tiến hành mô phỏng hoạt động của mạng, đặc biệt là mạng thông ... PHẦN III: MÔ PHỎNG MÔ HÌNH MẠNG TOKEN RING LAN Page 21 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Tổng quan mạng Token Ring Mạng token ring bao gồm tập hợp trạm nối với thành vòng Mô hình hoạt... IP vào header tầng mạng Page 12 of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn Bổ sung header trailer tầng liên kết liệu Chuyển thành bit để truyền tầng vật lý PHẦN II: LỚP VẬT LÝ VÀ CÁC PHƯƠNG... thành phần nhỏ giúp dễ hiểu dễ tiếp cận Page of 24 Tìm hiểu lớp vật lý phương tiện truyền dẫn 2.3.3 Mô hình tầng OSI, chức tầng a) Tầng vật lý (Physical Layer) Là tầng mô hình OSI cung cấp đặc