Khái niêm cơ bản cơ sở mạng máy tính

Khái niêm cơ bản cơ sở mạng máy tính

Vietebooks Nguyn Hong Cng Những khái niệm sở mạng máy tính Thái Nguyên năm 2004 Phần I Tổng quan mạng máy tính I Một số khái niệm mạng máy tính Khái niệm mạng máy tính Mạng máy tính tập hợp máy tính đợc nối với đờng truyền vật lý theo kiến trúc Trang Vietebooks Nguyn Hong Cng Nh bao gồm khái niệm cần quan tâm đờng truyền vật lý kiến trúc mạng máy tính Đờng truyền vật lý Dùng để chuyển tín hiệu điện tử máy tính với Các tín hiệu điện tử dới dạng xung nhị phân (on -off) Hiện có loại đờng truyền đờng truyền hữu tuyến (cable) đờng truyền vô tuyến (wireless) đợc sử dụng việc kết nối mạng máy tính Đờng cáp hữu tuyến gồm có : Cáp đồng trục (Coaxial) Cáp đôi xoắn (twisted - pair cable), gåm cã hai lo¹i : cã bäc kim không bọc kim Sợi cáp quang (fiber - optic cable) Đờng vô tuyến gồm có : Radio Sóng cực ngắn Tia hồng ngoại Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng thể cách nối máy tính với tập hợp quy tắc, quy ớc mà tất thực thể tham gia truyền thông mạng phải tuân theo để bảo đảm cho mạng hoạt động tốt Cách nối máy tính đợc gọi hình trạng mạng (topolopy) Tập hợp quy tắc, quy ớc đợc gọi giao thức mạng Cách nối mạng Có hai kiểu nối mạng chủ yếu nối điểm - điểm (point to point ) nối quảng bá (broadcast hay point ti multipoint) Theo kiểu điểm điểm đờng truyền nối cặp nút với nút có trách nhiệm lu trữ tạm thời sau chuyển tiếp liệu tới đích Do cách thức làm việc nh nên gọi mạng lu chuyển tiếp (Store and forward) Dới số kiểu nối điểm - điểm Hình Trang Chu trình (loop) Vietebooks Nguyn Hong Cng Hình Kiểu nối quảng bá : Tất nút phân chia chung đờng truyền vật lý Dữ liệu đợc gửi từ nút đợc tiếp nhận tất nút lại, cần phải địa đích liệu để nút vào kiểm tra xem liệu có phải dành cho hay không ? Một số dạng topo mạng kiểu quảng bá : Bus (xa lộ) Ring (Vòng) Giao thức mạng : Khi trao đổi thông tin cho dù đơn giản phải tuân theo quy tắc định Ví dụ hai ngời nói chuyện với phải tuân thủ nguyên tắc: ngời nói ngời nghe ngợc lại Việc truyền thông tin mạng vậy, cần phải có quy tắc định (từ khuôn dạng cú pháp, ngữ nghĩa đến thủ tục gửi nhận liệu, kiểm soát chất lợng truyền tin ) Tâp hợp tất quy tắc đợc gọi giao thức cđa m¹ng (Protocol) HiƯn cã nhiỊu lo¹i giao thøc khác nhau, tuỳ theo trờng hợp mà ngời thiết kế mạng chọn giao thức cho phù hợp Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách phân loại máy tính khác theo tiêu khác Nếu lấy khoảng cách địa lý làm tiêu phân loại ta chia mạng máy tính thành loại : mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng mạng toàn cầu Mạng cục bộ: (Local Area Networks viết tắt LAN) loại mạng cài đặt phạm vi nhỏ hẹp ( ví dụ phạm vi nhà) với khoảng cách lớn nút mạng vài chơc Km trë l¹i Trang Vietebooks Nguyễn Hồng Cương Mạng đô thị (Metropolitan Area Networks - MAN) mạng đợc cài đặt phạm vi đô thị trung tâm kinh tế xà hội có bán kính khoảng 100 km trở lại Mạng diện rộng (Wide Area Networks - viết tắt WAN) loại mạng mà phạm vi quốc gia vợt qua biên giới quốc gia chí lục địa Mạng toàn cầu (Global Area Networks - viết tắt GAN) phạm vi toàn cầu Chú ý tính chất địa lý tơng đối Hiện với phát triển công nghệ truyền dẫn quản trị mạng ranh giới mờ Các thiết bị thờng dùng mạng 3.1 Đờng truyền 3.1.1 Cáp truyền Cáp đồng trục Gồm dây dẫn trung tâm thờng đồng cứng Một dây dẫn tạo thành đờng ống bao bọc xung quanh đờng dẫn trung tâm, dây dẫn dây bện kim loại (nó có tên lớp bọc kim có khả chống nhiễu) hai lớp dây dẫn lớp cách ly Lớp bọc kim Vỏ Lớp bọc kim Lõi đồng Lõi đồng Cáp xoắn đôi Gồm cặp dây dẫn đồng xoắn với Hiện có hai loại cáp xoắn đôi cáp có bọc kim STP cáp không bọc kim UTP Sợi cáp quang (Fiber - Optic cable) Gồm dây dẫn trung tâm bó thuỷ tinh plastic truyền dẫn tín hiệu quang đợc bọc lớp vỏ có tác dụng phản xạ tín hiệu trở lại để tránh hao giảm tín hiệu 3.1.2 Đờng truyền vô tuyến Radio thờng dải tần tõ 10 - GHz  Viba cã d¹ng truyền thông viba: mặt đất vệ tinh, hệ thống viba mặt đất thờng có giải tần từ 4-6 GHz 21-23GHz, tốc độ truyền 1-10Mb/s Hệ thống hồng ngoại 3.2 Các giao tiếp mạng Trang Vietebooks Nguyễn Hồng Cương Card giao tiÕp m¹ng ( Network Interface Card - NIC) Là loại thiết bị phổ thông để nối máy tính với mạng Trong NIC cã mét bé thu ph¸t víi mét sè kiĨu ®Çu nèi 3.3 Bé tËp trung - Hub Hub lµ bé chia hay cịng cã thĨ gäi lµ tập trung dùng để đấu mạng Ngời ta chia làm loại Hub sau: 3.4 Modem (Bộ điều chế giải chế ) Là thiết bị có chức chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tơng tự ngợc lại, dùng để kết nối máy tính qua đờng điện thoại Modem cho phép trao đổi th ®iƯn tư, trun tƯp, trun fax Chó ý r»ng modem dùng để nối mạng xa với Tuy nhiên kết hợp với Router để kết nối mạng thông qua mạng điện thoại chuyển mạnh công cộng 3.5 Router ( Bộ chọn đờng) Router thiết bị thông minh, thực giải thuật chọn đờng tối u cho gói tin theo tiêu Router cho phép nối kiểu mạng khác thành liên mạng Thành phần mạng Các thành phần mạng bao gồm máy chủ (Server) , máy trạm (WorkStation) , thiết bị dùng chung mạng nh máy in, ổ đĩa Máy Server Trong mét m¹ng cã thĨ cã mét hay nhiỊu máy Server, máy có cấu hình mạnh thờng sử dụng để quản lý hoạt động mạng nh phân chia tài nguyên mạng, trao đổi thông tin trạm Máy Trạm (WorkStation) Là máy tính cá nhân đợc nối với nối với máy chủ theo kiến trúc Ngời sử dụng làm việc mạng thông qua trạm Tại tài nguyên riêng ngời dùng sử dụng tài nguyên chung mạng Các thiết bị dùng chung Các thiết bị tài nguyên chung mạng bao gồm máy in, máy quét Scaner, ổ đĩa máy trạm mạng ta sử dụng đợc chúng, việc điều hành phân chia sử dụng hệ điều hành mạng đảm nhiệm Địa mạng Khi thực việc truyền tin hai máy tính mạng ta cần phải có chế để xác định đợc máy làm việc với máy Do máy cần thiết phải có địa địa phải đảm bảo tính mạng Trang Vietebooks Nguyn Hong Cng Tuỳ theo loại giao thức mà cách thể địa khác Dới ta xét loại giao thức thông dụng , giao thức TCP/IP Sơ đồ địa hoá để định danh trạm (host) liên mạng đợc gọi địa IP có độ dài 32 bit đợc chia làm vùng vùng byte biểu thị dới dạng thập phân , nhị phân thập lục phân Cách viết phổ biến ký pháp thập phân có dấu chấm để tách vùng Do tổ chức độ lớn mạng con, ngời ta chia địa chØ IP lµm líp A, B, C, D, E Bit byte đợc đợc dùng ®Ĩ ®Þnh danh líp ®Þa chØ : Líp A 1110 Líp D 10 Líp B 11110 Líp E 110 Lớp C Lớp A Cho phép định danh 126 mạng với tối đa 16 triệu host mạng Lớp dùng cho mạng có số trạm cực lớn Lớp B Cho phép định danh tới 16384 mạng với tối đa 65534 host mạng Lớp C Cho phép định danh tới triệu mạng với tối đa 254 host mạng Lớp D Dùng để gửi IP datagram tới nhóm host mạng Lớp E dự 7phòng dùng15trong 16 t¬ng lai 23 24 Netid Hostid 10 15 16 Netid 11 15 16 31 31 Hostid 15 16 23 24 31 Multicast address VÝ dô 10000000 00000011 128.3.2.3 23 24 Netid 11 23 24 Hostid 31 00000010 00000011 Líp B (Netid = 128.3; hostid = 2.3 ) Kh¸i niƯm vïng (Domain) Trang Líp A Líp B Líp C Líp D Vietebooks Nguyễn Hồng Cương Trong mét m¹ng lín, cã nhiỊu ngêi sư dụng, để tiện lợi cho việc quản lý ngời ta chia làm nhiều vùng (Domain), vùng có tên riêng (Domain name) , vùng có mét danh s¸ch c¸c ngêi dïng (User), c¸ch tỉ chøc gần tơng tự nh ta phân chia quản lý theo kiểu quan có nhiều phòng ban, phòng lại có nhiều nhân viên Việc định danh danh vùng, thêm bớt User vùng ngời quản trị mạng thực Trang Vietebooks Nguyễn Hồng Cương PHẦN II THIẾT BỊ MẠNG VÀ GIAO THỨC MẠNG Chương THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠNG MÁY TÍNH I CARD GIAO TIẾP MẠNG ( NETWORK INTERFACE CARD) Các phận giao tiếp thiết kế bảng mạch (mainboard) máy tính dạng giao tiếp mạng gọi card giao tiếp mạng NIC (Network Interface Card) thích nghi đường truyền Một NIC cài vào khe cắm (slot) máy tính Đây thiết bị phổ dụng để nối máy tính với mạng Trong NIC có thu phát (transceiver) với số kiểu đầu nối Bộ thu phát chuyển đổi tín hiệu bên máy tính thành tín hiệu mà mạng đòi hỏi Card giao tiếp phải có đầu nối hợp với cáp Nếu dùng cáp đồng trục loại nhỏ card giao tiếp mạng phải có đầu nối BNC, cáp xoắn đôi card phải có đầu nối RJ-45 II THIẾT BỊ TẬP TRUNG DÂY (HUB) : Hub chia hay gọi tập trung dây dùng để đấu nối mạng Theo hoạt động chưc năng, người ta phân biệt có loại Hub khác sau : HUB THỤ ĐỘNG : Loại hub không chứa linh kiện điện tử cưng 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) Trang Vietebooks Nguyễn Hồng Cương HUB CHỦ ĐỘNG : loại hub có linh kiện điện tử khuếch đại xử lý tín hiệu điện tử tryuền 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 hub chủ động cao đáng kể so với hub bị động HUB THÔNG MINH : hub chủ động có thêm chức quản trị hub: nhiều hub hiệân hỗ trợ giao thức quản trị mạng cho phép hub gửi 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 III BỘ LẶP (REPEATER) Bộ lặp (repeater) thiêt bị nối hai đầu đoạn cáp với cần mở rộng mạng Nó dùng độ dài tổng cộng cáp vượt độ dài cực đại cho phép Bộ lặp dùng với mạng Ethrnet nối với cáp đồn trục, mạng dùng cáp UTP hub lặp Trang Vietebooks Nguyễn Hoàng Cương pc pc pc pc Bộ lặp pc IV pc pc CẦU NỐI (BRIDGE) Cầu nối (Bridge) thiết bị làm việc lớp liên kết liệu ( Data link layer) mô hình OSI Nó thiết bị dùng để nối hai mạng cho chúng hoạt động mạng Cầu nối chuyển tín hiệu có đích phần mạng phía bên Cầu nối làm điều thiết bị mạng có địa địa đích đươc đặt tiêu đề gói tin truyền Giả sử có hai mạng LAN A LAN B Ta có mô hình sau : Pc A Pc B Pc (x) LAN A bridge LAN B Pc Pc Trang 10 Pc (n) ... 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... nối kiểu mạng khác thành liên mạng Thành phần mạng Các thành phần mạng bao gồm máy chủ (Server) , máy trạm (WorkStation) , thiết bị dùng chung mạng nh máy in, ổ đĩa Máy Server Trong mạng có... mạng chọn giao thức cho phù hợp Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách phân loại máy tính khác theo tiêu khác Nếu lấy khoảng cách địa lý làm tiêu phân loại ta chia mạng máy tính thành loại : mạng