Các đặc tính kỷ thuật của mạng LAN

Bước vào thế kỷ 21 thời đại lấy công nghệ thông tin làm nòng cốt phát triển các ngành kinh tế khác. Sự bùng nổ thông tin toàn cầu và kỹ thuật mạng INTERNET phát triễn như vũ b•o đ• làm thay đổi suy nghĩ của nhiều nhà làm tin học ở nước ta nói riêng và toàn cầu nói chung. Từ thuở sơ khai con người thấy việc kết hợp một nhóm người lại thì làm việc có hiệu quả hơn rất nhiêù so với việc phân tán và lẻ tẻ trong công việc , chính vì lẻ thiết thực đó mà mạng máy tính ra đời. Sự ra đời của mạng máy tính đ• mang lại giá trị thực tiễn vô cùng to lớn cho nhân loại thông qua việc giúp cho con người như được xích lại gần nhau hơn, các thông tin quan trọng chuyển tải khai thác, xử lý kịp thời, trung thực và chính xác. Với sự xuất hiện của mạng máy tính khoảng cách về địa lý, không gian và thời gian như được thu hẹp lại. Việt Nam chính thức tham gia vào mạng máy tính INTERNET từ tháng 12 năm 1997 với tổng số 4 triệu máy điện thoại và 30 nghìn thuê bao INTERNET, đ• tạo điều kiện cho mạng máy tính phát triển mạnh mẻ hơn bao giờ hết. Nhận thấy nhu cầu làm việc nhóm chia sẻ thông tin trong các cơ quan, nên em tập chung nghiên cứu về đề tài này.

Lời nói đầu Bớc vào thế kỷ 21 thời đại lấy công nghệ thông tin làm nòng cốt phát triển các ngành kinh tế khác. Sự bùng nổ thông tin toàn cầu và kỹ thuật mạng INTERNET phát triễn nh vũ bão đã làm thay đổi suy nghĩ của nhiều nhà làm tin học ở nớc ta nói riêng và toàn cầu nói chung. Từ thuở sơ khai con ngời thấy việc kết hợp một nhóm ngời lại thì làm việc có hiệu quả hơn rất nhiêù so với việc phân tán và lẻ tẻ trong công việc , chính vì lẻ thiết thực đó mà mạng máy tính ra đời. Sự ra đời của mạng máy tính đã mang lại giá trị thực tiễn vô cùng to lớn cho nhân loại thông qua việc giúp cho con ngời nh đợc xích lại gần nhau hơn, các thông tin quan trọng chuyển tải khai thác, xử lý kịp thời, trung thực và chính xác. Với sự xuất hiện của mạng máy tính khoảng cách về địa lý, không gian và thời gian nh đợc thu hẹp lại. Việt Nam chính thức tham gia vào mạng máy tính INTERNET từ tháng 12 năm 1997 với tổng số 4 triệu máy điện thoại và 30 nghìn thuê bao INTERNET, đã tạo điều kiện cho mạng máy tính phát triển mạnh mẻ hơn bao giờ hết. Nhận thấy nhu cầu làm việc nhóm chia sẻ thông tin trong các cơ quan, nên em tập chung nghiên cứu về đề tài này. Do thời gian có hạn nên em không thể tránh khỏi thiếu sót, em rất mong đợc sự góp ý của quý thầy cô. Em xin cảm ơn khoa Điện tử_ viễn thông, đặc biệt là thầy giáo: Thái vinh Hiển , ngời đã giúp em hoàn thành cuấn đồ án tốt nghiệp này. Hà nội, tháng 05 năm 2003. Sinh viên Trần văn Dũng 1 Phần I Tổng quan về mạng máy tính Chơng 1 Mạng máy tính 1.1 Mạng máy tính là gì. Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính đợc kết nối với nhau bằng đờng truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó, nhằm mục đích trao đổi thông tin giữa các máy tính. Mạng máy tính sử dụng một số nguyên tắc căn bản để truyền. - Đảm bảo không bị mất mát khi truyền. - Thông tin phải đợc truyền nhanh chóng, kịp thời, chính xác. - Các máy tính trong một mạng phải nhận biết đợc nhau. - Cách đặt tên trong mạng, cũng nh cách thức xác định đờng truyền trên mạng phải tuân theo một chuẩn nhất định. 1.2 Phân loại mạng máy tính. Ngời ta phân loại mạng khác nhau dựa trên các yếu tố sau. Nguyên tắc phân chia tài nguyên trên mạng, khoảng cách về địa lý, kỹ thuật chuyển mạch. Nhìn chung tất cả các mạng máy tính đều có thành phần chức năng và đặc tính nhất định đó là. - Máy phục vụ (Server) cung cấp tài nguyên cho ngời sử dụng mạng. - Máy khách (Client) truy cập tài nguyên dùng chung do máy phục vụ cung cấp. - Phơng tiện truyền dẫn. - Dữ liệu dùng chung. - Máy in và các thiết bị dùng chung khác. 2 Bất chấp những điểm tơng đồng trên căn cứ vào nguyên tắc phân chia tài nguyên mạng máy tính đợc chia thành hai mạng rõ rệt- mạng ngang hàng (pear to - pear) và mạng dựa trên máy phục vụ. 1.2.1.1 Mạng ngang hàng. ở mạng này mỗi máy tính có thể kiêm các vai trò máy phục vụ và máy khách. Mạng ngang hàng cho phép các nhóm nhỏ ngời dùng dễ ràng dùng chung dữ liệu, thiết bị ngoại vi và dễ cài đặt thiết bị rẻ tiền. 1.2.1.2 Mạng dựa trên máy phục vụ. Mạng này lý tởng nhất đối với các mạng dùng chung nhiều tài nguyên và dữ liệu. Ngời quản trị mạng có nhiệm vụ giám sát hoạt động trên mạng và đảm bảo sự duy trì an toàn trên mạng. Loại mạng này có thể có từ một máy phục vụ trở lên, tuỳ thuộc vào lu lợng và số lợng thiết bị ngoại vi. Ngoài ra còn có loại mạng kết hợp các đặc tính u việt của cả hai loại mạng trên. Loại mạng này thông dụng nhất nhng đòi hỏi nhiều thời gian và công sức hoạch định. 1.2.2 Phân loại theo khoảng cách địa lý. Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính thì ta có mạng cục bộ, mạng đô thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu. - Mạng cục bộ gọi tắt là LAN (Local Area Network)- mạng này đợc cài đặt trong phạm vi nhỏ với khoảng cách lớn nhất giữa các nút mạng là vài chục km. - Mạng đô thị gọi tắt là MAN (Metropolitan Area Network)- mạng này đợc cài đặt trong phạm vi đô thị hoặc một trung tâm kinh tế xã hội có bán kính khoảng 100 km trở lại. - Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network) mạng này có phạm vi có thể vợt qua biên giới, quốc gia và thậm chí cả lục địa. - Mạng toàn cầu GAN. 1.2.3 Phân loại theo kỷ thuật chuyển mạch. 3 Nếu lấy kỷ thuật chuyển mạch làm yếu tố chính thì ta sẽ có mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch gói, mạng chuyển mạch thông báo. 1.2.3.1. Mạng chuyển mạch kênh. Đây là mạng mà giữa hai thực thễ muốn liên lạc với nhau, thì giữa chúng sẽ gây ra một kênh cố định và dữ liệu đợc truyền đi qua kênh đó, kênh đó đợc duy trì đến khi một trong hai thực thể không liên lạc tiếp quá trình truyền dữ liệu của chuyển mạch kênh gồm ba giai đoạn : * Thiết lập đờng truyền. * Truyền dữ liệu. * Huỷ bỏ kênh. Hình 1.1 Mạng chuyển mạch kênh Phơng pháp này có nhợc 2 điểm sau : - Tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh cố định giửa hai thực thễ. - Hiệu suất sử dụng đờng truyền không cao.Vì có lúc kênh bị huỷ bỏ không do cả hai bên đều hết thông tin cần truyền này.Mạng điện thoại là một ví dụ điển hình của mạng chuyển mạch kênh. 1.2.3.2 Mạng chuyển mạch thông báo. 4 A S2 S1 S3 S4 S5 S6 B DATA DATA DATA3 Thông báo (Message)- là một đơn vị thông tin của ngời sử dụng, có khuôn dạng đợc quy định trớc. Mỗi thông báo đều có chứa vùng thông tin điều khiển trong đó chỉ định rõ đích của thông báo. Căn cứ vào thông tin mà mỗi nút trung gian có thể chuyển thông báo tới nút kế tiếp theo đờng dẩn tới đích của nó. Mỗi nút cần phải lu trữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển trên thông báo để rồi sau đó chuyển tiếp thông báo đi. Tuỳ thuộc vào điều kiện của mạng, các thông báo khác nhau có thể gửi đi bằng các con đờng khác nhau. Hình 1.2 Mạng chuyển mạch thông báo Mạng chuyển mạch thông báo thích hợp với dịch vụ th điện tử (Electronic Mail) hơn là áp dụng có tính thời gian thực, vì tồn tại độ trễ nhất định do lu trữ và xử lý thông tin điều khiển tại mỗi nút. Phơng pháp chuyển mạch thông báo có những u điểm sau: _ Hiệu xuất sử dụng đờng truyền cao vì không chiếm dụng độc quyền mà đợc phân chia giữa nhiều thực thể. _ Mỗi nút mạng có thể lu trữ thông báo cho tới khi kênh truyền rỗi mới gửi thông báo đi. Do đó giảm đợc tình trạng tắc nghẽn của mạng. _ Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp độ u tiên cho các thông báo. 5 A S2 S1 S3 S4 S5 B MASSAGE _ Có thể tăng hiệu suất sử dụng giải thông của mạng bằng cách gán địa chỉ quảng bá (Broad Cast addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều mục đích. Bên cạnh những u điểm còn sự hạn chế về kích thớc của thông báo, có thể dẫn đến phí tổn lu trữ tạm thời cao và ảnh hởng đến thời gian đáp và chất lợng truyền đi 1.3.3.3 Mạng chuyển mạch gói . Về cơ bản mạng chuyễn mạch gói và mạng chuyển mạch thông báo là gần giống nhau. Điểm khác biệt là các gói đợc giới hạn kích thớc tối đa sao cho các nút mạng có thể xử lý toàn bộ gói tin trong bộ nhớ mà không cần lu trữ tạm thời trên đĩa (hình 1.3). Do đó mạng chuyển mạch gói chuyển các gói tin đi rất nhanh, bằng nhiều con đờng khác nhau và hiệu quả cao hơn mạng chuyển mạch thông báo. Hình 1.3 Mạng chuyển mạch gói Vấn đề khó khăn nhất của mạng loại này là việc tập hợp các gói tin để tạo lại thông báo ban đầu của ngời sử dụng, đặc biệt biệt trong trờng hợp các gói tin truyền theo nhiều đờng khác nhau. Chơng 2 Cấu trúc mạng 2.1 Điểm - Điểm. 6 s1 s2 s4 s5 s3 s6 b a 1 2 3 4 4 1 4 2 1 1 2 2 4 3 3 4 2 3 1 2 3 4 Mạng chuyển mạch gói Kiểu cấu trúc điểm - điểm trong đó có các đờng truyền nối từng cặp nút với nhau. Khi một tin báo đợc truyền từ một nút nguồn nào đấy tới sẽ đợc tiếp nhận và lu trữ đầy đủ ở các nút mạng trung gian cho đến khi đờng truyền rỗi thì nó đợc gửi tiếp đi. Cứ nh thế cho đến tận nút đích của tin báo đó. Do cách thức làm việc này ngời ta gọi mạng này là mạng lugửi tiếp ở (hình 2.1 ) dới đây cho ta thấy một số ví dụ về kiểu mạng điểm - điểm. Hình 2.1 Một số kiểu dạng mạng điểm-điểm (A) Hình sao (B) Chu trình (C) Hình cây (D) Đầy đủ 2.2 Kiểu Khuếch tán. Đối với kiểu này tất cả các nút phân chia chung một đờng truyền vật lý. Dữ liệu đ- ợc gửi đi từ một nút nào đó sẻ có thể đợc tiếp nhận bởi các nút còn lại, bởi vậy cần 7 chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu đến mỗi nút căn cứ vào đó để kiểm tra thêm dử liệu có phải dành cho mình không. Hình 2.2 Một số dạng mạng kiểu quảng bá Trong cấu trúc mạng BUS và vòng, cần một cơ chế trọng tài để giãi quyết các đụng độ khi có nhiều nút muốn truyền thông tin đồng thời Các mạng khuyếch tán có thể đợc chia ra làm hai loại (Tỉnh và động) tuỳ thuộc vào việc cấp phát đờng truyền Một kiểu cấp phát tỉnh điển hình là chia thời gian thành các khoảng rời rạc, mà dùng cơ chế tỉnh điển hình là chia thời gian thành các khoảng rời rạc, và dùng cơ chế quay vòng để cấp phát đờng truyền. Mỗi nút chỉ đợc phát tin đi tới cửa của thời gian của nó. Tuy nhiên nếu nút đợc cấp phát đờng truyền mà không có gì để truyền thì sẽ gây ra lãng phí vô ích. Vì thế trong một số hệ thống ngời ta cố gắng cung cấp phát động (cấp đờng truyền theo yêu cầu) của kênh truyền cho các nút, các phơng pháp cấp phát động có thể tập trung hay phân tán. 8 (a) (b) Dạng BUS Dạng vòng Một số dạng mạng kiểu quảng bá Theo kiểu tập trung thì chỉ có một bộ phận duy nhất (nh trọng tài BUS chẳng hạn) có quyền xác định ai đợc cấp phát bằng cách nhận các yêu cầu và quyết định theo một giải pháp nào đấy. Còn kiểu phân tán thì không có bộ phận tập trung. Nh thế mỗi nút sẽ tự quyết định quyền đợc truyền hay không và ngời ta đã thiết kế đợc giải thuật để khắc phục những tình trạng hổn loạn tiềm năng khi trong một khoảng thời gian một số nút yêu cầu truyền. 2.3 Kiến trúc mạng phân tầng và mô hình OSI. 2.3.1. Kiến trúc mạng phân tầng. Phần lớn các loại máy hiện nay đều đợc phân tích thiết kế theo quan điểm phân tầng. Mỗi hệ thống thành phần của mạng đợc xem nh là một cấu trúc đa tầng trong đó mỗi tầng đợc xây dựng trên tầng trớc nó, số lợng các tầng cũng nh trên và chức năng của mỗi tầng tuỳ thuộc vào nhà thiết kế. Tuy nhiên trong hầu hết các mạng mục đích các tầng là để cung cấp một số dịch vụ nhất định cho tầng cao hơn . 9 Tầng N . . . Tầng i +1 Tầng i Tầng i-1 . . . Tầng 1 Tầng 1 Tầng i-1 Tầng i Tầng i +1 Tầng N . . . . . . Tầng N Tầng i +1 Tầng i Tầng i-1 Tầng 1 Tầng 1 Tầng i-1 Tầng i Tầng i +1 Tầng N . . . . . . . . . . . . Môi trường truyền thông Hình 2.3 Minh hoạ kiến trúc phân tầng 2.3.2 Mô hình OSI. Để xây dựng mô hình OSI, OSI cũng xuất phát từ kiến trúc phân tầng trình bầy ở mục trên dựa trên nguyên tắc sau đây. - Đễ đơn giản cần hạn chế số tầng. - Tạo tơng tác giữa các tầng sao cho các tơng tác và mô tả các dịch vụ tối thiểu. - Chia các tầng sao cho các chức năng khác nhau đợc tách biệt với nhau, và các tầng ứng dụng các loại công nghệ khác nhau cũng đợc khác biệt. - Chọn danh giới các tầng theo kinh nghiệm đã đợc chứng tỏ là thành công. - Các chức năng đợc định vị sao cho có thể thiết kế lại tầng mà ảnh hởng ít nhất tới các tầng kế nó. - Tạo danh giới các tầng sao cho có thể chuẩn hoá giao diện tơng ứng. - Tạo một tầng dữ liệu đợc xử lý một cách khác biệt. - Cho phép thay đổi chức năng hoặc giao thức trong một tầng không làm ảnh h- ởng đến tầng khác. - Mỗi tầng chỉ có các danh giới với các tầng kế trên hoặc dới nó, các nguyên tắc t- ơng tự khi chia các tầng con. - Có thể chia một tầng thành các tầng con khi cần thiết. - Tạo các tầng con để cho phép giao diện với các tầng kế cận. - Cho phép huỷ bỏ các tầng con khi không cần thiết. 10