Tìm hiểu về môi trường truyền và kiến trúc mạng

Đề tài tìm hiểu về môi trường truyền dẫn ,kiến trúc mạng 4.1 MÔI TRƯỜNG TRUYỀN Môi trường truyền là con đường vật lý nối giữa thiết bị phát và thiết bị thu.Những đặc tính và chất lượng của dữ liệu truyền được quyết định bởi tính chất tín hiệu và môi trường truyền. Môi trường truyền được chia thành hai loại:  Môi trường có định hướng(Hữu tuyến): là môi trường cung cấp cáp từ thiết bị này đến thiết bị kia.  Môi trường không định hướng(Vô tuyến): là sóng điện từ được truyền dẫn qua không khí.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN -*** - MẠNG MÁY TÍNH ĐỀ TÀI : MÔI TRƯỜNG TRUYỀN VÀ KIẾN TRÚC MẠNG Giảng viên hướng dẫn ThS Đào Anh Thư Sinh viên thực Nhóm 04 Lớp DCCTKT58B-03 Nguyễn Thị Hằng Nguyễn Văn Lộc Nguyễn Ngọc Khánh Nguyễn Ngọc Khánh Hà Nội – 2016 (1321050528) (1321050622) (1321050105) (1221050055) MỤC LỤC Cuộc sống quanh ta thay đổi ngày Khi mà công nghệ ngày phát triển, dần trở thành thứ thiết yếu thiếu sống Hằng ngày thường sử dụng tivi để giải trí, dùng máy tính để xem thông tin kết nối với người xung quanh hay điện thoại thông minh tiện ích v v Nhưng có bạn đặt câu hỏi rằng: Những thứ có cấu tạo sao? Nó hoạt động nào? Hay thông tin truyền theo đường v.v Để giải đáp thắc mắc báo cáo cho bạn biết cấu tạo, chức đường liệu nào? Bạn biết đặc điểm môi trường truyền, kiến trúc mạng,các loại thiết bị kết nối mạng cấu tạo, hoạt động 4.1 MÔI TRƯỜNG TRUYỀN Môi trường truyền đường vật lý nối thiết bị phát thiết bị thu.Những đặc tính chất lượng liệu truyền định tính chất tín hiệu môi trường truyền Môi trường truyền chia thành hai loại:  Môi trường có định hướng(Hữu tuyến): môi trường cung cấp cáp từ thiết bị đến thiết bị  Môi trường không định hướng(Vô tuyến): sóng điện từ truyền dẫn qua không khí 4.1.1 Các loại cáp Cáp thuộc loại kênh truyền hữu tuyến sử dụng để nối máy tính thành phần mạng lại với Hiện có loại cáp sử dụng phổ biến là: Cáp xoắn đôi (Twisted pair cable), cáp đồng trục (Coaxial cable) cáp quang (Fiber optic cable).Việc chọn lựa loại cáp sử dụng cho mạng tùy thuộc vào nhiều yếu tố như: giá thành,khoảng cách, số lượng máy tính, tốc độ yêu cầu, băng thông… 4.1.1.1 Cáp đôi dây xoắn Cấu tạo Gồm nhiều cặp dây đồng xoắn lại với nhằm chống phát xạ nhiễu điện từ Hình 4.1: Cáp xoắn đôi Phân loại Cáp đôi dây xoắn gồm hai loại chính: Có vỏ bọc vỏ bọc  Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP (STP-Shielded Twisted Pair cable) Cấu tạo: Gồm nhiều cặp xoắn phủ bên lớp vỏ dây đồng bện Lớp vỏ có tác dụng chống EMI từ chống phát xạ nhiễu bên Lớp vỏ bọc chống nhiễu nối với đất để thoát nhiễu Cáp xoắn đôi có bọc bị tác động nhiễu điện truyền tín hiệu xa cáp xoắn đôi trần Hình 4.2: Cáp xoắn có vỏ bọc Chi phí: đắt tiền Thinnet UTP lại rẻ tiền Thicknet cáp quang Tốc độ: tốc độ lý thuyết 500Mbps, thực tế khoảng 155Mbps, với đường chạy 100m, tốc độ phổ biến 16Mbps(Token Ring) Độ suy dần: tín hiệu yếu dần cáp dài, thông thường chiều dài cáp ngắn 100m Đầu nối: STP sử dụng đầu nối DIN(DB-9)  Cáp xoắn đôi không bọc (UTP-Unshielded Twisted Pair cable) Do giá thành rẻ nên UTP nhanh chóng trở thành loại cáp mạng cục ưa chuộng Cấu tạo: Gồm nhiều cặp xoắn cáp STP lớp vỏ đồng chống nhiễu Mỗi cặp có hai dây dẫn xoắn với nhau,mỗi dây có lớp cách điện với màu sắc khác nhau,được dùng để nhận dạng cho biết cặp dây bó dây lớn Cáp xoắn đôi trần sử dụng chuẩn 10BaseT 100BaseT Độ dài tối đa đoạn cáp 100 mét Hình 4.3: Cáp xoắn không bọc Do vỏ bọc chống nhiễu nên cáp UTP dễ bị nhiễu đặt gần thiết bị cáp khác thông thường dùng để dây nhà Đầu nối: UTP sử dụng đầu nối RJ-45 Cáp UTP có loại:  Cat 1: Dùng điện thoại, thích hợp cho truyền liệu tốc độ thấp  Cat 2: Dùng điện thoại truyền liệu lên đến Mb/s  Cat 3: Cần lần xoắn 0,3 m, dùng cho truyền liệu lên đến 10 Mb/s  Cat 4: Cần lần xoắn 0,3 m truyền liệu lên đến 16 Mb/s  Cat 5: Dùng cho truyền liệu lên đến 100 Mb/s  Cat 6: Dùng cho truyền dẫn liệu lên 300 Mb/s Ngoài có Cáp xoắn có vỏ bọc ScTP-FTP(Screened Twisted-pair): loại cáp lai tạo cáp UTP STP, hỗ trợ chiều dài tối đa 100m Ưu nhược điểm cáp xoắn đôi  Ưu điểm - Là loại cáp mỏng, mềm dẻo - Cáp UTP nhỏ, không nhanh đổ đầy tràn ống nối dây - UTP chi phí so với cáp kiểu LAN khác  Nhược điểm Tính cảm ứng cáp xoắn tới phát xạ nhiễu điện từ phụ thuộc nhiều vào sơ đồ Xoắn cặp(thường cấp sáng chế nhà sản xuất) không sứt mẻ thời gian cài đặt Do đó, cáp xoắn đôi thông thường có yêu cầu khó khăn cho việc đặt bán kính uốn cong cực tiểu cực đại Tính dễ vỡ tương đối cáp xoắn đôi làm cho việc thực cài đặt trở thành yếu tố quan trọng đảm bảo cho hoạt động cáp 4.1.1.2 Cáp đồng trục Cáp đồng trục nhà toán học kỹ sư người Anh Oliver Heaviside phát minh, sáng chế cấp năm 1880 Là loại cáp lựa chọn cho mạng nhỏ người dùng kiểu cáp dùng LAN Cấu tạo Lớp dẫn điện bên trong: lõi dẫn tín hiệu dây đồng dây kim loại mạ đồng Lớp cách điện 1: lớp điện môi không dẫn điện nhằm cách điện dây dẫn phía dây dẫn phía Lớp dẫn điện bên ngoài: lớp lưới bện kim loại vừa dây dẫn vừa có tác dụng nhằm ngăn chặn nhiễu điện từ (EMI) cho lõi dẫn tín hiệu trung tâm Lớp cách điện 2: vỏ bọc cách điện bên nhằm bảo vệ lớp dây dẫn khỏi tác động môi trường bên Ngoài có lớp dải băng kim loại tùy chọn, hầu hết làm nhôm màng mỏng tráng nhôm có độ che phủ 100% nhằm bảo vệ khỏi nhiễu tần số vô tuyến(RFI) Hình 4.4: Cáp đồng trục Phân loại Theo tiêu chuẩn IEC 61196 tiêu chuẩn ANSI/SCTE dây cáp đồng trục gồm có: RG-56, 3C-2V, RG-59, 5C-2V, RG-6, RG-11, QR-320, QR-540, QR-715, QR-860, QR-1125, RG-179 Loại thông dụng RG-59 RG-6 Theo đường kính dây cáp đồng trục gồm có loại:  Cáp đồng trục mỏng(Thin cable/thinnet) Hình 4.5: Cáp đồng trục mỏng - Sử dụng cho mạng LAN tòa nhà - Thuộc họ RG-58 - Có đường kính khoảng 6mm - Chiều dài tối đa 185 m/segment - Tốc độ truyền 10 Mbps - Đầu nối BNC, cỗ chữ T(BNC –T) - Các loại cáp Thinnet: + Cáp RC-58: trở kháng 50 dùng với Ethernet mỏng + Cáp RC-59: trở kháng 75 dùng cho truyền hình cáp + Cáp RC-62: trở kháng 93 dùng cho ARCNet  Cáp đồng trục dày(Thick cable/thicknet) Hình 4.6: Cáp đồng trục dày - Sử dụng cho mạng Backbone, WAN - Thuộc họ RG5 - Đường kính 13mm - Chiều dài tối đa 500 m - Tốc độ truyền tin đạt tới 35 Mbit/s So sánh hai loại cáp trên: - Chi phí: cáp đồng trục thinnet rẻ nhất, cáp đồng trục thicknet đắt - Tốc độ: mạng Ethernet sử dụng cáp thinnet có tốc độ tối đa 10Mbps mạng ARCNet có tốc độ tối đa 2.5Mbps - EMI: có lớp chống nhiễu nên hạn chế nhiễu - Có thể bị nghe trộm tín hiệu đường truyền - Cáp đồng trục mỏng có độ hao suy tín hiệu lớn Ưu điểm nhược điểm cáp đồng trục  Ưu điểm - Rẻ tiền, nhẹ, mềm, dễ kéo dây - Tín hiệu số truyền cáp tồn bên lõi cáp Nhờ người ta lắp cáp bên cạnh vật liệu kim loại mà không sợ thất thoát lượng thường xảy với loại cáp cũ Tín hiệu cáp đồng trục không bị gây nhiễu từ nguồn bên  Nhược điểm - Cáp đồng trục có sức 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 trì làm ảnh hưởng đến chất lượng phục vụ khách hàng Ứng dụng Cáp đồng trục thường dùng làm đường truyền cho tín hiệu vô tuyến Ứng dụng bao gồm đường cấp thiết bị thu phát sóng vô tuyến ăng ten chúng, kết nối mạng máy tính làm cáp truyền hình Ngoài ra, cáp đồng trục sử dụng lĩnh vực an ninh giám sát truyền tín hiệu camera, kết nối camera đến đầu ghi hình tivi 4.1.1.3 Cáp quang Cáp quang loại cáp viễn thông làm thủy tinh nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu Cáp quang dài, mỏng thành phần thủy tinh suốt đường kính sợi tóc Chúng xếp bó gọi cáp quang sử dụng để truyền tín hiệu khoảng cách xa Không giống cáp đồng truyền tín hiệu điện, cáp quang bị nhiễu, tốc độ cao truyền xa Cấu tạo Lõi sợi quang(Core): Là trung tâm phản chiếu sợi quang truyền ánh sáng Lớp phủ sợi quang(Coating): Là lớp bên bao bọc lõi sợi quang để phản xạ lại ánh sáng trở vào lõi Lớp đệm sợi quang(Buffer): Là lớp vỏ bên bảo vệ sợi quang nhằm hạn chế tác động học, môi trường tác động lên sợi quang Lớp chịu lực(Strength memebers): Thành phần hãng sản xuất cáp sợi quang thêm vào theo chủng loại cụ thể để tăng cường chắn cáp nhằm hạn chế tối đa lực học tác động lên sợi cáp quang Lớp vỏ cáp quang(Jacket): Là lớp vỏ bao bọc sợi quang bên làm từ loại nhựa có khả chịu đựng lực học tác động môi trường Hình 4.7: Cấu tạo cáp quang Phân loại Gồm loại chính: Multimode Singlemode  Multimode(Đa mode) Cáp quang Multimode cở dụng nguồn sang LED Laser để truyền tia sáng hoạt động bước sóng 850nm 1300nm Multimode có hai kiểu truyền:  Multimode stepped index(Chiết xuất bước): Lõi lớn(100 micron), tia tạo xung ánh sáng theo nhiều đường khác lõi: thẳng, zig-zag…tại điểm đến nhận chùm tia riêng lẻ, xung dễ bị méo dạng Hình 4.8: Cách truyền cáp Multimode Step index  Multimode graded index(Chiết xuất liên tục): Lõi có số khúc xạ giảm dần từ cladding Các tia gần trục truyền chậm tia gần cladding Các tia theo đường cong thay zig-zag Các chùm tia điểm hội tụ, xung bị méo dạng Hình 4.9: Cách truyền cáp Multimode Graded index 10  Nhược điểm Đường dây phải khép kín, bị ngắt nơi toàn hệ thống bị ngừng 4.2.1.4 Mạng dạng kết hợp  Kết hợp hình tuyến Hình 4.18: Mạng Star – Bus Cấu hình mạng dạng có phận tách tín hiệu(spitter) giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng chọn Ring Topology Linear Bus Topology Ưu điểm Mạng Star-Bus gồm nhiều nhóm làm việc cách xa nhau, ARCNET mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology Cấu hình dạng đưa lại uyển chuyển việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng nhà  Kết hợp hình vòng Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có “thẻ bài” liên lạc(Token) chuyển vòng quanh HUB trung tâm Mỗi trạm làm việc(workstation) nối với HUB – cầu nối trạm làm việc để tǎng khoảng cách cần thiết Hình 4.19: Mạng kết hợp hình vòng 22 Ưu điểm Tiết kiệm chi phí đường dây, thuận lợi truyền tín hiệu Nếu có máy nút thông tin bị hỏng máy hoạt động bình thường Có thể nới rộng hay thu hẹp mạng lưới tùy ý người sử dụng 4.2.1.5 Mạng mesh Mạng cho phép thiết bị kết nối trực tiếp với thiết bị khác mà không cần phải qua tập trung Hub hay Switch (Hình 4.20) Hình 4.20: Cấu trúc mạng Mesh Ưu nhược điểm mạng Mesh  Ưu điểm Các thiết bị hoạt động độc lập, thiết bị hỏng không ảnh hưởng đến thiết bị khác  Nhược điểm - Tiêu tốn tài nguyên memory, xử lý máy trạm - Quản lý phức tạp 4.2.1.6 Mạng phân cấp Hình 4.21: Mạng phân cấp Mô hình cho phép quản lý thiết bị tập chung, máy trạm đặt theo lớp tùy thuộc vào chức lớp 23 Ưu nhược điểm mạng phân cấp  Ưu điểm Khả quản lý, bảo mật hệ thống tốt  Nhược điểm Phải dùng nhiều tập trung dẫn đến chi phí nhiều 4.2.2 Topo logic Khái niệm: Là cách thức truy nhập môi trường truyền dẫn máy tính truyền liệu Phân loại: Topo logic gồm có hai loại :  Topo quảng bá  Chuyển thẻ 4.2.2.1 Topo quảng bá Tất node truy nhập chung đường truyền vật lý Một thông điệp truyền từ node node lại tiếp nhận khiểm tra địa đích thông điệp có phải hay không Cần thiết phải có chế để giải vấn đề đụng độ thông tin hay tắc nghẽn thông tin đường truyền mạng hình BUS Các mạng có cấu trúc quảng bá phân chia thành hai loại:  Quảng bá tĩnh: Chia thời gian thành nhiều khoảng rời rạc dùng chế quay vòng (Round Robin) để cấp phát đường truyền Các node có quyền truy nhập đến cửa thời gian  Quảng bá động: - Quảng bá động tập trung: Một thiết bị trung gian có chức tiếp nhận yêu cầu liên lạc phát đường truyền cho node Kiểu cấp phát giảm tối đa thời gian chết đường truyền, hiệu suất kênh truyền cao, thiết kế phức tạp khó khăn - Quảng bá động phân tán: Không có trung gian, node tự định có nên hay không nên truy nhập đường truyền, phụ thuộc vào trạng thái mạng Hình 4.22: Các mạng có cấu trúc quảng bá 24 4.2.2.2 Chuyển thẻ Gồm loại:  Phương pháp bus với thẻ  Phương pháp vòng với thẻ  Phương pháp bus với thẻ Phương pháp truy nhập có điểu khiển dùng kỹ thuật “chuyển thẻ bài” để cấp phát quyền truy nhập đường truyền Thẻ (Token) đơn vị liệu đặc biệt, có kích thước có chứa thông tin điều khiển khuôn dạng Nguyên lý: Để cấp phát quyền truy nhập đường truyền cho trạm có nhu cầu truyền liệu, thẻ lưu chuyển vòng logic thiết lập trạm Khi trạm nhận thẻ có quyền sử dụng đường truyền thời gian định trước Trong thời gian truyền nhiều đơn vị liệu Khi hết liệu hay hết thời đoạn cho phép, trạm phải chuyển thẻ đến trạm vòng logic Như công việc phải làm 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 Thứ tự trạm vòng logic độc lập với thứ tự vật lý Các trạm không chưa có nhu cầu truyền liệu không đưa vào vòng logic chúng tiếp nhận liệu Hình 4.23: Vòng logic mạng bus Trong hình vẽ, trạm A, E nằm vòng logic, tiếp nhận liệu dành cho chúng Vấn đề quan trọng phải trì vòng logic tuỳ theo trạng thái thực tế mạng thời điểm Cụ thể cần phải thực chức sau: 25 - Bổ sung trạm vào vòng logic: trạm nằm vòng logic cần xem xét định kỳ để có nhu cầu truyền liệu bổ sung vào vòng logic - Loại bỏ trạm khỏi vòng logic: Khi trạm không nhu cầu truyền liệu cần loại khỏi vòng logic để tối ưu hoá việc điều khiển truy nhập thẻ - Quản lý lỗi: số lỗi xảy ra, chẳng hạn trùng địa (hai trạm nghĩ đến lượt mình) “đứt vòng” (không trạm nghĩ đến lượt mình) - Khởi tạo vòng logic: Khi cài đặt mạng sau “đứt vòng”, cần phải khởi tạo lại vòng Các giải thuật cho chức làm sau: - Bổ sung trạm vào vòng logic, trạm vòng 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 yêu cầu nhập vòng Nếu sau thời gian xác định trước mà yêu cầu trạm chuyển thẻ tới trạm kề sau thường lệ Nếu có yêu cầu trạm gửi thẻ ghi nhận trạm yêu cầu trở thành trạm đứng kề sau chuyển thẻ tới trạm Nếu có trạm yêu cầu nhập vòng trạm giữ thẻ phải lựa chọn theo giải thuật - Loại trạm khỏi vòng logic: Một trạm muốn khỏi vòng logic 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 - Quản lý lỗi: Để giải 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 hỏng Nếu trạm kề sau bị hỏng phải tìm cách gửi thông báo để vượt qua trạm hỏng đó, tìm trạm hoạt động để gửi thẻ - Khởi tạo vòng logic: Khi trạm hay nhiều trạm phát thấy đường truyền không hoạt động khoảng thời gian vượt giá trị ngưỡng (time out) cho trước – thẻ bị (có thể mạng bị nguồn trạm giữ thẻ bị hỏng) Lúc trạm phát gửi thông báo “yêu cầu thẻ bài” tới trạm định trước có trách nhiệm sinh thẻ chuyển theo vòng logic  Phương pháp vòng với thẻ Phương pháp dựa nguyên lý dùng thẻ để cấp phát quyền truy nhập đường truyền Thẻ lưu chuyển theo vòng vật lý không cần thiết lập vòng logic phương pháp Thẻ đơn vị liệu đặc biệt có bít biểu diễn trạng thái sử dụng (bận rỗi) Một trạm muốn truyền liệu phải đợi đến nhận thẻ rỗi Khi đổi bít trạng thái thành bận truyền đơn vị liệu với thẻ theo chiều vòng Giờ không thẻ rỗi vòng nữa, trạm có liệu cần truyền buộc phải đợi Dữ liệu đến trạm đích lại, sau với thẻ tiếp quay trạm nguồn Trạm nguồn xoá bỏ liệu, đổi bít trạng thái thành rỗi cho lưu chuyển tiếp vòng để trạm khác nhận quyền truyền liệu 26 Hình 4.24: Hoạt động phương pháp token Sự quay trạm nguồn liệu thẻ nhằm tạo chế nhận từ nhiên: trạm đích gửi vào đơn vị liệu thông tin kết tiếp nhận liệu Trạm đích không tồn không hoạt động Trạm đích tồn liệu không chép Dữ liệu tiếp nhận Phương pháp cần phải giải hai vấn đề gây phá vỡ hệ thống: - Mất thẻ bài: vòng không thẻ lưu chuyển - Một thẻ bận lưu chuyển không dừng vòng Giải Đối với vấn đề thẻ bài, quy định trước trạm điều khiển chủ động Trạm phát tình trạng thẻ cách dùng 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 monitor bit) để đánh dấu đặt giá trị gặp thẻ bận qua Nếu gặp lại thẻ bận với bít đánh dấu có nghĩa trạm nguồn không nhận lại đơn vị liệu thẻ “bận” quay vòng Lúc trạm monitor đổi bit trạng thái thẻ thành rỗi chuyển tiếp vòng Các trạm lại trạm có vai trò bị động: chúng theo dõi phát tình trạng cố trạm monitor chủ động thay vai trò Cần có giải thuật để chọn trạm thay cho trạm monitor hỏng 27 CÁC LOẠI THIẾT BỊ KẾT NỐI MẠNG 4.3.1 Repeater Khái niệm Repeater(Bộ lặp): thiết bị lớp (Physical Layer) mô hình OSI Repeater có vai trò khuếch đại tín hiệu vật lý đầu vào cung cấp lượng cho tín hiệu đầu để đến chặng đường mạng Điện tín, điện thoại, truyền thông tin qua sợi quang… nhu cầu truyền tín hiệu xa cần sử dụng Repeater Hình 4.25: Repeater Phân loại Hiện có hai loại Repeater sử dụng Repeater điện Repeater điện quang  Repeater điện Được nối với đường dây điện hai phía nó, nhận tín hiệu điện từ phía phát lại phía Khi mạng sử dụng Repeater điện để nối phần mạng lại làm tăng khoảng cách mạng, khoảng cách bị hạn chế khoảng cách tối đa độ trễ tín hiệu Ví dụ với mạng sử dụng cáp đồng trục 50 khoảng cách tối đa 2.8 km, khoảng cách kéo thêm cho dù sử dụng thêm Repeater  Repeater điện quang Được liên kết với đầu cáp quang đầu cáp điện, chuyển tín hiệu điện từ cáp điện tín hiệu quang để phát cáp quang ngược lại Việc sử dụng Repeater điện quang làm tăng thêm chiều dài mạng Chức - Mở rộng khoảng cách cho phương tiên truyền dẫn - Mở rộng số trạm kết nối (nhưng không giải vấn đề tắc nghẽn) - Là đầu nối loại phương tiện truyền dẫn theo dạng topo - Phân loại mạng để cô lập lỗi điện làm tăng độ tin cậy 4.3.2 Hub Khái niệm Hub(Bộ tập trung): Repeater có nhiều cổng Một Hub có từ đến 24 cổng nhiều Trong phần lớn trường hợp, Hub sử dụng mạng 10BASE-T hay100BASE-T 28 Khi cấu hình mạng hình (Star topology), Hub đóng vai trò trung tâm mạng Với Hub, thông tin vào từ cổng đưa đến tất cổng khác Hình 4.26: Hub Phân loại  Theo chức Hub có loại Active Hub là: Loại Hub dùng phổ biến, cần cấp nguồn hoạt động, sử dụng để khuếch đại tín hiệu đến cho tín hiệu cổng lại, đảm bảo mức tín hiệu cần thiết Smart Hub (Intelligent Hub): có chức tương tự Active Hub, có tích hợp thêm chip có khả tự động dò lỗi - hữu ích trường hợp dò tìm phát lỗi mạng  Theo hoạt động ta phân biết loại Hub khác sau: HUB THỤ ĐỘNG: Loại hub không chứa linh kiện điện tử không sử lý tín hiệu liệu Các hub thụ động có tổ hợp tín hiệu từ đoạn cáp mạng, khoảng cách máy tính hub không lớn nửa khoảng cách tối đa cho phép hai máy tính mạng (ví dụ khoảng cách tối đa cho phép hai máy tính mạng 200 m khoảng cách tối đa máy tính hub 100 m) HUB CHỦ ĐỘNG: loại hub có linh kiện điện tử khuếch đại xử lý tín hiệu điện tử truyền qua thiết bị mạng Quá trình xử lý tín hiệu gọi tái sinh tín hiệu, làm cho mạng hoạt động tốt hơn, nhạy cảm với lỗi khoảng cách thiết bị tăng lên Tuy nhiên ưu điểm kéo theo giá thành buh chủ động cao đáng kể so với hub bị động HUB THÔNG MINH: hub chủ động có thêm chức quản trị hub: nhiều hub hỗ trợ giao thức quản trị mạng cho phép hub gởi gói tin trạm điều khiển mạng trung tâm Nó cho phép mạng trung tâm quản lý hub, chẳng hạn lệnh cho hub huỷ bỏ liên kết gây rối cho mạng HUB CHUYỂN MẠCH: loại hub bao gồm mạch cho phép chọn đường nhanh cho tín hiệu cổng hub Thay chuyển tiếp gói tin tới tất cổng hub, hub chuyển mạch chuyển tiếp gói tin tới cổng nối với trạm đích gói tin Nhiều hub chuyển mạch có khả chuyển mạch gói tin theo đường nhanh Do tính ưu việt nhiều mạng hub chuyển mạch nên thay cầu nói định tuyến nhiều mạng 29 4.3.3 Bridge Khái niệm Bridge(Cầu nối): thiết bị mạng thuộc lớp mô hình OSI (Data Link Layer) Bridge sử dụng để ghép nối mạng để tạo thành mạng lớn Bridge sử dụng phổ biến để làm cầu nối hai mạng Ethernet Bridge quan sát gói tin (packet) mạng Khi thấy gói tin từ máy tính thuộc mạng chuyển tới máy tính mạng khác, Bridge chép gửi gói tin tới mạng đích Hình 4.27: Bridges Hoạt động cầu nối Nhận gói thông tin LAN A LAN B Kiểm tra địa đích ghi gói(các gói tin LAN A mà có đích LAN A gói tin gửi đến đích ma không cần đến cầu nối) Các gói tin LAN B có địa LAN B Các gói tin co địa đích LAN A LAN B hoạt động tương tự Các cầu nối hệ cũ đòi hỏi phải cấu hình trực tiếp bảng địa Còn cầu nối hệ (gọi learning bridge) cập nhật tự động bảng địa thiết bị thêm vào bớt mạng Cầu nối dùng để nối hai mạng khác nhau, chẳng hạn nối mạng Ethernet mạng Token Ring Nhưng chúng hay dùng việc chia mạng lớn thành hai mạng nhỏ để nâng cao hiệu sử dụng Tính số loại cầu nối - Lọc chuyển tiếp khả nhận kiểm tra liệu để chuyển khung tới mạng khác hay mạng - Hỗ trợ nhiều cổng cho phép nối nhiều hai mạng với - Hỗ trợ giao tiếp LAN WAN - Không nến liệu truyền - Phiên dịch khung, chuyển đổi hai khuôn dạng liệu khac hai mạng 30 - Bóc gói khung: thêm vào phần tiêu đề cho gói qua lớp - Phương thức định tuyến: cầu nối loại có khả tự đông thay đổi bảng định tuyến lựa chọn đường tới đích liệu tôt Ưu nhược điểm Bridge  Ưu điểm Hoạt động suốt, máy tính thuộc mạng khác gửi thông tin với đơn giản mà không cần biết có “can thiệp” Bridge Một Bridge xử lý nhiều lưu thông mạng Novell, Banyan… địa IP lúc  Nhược điểm Chỉ kết nối mạng loại sử dụng Bridge cho mạng hoạt động nhanh khó khăn chúng không nằm gần mặt vật lý 4.3.4 Switch Khái niệm Switch mô tả Bridge có nhiều cổng Trong Bridge có cổng để liên kết segment mạng với nhau, Switch lại có khả kết nối nhiều segment lại với tuỳ thuộc vào số cổng (port) Switch Cũng giống Bridge, Switch “học” thông tin mạng thông qua gói tin (packet) mà nhận từ máy mạng Switch sử dụng thông tin để xây dựng lên bảng Switch, bảng cung cấp thông tin giúp gói thông tin đến địa Chức Switch thường có chức là:  Chuyển khung liệu từ nguồn đến đích  Xây dựng bảng Switch Switch hoạt động tốc độ cao nhiều so với Repeater cung cấp nhiều chức khả tạo mạng LAN ảo (VLAN) Hình 4.28: Switch 31 4.3.5 Router Định nghĩa Router (thiết bị định tuyến định tuyến): thiết bị mạng máy tính dùng để chuyển gói liệu qua liên mạng đến đầu cuối, thông qua tiến trình gọi định tuyến Router thiết bị mạng lớp mô hình OSI(Network Layer) Hình 4.29: Router Cấu tạo Router thiết có cổng mạng LAN (có thể có nhiều cổng LAN), bao gồm ang-ten (râu) phát sóng wifi Chức Router có chức gửi gói liệu mạng nhiều mạng, từ tới nhiều điểm đích đến cuối từ router Nói cách dễ hiểu từ Router bạn cắm trực tiếp dây Lan đến máy tính, sử dụng sóng WiFi Router phát Router muốn phát sóng WiFi truyền gói tín hiệu (tức tín hiệu mạng internet) cho sử dụng Router phải gắn với modem Modem modem cổng, modem cổng, modem wifi cổng hay modem wifi cổng Modem đấu nối với đường truyền Internet nhà mạng Ưu nhược điểm Router  Ưu điểm Về mặt vật lý: Router kết nối với loại mạng khác nhau, từ Ethernet cục tốc độ cao đường dây điện thoại đường dài có tốc độ chậm  Nhược điểm Router chậm Bridge chúng đòi hỏi nhiều tính toán để tìm cách dẫn đường cho gói tin, đặc biệt mạng kết nối với không tốc độ Router có đặc điểm chuyên biệt giao thức-tức là, cách náy tính kết nối mạng giao tiếp với Router IP khác biệt với cách giao tiếp với Router Novell hay DECnet 32 4.3.6 Access point Định nghĩa Access Point node đặc biệt mạng Wireless Local Networks(WLANs) AP hoạt động trung tâm truyền nhận tín hiệu sóng vô tuyến WLAN(gần giống Hup), hoàn toàn suốt với user ( nghĩa không can thiệp đến packet) Chức Access Point có chức cầu nối hệ thống mạng có dây không dây Hình 4.30: Access point 4.3.7 Modem Dùng để điều chế tín hiệu số (Digital) sang tín hiệu tương tự (Analog) ngược lại Điều chế giải điều chế tín hiệu, CCITT cho phép sử dụng Modem vào việc truyền số liệu quốc tế Về nguyên lý đáp ứng yêu cầu tham số: Lưu lượng thông tin, phần tử mạng Thao tác Tự động quay số (Auto dial): gọi Modem khác theo chế độ xung đa tần Tự động trả lời (Auto answer) làm ngắt trình kết nối với đường truyền điện thoại truyền liệu hoàn tất hay có lỗi Tự động thích ứng tốc độ Modem Chuyển đổi bít sang dạng tín hiệu thích hợp với đường truyền điện thoại, chuyển đổi tín hiệu tương tự số ngược lại Các tiêu chuẩn dùng cho Modem - V32 bit: 14,4 Kb/s - V22 bit: 2,4 Kb/s - V17: 14,4 bit/s - V27: 4,8 Kb/s - Bell: 1,2 Kb/s 33 Các ghi Modem Thanh ghi trạng thái S: Cất giữ tham số cài đặt - S0: số tiếng chuông để bắt đầu trả lời tự động - S1: đếm số chuông gọi đến - S2: ký tự escape - S3: trở lại đầu dòng - S4: đầu dòng - S5: back space Có loại modem Internal Exter  Lắp đặt Modem Hình 4.31: Lắp đặt Modem  Lắp đặt Modem Hình 4.32: Lắp đặt modem 34 4.3.8 Gateway Hình 4.33: Gateway Gateway cho phép nối ghép hai loại giao thức với Ví dụ: mạng bạn sử dụng giao thức IP mạng sử dụng giao thức IPX, Novell, DECnet, SNA giao thức Gateway chuyển đổi từ loại giao thức sang loại khác Qua Gateway, máy tính mạng sử dụng giao thức khác dễ dàng giao tiếp với Gateway không phân biệt giao thức mà phân biệt ứng dụng cách bạn chuyển thư điện tử từ mạng sang mạng khác, chuyển đổi phiên làm việc từ xa Hoạt động Gateway thông thường phức tạp Router nên thông suất thường chậm thường không dùng nối mạng LAN -LAN 35 KẾT LUẬN Môi trường truyền đường vật lí nối thiết bị phát thiết bị thu Những đặc tính chất lượng liệu truyền định tính chất tín hiệu môi trường truyền Môi trường truyền có hai loại: Có định hướng(Các loại cáp) Không định hướng(Môi trường không dây) Kiến trúc mạng cách bố trí phần tử hệ thống mạng Kiến trúc mạng gồm có: Topo vật lý Topo logic Các loại thiết bị kết nối mạng: Repeater,Hub, Bridge, Switch, Router, Access point, Modem, Gateway 36 [...]... Môi trường truyền là con đường vật lí nối giữa thiết bị phát và thiết bị thu Những đặc tính và chất lượng của dữ liệu truyền được quyết định bởi tính chất tín hiệu và môi trường truyền Môi trường truyền có hai loại: Có định hướng(Các loại cáp) và Không định hướng (Môi trường không dây) Kiến trúc mạng là cách bố trí của các phần tử trong một hệ thống mạng Kiến trúc mạng gồm có: Topo vật lý và Topo logic... thiết bị nhất định 4.2 KIẾN TRÚC MẠNG Kiến trúc mạng( Topology) tức là hình thù mạng, bất kì mạng thông tin nào cũng có 2 loại kết cấu topo:  Topo vật lý: mô tả cấu trúc vật lý của điểm nút mạng  Topo logic: mô tả sự phân bố dịch vụ giữa 2 điểm nút mạng 4.2.1 Topo vật lý Định nghĩa và đặc điểm Topo của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối... Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc là: Mạng dạng phân cấp, mạng full mesh, mạng partial mesh… Topo vật lý đóng vai trò chủ yếu là hoạt động kết nối sợi ở thiết bị đầu cuối là hiệu suất chủ yếu của mạng Chúng ảnh hưởng đến nhiều chất lượng tín hiệu quang, hiệu suất quang, lưu lượng đưa vào lớn nhất và khả năng tồn tại của mạng 17 Các loại cấu trúc mạng 4.2.1.1 Mạng hình tuyến Hình 4.13: Mạng hình Bus... bị được thêm vào hoặc bớt đi trên mạng Cầu nối có thể dùng để nối hai mạng khác nhau, chẳng hạn như nối mạng Ethernet và mạng Token Ring Nhưng chúng hay được dùng hơn trong việc chia một mạng lớn thành hai mạng nhỏ để nâng cao hiệu năng sử dụng Tính năng của một số loại cầu nối - Lọc và chuyển tiếp chỉ ra khả năng nhận và kiểm tra dữ liệu để chuyển khung tới mạng khác hay trong cùng một mạng - Hỗ trợ... và nhược điểm của mạng sao mở rộng  Ưu điểm - Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường - Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định - Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng 4.2.1.3 Mạng dạng vòng  Mạng vòng đơn 20 Hình 4.16: Mạng dạng vòng đơn Theo hình 4.16, mạng. .. động 4.2.1.2 Mạng hình sao Hình 4.14: Mạng hình Sao Nhìn trên hình 4.14 ta thấy mạng dạng hình sao(Star topology) bao gồm một trung tâm và các nút thông tin Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng Trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng với các chức nǎng cơ bản là: - Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận được phép chiếm tuyến thông tin và liên lạc... nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận  Mạng vòng đôi Hình 4.17: Mạng vòng đôi Cấu trúc mạng vòng đôi có cấu trúc giống với vòng đơn nhưng tín hiệu có thể được truyền theo 2 vòng trái ngược nhau Có nghĩa là các tín hiệu có thể truyền từ máy này sang máy khác theo 1 vòng tròn từ trái qua phải và ngược... ngưng trệ mạng Gần đây, cùng với sự phát triển switching hub, mô hình này ngày càng trở nên phổ biến và chiếm đa số các mạng mới lắp Sao mở rộng Hình 4.15: Mạng sao mở rộng Ngoài các mạng hình sao đơn còn có các mạng gồm nhiều mạng hình sao khác nhau tạo thành 1 hệ thống Các máy tính sẽ nối với bộ trung tâm(HUB hoặc Switch) tạo thành 1 hình sao và các HUB lại nối với 1 HUB cao hơn tạo thành 1 mạng lưới... đại 4.1.2 Môi trường không dây Khi dùng các loại cáp ta gặp một số khó khăn như cơ sở cài đặt cố định, khoảng cách không xa, vì vậy để khắc phục những khuyết điểm trên người ta dùng đường truyền vô tuyến Hình 4.11: Bước sóng của môi trường không dây Phân loại môi trường truyền dẫn không dây  Có hướng - Chùm định hướng(focused beam) - Đòi hỏi sự canh chỉnh cận thận  Vô hướng - Tín hiệu lan truyền theo... Tầm tần số môi trường truyền dẫn không dây Tần số 2 GHz đến 40 GHz(sóng viba – microwave): - Sóng lan truyền định hướng cao - Thích hợp cho truyền điểm-điểm(point to point) - Được sử dụng trong giao tiếp vệ tinh 12 Tần số 40 GHz đến 100 GHz: - Sóng lan truyền vô hướng - Sóng radio( LF, MF, HF, VHF, UHF, SHF, EHF …) Tần số 3.1011 Hz đến 2.1014 Hz: - Hồng ngoại - Cục bộ Đặc điểm môi trường truyền dẫn ... hoạt động 4.1 MÔI TRƯỜNG TRUYỀN Môi trường truyền đường vật lý nối thiết bị phát thiết bị thu.Những đặc tính chất lượng liệu truyền định tính chất tín hiệu môi trường truyền Môi trường truyền chia... tính chất lượng liệu truyền định tính chất tín hiệu môi trường truyền Môi trường truyền có hai loại: Có định hướng(Các loại cáp) Không định hướng (Môi trường không dây) Kiến trúc mạng cách bố trí... TRÚC MẠNG Kiến trúc mạng( Topology) tức hình thù mạng, mạng thông tin có loại kết cấu topo:  Topo vật lý: mô tả cấu trúc vật lý điểm nút mạng  Topo logic: mô tả phân bố dịch vụ điểm nút mạng