Giáo trình mạng máy tính

Giáo trình mạng máy tính Chương này nhằm giới thiệu cho người học những nội dung sau: Các loại mạng truyền dữ liệu đã tồn tại trước khi của mạng máy tính ra đời. Cấu trúc tổng quát của một mạng máy tính. Hai chếđộ truyền tải dữ liệu cơ bản là Chuyển mạch và Chuyển gói. Những lợi ích mà mạng máy tính mang lại. Sau khi học xong chương này, người học phải có được những khả năng sau: Phân biệt được hai loại mạng Chuyển mạch và Chuyển gói; Định nghĩa được mạng máy tính là gì và trình bày được cấu trúc tổng quát của một mạng máy tính. Nêu lên được những lợi ích mà mạng máy tính mang lại

MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 1 MC LC Phân loi mng máy tính theo phm vi đa lý 3 H điu hành mng – NOS (Network Operating System) 16 MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 2 MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) V c bn, mt mng máy tính là mt s các máy tính đc ni kt vi nhau theo mt cách nào đó. Khác vi các trm truyn hình ch gi thông tin đi, các mng máy tính luôn hai chiu, sao cho khi máy tính A gi thông tin ti máy tính B thì B có th tr li li cho A. Nói mt cách khác, mt s máy tính đc kt ni vi nhau và có th trao đi thông tin cho nhau gi là mng máy tính. T nhiu máy tính riêng r, đc lp vi nhau, nu ta kt ni chúng li thành mng máy tính thì chúng có thêm nhng u đim sau: • Nhiu ngi có th dùng chung mt phn mm tin ích. • Mt nhóm ngi cùng thc hin mt đ án nu ni mng h s dùng chung d liu ca đ án, dùng chung tp tin chính (master file) ca đ án, h trao đi thông tin vi nhau d dàng. • D liu đc qun lý tp trung nên an toàn hn, trao đi gia nhng ngi s dng thun li hn, nhanh chóng hn. • Có th dùng chung thit b ngoi vi him, đt tin (máy in, máy v, .). • Ngi s dng trao đi vi nhau th tín d dàng (E-Mail) và có th s dng h mng nh là mt công c đ ph bin tin tc, thông báo v mt chính sách mi, v ni dung bui hp, v các thông tin kinh t khác nh giá c th trng, tin rao vt (mun bán hoc mun mua mt cái gì đó), hoc sp xp thi khoá biu ca mình chen ln vi thi khoá biu ca nhng ngi khác, . • Mt s ngi s dng không cn phi trang b máy tính đt tin (chi phí thp mà chc nng li mnh). • Mng máy tính cho phép ngi lp trình  mt trung tâm máy tính này có th s dng các chng trình tin ích ca mt trung tâm máy tính khác đang ri, s làm tng hiu qu kinh t ca h thng. • Rt an toàn cho d liu và phn mm vì phn mm mng s khoá các tp tin (files) khi có nhng ngi không đ quyn hn truy xut các tp tin và th mc đó. MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 3 PHÂN LOI MNG MÁY TÍNH THEO PHM VI A LÝ Mng máy tính có th phân b trên mt vùng lãnh th nht đnh và có th phân b trong phm vi mt quc gia hay quc t. Da vào phm vi phân b ca mng ngi ta có th phân ra các loi mng nh sau: • GAN (Global Area Network) kt ni máy tính t các châu lc khác nhau. Thông thng kt ni này đc thc hin thông qua mng vin thông và v tinh. • WAN (Wide Area Network) - Mng din rng, kt ni máy tính trong ni b các quc gia hay gia các quc gia trong cùng mt châu lc. Thông thng kt ni này đc thc hin thông qua mng vin thông. Các WAN có th đc kt ni vi nhau thành GAN hay t nó đã là GAN. • MAN (Metropolitan Area Network) kt ni các máy tính trong phm vi mt thành ph. Kt ni này đc thc hin thông qua các môi trng truyn thông tc đ cao (50-100 Mbit/s). • LAN (Local Area Network) - Mng cc b, kt ni các máy tính trong mt khu vc bán kính hp thông thng khong vài trm mét. Kt ni đc thc hin thông qua các môi trng truyn thông tc đ cao ví d cáp đng trc thay cáp quang. LAN thng đc s dng trong ni b mt c quan/t chc .Các LAN có th đc kt ni vi nhau thành WAN. Trong các khái nim nói trên, WAN và LAN là hai khái nim hay đc s dng nht. Mng cc b - LAN Mng cc b (LAN) là h truyn thông tc đ cao đc thit k đ kt ni các máy tính và các thit b x lý d liu khác cùng hot đng vi nhau trong mt khu vc đa lý nh nh  mt tng ca toà nhà, hoc trong mt toà nhà Mt s mng LAN có th kt ni li vi nhau trong mt khu làm vic. Các mng LAN tr nên thông dng vì nó cho phép nhng ngi s dng (users) dùng chung nhng tài nguyên quan trng nh máy in mu,  đa CD- ROM, các phn mm ng dng và nhng thông tin cn thit khác. Trc khi phát trin công ngh LAN các máy tính là đc lp vi nhau, b hn ch bi MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 4 s lng các chng trình tin ích, sau khi kt ni mng rõ ràng hiu qu ca chúng tng lên gp bi.  tn dng ht nhng u đim ca mng LAN ngi ta đã kt ni các LAN riêng bit vào mng chính yu din rng (WAN). Các thit b gn vi mng LAN đu dùng chung mt phng tin truyn tin đó là dây cáp, cáp thng dùng hin nay là: Cáp đng trc (Coaxial cable), Cáp dây xon (shielded twisted pair), cáp quang (Fiber optic), Mi loi dây cáp đu có tính nng khác nhau. Dây cáp đng trc đc ch to gm mt dây đng  gia cht cách đin, chung quanh cht cách đin đc quán bng dây bn kim loi dùng làm dây đt. Gia dây đng dn đin và dây đt có mt lp cách ly, ngoài cùng là mt v bc bo v. Dây đng trc có hai loi, loi nh (Thin) và loi to (Thick). Dây cáp đng trc đc thit k đ truyn tin cho bng tn c bn (Base Band) hoc bng tn rng (broadband). Dây cáp loi to dùng cho đng xa, dây cáp nh dùng cho đng gn, tc đ truyn tin qua cáp đng trc có th đt ti 35 Mbit/s. Dây cáp xon đc ch to bng hai si dây đng (có v bc) xon vào nhau, ngoài cùng có hoc không có lp v bc bo v chng nhiu. Dây cáp quang làm bng các si quang hc, truyn d liu xa, an toàn và không b nhiu và chng đc han r. Tc đ truyn tin qua cáp quang có th đt 100 Mbit/s. Nhìn chung, yu t quyt đnh s dng loi cáp nào là ph thuc vào yêu cu tc đ truyn tin, khong cách đt các thit b, yêu cu an toàn thông tin và cu hình ca mng, Ví d mng Ethernet 10 Base-T là mng dùng kênh truyn gii tn c bn vi thông lng 10 Mbit/s theo tiêu chun quc t ISO/IEC 8802.3 ni bng đôi dây cáp xon không bc kim (UTP) trong Topology hình sao. Vic kt ni các máy tính vi mt dây cáp đc dùng nh mt phng tin truyn tin chung cho tt c các máy tính. Công vic kt ni vt lý vào mng đc thc hin bng cách cm mt card giao tip mng NIC (Network Interface Card) vào trong máy tính và ni nó vi cáp mng. Sau khi kt ni vt lý đã hoàn tt, qun lý vic truyn tin gia các trm trên mng tu thuc vào phn mm mng. u ni ca NIC vi dây cáp có nhiu loi (ph thuc vào cáp mng), hin nay có mt s NIC có hai hoc ba loi đu ni. Chun dùng cho NIC là MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 5 NE2000 do hãng Novell và Eagle dùng đ ch to các loi NIC ca mình. Nu mt NIC tng thích vi chun NE2000 thì ta có th dùng nó cho nhiu loi mng. NIC cng có các loi khác nhau đ đm bo s tng thích vi máy tính 8-bit và 16-bit. Mng LAN thng bao gm mt hoc mt s máy ch (file server, host), còn gi là máy phc v) và mt s máy tính khác gi là trm làm vic (Workstations) hoc còn gi là nút mng (Network node) - mt hoc mt s máy tính cùng ni vào mt thit b nút. Máy ch thng là máy có b x lý (CPU) tc đ cao, b nh (RAM) và đa cng (HD) ln. Trong mt trm mà các phng tin đã đc dùng chung, thì khi mt trm mun gi thông đip cho trm khác, nó dùng mt phn mm trong trm làm vic đt thông đip vào "phong bì", phong bì này gi là gói (packet), bao gm d liu thông đip đc bao bc gia tín hiu đu và tín hiu cui (đó là nhng thông tin đc bit) và s dng phn mm mng đ chuyn gói đn trm đích. NIC s chuyn gói tín hiu vào mng LAN, gói tín hiu đc truyn đi nh mt dòng các bit d liu th hin bng các bin thiên tín hiu đin. Khi nó chy trong cáp dùng chung, mi trm gn vi cáp đu nhn đc tín hiu này, NIC  mi trm s kim tra đa ch đích trong tín hiu đu ca gói đ xác đnh đúng đa ch đn, khi gói tín hiu đi ti trm có đa ch cn đn, đích  trm đó s sao gói tín hiu ri ly d liu ra khi phong bì và đa vào máy tính. Các kiu (Topology) ca mng LAN Topology ca mng là cu trúc hình hc không gian mà thc cht là cách b trí phn t ca mng cng nh cách ni gia chúng vi nhau. Thông thng mng có 3 dng cu trúc là: Mng dng hình sao (Star Topology), mng MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 6 dng vòng (Ring Topology) và mng dng tuyn (Linear Bus Topology). Ngoài 3 dng cu hình k trên còn có mt s dng khác bin tng t 3 dng này nh mng dng cây, mng dng hình sao - vòng, mng hn hp,v.v Mng dng hình sao (Star topology) Mng dng hình sao bao gm mt trung tâm và các nút thông tin. Các nút thông tin là các trm đu cui, các máy tính và các thit b khác ca mng. Trung tâm ca mng điu phi mi hot đng trong mng vi các chc nng c bn là: • Xác đnh cp đa ch gi và nhn đc phép chim tuyn thông tin và liên lc vi nhau. • Cho phép theo dõi và s lý sai trong quá trình trao đi thông tin. • Thông báo các trng thái ca mng . Các u đim ca mng hình sao: • Hot đng theo nguyên lý ni song song nên nu có mt thit b nào đó  mt nút thông tin b hng thì mng vn hot đng bình thng. • Cu trúc mng đn gin và các thut toán điu khin n đnh. • Mng có th m rng hoc thu hp tu theo yêu cu ca ngi s dng. Nhc đim ca mng hình sao: • Kh nng m rng mng hoàn toàn ph thuc vào kh nng ca trung tâm . Khi trung tâm có s c thì toàn mng ngng hot đng. • Mng yêu cu ni đc lp riêng r tng thit b  các nút thông tin đn trung tâm. Khong cách t máy đn trung tâm rt hn ch (100 m). Nhìn chung, mng dng hình sao cho phép ni các máy tính vào mt b tp trung (HUB) bng cáp xon, gii pháp này cho phép ni trc tip máy tính vi HUB không cn thông qua trc BUS, tránh đc các yu t gây ngng tr mng. Gn đây, cùng vi s phát trin switching hub, mô hình này ngày càng tr nên ph bin và chim đa s các mng mi lp. MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 7 Mng hình tuyn (Bus Topology) Theo cách b trí hành lang các đng nh hình v thì máy ch (host) cng nh tt c các máy tính khác (workstation) hoc các nút (node) đu đc ni v vi nhau trên mt trc đng dây cáp chính đ chuyn ti tín hiu. Tt c các nút đu s dng chung đng dây cáp chính này. Phía hai đu dây cáp đc bt bi mt thit b gi là terminator. Các tín hiu và gói d liu (packet) khi di chuyn lên hoc xung trong dây cáp đu mang theo đi ch ca ni đn. Loi hình mng này dùng dây cáp ít nht, d lp đt. Tuy vy cng có nhng bt li đó là s có s ùn tc giao thông khi di chuyn d liu vi lu lng ln và khi có s hng hóc  đon nào đó thì rt khó phát hin, mt s ngng trên đng dây đ sa cha s ngng toàn b h thng. Mng dng vòng (Ring Topology) Mng dng này, b trí theo dng xoay vòng, đng dây cáp đc thit k làm thành mt vòng khép kín, tín hiu chy quanh theo mt chiu nào đó. Các nút truyn tín hiu cho nhau mi thi đim ch đc mt nút mà thôi. D liu truyn đi phi có kèm theo đa ch c th ca mi trm tip nhn. Mng dng vòng có thun li là có th ni rng ra xa, tng đng dây cn thit ít hn so vi hai kiu trên. Nhc đim là đng dây phi khép kín, nu b ngt  mt ni nào đó thì toàn b h thng cng b ngng. Mng dng kt hp • Kt hp hình sao và tuyn (star/Bus Topology) MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 8 Cu hình mng dng này có b phn tách tín hiu (spitter) gi vai trò thit b trung tâm, h thng dây cáp mng có th chn hoc Ring Topology hoc Linear Bus Topology. Li đim ca cu hình này là mng có th gm nhiu nhóm làm vic  cách xa nhau, ARCNET là mng dng kt hp Star/Bus Topology. Cu hình dng này đa li s uyn chuyn trong vic b trí đng dây tng thích d dàng đi vi bt c toà nhà nào. • Kt hp hình sao và vòng (Star/Ring Topology) Cu hình dng kt hp Star/Ring Topology, có mt "th bài" liên lc (Token) đc chuyn vòng quanh mt cái HUB trung tâm. Mi trm làm vic (workstation) đc ni vi HUB - là cu ni gia các trm làm vic và đ tng khong cách cn thit. Các giao thc (Protocol) Mt tp các tiêu chun đ trao đi thông tin gia hai h thng máy tính hoc hai thit b máy tính vi nhau đc gi là giao thc (Protocol). Các giao thc (Protocol) còn đc gi là nghi thc hoc đnh c ca mng máy tính.  đánh giá kh nng ca mt mng đc phân chia bi các trm nh th nào. H s này đc quyt đnh ch yu bi hiu qu s dng môi trng MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 9 truy xut (medium access) ca giao thc, môi trng này  dng tuyn tính hoc vòng Mt trong các giao thc đc s dng nhiu trong các LAN là: 1. Giao thc tranh chp (Contention Protocol) CSMA/CD CSMA là vit tt t ting Anh: Carrier Sense Multiple Access, còn CD là vit tt t: Conllision Detect. S dng giao thc này các trm hoàn toàn có quyn truyn d liu trên mng vi s lng nhiu hay ít và mt cách ngu nhiên hoc bt k khi nào có nhu cu truyn d liu  mi trm. Mi trm s kim tra tuyn và ch khi nào tuyn không bn mi bt đu truyn các gói d liu. CSMA/CD có ngun gc t h thng radio đã phát trin  trng đi hc Hawai vào khong nm 1970, gi là ALOHANET. Vi phng pháp CSMA, thnh thong s có hn mt trm đng thi truyn d liu và to ra s xung đt (collision) làm cho d liu thu đc  các trm b sai lch.  tránh s tranh chp này mi trm đu phi phát hin đc s xung đt d liu. Trm phát phi kim tra Bus trong khi gi d liu đ xác nhn rng tín hiu trên Bus tht s đúng, nh vy mi có th phát hin đc bt k xung đt nào có th xy ra. Khi phát hin có mt s xung đt, lp tc trm phát s gi đi mt mu làm nhiu (Jamming) đã đnh trc đ báo cho tt c các trm là có s xung đt xy ra và chúng s b qua gói d liu này. Sau đó trm phát s trì hoãn mt khong thi gian ngu nhiên trc khi phát li d liu. u đim ca CSMA/CD là đn gin, mm do, hiu qu truyn thông tin cao khi lu lng thông tin ca mng thp và có tính đt bin. Vic thêm vào hay dch chuyn các trm trên tuyn không nh hng đn các th tc ca giao thc. im bt li ca CSMA/CD là hiu sut ca tuyn gim xung nhanh chóng khi phi ti quá nhiu thông tin. 2. Giao thc truyn token (Token passing protocol) ây là giao thc thông dng sau CSMA/CD đc dùng trong các LAN có cu trúc vòng (Ring). Trong phng pháp này, khi điu khin mng hoc token đc truyn ln lt t trm này đn trm khác. Token là mt khi d liu đc bit. Khi mt trm đang chim token thì nó có th phát đi mt gói d liu. Khi đã phát ht gói d liu cho phép hoc không còn gì đ phát na thì trm đó li gi token sang trm k tip. [...]... 5-25 máy tính) và c ng có th dùng cho các m ng l n g m hàng tr m máy tính Trong nh ng n m qua, Novell ã cho ra nhi u phiên b n c a Netware: Netware 2.2, 3.11 4.0 và hi n có 4.1 Netware là m t h i u hành m ng c c b dùng cho các máy vi tính theo chu n c a IBM hay các máy tính Apple Macintosh, ch y h i u hành MS-DOS ho c OS/2 H i u hành này t ng i g n nh , d cài t (máy ch ch c n th m chí M NG MÁY TÍNH... u trúc m ng c a ISO, m ng truy n s li u Ethernet cho phép a vào m ng các lo i máy tính khác nhau k c máy tính mini Ethernet có các c tính k thu t ch y u sau ây: Có c u trúc d ng tuy n phân o n, ng truy n dùng cáp tín hi u truy n trên m ng c mã hoá theo ki u (Manchester), t c truy n d li u là 10 Mb/s ng tr c, ng b M NG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 14 Chi u dài t i a c a m t o n cáp tuy n là 500m, các... dùng r t ph bi n trong gi i khoa h c, giáo d c H i u hành m ng UNIX là h i u hành a nhi m, a ng i s d ng, ph c v cho truy n thông t t Nh c i m c a nó là hi n nay có nhi u Version khác nhau, không th ng nh t gây khó kh n cho ng i s d ng Ngoài ra h i u hành này khá ph c t p l i òi h i c u hình máy m nh (tr c ây ch y trên máy mini, g n ây có SCO UNIX ch y trên máy vi tính v i c u hình m nh) H i u hành m... t xa ho c chuy n m t file gi a 2 máy M NG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 12 M c 6: M c ti p nh n (Presentation Layer) M c này gi i quy t các th t c ti p nh n d li u m t cách chính quy vào m ng, nhi m v c a m c này là l a ch n cách ti p nh n d li u, bi n i các ký t , ch s c a mã ASCII hay các mã khác và các ký t i u khi n thành m t ki u mã nh phân th ng nh t các lo i máy khác nhau u có th thâm nh p vào... càng ph bi n r ng rãi Ngoài ra, Windows NT có th liên k t t t v i máy ch Novell Netware Tuy nhiên, ch y có hi u qu , Windows NT c ng òi h i c u hình máy t ng i m nh H i u hành m ng Windows for Worrkgroup: ây là h i u hành m ng ngang hàng nh , cho phép m t nhóm ng i làm vi c (kho ng 34 ng i) dùng chung a trên máy c a nhau, dùng chung máy in nh ng không cho phép ch y chung m t ng d ng H d dàng cài t... trên a ch phân l p c a m ng và cung c p các d ch v nh b o m t, qu n lý l u thông Gi ng nh bridge, router là m t thi t b siêu thông minh m ng th c s l n router bi t a ch c a t t c các máy tính i v i các t ng phía M NG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) và có th chuy n các thông i p cho phù h p Chúng còn phân nh truy n g i t ng thông i p có hi u qu 16 ng- Theo mô hình OSI thì ch c n ng c a router thu c m c... không ng b ATM H I U HÀNH M NG – NOS (NETWORK OPERATING SYSTEM) Cùng v i s nghiên c u và phát tri n m ng máy tính, h i u hành m ng ã c nhi u công ty u t nghiên c u và ã công b nhi u ph n m m qu n lý và i u hành m ng có hi u qu nh : NetWare c a công ty NOVELL, LAN Manager c a Microsoft dùng cho các máy server ch y h i u hành OS/2, LAN server c a IBM (g n nh ng nh t v i LAN Manager), Vines c a Banyan Systems... và t ch c Các t ch c có th quan tâm h n n ISDN có kh n ng cao h n ("primary" ISDN) v i t c t ng c ng b ng t c 1.544 Mbit/s c a ng T1 C c phí khi s d ng ISDN c tính theo th i gian, m t s tr ng h p tính theo l ng d li u c truy n i và m t s thì tính theo c hai CATV link Công ty d n cáp trong khu v c c a b n có th cho b n thuê m t "ch " trên ng cáp c a h v i giá h p d n h n v i ng i n tho i C n ph i bi... ho c không cho phép b i ng i i u hành m ng t trung tâm qu n lý hub Có ba lo i hub: Hub n (stand alone hub) Hub phân t ng (stackable hub, có tài li u g i là HUB s p x p) Hub modun (modular hub) M NG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 15 Modular hub r t ph bi n cho các h th ng m ng vì nó có th d dàng m r ng và luôn có ch c n ng qu n lý, modular có t 4 n 14 khe c m, có th l p thêm các modun Ethernet 10BASET... c c u trúc t th p n cao M c 1: M c v t lý (Physical layer) Th c ch t c a m c này là th c hi n n i li n các ph n t c a m ng thành m t h th ng b ng các ph ng pháp v t lý, m c này s có các th t c M NG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) m b o cho các yêu c u v chuy n m ch ho t ng truy n th c cho các chu i bit thông tin 11 ng nh m t o ra các M c 2: M c móc n i d li u (Data Link Layer) Nhi m v các bit b o truy . System)........................................ 16 MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) 2 MNG MÁY TÍNH (COMPUTER NETWORKS) V c bn, mt mng máy tính là mt s các máy tính đc ni kt vi. các mng máy tính luôn hai chiu, sao cho khi máy tính A gi thông tin ti máy tính B thì B có th tr li li cho A. Nói mt cách khác, mt s máy tính đc