Mạng máy tính và TCPIP

Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Mạng máy tính ngày trở thành phần quan trọng ngành truyền thông Trên giới, ban đầu có vài mạng máy tính đợc đa vào sử dụng viện nghiên cứu phục vụ quốc phòng Cùng với thời gian, khoa học công nghệ phát triển, mạng máy tính có mặt khắp nơi từ trờng học, công ty đến học viện Mục đích đời mạng máy tính để chia sẻ tài nguyên hệ thống, để trao đổi thông tin Ta biết thời đại thông tin nay, khối lợng thông tin ngày phong phú, đa dạng vấn đề xếp khối thông tin khổng lồ khoa học, dễ truy tìm, dễ trao đổi, sử dụng cách nhanh chóng vấn đề cấp bách Hiện nay, ứng dụng công nghệ thông tin sản xuất phát triển kinh tế mục tiêu hàng đầu quốc gia Mạng máy tính 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 mô hình ứng dụng Mạng viễn thông nói chung máy tính nói riêng công cụ thiếu hoạt động máy nhà nớc, doanh nghiệp, trờng học, nhiều lĩnh vực sản xuất khác Nó đóng vai trò nh cầu nối để trao đổi thông tin phủ, tổ chức xã hội ngời với Trong thời gian nghiên cứu đợc hớng dẫn tận tình thầy Nguyễn Khắc Kiểm thầy cô giáo môn Hệ Thống Viễn Thông trờng đại học Bách Khoa Hà Nội tài liệu em hoàn thành đồ án tốt nghiệp lý thuyết mạng máy tính, giao thức truyền thông ứng dụng bao gồm kiến thức loại mạng, mô hình mạng, kiến trúc mạng, thiết bị kết nối mạng, mô hình OSI, TCP/IP Với mong muốn tìm hiểu kỹ công nghệ thông tin, mạng máy tính xây dựng, ứng dụng tối đa tiện ích mà mạng máy tính mang lại lĩnh vực truyền thông phát phần mềm Trong thời gian vừa qua đợc hớng dẫn thầy Nguyễn Khắc Kiểm em tìm hiểu vấn đề nghiên cứu Mạng máy tính TCP/IP làm đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp Chơng I tổng quan mạng máy tính 1.1 Sự hình thành mạng máy tính Từ năm 1960 xuất mạng nối máy tính Terminal để sử dụng chung nguồn tài nguyên, giảm chi phí muốn thông tin trao đổi số liệu sử dụng công tác văn phòng cách tiện lợi Hiện với việc tăng nhanh máy tính mini máy tính cá nhân làm tăng yêu cầu truyền số liệu máy tính, giũa Terminal, Terminal với máy tính động lực thúc đẩy đời phát triển ngày mạnh mẽ mạng máy tính Quá trình hình thành mạng máy tính tóm tắt qua giai đoạn sau: Giai đoạn Terminal nối trực tiếp với máy tính: Đây giai đoạn mạng máy tính, để tận dụng công suất máy tính ngời ta ghép nối Terminal vào máy tính đợc gọi máy tính trung tâm Giai đoạn tiền xử lý (Prontal): giai đoạn trung tâm quản lý truyền tin tới Terminal, giai đoạn máy tính trung tâm quản lý truyền tin tới tập trung qua ghép nối điều khiển đờng truyền Ta thay ghép nối đờng truyền máy tính mini gọi Prontal, tiền xử lí Giai đoạn mạng máy tính: Vào năm 1970 ngời ta bắt đầu xây dựng mạng truyền thông thành phần nút mạng gọi chuyển mạch dùng để hớng thông tin tới đích Các mạng đợc nối với đờng truyền máy tính xử lí thông tin ngời dùng trạm cuối đợc nối trực tiếp vào nút mạng để cần trao đổi thông tin qua mạng Các nút mạng thờng máy tính nên đồng thời đóng vai trò ngời sử dụng Chức nút mạng: +Quản lý truyền tin, quản lý mạng Nh máy tính ghép nối với hình thành mạng máy tính, ta thấy mạng truyền thông ghép nối máy tính với nên khái niệm mạng máy tính mạng truyền thông không phân biệt Việc hình thành mạng máy tính nhằm đạt mục đích sau: Đồ án tốt nghiệp Tận dụng làm tăng giá trị tài nguyên Chinh phục khoảng cách Tăng chất lợng hiệu khai thác xử lí thông tin Tăng độ tin cậy hệ thống nhờ khả thay xay cố máy tính Nh vậy: Mạng máy tính tập hợp máy tính đợc ghép với đờng truyền vật lý theo kiến trúc 1.2 Các yếu tố mạng máy tính 1.2.1 Đờng truyền vật lý: Đờng truyền vật lý thành phần để chuyển tín hiệu điện tử máy tính Các tín hiệu điện tử biểu thị liệu dới dạng xung nhị phân Tất tín hiệu truyền máy tính dạng sóng điện từ có tần số trải từ cực ngắn tới tần số tia hồng ngoại Tuỳ theo tần số sóng điện từ mà dùng đờng truyền vật lý khác để truyền +Các tần số Radio truyền cáp điện phơng tiện quảng bá (broadcast) +Sóng cực ngắn đợc dùng để truyền trạm mặt đất vệ tinh Hoặc dùng để truyền từ trạm phát tới trạm thu +Tia hồng ngoại lý tởng truyền thông mạng Nó truyền từ điểm tới điểm quảng bá từ điểm tới máy thu Tia hồng ngoại loại tia sáng tần số cao truyền đợc qua cáp sợi quang Những đặc trng đờng truyền vật lý : Dải thông, độ suy hao, độ nhiễu điện từ Dải thông đờng truyền độ đo phạm vi tần số mà đờng truyền đáp ứng đợc Dải thông phụ thuộc vào độ dài cáp, đờng kính sợi cáp, vật liệu dùng chế tạo cáp Thông lợng đờng truyền (thoughput) tốc độ truyền liệu đờng truyền đơn vị thời gian.Thông lợng đờng truyền phản ánh hiệu sử dụng đờng truyền Độ suy hao giá trị phản ánh mức độ suy yếu tín hiệu đờng truyền qua đơn vị độ dài cáp Đồ án tốt nghiệp Độ nhiễu điện từ khả làm nhiễu tín hiệu đờng truyền cáp qua vùng có sóng điện từ Có hai loại đờng truyền: hữu tuyến, vô tuyến đợc sử dụng kết nối mạng máy tính Đờng truyền hữu tuyến gồm cáp đồng trục, cáp xoắn đôi, cáp sợi quang; đờng truyền vô tuyến gồm sóng radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại Tuy nhiên thiết kế dây cho mạng máy tính ngời ta phải ý tới nhiều tham số khác nh: giá thành, khả chịu nhiệt, khả chống chịu ẩm, khả uốn cong 1.2.2 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng máy tính bao gồm cách ghép nối vật lý máy tính với quy tắc, quy ớc mà tất thể tham gia hệ thống mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Cách máy tính đợc ghép nối với đợc gọi topology mạng quy ớc truyền thông đợc gọi giao thức (Protocol) Topology: Ngời ta phân biệt hai kiểu nối mạng vật lý kiểu điểm điểm kiểu quảng bá (Broadcasting hay Point-To-multipoint) +Kiểu điểm - điểm: Đờng truyền nối cặp nút với Tín hiệu từ nút nguồn đến nút trung gian chuyển tiếp tới đích +Kiểu quảng bá: Với kiểu quảng bá tất nút chung đờng truyền vật lý Dữ liệu đợc gửi từ nút đợc tiếp nhận nút lại, gói tin phải có vùng địa đích cho phép nút kiểm tra có phải tin không Cấu trúc dạng bus hay dạng vòng cần chế trọng tài để giải đụng độ (collision) nhiều nút muốn truyền tin đồng thời Trong cấu trúc dạng vệ tinh radio nút cần có anten thu phát 1.2.3 Giao thức mạng (network protocol) Việc trao đổi thông tin nút với cần phải tuân theo số quy tắc, quy ớc định Chẳng hạn, hai ngời nói chuyện với phải tuân theo quy tắc: Khi ngời nói ngời phải nghe ngợc lại Việc truyền thông tin mạng phải tuân theo quy tắc quy ớc nhiều mặt nh: khuôn dạng liệu gửi đi, thủ tục gửi nhận, kiểm soát liệu xử lí lỗi xử lí cố Chẳng hạn mạng lới giao Đồ án tốt nghiệp thông công cộng phát triển số quy tắc đề phải nhiều, phải chặt chẽ phải phức tạp Tập hợp quy tắc, quy ớc để đảm bảo trao đổi xử lý thông tin mạng gọi giao thức Các mạng đợc thiết kế khác tuân theo số giao thức khác nhau, nhiên ngời ta đa số giao thức chuẩn đợc dùng mạng khác Chơng Phân loại mạng máy tính Ngời ta phân loại mạng máy tính khác tuỳ theo yếu tố đợc chọn nh: Khoảng cách địa lý, kỹ thuật chuyển mạch, kiến trúc mạng, chế hoạt động mạng 2.1 Phân loại theo khoảng cách địa lý Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố để phân loại mạng mạng đợc phân thành: mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu +Mạng cục (Local Area Network - LAN) mạng đợc cài đặt phạm vi tơng đối nhỏ (trong nhà, phòng ban công ty ) với đờng kính giới hạn khoảng vài chục Km +Mạng đô thị (Metropolitan Area Network - MAN) mạng đợc cài đặt phạm vi thành phố, trung tâm kinh tế phạm vi cài đặt hàng trăm Km +Mạng diện rộng (Wide Area Network - WAN) mạng có phạm vi hoạt động vùng, khu vực vợt qua biên giới quốc gia +Mạng toàn cầu (Global Area Network - GAN) phạm vi mạng trải rộng khắp lục địa trái đất 2.2 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch so sánh phân chia mạng thành: Mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói, mạng chuyển mạch thông báo a) Mạng chuyển mạch kênh (Circuit - swiched Network): Đồ án tốt nghiệp Đây mạng mà thực thể muốn liên lạc với chúng phải tạo trì kênh liên tục kết thúc trình thông tin Phơng pháp chuyển mạch có hai nhợc điểm chính: + Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao +Mất nhiều thời gian cho việc thiêt lập kênh cố định thông tin hai thực thể b) Mạng chuyển mạch thông báo (Message -swiched Network): Trong mạng chuyển mạch thông báo cho việc chọn đờng cho thông báo tới đích đợc thực nút mạng Các nút vào địa đích thông báo để định chọn đến nút cho thông báo đờng dẫn tới đích Nh nút cần lu trữ tạm thời thông báo, đọc thông báo quản lý việc chuyển tiếp thông báo Phơng pháp chuyển mạch thông báo có u điểm sau: +Hiệu suất sử dụng đờng truyền cao kênh thông tin cố định +Mỗi nút mạng lu trữ thông báo đờng truyền khả dụng truyền nên giảm đợc tình trạng tắc nghẽn mạng +Có thể điều khiển truyền tin cách xếp mức độ u tiên cho thông báo +Trong mạng chuyển mạch thông báo làm tăng hiệu suất sử dụng dải thông mạng cách gán địa quảng bá cho thông báo đến nhiều đích khác +Nhợc điểm chủ yếu chuyển mạch thông báo ttrờng hợp thông báo dài bị lỗi, phải truyền lại thông báo nên hiệu suất không cao Phơng pháp thích hợp với mạng truyền th tín điện tử(Electronic mail) c) Mạng chuyển mạch gói (Packet -swiched Network): Trong mạng chuyển mạch thông báo đợc chia nhiều gói nhỏ (packet), độ dài khoảng 256 bytes, có khuôn dạng tuỳ theo chuẩn quy định Các gói tin có chứa thông tin điều khiển địa nguồn, địa đích cho gói tin, số thứ tự gói tin, thông tin kiểm tra lỗi Do gói tin thông báo đợc gửi theo nhiều đờng khác tới đích thời điểm khác nhau, nơi nhận vào thông tin gói tin xếp lại chúng theo thứ tự Đồ án tốt nghiệp Ưu điểm chuyển mạch gói: +Mạng chuyển mạch gói có hiệu suất hiệu cao mạng chuyển mạch thông báo kích thớc gói tin nhỏ nên nút mạng xử lí toàn gói tin mà không cần phải lu trữ đĩa +Mỗi đờng truyền chiếm thời gian ngắn, chúng dùng đờng đợc tới đích +Khả dòng độ bít cao Nhợc điểm: +Vì thời gian truyền tin ngắn nên thời gian chuyển mạch lớn tốc độ truyền không cao +Việc tập hợp lại gói tin ban đầu nguyên tắc thực đợc nhng khó khăn, đặc biệt gói tin truyền theo nhiều đờng khác +Đối với ứng dụng phụ thuộc thời gian thực việc gói tin tới đích không theo thứ tự nhợc điểm quan trọng cần phải khắc phục Tuy hạn chế nhng có u điểm tính mềm dẻo, hiệu suất cao nên mạng chuyển mạch gói đợc phổ biến 2.3 Phân loại theo chế hoạt động Trong môi trờng mạng máy tính có chế hoạt động là: peer-topeer client/server Môi trờng peer-to-peer máy chuyên phục vụ cho công việc nào, môi trờng client/server phải có máy đợc dành riêng để phục vụ mục đích khác Mạng dựa máy phục vụ: Trong mạng có máy chuyên phục vụ cho mục đích khác Máy phục vụ chuyên dụng hoạt động nh ngời phục vụ không kiêm vai trò trạm làm việc hay máy khách Các máy phục vụ chuyên dụng đợc tối u hoá để phục vụ nhanh yêu cầu khách hàng mạng Các loại máy phục vụ chuyên dụng thờng thấy nh: +Máy phục vụ tập tin / in ấn (file/print server) +Máy phục vụ chơng trình ứng dụng (application server) +Máy phục vụ th tín (mail server) +Máy phục vụ fax (fax server) Đồ án tốt nghiệp +Máy phục vụ truyền thông (communication server) Một u điểm quan trọng mạng dựa máy phục vụ có tính an toàn bảo mật cao Hầu hết mạng thực tế (nhất mạng lớn) dựa máy phục vụ Mạng ngang hàng: Không tồn cấu trúc phân lớp mạng Mọi máy tính bình đẳng Thông thờng, máy tính kiêm hai vai trò máy khách máy phục vụ, không máy đợc định chịu trách nhiệm quản lý mạng Ngời dùng máy tự định phần liệu máy họ đợc dùng chung mạng Thông thờng mạng ngang hàng thích hợp cho mạng có quy mô nhỏ (chẳng hạn nh nhóm làm việc) không yêu cầu phải có tính bảo mật 2.4 Phân loại mạng theo kiến trúc Ngời ta phân loại mạng theo kiến trúc (topology protocol) nh mạng SNA, mạng ISO, mạng TCP/IP Chơng Kiến trúc phân tầng mô hình ISO 3.1 Kiến trúc phân tầng Để giảm độ phức tạp thiêt kế cài đặt mạng,các mạng máy tính đợc tổ chức thiết kế theo kiểu phân tầng (layering) Trong hệ thống thành phần mạng đợc tổ chức thành cấu trúc đa tầng, tầng đợc xây dựng tầng trớc đó; cung cấp số dịch vụ cho tầng cao Số lợng tầng nh chức tầng tuỳ thuộc vào nhà thiết kế Ví dụ cấu trúc phân tầng mạng SNA IBM, mạng DECnet Digital, mạng ARPANET có khác Nguyên tắc cấu trúc phân tầng (Số lợng tầng, chức tầng nh nhau) Tầng i hệ thống A hội thoại với tầng i hệ thống B, quy tắc quy ớc dùng hội thoại gọi giao thức mức I Giữa hai tầng kề tồn giao diện (interface) xác định thao tác nguyên thuỷ tầng dới cung cấp nên tầng Trong thực tế liệu không truyền trực tiếp từ tầng i hệ thống sang tầng i hệ thống khác (trừ tầng thấp trực tiếp sử dụng đ- Đồ án tốt nghiệp ờng truyền vật lý để truyền sâu bít (0.1) từ hệ thống sang hệ thống khác) Dữ liệu đợc truyền từ hệ thống gửi (sender) sang hệ thống nhận (receiver) đờng truyền vật lý nh liệu lại ngợc lên tầng Nh hai hệ thống liên kết với nhau, tầng thấp có liên kết vật lý tầng cao có liên kết logic (liên kết ảo) đợc đa vào để hình thức hoá hoạt động mạng thuận tiện choviệc thiết kế cài đặt phần mềm truyền thông Nh để viết chơng trình cho tầng N, phải biết tầng N+1 cần tầng N+1 làm đợc Đồ án tốt nghiệp Chuẩn thiết bị cho phép modem đợc sản xuất hãng giao tiếp đợc với modem sản xuất hãng khác Có số loại chuẩn sau: Tơng thích Hayes Vào đầu năm 1980 công ty đợc gọi Hayes Microcomputer Products phát triển modem đợc gọi Hayes Smartmodem trở thành tiêu chuẩn cho modem khác có nhóm từ tơng thích Hayes Ban đầu modem tơng thích Hayes gửi liệu với tốc độ 300bps, có tốc độ 56,500bps cao Chuẩn quốc tế Cuối năm 1980 hiệp hội viễn thông quốc tế (ITU) phát triển chuẩn cho modem đợc xem nh V serial VD V22bis modem 24bps gửi 1000 ký tự khoảng 18 giây Bảng sau giới thiệu số modem chuẩn đợc phát triển từ năm 1984 Chuẩn Bps Năm phát triển V 22bits V.32 2400 9600 1984 1984 V.32bits V.32terbo 14400 19200 1991 1993 V.FC V.34 28800 28800 1993 1994 V.42 57600 V.90 7.1.3 Tốc độ Modem 56600 1995 1998 Ban đầu tốc độ modem đợc đo bps hay baud rate Baud đợc xem nh tốc độ dao động sóng âm mang số bit liệu đợc chuyển đờng điện thoại Nhóm kỹ s đợc lấy tên từ kỹ s ngời Pháp Jean-Maurie-Emile Baudot Trong năm 1980 baud rate với tốc độ truyền dẫn modem Ví dụ 300 baud rate tơng đơng 300bps Sau kỹ s viễn thông tìm cách nén mã hoá liệu dó tín hiệu âm mang nhiều bit liệu, có nghĩa tốc độ bps lớn baud rate Do tốc độ modem bps 7.1.4 Các loại modem Đồ án tốt nghiệp Có loại modem khác môi trờng khác truyền thông đòi hỏi phơng pháp truyền liệu khác Có thể chia làm hai loại sau: Truyền không đồng Khi truyền không đồng ký tự chữ, số đợc chuyển thành chuỗi bit Các chuỗi đợc tách biệt bit bắt đầu bít kết thúc Giao tiếp tiếp không đồng thiết bị đồng hay phơng pháp để đồng ngời nhận ngời gửi Máy tính truyền gửi liệu máy tính nhận nhận liệu Vì gửi không đồng nên có lỗi, liệu gửi thờng có thêm bit kiểm tra gọi parity bit 66 84Hình Truyền không đồng Truyền đồng Khi truyền đồng liệu đợc chia thành khung gọi Frame Vì liệu đợc truyền theo khung thời gian nên không cần bit start stop Truyền đồng có số u điểm so với truyền không đồng -Định dạng liệu thành khối -Thêm thông tin điều khiển -Kiểm tra thông tin để cung cấp việc điều khiển lỗi 67 85Hình Truyền đồng Đờng truyền thuê bao số không đối xứng (Aysmmetric Digital Subscriber Line-ADSL) Kỹ thuật modem đờng truyền thuê bao số không đối xứng Kỹ thuật chuyển đờng cáp xoắn dây điện thoại sang đờng truy cập tốc độ cao Với kết nối truyền liệu 8Mbps từ nhà cung cấp tới thuê bao 1Mbps từ thuê bao truyền lên ADSL Đồ án tốt nghiệp có số bất lợi, cần số phần cứng đặc biệt nh modem ASDL có hạn chế khoảng cách Các thiết bị mở rộng mạng Các thiết bị mở rộng mạng LAN gồm: -Hubs -Repeaters -Bridges -Router -Broutes -Gateways 7.1 Hub Bộ tập trung (Hub) thành phần quan trọng mạng Ban đầu đơn giản thiết bị đầu nối, nối cổng tới cổng (passive hub) Ngày đa số hub có tác dụng thu tín hiệu từ cổng, tái tạo lại tín hiệu chuyển tới cổng khác (acctive hub) Hub chuyển từ mạng LAN thành mạng WAN nhng sử dụng hub tăng số nút mạng 68 86 Hình Hub 7.2 Repeater (bộ chuyển tiếp) Khi tín hiệu di chuyển mạng bị ảnh hởng suy thoái Nếu cáp dài suy thoái làm cho tín hiệu không nhận đợc Repeater thiết bị cho phép khôi phục lại tín hiệu đờng truyền Repeater làm việc tầng vật lý mô hình OSI nhằm tái tạo lại tín hiệu mạng gửi lại cho máy tính nhận 69 86 Hình Repeater Repeater không dịch hay lọc tín hiệu Repeater làm việc với hai đoạn mạng có phơng pháp truy cập cáp Một repeater nối Đồ án tốt nghiệp kết nối đoạn mạng sử dụng CSMA/CD với đoạn mạng sử dụng Token passing Nhng repeater kết nối hai đoạn mạng sử dụng loại cáp khác 7.3 Bridge (cầu nối) Tơng tự nh chuyển tiếp, cầu nối (bridge) kết hợp nhiều đoạn mạng Tuy nhiên bridge chia mạng thành đoạn có giao thông khác Bridge đợc sử dụng để: Mở rộng đoạn mạng Tăng số máy tính mạng Giảm tợng tắc nghẽn mạng cách tách số máy tính khỏi đoạn mạng Chia mạng thành mạng riêng biệt để giảm giao thông mạng Liên kết mạng sử dụng thiết bị phần cứng không giống nh mạng sử dụng cáp đồng trục mạng sử dụng cáp xoắn 610 87 Hình Bridge Thông thờng cần bridge nối hai đoạn mạng Tuy nhiên hai mạng LAN đợc đặt vị trí cách xa chúng nối với thành mạng Chúng ta cần hai cầu nối điều khiển từ xa nối với modem đồng Sự khác bridge repeater: Bridge làm việc tầng cao Repeater mô hình OSI Có nghĩa Bridge thông minh có nhiều đặc tính Repeater Bridge có tất đặc tính Repeater có số đặc điểm khác: Bridge làm mạng có tốc độ cao bridge chia mạng thành đoạn mạng có giao thông riêng 7.4 Router (bộ định tuyến) Trong môi trờng gồm nhiều đoạn mạng với giao thức kiến trúc mạng khác dùng cầu nối để nối đoạn mạng với Chúng ta cần thiết bị địa đoạn mạng Đồ án tốt nghiệp mà phải biết cách tốt để gửi liệu đoạn mạng Thiết bị đợc gọi Router Router hoạt động lớp Network mô hình OSI Điều có nghĩa chuyển đổi định tuyến gói liệu qua mạng Router truy cập nhiều thông tin package sử dụng thông tin để tăng khả vận chuyển gói liệu Router chứa bảng routing (routing table) thờng chứa địa mạng giữ kiến trúc mạng Để xác định địa mà liệu tới routing table bao gồm: Toàn số địa mạng biết Cách kết nối vào mạng khác Các đờng dẫn định tuyến Do định tuyến xử lí nhiều thứ package nên chậm so với cầu nối, định tuyến cho phép truyền liệu từ mạng Ethernet sang mạng Token ring Không giống cầu nối, định tuyến chọn đờng tốt để gửi liệu 7.5 Brouters Brouter thiết bị bao gồm cầu nối định tuyến Brouter hoạt động nh Router cho giao thức nh cầu nối cho tất các giao thức 7.6 Gateways (cổng giao tiếp) Gateway cho phép kết nối hai mạng có môi trờng kiến trúc khác Gateway đóng gói lại liệu chuyển liệu từ môi trờng sang môi trờng khác Gateway kết nối loại mạng với Ví dụ nối mạng Windows NT với mạng SNA IBM Gateway định dạng lại liệu để chúng thích hợp với môi trờng nhận 611 89 Hình Hoạt động Gateway Đồ án tốt nghiệp Chơng Công nghệ mạng 8.1 Các dịch vụ kết nối mạng WAN Mạng LAN hoạt động tốt nhng hạn chế mặt vật lý khoảng cách Bởi chúng không đủ khả đáp ứng nhu cầu kinh doanh Sử dụng thành phần nh cầu nối, định tuyến với nhà cung cấp dịch vụ truyền thông mở rộng mạng LAN thành mạng WAN cho phép liên kết nhiều thành phố, khu vực toàn giới Mạng WAN thờng kết hợp nhiều mạng LAN loại thiết bị khác gọi liên kết mạng diện rộng Liên kết mạng diện rộng gồm: -Mạng chuyển mạch gói -Cáp quang -Máy phát viba -Liên kết vệ tinh -Hệ thống cáp đồng trục truyền hình cáp Liên kết WAN đắt cho công ty nên họ thờng sử dụng dịch vụ kết nối nhà cung cấp dịch vụ Liên kết mạng LAN theo phơng thức truyền dẫn sau: Analog (tơng tự) Digital (số) Công nghệ chuyển mạch gói 8.1.1 Truyền dẫn tơng tự (Analog) Có thể sử dụng mạng điện thoại công cộng để kết nối mạng máy tính với Các máy tính sử dụng MODEM để chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tơng tự để truyền mạng điện thoại công cộng (Public Switeched Telephone Network) viết tắt (PSTN) Máy tính nhận sử dụng MODEM để chuyển tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số truyền vào máy tính 71 90 Hình 8.1 Sử dụng MODEM để kết nối máy tính Đồ án tốt nghiệp Có thể sử dụng dịch vụ kết nối tơng tự theo phơng thức Dial Up Lease Line Nếu dùng Dial Up lần sử dụng phải kết nối lại Không giống Dial Up đờng Lease Line giữ kết nối liên tục kết nối lại sử dụng Đờng Lease Line thờng nhanh tin cậy đờng Dial Up Tuy nhiên đờng Lease Line thờng đắt nhiều so với Dial Up Không có loài dịch vụ tốt cho tất ngời Sự lựa chọn tuỳ thuộc vào số yếu tố sau: Thời gian sử dụng kết nối Phí dịch vụ Chất lợng truyền đờng truyền Nếu sử dụng không thờng xuyên kết nối quay số thích hợp Còn sử dụng thờng xuyên cần chất lợng đờng điện thoại quay số thích hợp 8.1.2 Truyền dẫn số (Digital) Trong số trờng hợp dịch vụ kết nối tơng tự đầy đủ Tuy nhiên công ty cần sử dụng đờng truyền với tốc độ cao tin cậy chuyển sang dịch vụ liệu số (Digital Data Service) Ưu điểm lơn dịch vụ số đờng truyền với độ tin cậy cao 99% không lỗi Vì DDS sử dụng đờng truyền dạng số nên không cần Modem Thay vào DDS gửi liệu từ cầu nối định tuyến qua thiết bị gọi Channel Service Unit/Date Unit (CSU/DSU) Thiết bị chuyển đổi tín hiệu số sử dụng máy tính sang dạng tín hiệu số (lỡng cực) môi trờng kết nối đồng 72 91 Hình 8.2 Dịch vụ kết nối hai mạng từ xa 8.1.3 Mạng chuyển mạch gói (Package Switch Network) 73 92 Hình 8.3 Mạng chuyển mạch gói đơn giản Đồ án tốt nghiệp Vì công nghệ chuyển mạch gói nhanh, tiện lợi đáng tin cậy thờng đợc dùng để truyền liệu mạng diện rộng Mạng mà truyền gói liệu từ nhiều ngời dùng khác qua nhiều đờng đợc gọi mạng chuyển mạch gói (PSN) Trong mạng chuyển mạch gói, liệu ban đầu đợc chia thành gói nhỏ thêm địa thông tin khác Do gửi gói cách riêng biệt mạng Các gói liệu mạng qua trạm chúng đợc định tuyến cho đờng từ nguồn tới đích tốt Mỗi gói đợc chuyển mạch riêng biệt, hai gói từ nguồn theo nhiều đờng khác miễn tới đích Và tới đích chúng đợc đóng gói lại thành liệu ban đầu Các gói liệu nhỏ có lỗi đờng truyền việc truyền lại đơn giản truyền gói nhỏ nhanh Để quản lý việc định tuyến đóng gói lại, mạng cần sử dụng số chơng trình phần mềm thông minh để điều khiển 8.1.4 Công nghệ truyền liệu mạng WAN Các nhà quản trị mạng cần quan tâm tới số công nghệ truyền liệu phổ biến mạng WAN bao gồm: X.25 Frame relay Asynchronous Transfer Mode (ATM) Integrated Services Digital Network (ISDN) Fiber Ditributed Data Interface (FDDI) Synchronous Optical Network (SONET) Switched Multimegabit Data Service (SMDS) X.25 X.25 tập hợp giao thức đợc kết hợp mạng chuyển mạch gói Mạng chuyển mạch gói X.25 sử dụng chuyển mạch có sẵn nhằm cung cấp chế định tuyến tốt Ban đầu mạng X.25 sử dụng đờng điện thoại để truyền liệu Đó cách truyền không tin cậy gặp nhiều lỗi X.25 tích hợp thêm phần kiểm tra lỗi Điều dẫn tới X.25 chậm Bộ giao thức X.25 ngày định nghĩa giao diện gói tin hay thiết bị khác với mạng liệu công cộng public data network (PDN) qua đờng Lease Line Đồ án tốt nghiệp 74 93 Hình 8.4 Mạng X.25 Các thiết bị mạng X.25 chia làm bốn loại sau: Data Terminal Equipment (DTE) Data Circuit-Terminating Equipment (DCE) Packege Switchting Exchange (PSE) Packet Assembler/Disassembler (PAD) DTE thiết bị đầu cuối để truy cập liệu mạng X.25 Chúng đờng Terminal, PC đợc đặt nhà thuê bao DCE thiết bị liên kết nh Modem, Switching để cung cấp cac giao diện DTE PSE PSE chuyển mạch để truyền liệu từ thiết bị DTE sang thiết bị DTE khác mạng X.25 PAD thiết bị thờng thấy mạng X.25 PAD đặt DTE DCE thực ba nhiệm vụ sau: buffering, packet asembly, and packet disassembly Dữ liệu PAD buffering đợc gửi từ DTE, đóng gói (assemble) liệu truyền chuyển chúng tới DCE Cuối tách (Disassemble) gói liệu truyền tới trớc truyền tới DTE 75 94 Hình Minh hoạ PAD X.25 session đợc thành lập DTE trao đổi với DTE khác DTE chấp nhận từ chối kết nối X.25 định nghĩa Virtual Circuits thành lập kết nối để đảm bảo liên kết hai thiết bị mạng Nhiều Virtual Circuits đợc multiplexing đờng dây truyền vật lý Đồ án tốt nghiệp 76 94 Hình Vitual Circuit Có hai loại VC switched and permanet, Switched Vitual Circuit (SVC) kết nối tạm thời đợc thành lập để truyền liệu rải rác Permanet Vitual Circuit (PVCs) đợc thành lập vĩnh viễn đợc đợc sử dụng để truyền liệu liên tục đồng PVC không cần phải thành lập kết thúc Session Freme Relay Nhu cầu truyền thông đa phơng tiện ngày đòi hỏi công nghệ truyền dẫn tốc độ cao Các mạng công nghệ chuyển mạch gói X.25 với thông lợng tối đa 64 Kb/s không đáp ứng đợc nhu cầu nói Ngời ta tập trung vào việc tìm kiếm công nghệ cho tơng lai theo hớng cố gắng tăng tốc độ chuyển mạch nút mạng Các công nghệ thuộc loại đặt trung tên gọi FPS (Fast Package Switching) đợc xây dựng hai kỹ thuật Freme Relay Cell Relay Điểm rừng khác biệt hai kỹ thuật là: Trong Freme Relay dùng đơn vị liệu có kích thớc cố định Kỹ thuật Freme Relay cho phép vợt qua ngỡng 64 Kb/s X.25 nhng thông lợng tối đa 2Mb/s Trong kỹ thuật Cell Relay dựa phơng thức truyền thông không đồng (ATM) cho phép thông lợng hàng trăm Mb/s Cả hai kỹ thuật Freme Relay Cell Relay đợc cài đặt cho liên kết SVC PVC Trong chức dồn kênh (multiplexing) liên kết logic (VC) đảm bảo việc kiểm soát lỗi cho frame gửi qua giao diện DTE/DCE cục Điều làm tăng độ phức tạp việc phối hợp thủ tục hai tầng kề nhau, dẫn đến thông lợng bị hạn chế tổng xử lí gói tăng Trái lại với Freme Relay, chức dồn kênh chọn đờng đờng đợc thực tầng Hơn việc chọn đờng cho frame lại đơn giản làm cho thông lợng cao nhiều so với kỹ thuật chuyển mạch gói Freme Relay thờng đợc xem nh bớc phát triển từ X.25 Freme Relay trở lên thông dụng nhanh hệ thống chuyển mạch thờng Nó không cần thiết để thực PAD hay định tuyến Công nghệ ATM Đồ án tốt nghiệp 77 95 Hình ATM Cell ATM kỹ thuật chuyển mạch tiên tiến Mục tiêu ATM cung cấp mạng dồn kênh chuyển mạch tốc độ cao, độ trễ nhỏ, truyền gói để đáp ứng cho mạng truyền thông đa phơng tiện ATM truyền liệu cell 53 byte thay truyền frame có độ dài thay đổi Hình () minh hoạ ATM cell Một cell bao gồm 48 byte thông tin thông dụng byte liệu header Ví dụ ATM chia gói 1000byte thành 21 frame liệu đặt frame vào cell Kết truyền liệu cách đồng thống ATM truyền liệu lên tới 1,2 Gbps Hiện đo tốc độ truyền liệu ATM đờng truyền cáp quang tới 622Mbps Mạng số dịch vụ tích hợp (ISDN): ISDN mạng số dịch vụ đa liên kết Tiêu chí mạng chuẩn hoá tất thiết bị đầu cuối cho phép phơng tiện nh: điện thoại, liệu , hình ảnh vào mạng Mạng điện thoại thông thờng sử dụng kỹ thuật tơng tự thông tin truyền thông fax, số liệu liệu số hoá Nh mạng điện thoại đáp ứng đợc hoàn toàn cho tốc độ cao Do cần cung cấp dịch vụ cách riêng lẻ dẫn đến không tiện lợi Để sử dụng tất dịch vụ đờng thuê bao đòi hỏi phải có tích hợp mạng có cấu trúc riêng lẻ thành mạng cung cấp nhiều dịch vụ Fiber Ditribute Data Interface (FDDI): FDDI kỹ thuật mô tả cho mạng Token ring sử dụng cáp quang Nó đợc phát minh American National Standards Institute (ANSI) măm 1986 FDDI sử dụng để cung cấp kết nối tốc độ cao cho mạng khác FDDI sử dụng cho mạng Metropolitan Area Networks (MAN) kết nối mạng thành phố với tốc độ cao Độ dài tối đa vòng 100Km FDDI không thích hợp để thiết kế mạng WAN Mạng cáp quang đồng (SONET) SONET hệ thống tận dụng u điểm công nghệ cáp quang Nó truyền liệu 1Gbps Mạng dựa kỹ thuật truyền tiếng nói, liệu, video Switched Multimegabit Data Server (SMDS) Đồ án tốt nghiệp SMDS dịch vụ chuyển mạch số đợc cung cấp số trạm địa phơng Có thể truyền liệu với tốc độ đến 34 Mbps SMDS sử dụng kỹ thuật Cell Relay nh ATM SMDS không thực kiểm tra lỗi điều khiển luồng liệu Mạng không dây Mọi ngời thờng hiểu mạng không dây mạng không sử dụng cáp Nhng hầu hết trờng hợp điều không Hầu hết mạng không dây thực bao gồm thành phần không dây kết nối với mạng sử dụng cáp đợc gọi mạng ghép Ngời ta chia ba loại cáp không dây tuỳ theo kỹ thuật LAN Extended LAN Mobil computing Sự khác loại mạng phơng tiện truyền dẫn Mạng không dây LAN Extended LAN thờng sử dụng Transmitter Receiver công ty Mobil computing sử dụng vật mạng công cộng nh công ty điện thoại đờng dài với dịch vụ họ để chuyển nhận tín hiệu LAN Giống mạng LAN bình thờng trừ điều sử dụng card mạng không dây với Transceiver đợc cài đặt máy tính LAN sử dụng bốn kỹ thuật sau để truyền liệu: Truyền tia hồng ngoại Tất mạng không dây sử dụng tia hồng ngoại hoạt động, sử dụng chùm tia hồng ngoại để truyền liệu thiết bị Hệ thống cần phát tín hiệu lớn tín hiệu dễ bị ảnh hởng vật chắn Đây phơng thức truyền tín hiệu tốc độ lớn tia hồng ngoại hoạt động băng thông rộng Một mạng sử dụng tia hồng ngoại đạt tốc độ 10Mbps Có bốn loại mạng sử dụng tia hồng ngoại Mạng Line-of-sight: Trong mạng liệu đợc truyền nhận tia hồng ngoại không bị vật cản Đồ án tốt nghiệp Mạng Scatter Infrared: Trong mạng thiết bị truyền quảng bá đặt tờng, sàn chí cuối thiết bị truyền nhận Các thiết bị có kết khoảng 30,5 mét Mạng Reflective: Một thiết bị truyền nhận quang thích hợp đặt gần máy tính truyền liệu tới vị trí chung từ phản hồi tới máy tính thích hợp Mạng Broadband Optical Telepoint: Mạng không dây dùng tia hồng ngoại cung cấp dịch vụ băng rộng cho phép truyền nhận liệu cần thiết Truyền tia Laser Kỹ thuật Laser tơng tự nh tia hồng ngoại nhng tia Laser bị vật chắn cản lại truyền liệu Truyền sử dụng sóng radio băng thông hẹp Nó tơng tự nh hệ thống radio quảng bá máy phát máy thu điều chỉnh tới tần số thích hợp phát quảng bá khoảng 3000 mét Nhng tín hiệu tần số cao nên dễ bị suy giảm đờng truyền Phơng pháp truyền tốc độ chậm khoảng 4,8Mbps Tín hiệu radio phổ rộng Sử dụng sóng radio phổ rộng tránh đợc nhợc điểm sóng radio băng thông hẹp Các tần số đợc chia thành kênh tăng khả bảo mật Extenden LANs Một loại mạng không dây khác môi trờng mạng LAN mở rộng cầu nối mạng LAN cho phép nối mạng khoảng 4,5Km Một cầu không dây thành phần để kết nối nhà không sử dụng cáp Mobile Computing Mạng không dây Mobile Computing sử dụng đờng điện thoại dịch vụ công cộng để truyền nhận tín hiệu sử dụng -Packet-radio communication -Cellular network -Satellite station Packet-radio communication Đồ án tốt nghiệp Hệ thống chia tín hiệu thành gói để truyền Các gói radio giống gói mạng khác bao gồm -Địa nguồn -Địa đích -Thông tin lỗi Các gói truyền lên vệ tinh để quảng bá chúng cho thiết bị thích hợp truy cập Cellular Networks Sử dụng kỹ thuật nh hệ thống tế bào mà hệ thống điện thoại sử dụng Satellite Stations Khi sóng truyền khoảng cách xa nên dùng trạm vệ tinh Đồ án tốt nghiệp [...]... loại cáp 4.3 Card mạng Card mạng cung cấp một giao diện giữa cáp và máy tính Hình () minh hoạ một cáp mạng nối với một cáp đồng trục Đồ án tốt nghiệp 2.13 Hình 4.12 Cáp mạng Card mạng đợc cắm trong khe mở rộng trên mỗi máy tính trên mạng Nhiệm vụ của card mạng là: -Chuẩn bị tín hiệu từ máy tính cho card mạng -Truyền tín hiệu tới máy tính khác -Điều khiển dòng dữ liệu từ máy tính và hệ thống cáp -Nhận... mạng máy tính tất cả mọi thứ đều chuyển động đồng thời không ngừng Thực tế không phải nó xuất hiện đồng thời Rất nhiều máy tính phải chia sẻ truy cập tới cáp cái mà kết nối chúng Tuy nhiên nếu hai máy tính cùng gửi dữ liệu lên mạng cùng một lúc thì gói dữ liệu trên máy tính này có thể xung đột vơí gói dữ liệu trên máy tính khác, và cả hai đều bị phá huỷ Hình 3.1 minh hoạ khi hai máy tính truy cập mạng. .. và hệ thống cáp -Nhận tín hiệu từ cáp và chuyển nó sang tín hiệu byte có thể hiểu bởi máy tính Chuẩn bị dữ liệu cho cáp mạng Trớc khi tín hiệu đợc truyền đi trên cáp mạng phải truyền tín hiệu từ các dạng tín hiệu máy tính sang tín hiệu có thể truyền trên mạng Dữ liệu trong máy tính dọc theo hệ thống gọi là bus Các bus có thể là 8 bit, 16 bit, 32 bit tuỳ vào máy tính nh vậy dữ liệu có thể truyền 8, 16... cho mạng máy tính và hệ thống dữ liệu đợc sử dụng rộng rãi Các đặc điểm của Ethernet Chuẩn Ethernet là một kiến trúc mạng LAN rất phổ biến dựa trên phơng pháp truy cập CSMA/CD Mạng Ethernet sử dụng cấu hình bus Tuy nhiên một vài loại nh (10BASE-T sử dụng cấu hình star và cấu hình bus) Mạng Ethernet sử dụng băng thông cơ sở (baseband) và băng thông 10 hoặc 100Mbps Cáp sử dụng cho mạng Ethernet : Mạng. .. (Thin) và bộ nối BNC-T connector để nối trực tiếp vào card mạng nh hình vẽ Cuối mỗi mạng có một thiết bị cuối (Terminator) và phải sử dụng một đầu là Terminator nối đất Ưu điểm của mạng 10BASE2 là giá thành thấp và rất dễ nối Một số nguyên tăc khi nối mạng 10BASE2 -Khoảng cách ngắn nhất giữa hai máy là 0.5m Đồ án tốt nghiệp -T-connector phải nối trực tiếp vào card mạng -Chiều dài tối đa của đoạn mạng. .. liệu mà card mạng có thể lu trữ -Tốc độ truyền dữ liệu trên mạng Khi một loại card mạng mới hơn, nhanh hơn giao thức với một card mạng cũ hơn thì card mạng mới hơn phải có sự điều chỉnh phù hợp với card mạng cũ Đồ án tốt nghiệp Cấu hình và thiết lập các tham số Các card mạng đều có cấu hình riêng và phải thiết lập thích hợp để card mạng có thể hoạt động một cách thích hợp Một số card mạng cũ đợc thiết... Nếu các máy tính khác nhau sử dụng phơng pháp truy cập khác nhau thì mạng sẽ bị lỗi vì một vài phơng pháp truy cập khác nhau thì mạng sẽ lỗi vì một vài phơng pháp chiếm lĩnh.Phơng pháp truy cập ngăn cản máy tính truy cập đồng thời đảm bảo rằng chỉ có một máy tính có thể gửi dữ liệu lên cáp và các máy tính nhận và gửi dữ liệu theo một tiến trình thứ tự Các phơng pháp truy cập chính Có 4 phơng pháp đợc... 185m -Tổng chiều dài mạng tối đa là 935m -Số máy tính trên mỗi đoạn mạng là 30 máy tính -Thiết bị đầu cuối 50 ohm phải đợc sử dụng cuối mỗi bus với chỉ một đầu nối đất Mạng cáp mảnh có thể kết hợp 5 đoạn(segment) trong một mạng Mỗi đoạn có thể nối tối đa 4 bộ chuyển tiếp (repeater) và chỉ có 3 trong 5 đoạn có nút (node) mạng (nguyên tắc 5-4-3) 314 37 Hình 5-9 Nguyên tắc 5-4-3 10BASE5 Mạng 10BASE5 sử dụng... song song Mặt khác trên cáp mạng dữ liệu đợc truyền thành một dòng các bit (truyền nối tiếp) Card mạng phải chuyển dữ liệu song song trên máy tính thành tín hiệu nối tiếp truyền trên mạng 2 14Hình 4.13 Card mạng chuyển tín hiệu từ song song sang nối tiếp Gửi và điều khiển dữ liệu -Khi gửi dữ liệu trên mạng thì card mạng phải đảm bảo: -Cỡ lớn nhất của dữ liệu có thể truyền trên mạng -Xác nhận số lợng dữ... hai máy tính gửi dữ liệu cùng một lúc Khi dữ liệu đợc truyền qua mạng từ ngời sử dụng này đến ngời sử dụng khác thì phải có một cách nào đó để đảm bảo rằng dữ liệu không bị xung đột với nhau và khi máy tính nhận cũng phải có cách để dữ liệu không bị phá huỷ Do đó phơng pháp truy cập cần thống nhất trong cách quản lý trên mạng Nếu các máy tính khác nhau sử dụng phơng pháp truy cập khác nhau thì mạng