Giáo trình kỹ thuật truyền số liệu nguyễn việt hùng và những người khác

Lĩnh vực truyền dữ liệu và mạng thông tin là việc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị qua môi trường truyền dẫn, đang làm thay đổi phong cách sống, cách kinh doanh của chúng ta.. truyền,

Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

NGUYỄN VIỆT HÙNG - NGUYỄN NGÔ LÂM NGUYỄN VĂN PHÚC - ĐẶNG PHƯỚC HÀI TRANG

GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT TRUYỀN SÓ LIỆU

B ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s ư PHẠM KỸ THUẬT

GIÁO TRÌNH

KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA

THÀNH PHỐ HÒ CHÍ MINH

LỜI NÓI ĐAU

Nhàm đáp ứng nhu cầu ngày càng phong phú và đa dạng của

xã hội, con người, khoa học kỹ thuật đã không ngừng phát triển để mang lại sự tiện ích trong cuộc sống Thông tin là nhu cầu không thể thiếu của mỗi người và mỗi lĩnh vực hoạt động trong đời sống, nhất là việc chia sẻ thông tin đó giữa con người, giữa thiết bị với các khoảng cách gần, xa khác nhau Lĩnh vực truyền dữ liệu và mạng thông tin là việc trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị qua môi trường truyền dẫn, đang làm thay đổi phong cách sống, cách kinh doanh của chúng ta

M ôn học Kỹ thuật truyền số liệu là môn học không thể thiếu trong các ngành kỹ thuật điện tử, viễn thông, máy tính, điện và tự động hoá cho các hệ Đại học, Cao đẳng Giáo trình này được biên soạn theo đề cương môn học Kỹ thuật truyền số liệu của Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Giáo trình này được chia thành 12 chương, mỗi chương bao hàm một khối lượng kiến thức ứ n với một kỹ thuật trong truyền dữ liệu Hầu hết cuối mỗi chương đều có phần câu hỏi ôn tập và phần bài tập giúp sinh viên hệ thông hoá kiến thức và rèn luyện các kỹ năng cần thiết

Tài liệu này được xuất bản lần đầu tiên nên khó tránh những thiếu sót Rất mong nhận được sự góp ý của người đọc

Mọi ý kiến góp ý xin gởi về Bộ môn Điện tử -Viễn thông, Khoa Điện - Điện Tử, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP Hô Chí Minh, số 1 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, TP Hồ C hí Minh

Xin chân thành cám ơn!

Nhóm tác giả

٠ Yêu cầu mới trong truyền dẫn như; thiết kế, sử dụng và quản lý thông tin.

1.1.2 Mục tiêu cơ bản của truyền số liệu

1.1.3 Quá trình phát triển

1.1.3.1 Viễn thông

1837 - Samuel Morse chế tạo hệ thống điện tín

1843 - Alexander Bain đăng ký bản quyền máy in tín hiệu điện tín

1876 - Alexander Graham Bell, chế tạo ra điện thoại đầu tiên

1880 - Các điện thoại trả tiền đầu tiên

1915 - Dịch vụ điện thoại liên lục địa và kết nối thoại xuyên Đại Tây dương đầu tiên

1947 - Phát minh ra transistor tại phòng thí nghiệm Bell Labs

1951 - Điện thoại đường dài xuất hiện

1962 - Điện thoại quốc tế dùng vệ tinh đầu tiên

1968 - Phán quyết của tòa án Carterfone nhàm cho phép kết nối các thiết bị của hãng chế tạo khác vào các thiết bị của mạng Bell System Network

• 1970 - Cho phép MCI cung cấp dịch vụ điện thoại đường dài nhằm cạnh tranh

٠ Phát biểu: Dung lượng các chip mới tăng gấp đôi và giá thành

giảm phân nửa so với các chip đã chế tạo trước đó trong vòng từ 18-24 tháng

٠ So sánh: Nếu ứng dụng được hướng phát triển này vào kỹ thuật

hàng không thì giá thành một máy bay chỉ còn 500 đô la, và ta có thể đi vòng quanh thế giới trong 20 phút

1.1.3.3 Mạng: Internet, Intranet và Extranet

٠ Extranet: Mạng intranet có một số chức năng chia sẻ được thông

tin với tổ chức đối tác

hàng chục tỉ đô la mỗi năm

1.1.5 Nội dung tài liệu

Tài liệu biên dịch này chủ yếu nhằm phục vụ cho sinh vién khoa Điện - Điện từ trong bước đầu nghiên cứu về kỹ thuật truyền ؛ố liệu Ngoài ra còn là tài liệu tham khảo tốt chuẩn bị cho sinh viên khi nghiên cứu về mạng truyền thông công nghiệp

Tài liệu gồm 12 chương:

Các ý niệm cơ bán: trình bày các ý niệm cơ bản về câu hình đườn truyền, cấu hình cơ bản của mạng, các chế độ truyền dẫn, các dạng mạng LAN, MAN, WAN, phương thức kết nối liên mạng.

Mô hình OSI: trình bày về mô hình mạng, chức năng các lớp trong mạng, giao thứcTCP/IP

Tín hiệu; trình bày các dạng tín hiệu analog và số dùng trong kv thuật truyền số liệu

Mã hóa và điều chế: trình bày các ý niệm cơ bản về các kỹ thuật chuyển đổi cơ bản dùng trong truyền số liệu như chuyến đối tín hiệu so-so, chuyển đổi tín hiệu tương tir-số, chuyến đối tín hiệu số-tương tự và chuyểu đổi tín hiệu tương tự-tương tự

Truyền dẫn dừ liệu số: Giao diện và modem; trình bày các chế độ truyền số liệu cơ bản là nối tiếp và song song, đồng bộ và không đồng bộ, giao diện DTE- DCE cùng một số chuẩn giao diện cơ bản, cơ chế truyền dẫn số liệu của modem, modem 56K, modem dùng trong truyền hình cáp

Môi trường truyền dẫn; trình bày các dạng môi trường truyền dẫn cơ bản là môi trường có định hướng và môi trường không dịnh hướng, cấu tạo, các chế độ truyền dẫn, suy hao qua môi trường truyền, hiệu năng của môi trường, độ dài sóng, dung lượng Shannon, và

so sánh ưu nhược điểm của các dạng môi trường tru yên

Ghép kênh: trình bày các chế độ ghép kênh, và phân kênh theo tần số FDM, phân kênh và ghép kênh theo bước sóng WDM, phân kênh và ghép kênh theo thời gian (TDM) ửng dụng của kỹ thuật ghép kênh, hệ thông điện thoại Dâv thuê bao sô DSL, cáp quang FTTC

Phát hiện và sữa lỗi; trình bày về các dạng lỗi trong truyền dẫn Phương pháp phát hiện lỗi, phương pháp

VRC, LRC, CRC, Checksum Phương pháp phát hiện

và sửa lỗi Hamming

đường truyền, điều khiển lưu lượng, kiểm tra lồi trên đường truyền

٠ Chương 11: Giao thức kết nối dữ liệu; trình bày về các giao thức

không đồng bộ, giao thức đồng bộ, các giao thức theo hướng ký tự và các giao thức theo hướng bit Các thủ tục truy xuất đường truyền

và các dạng mạng Ethernet vòng và bus Token, giao diện EDDI

Đặc điểm quan trọng trong tài liệu này là trong từng chương đều có phần các ý niệm cơ bản và từ khóa, cùng với phần tóm tắt và các bài luyện tập củng cố dạng câu hỏi, bài trắc nghiệm và bài tập Điều này giúp định hướng cho sinh viên tham khảo tài liệu, phát huy khả năng đọc tài liệu và tự học tốt

Chương I: Mở đầu _

Ch ương 2: Các khái niệm cơ bản

CHƯƠNG 2 CÁC KHÁI NIỆM Cơ BÀN

Trước khi khảo sát cách truyền dữ liệu từ thiết bị này đến thiết bị khác, vấn đề quan trọng là ta phải hiểu mối quan hệ giữa các thiết bị truyền dừ liệu Có năm khái niệm chung đê cung câp vê các môi quan hệ

cơ bản giữa các thiết bị thông tin Đó là;

2.1 CẤU HÌNH ĐƯỜNG DÂY

> Khái niệm: cấu hình đường dây là phương thức để hai hay nhiều

thiết bị mắc vào kết nối

Kết nối (link) là đường truyền thông tin vật lý để truyền dữ liệu từ thiết bị này sang thiết bị khác, đường thẳng kết nối hai điểm

> Phân loại: Có hai loại cấu hình đường dây:

Cấu hình đưòmg dây nhằm định nghĩa phương thức kết nối thông tin giữa các thiết bị với nhau

2.1.1 Cấu hình điểm · điểm (point to point)

٠

٠

Chưoìtg 2: Các khái niệm cơ bản

+ Ví dụ: Dùng bộ remote để điều khiển TV, kết nối điểm điểm

giữa hai thiết bị dùng đường hồng ngoại

□

Workstation Workstation

> Khuyết điểm: Hiệu quả sử dụng đưÒTig truyền không cao (Khi tần

suất sử dụng thấp)

2.1.2 Cấu hình đa điểm (multipoint)

> Đăc điểm:٠

C h u o iig l: Các khái niệm cơ bản

ﻢﺗ Kháỉ nỉệm: là bỉểu diễn hình học các mối quan hệ của tất cả các

tuyến (link) và thỉết bị dang kết nối (thường dược gọi là các nút) tớí các

- Tôpô dạng sao, không có nghĩa là các thiết bị phải dược sắp xếp vật

lý xung quanh hub theo hlnh sao

- Khi xem xét lựa chọn dạiig tôpô tliì phải xem xét thêm về cấp bậc liên quan cUa các thiêt bị dược kết nối

Có hai quan hệ có thể là:

thông và các thiết bị còn lại phải truyền qua nó

- Tôpô vòng và lưới thường thích hợp với truyền dẫn đồng cấp.

- Tôpô sao và cây thường thícìi hợp cho truyền dẫn sơ cấp- thứ cấp.

- Tôpô bus tìiích hợp cho cả hai dạng: đồng cấp và sơ cấp- thứ cấp.

Chương 2: Các khái niệm cơ bán

2.2.1 LƯỚI(Mesh)

> Đặc điểm:

- Mỗi thiết bị có một kết nối điểm-điểm chuyên dụng (dedicated) tới các thiết bị còn lại

- Một mạng lưới nếu có n thiết bị thì sẽ có n(n-l)/2 số kết nối

- Mỗi thiết bị cần có (n-1) cổng vào/ra (I/O; inpuưoutput).

Ví dụ: Có 5 thiết bị kết nối

theo tôpô lưới

Số kết nối: 5(5-1 )/2= 10 Mỗi thiết bị cần có 4 cổng vào/ra

Hình 2.4

> ưu điểm so với các dạng mạng khác:

- Kết nối điểm-điểm chuyên dụng đảm bảo mỗi kết nối chỉ truyền dẫn dữ liệu riêng, nên không xuất hiện bài toán lưu thông

- Tôpô lưới rất bền vững (Khi một kết nối bị hỏng thì không ảnh hưởng lên toàn mạng)

- Tính riêng tư hoặc vấn đề an ninh (Khi dùng đường truyền riêng biệt thì chỉ có hai thiết bị trong kết nối dùng được thông tin này, các thiết bị khác không thể truy cập vào kết nối này được)

- Kết nối điểni-điểm cho phép phát hiện và tách lỗi rất nhanh (Có thể điều khiển lưu thông để tránh các đường truyền nghi ngờ bị hỏng Nhà quản lý dễ dàng phát hiện chính xác noi bị hỏng để nhanh chóng tìm ra nguyên nhân và có biện pháp khắc phục)

Chuơiig 2: Các khái niệm cơ bán

- Neu tôpô sao có n thiết bị thì sẽ có n kết nối

- Mỗi thiết bị có 1 ngõ I/O

Hình 2.5

> ưu điểm:

- ít tốn kém hom so với tôpô lưới (Số kết nối, số ngõ I/O)

- Mỗi thiết bị chỉ cần một kết nối và chỉ cần một cổng I/O để kết nối với các thiêt bị khác

Chương 2: Các khái niệm cơ băn

Các nút trong cây được kết nối với hub trung tâm để điều khiển lưu thông đến mạng

Các thiết bị không hoàn toàn kết nổi trực tiếp vào hub trung tâm Phần lớn các thiết bị được kết nối với hub phụ (nối với hub trung tâm)

Số kết nối = số thiết bị (n) + số hub phụ (m) = n + m

> ưu điểm và khuyết điểm: tưcmg tự như dạng sao.

Khi thêm vào các hub phụ, làm cho mạng có hai ưu điểm

- Cho phép thêm nhiều thiết bị được kết nối với hub trung tâm và có thể tăng cự ly tín hiệu di chuyển trong mạng

- Cho phép phân cấp mạng và tạo mức ưu tiên của các thiết bị khác nhau

2.2.4 Bus

> Đặc điểm:

- Tôpô bus là dạng cấu hình đa điểm

- Một đường cáp dài được gọi là trục (backbone) nhằm kết nối các thiết bị trong mạng

12

Chmrng 2: Cdc khdi nipn cff ban

Hinh2.7

- Cac nut dugc noi vai cap bus thong qua nhanh re (drop line) va

diem noi (tap)

- Diem noi thuong bi ton hao nhiet do yeu to nhanh re Tir do c6 gioi han ve so diem noi ma cap chinh c6 the ho trg va khoang each gitra cac diem noi

> iTu diem:

- Hieu qua sir dung ket noi cao

- De lap dat, thay doi vi tri lap dat thiet bi

>· Khuyet diem:

- Kho phat hien va phan each hong hoc

- Kho gan them thiet bi vao

- Cac diem noi c6 the tao tin hieu phan xa lam giam chat luorng truyen tin hieu trong bus Yeu to nay c6 the dugc khong che bang each gioi han so lugng va cu ly thich hgp cua cac diem noi hay phai thay the duong true

- Tinh ben viJTig kem (Khi c6 loi hoac dut cap thi toan mang se l٠i ngimg truyen din tin hieu do vong bi hong c6 the tao song phan xa len dudng true, tao nhieu loan tren toan mang)

C h u g 2; Các khối iviệin cơ bản

Nếu có n thiết bi thi sẽ cần n kết nối

Mỗi thiết bị có một ngO phát và một ngõ thu

Hình 2.8

> ư u á ؛ểrn

- TuOTg đối dễ thiết lập và tái cấ

- Phát hiện lỗi tương dối dơn giản

Thông thường trong mạng, tin hiệu di chuyển, khi một thiết bị bị hỏng thi sẽ xuất hiện tin hiệu báo dộng, thông báo cho người quản lý mạng về hOng hóc và vị trí hỏng hóc này

Ví dụ؛ Giả sử có 8 thiết bị, hãy cho biết số kết nối để kết íơí' các

thiet bị trên lan lượt theo các dạng tôpô: lưới, sao, cây, bus, vòng.

٠ Lưới: 8(8-ỉ)/2 = 28 kết nối.

٠ Sao; s kct nổi ب ìaub 8.

٠ Cây: nViĩều hon s kết nổi ·¥ hub trung tam ب Viub phụ ؛

٠ Bus; 1 kết nối + 5 nhánh rẽ + 8 điểm nối + 2 kết nối cuối bus.

Chuoivg 2: Các kااáا niệm cơ bốn

- Kết hợp cấu hlnh nh؛ều mạng con dể thành một mạng !ớn

Ví d٧: Cho m؛ t tôpô hỗn hợp có mạng trục dạng sao có ba kết nối,

môi kêt nối dược nôi dên lần lượt tới các tOpO sau: bus (bôn thiêt bl), vOng (bốn thiết bị) ٧à sao (ba thiết bỊ)

؛ى 1 ة

Bus

2.3 CHÉ Đ ộ TRUYỀN DẢN

> Khái niệm: Là chế độ nhằm định nghĩa chiều lưu thông tín hiệu

giữa hai thiết bị được kết nối với nhau

> Phân loại: Có ba dạng:

- Đơn công (simplex)

- Bán song công (half-duplex)

- Song công (full-duplex = duplex)

T llin k in U iiicill اا ١ سﺀ

ل

دﻻوؤذﻵ ٠ ﺀﺚﺋاة

Hinhl.lO

2.3.1 ĐoTi công (slmplex)

> Đặc dỉểm:

- Một thiết bị phát và một thiết bl thu

CInroiig 2: Các khái niệm cư ban

Hiện nay, khi nói đến mạng thì người ta nghĩ ngay đến: mạng cục

bộ (LAN; local area network), mạng MAN (metropolitain area network)

và mạng WAN (wide area network) như hình 2.14

Chưoiig 2: Các khái niệm cơ bán

Hình 2.14

2.4.1 Mạng LAN

Ban đâu được dùng kết nối các thiết bị trong một văn phòng nhỏ, một tòa nhà, hay khuôn viên tmờng đại học (xem hình 2.15) Tuỳ theo nhu câu, mạng LAN có thê chỉ gôm hai máy tính và một máy in trong một văn phòng, cho đến việc mở rộng với nhiều văn phòng và các thiết bị thoại, hình ảnh và ngoại vị khác Hiện nay, cự ly của mạng LAN thường giới hạn trong khoảng vài km

LAN được thiết kế cho phép chia sẻ tài nguyên giữa các máy tính

và máy chủ Tài nguyên này có thê là phần cứng (thí dụ máy in) hay phần mêm (các chưoTig trình ứng dụng) và dữ liệu

Ngoài kích thước, mạng LAN còn phân biệt với các mạng khác từ phương pháp cấu hình mạng cũng như môi trường truyền dẫn.Thông thường, trong mạng LAN chỉ dùng một môi trường truyền dẫn cấu hình thường dùng là bus, vòng và sao

Tồc độ truyền dẫn từ 4 đến 16 Mbps trong các mạng LAN truyền thống, hiện nay tốc độ này có thể lên đến 100 Mbps với một số hệ thống

có thể lên đến tốc độ gigabit

&

Ẻ k ủ A A

a Single building LAN

b Multiple building LAN

Hình 2.15

17

Chương 2: Các khái niệm cơ bản

2.4.2 Mạng MAN

Được thiết kế để hoạt động trong toàn cấp thành phố, nó có thể là một mạng như mạng truyền hình cáp, hay có thể là mạng kết nối nhiêu mạng LAN thành mạng lớn hon, như hình 2.16

18

Chương 2: Các khai Iiiệm c ơ Ьйп

HìnJi2.18

Chirơng 2: Các khái niệm cơ bán

TÓM TẮT

❖ cấu hình đường dây là quan hệ giữa các thiết bị thông tin với

đường truyền thông tin

- Trong cấu hình điểm nối điểm, chỉ có hai thiết kết nối với nhau mà thôi

- Trong cấu hình nhiều điểm, có nhiều hơn hai thiết bị được kết nối với nhau

❖ Tôpô là phương thức sắp xếp vật ý hay luận lý trong mạng Các thiết bị có thể được bố trí thành dạng lưới, sao, cây, bus, vòng và hỗn hợp

❖ Có ba phương thức truyền dẫn thường gặp là: đơn công, bán song công và song công

- Truyền dẫn đcm công chỉ đi theo một chiều mà thôi

thời (phát thì không thu, và ngược lại)

- Song công thông tin truyền theo hai chiều cùng một lúc

Các mạng được chia thành; LAN, MAN và WAN

CUu٠0٦Ịg2: Các khái ixiệm cơbíĨỊi

BÀI TẬP CHƯƠNG 2

I.CÂU HỒI ÔN TẬP

I Tôpô mạng !؛ên quan \'ớ؛ cấu hlnhduơng dây nh

2٠ Định nghĩa ba chế độ truyền dẫn ?

3 Hẫy cho b؛ết ưu d؛ếm của các dạng tôpô mạng?

4 ư u dỉểm của cấu hỉnh nhiều điểm so vớ؛ điểm - điểm là gì?

5 Hãy cho biết các yếu tố co bản nhằm xá

6 Hãy cho biết hai dạng cấu hlnh dường dăy?

7 Hãy cho biết 5 dạng tôpô mạng co bản?

8 Phân biệt g؛ữa quan hệ dồng cấp và quan hệ sơ cấp - thứ cấp?

9 Trinh bày các khuyết điểm của các tôpô mạng ?

10 Trinh bày công thức tinh số kết nối cần thiết dể thiết lập tôpô mạng

dạng lưới?

II Phân loại 5 tôpô mạng co bản theo cấu hình dường dây?

12 Giả sử có n thiết bị trong mạng, xác dinh số cáp kết nối cần thiết dể

thiết lập tôpô mạng dạng: lưới, vOng, bus và sao ?

13 Khác biệt giữa hub trung tăm và liub phụ là gì ? Khác biệt giữa hub tích cực và hub thụ dộng là gl? ChUng quan hệ với nhau như thế nào?

14 Yếu tố giới hạn kích thước mạng bus 1ة gì? (các Tap)

15 Tiình bày phương pháp phát hiện lồi về cáp nối trong các tôpô mạng ?

16 Kết nối hên mạng (internet) là gl ? Internet là gl?

II CÂƯ HỞI TRẮC NGHIỆM

1 Hẫy cho bỉết tôpô mạng nào cần có bộ d؛ều khi

2 Tôpô nào có cấu hình da điểm:

Chuơng 2: Các khái niệin C t f báu

Chiamg 2: Các khái niệm cơ bản

11 Nhà xuất bản MacKenzie Publishing, với tổng hành dinh đặt tại London và nhiều văn phòng đặt tại Châu Á, Âu, Nam Mỹ, có thể đã được kêt nôi dùng mạng:

13 Hãy cho biết dạng tôpô mạng có cấu hình điểm - điểm:

Chưínig 2: Các khái niệm cơ bản

Cltitviig 2: Các khái niệm cơ băn

a Năm thiết bị kết nối theo dạng lưới

b Nàm thiết bị kết nối thẹo dạng sao (không tính hub)

c Năm thiết bị kết nối theo dạng bus

d Năm thiết bị kết nối theo dạng vòng

9 Hãy vẽ mạng hồn hợp có tôpô mạng trục là sao và ba mạng vòng

10 Hãy vẽ mạng hỗn hợp có trục là mạng vòng và hai mạng bus.

11 Hãy vẽ mạng hỗn hợp có trục là mạng bus kết nối với hai mạng trục

là mạng vòng Mỗi mạng vòng nối ba mạng sao

12 Hãy vẽ mạng hỗn hợp có trục chính là mạng sao kết nối với hai

mạng trục là mạng bus Mỗi mạng bus nối ba mạng vòng

Chương 2: Các khái niệm cơ bản

13 Một mạng có bốn máy tính, nếu chỉ còn có bốn đoạn cáp nối, hãy cho biết dạng mạng thích hợp nhất trong trường hợp này ?

14 Giả sử muốn thêm hai thiết bị mới vào trong một mạng hiện hữu với năm thiết bị, khi dùng mạng lưới thì cần bao nhiêu cáp nối? Khi dùng mạng vòng thì cần bao nhiêu cáp nối?

15 Năm máy tính được kết nối theo cấu hình đa điểm, cáp chỉ có thể truyền 100 kbps Neu tất cả các máy tính đều có dữ liệu cần gởi, cho viết tốc độ trung bình của mồi máy tính là bao nhiêu?

16 Khi dùng điện thoại kết nối với thuê bao khác, Hãy cho biết lúc này

là kết nối điểm - điểm hay đa điểm? Giải thích?

17 Hãy cho biết các phương thức truyền dẫn thích hợp nhất (đơn công, bán song công và song công) trong các trường hợp sau:

a Máy tính với màn hình

b Đàm thoại giữa hai người

c Đài truyền hình

Chỉtơng 3: Mô hình OSI

> Mục đích của mô hình OSI; Mở rộng thônậ tin giữa nhiều hệ

thống khác nhau mà không đòi hỏi phải có sự thay đổi về phần cứng hay phần mềm đối với hệ thống hiện hữu

Mô hình OSI không phải là giao thức (protocol) mà là mô hình giúp hiếu và thiết kế kiến trúc mạng một cách mềm dẻo, bền vững và dễ diễn đạt hơn

ISO là tổ chức còn OSI là mô hình.

3.1 TỔNG QUAN MÔ HÌNH OSI

Mô hình OSI là một khung sườn phân lóp để thiết kế mạng cho phép thông tin trong tất cả các hệ thống máy tính khác nhau

Mô hình OSI gồm 7 lỚỊD riêng biệt nhưng có quan hệ với nhau, mồi lớp nhằm định nghĩa một phân đoạn trong quá trình di chuyến thông tin qua mạng Việc hiểu rõ mô hình OSI sẽ cung cấp cơ sở cho việc khám phá việc truyền số liệu

7 Application

6 Presentation

4 3

2

1

Transport Network Data link Physical

Hình 3.1

؛ App١

7-6 interface

Khi phát triển mO tiính, các nhà thiết kế dẫ tinh lọc quá trinh tim kiếm dữ liệu thành các thành phần dơn giản nhất ChUng xác định các chức năng kết mạng dược dUng và gom chUng thành các nhOm riêng biệt

Chưoìig 3: Mô hình OSl

gọi là lớp Mồi lớp định nghĩa một tập các chức năng riêng biệt so với lớp khác Thông qua việc định nghĩa và định vị các chức năng theo cách này, người thiết kế tạo ra được một kiến trúc vừa mềm dẻo, vừa dễ hiểu Quan trọng hơn hết, mô hình OSI cho phép có được tính minh bạch (transparency) giữa các hệ thống tương thích

3.1.2 Các quá trình đồng cấp

Tron, một thiết bị đơn, mỗi lớp gọi dịch vụ của lớp ngay phía dưới

Ví dụ: lớp 3, dùng các dịch vụ của lớp 2 và cung cấp dịch vụ cho

lớp 4

Giữa các thiết bị, lớp X của một thiết bị phải thông tin^yới.lớp X của thiết bị kia, thông qua một chuồi các luật và qui ước được 'gọi là giao thức (protocol)

Quá trình để mỗi thiết bị thông tin với nhau tại một lớp được gọi là quá trình đồng cấp (peer to peer processes)

L7 data

L7 data H6

L6 data H5 L5 data H4 L4 data H3 T2 L3 data H2

01010101010110101000001Õ00

L7 data L7 data H6 L6 data H5 L5 data H4 L4 data H3 T2 L3 data H2 01010101010110101000001000

đi lên đến lớp cân thiết

Mồi lớp trong thiết bị phát tin gắn thêm vào bản tin vừa nhận một thông tin riêng của mình và gởi đến lóp phía dưới của nó

29

Churomg 3: Mô اأألااا ٥ S1

khiển dược thêm vào tại phần dầu và phần cuối của dữ liệu gốc) Header dược thêm vào tại lớp 6, 5, 4, 3, và 2 Trailer dược thêm vào tại lớp 2

Header dược thêm vào ở lớp 6, 5,4, 3, và 2

Trailer thưỉmg chỉ dược thêm vào ở lớp 2

Tại lớp 1, toàn bộ gói dữ liệu dược chuyển thành dạng có thể truyền dược dến thiết bị thu Tại Thiết bị thu, bản tin này dược trài ra từng lớp, với mỗi quá trinh nhận và lấy thông tin ra Ví dụ, lớp 2 gỡ ra các thông tin của minh, và chuyển tiếp phần còn lại lên lớp 3 Tương tự, lớp 3 gỡ phần của minh và truyền tiếp sang lớp 4, và cứ thế tiếp tục

3.1.3 G؛ao d؛ện ج أ ٠ ﻷ các lóp

Việc chuyển dữ liệu và thông tin mạng di xuống các lớp của thiết

bị phát và di ngược lên qua các l^p của thiết bỊ thu dược thực hiện nhờ có phân giao diện của hai lớp cận kê nhau

Mỗi giao diện djnh nghĩa thông tin và các d؛ch vụ mà lởp phải cung cấp cho lớp trên nó

Các giao diện dược định nghĩa tốt và các chức năng lớp cung cấp tinh modun cho mạng Mỉễn sao một lớp vẫn cung cấp các dịch vụ cần thiết cho các lớp trên nó, việc thực thi chi tiết của các chức năng này có thể dược thay dổí hoặc thay thế không dòỉ hOí phải thay thế các lớp xung quanh

3.1.4 Sắp xếp các lóp

Bảy lớp có thể dược nhOm thành ba nhOm con sau:

- Lớp 1, 2, 3: là nhóm con các lớp hỗ trợ mạng, nhằm gỉải quyết các yếu tố vật lý và truyền dữ lỉệu từ một thíết bị này sang một thỉết bị khác (như Các dặc tinh diện, kết nối vật lý, định dịa chi vật lý và thời gian truyền cũng như độ tin cậy)

- Lớp 5, 6, và 7: lớp kiểm soát kết nổí, bỉểu diễn và ứng dựng có thể dưực xem là nhdm con các lớp hỗ trợ người dUng (chUng cho phép khả năng truy cập dến nhiều hệ thống phần mềm)

- Lớp 4: lớp vận chuyển, bảo dảm tinh tin cậy cho vỉệc truyền dẫn hai dầu mút (end to end) trong khi dó lớp 2 dảm bảo độ tin cậy trên một dưímg truyền dơn

Các lớp trên của mô hỉnh OSI hầu như luôn luôn thực thl trong phần mềm;

30

Chương 3: Mô hình OSI

Các lcVp dưới được thực thi kết hợp phần cứng và phần mềm, trừ lófp vật lý hầu như là thuộc phần cứng

3.2 CHỨC NĂNG CỦA CÁC LỚP

OSI

3.2.1 Lóp vật lý (Lóp 1)

> Chức năng: Truyền luồng bit đi qua môi trường vật lý.

Liên quan đến các đặc tính cơ, điện của giao diện thiết bị và môi trưòng truyền

> Vị trí lớp 1:

From (jata link layer To data link layer

Hình 3.4

> Các đặc tính liên quan

Lóp vật lý định nghĩa các đặc tính của giao diện giữa các thiết bị và môi trường truyền Ngoài ra, lớp còn định nghĩa dạng của môi trường truyền

Dữ liệu lớp vật lý bao gồm luồng các bit (chuỗi các giá trị 0 và 1) mà không cần phải phiên dịch Đê truyên dân, các bit này phải được mã hóa thành tín hiệu điện hoặc quang Lóp vật lý định nghĩa dạng mã hóa (cách bit 0 và 1 được chuyển đổi thành tín hiệu)

Số bit được truyền đi trong một giây Nói cách khác, lớp vật lý định nghĩa độ rộng mồi bit (chu kỳ bit)

Chương 3: Mô hình OSI

From network layer T o netw ork layer

To physical layer From physical layer

lớ p k ế t n ố i d ữ liệ u th ê m v à o fr a m e m ộ t h e a d e r đ ể đ ịn h n g h ĩa đ ịa

c h ỉ v ậ t lý c ủ a n o i p h á t ( đ ịa c h i n g u ồ n ) v à ncri n h ậ n (đ ịa c h ỉ đ íc h )

address

Hình 3.6

٠ D iề u k h iể n lư u lư ợ n g :

N ế u tố c đ ộ n h ậ n d ữ liệ u c ủ a th iế t ة ا thu b é

th iế t b ị p h á t th ỉ lớ p k ế t n ố i d ữ liệ u tạ o c o c h ế d iề u k h iể n lư u lư ợ n g tránh q u á tải c ủ a th ỉế t bị thu.

Chumig 3: Mô hình OSI

đ ịn h t u y ế n (r o u te r h o ặ c g a t e w a y s ) đ ư ợ c d ù n g đ ể c h u y ể n đ ư ò n g đ i

c ủ a g ó i đ ế n đ íc h , lớ p m ạ n g đ ư ợ c th iế t lậ p c h o m ụ c tiê u n à y

Ví dụ 2 : Đ ịn h đ ịa c h ỉ lu ậ n lý;

99 33

Chương 3: Mô hình OSỈ

3.2.4 Lóp vận chuyển

+ Chức năng: L ó p v ậ n c h u y ể n n h à m c h u y ể n to à n b ản tin từ th iế t

bị đ ầ u c u ố i p h á t đ ế n th iế t bị đầu c u ố i thu (e n d to e n d ).

K h i l ó p m ạ n g n h ậ n ra v iệ c c h u y ể n e n d to e n d c ủ a m ộ t g ó i r iê n g ,

ló p k h ô n g n h ậ n ra b ấ t k ỳ q u a n hệ n à o g iữ a c á c g ó i n à y L ó p s ẽ x ử lý c á c

g ó i r iê n g b iệ t , v ì c h o r ằ n g c á c gói n à y th u ộ c v à o c á c b ản tin r iê n g b iệ t ,

c h o dù p h ả i h a y k h ô n g p h ả i đi nữ a M ặt k h á c , lớ p v ậ n c h u y ế n b ả o đ ả m là

to à n bản tin đ ề u đ ế n là n g u y ê n v ẹ n v à t h e o th ứ tự , b ỏ q u a v i ệ c k iế m tra

l ỗ i, v à đ iề u k h iể n lư u lư ợ n g tại c ấ p n g u ồ n đ ế n đ íc h H ìn h 3 9 m in h h ọ a

t h ê m đ ư ợ c lê n trìn h tự tr u y ề n , lưu lư ợ n g , p h á t h iệ n v à s ử a lỗ i.

From session layer To session layer

ChuT(mg3:Mô h ìn h O S l

Phân đoạn và hợp đoạn: Một bản tin được chia thành nh؛ều phân đoạn truyền di dược, mỗi phân đoạn mang số chuỗi Các số này ch؟ phép lớp vận chuyên tái hợp dUng bản tin khi dên dích dê có thê nhận dạng và thay thế các gói bị thất lạc trong khi truyền dẫn

Điều khiển kết nối: I^ p vận chuyển có thể theo hướng kết nối hay không kết nốỉ Lớp vận chuyển theo hướng không kết nối xử lý mỗi phân đoạn như là gói dộc lập và chuyển giao dến lớp vận chuyển của thiết bị dích Lớp vận chuyển theo hướng kêt nôi tạo kêt nôỉ

khi chuyển xong dữ liệu, thi kết thUc kết nối

Điều khiển lưu lượng: Tương tự như trong lớp kết nốỉ dữ liệu, l^p vận chuyển có nhiệm vụ diêu khiên lưu lượng Tuy nhiên, diêu khiển lưu lượng trong lớp này dược thực hiện bàng cách end to end thay vỉ kết nối dơn

Kiểm tra lỗi: Tương tự như lớp kết nối dữ liệu, lớp vận chuyển cũng có nhiệm vụ kỉểm tra lỗi Tuy nhỉên, kiểm t؛a lỗi trong lớp này dược thực hiện bằng cách end to end thay vỉ kêt nối dơn Lớp vận chuyển của thiết bị phát bảo dảm là toàn bản tin dến lơp vận chuyển thu không bị lỗi (hOng hóc, thất lạc hay trùng lắp) Việc sửa lỗi thưỉmg dược thực hiện trong qua trình truyền lại

V íd ụ 3 ؛

H ÌÚ 3 10

Dữ lỉệu dến từ lớp trên địa chỉ service-polnt (port) l à j v à k (j llà địa chỉ của ứng dụng gởi và k là dịa chỉ của ứng dụng thu) Do kích thước của dữ liệu lớn hơn khả năng của lớp mạng, nên dữ hệu dược chia ehành hai góỉ, mỗi gói vẫn còn giữa địa chỉ điểm dlch vụ a và k) Nên tran؛g lớp

Chương 3: Mô hình OSI

th iết lậ p , d u y trì, v à đ ồ n g b ộ h ó a tư ơ n g tác g iữ a c á c h ệ t h ố n g th ô n g tin.

C á c n h iệ m v ụ c ủ a lớ p k iể m soát:

Chương 3; Mô hình OSI

From application layer To application layer

From session layer

٠ M ã k h ó a ( e n c r y p tio n ) v à G iả i m ã k h ó a (d e c r y p tio n ): Đ ể m a n g c á c

th ô n g tin n h ạ y c ả m , h ệ th ố n g p h ả i c ó k h ả n ă n g b ả o đ ả m tín h riên g tư

M ã k h ó a là q u á trìn h m à th iế t b ị p h á t c h u y ể n đ ổ i th ô n g tin g ố c thành

d ạ n g k h á c v à g ở i đi b ả n tin đi g u a m ạ n g G iả i m ã k h ó a (d e c r y p tio n ) là

q u á trình n g ư ợ c lại n h â m c h u y ê n b ả n tin trở v ê d ạ n g g ô c

٠ N é n : N é n d ữ liệ u n h ằ m g iả m t h iể u s ổ lư ọ m g b it đ ể tr u y ề n đ i N é n

d ữ liệ u n g à y c à n g tr ở n h iê n q u a n t r ọ n g t r o n g khi tr u y ề n m u lt im e d ia

Chương 3: Mô hình OSl

H ìn h 3 1 3 m in h h ọ a qu an hệ g iữ a lớ p ứ n g d ụ n g v ớ i u s e r v à lớ p trình b à y T r o n g s ố c á c d ịc h v ụ c ó đ ư ợ c , h ìn h v ẽ c h ỉ trìn h b à y b a d ạ n g :

c o m p u te r (đ ể đ ọ c h a y th a y đổi d ữ liệ u ), đ ể tru y lụ c f i l e từ r e m o te

c o m p u t e r v à q u ả n lý h a y đ iề u k h iển f ile từ r e m o te c o m p u te r