BÀI GIẢNG KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BM.05-QT.DT.04 15/3/12-REV:0 BÀI GIẢNG TÊN HỌC PHẦN : KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU MÃ HỌC PHẦN : 17305 HỆ ĐÀO TẠO : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY HẢI PHỊNG, 12/2013 -0- -1- MỤC LỤC Chương I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Tin tức - liệu - tín hiệu .4 1.2 Mã hóa liệu 1.3 Các phương pháp truyền tin 17 Chương II: HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG 19 2.1 Giới thiệu hệ thống truyền thông .19 2.2 Hệ thống truyền số liệu 21 2.3 Các hệ thống truyền số liệu thường gặp .22 2.4 Môi trường truyền tin 24 2.5 Các chuẩn giao tiếp truyền thông 37 2.6 Mạng truyền thông 48 Chương III: KỸ THUẬT TRUYỀN SỐ LIỆU 50 3.1 Giới thiệu kỹ thuật truyền số liệu .50 3.2 Kỹ thuật định khung truyền số liệu .50 3.3 Kỹ thuật truyền nối tiếp không đồng .51 3.4 Kỹ thuật truyền nối tiếp đồng 53 3.5 Các kỹ thuật truy nhập đường truyền 59 Chương IV: CÁC VẤN ĐỀ TRONG TRUYỀN SỐ LIỆU .63 4.1 Vấn đề phát sai sửa sai .63 4.2 Vấn đề nén liệu 74 4.3 Vấn đề bảo mật liệu 87 4.4 Vấn đề điều khiển lưu lương 87 4.5 Vấn đề điều khiển khắc phục lỗi 91 4.6 Vấn đề đảm bảo chất lương dịch vụ 93 Chương V: MẠNG TRUYỀN SỐ LIỆU 101 5.1 Tổng quan 101 5.2 Kiến trúc phân tầng mơ hình OSI TCP/IP 103 5.3 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch .105 5.4 Kỹ thuật LAN .108 -1- YÊU CẦU VÀ NỘI DUNG CHI TIẾT Tên học phần: Truyền liệu a Số tín chỉ: TC Mã HP: 17305 BTL ĐAMH b Đơn vị giảng dạy: Bộ môn Kỹ thuật Máy tính c Phân bổ thời gian: - Tổng số (TS): 30 tiết - Lý thuyết (LT): 28 tiết - Thực hành (TH): tiết - Bài tập (BT): tiết - Hướng dẫn BTL/ĐAMH (HD): tiết - Kiểm tra (KT): tiết d Điều kiện đăng ký học phần: Học phần học trước: Kỹ thuật vi xử lý, Mạch tín hiệu e Mục đích, yêu cầu học phần: Cung cấp cho sinh viên khái niệm tổng quan Kỹ thuật truyền liệu, Mạng truyền thông f Mô tả nội dung học phần: Môn học đề cập đến khái niệm bản hệ thống truyền liệu; Các hệ thống, kĩ thuật truyền tin chuẩn giao tiếp bản truyền liệu; Các phương pháp mã hóa biến đổi liệu, mã hóa phát sửa sai kĩ thuật đươc sử dụng phổ biến mạng truyền liệu; Giới thiệu tổng quan mạng truyền liệu g Người biên soạn: Nguyễn Trọng Đức – Bộ mơn Kỹ thuật Máy tính h Nội dung chi tiết học phần: TÊN CHƯƠNG MỤC Chương I Các khái niệm bản 1.1 Tin tức, liệu, tín hiệu 1.2 Mã hóa liệu 1.3 Các phương pháp truyền tin Chương II Hệ thống truyền thông 2.1 Giới thiệu hệ thống truyền thông 2.2 Hệ thống truyền liệu 2.3 Các hệ thống truyền liệu thường gặp 2.4 Môi trường truyền tin 2.5 Các chuẩn giao tiếp truyền thông 2.6 Mạng truyền thông Chương III Kĩ thuật truyền liệu 3.1 Giới thiệu kỹ thuật truyền liệu 3.2 Kỹ thuật định khung truyền liệu 3.3 Kỹ thuật truyền nối tiếp không đồng PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT BT TH HD KT 4 0.5 0.5 1 1 6 0.5 -2- TÊN CHƯƠNG MỤC 3.4 Kỹ thuật truyền nối tiếp đồng 3.5 Các kỹ thuật truy nhập đường truyền Chương IV Các vấn đề bản truyền thông 4.1 Vấn đề phát sai sửa sai 4.2 Vấn đề nén liệu 4.3 Vấn đề bảo mật liệu 4.4 Vấn đề điều khiển lưu lượng 4.5 Vấn đề điều khiển khắc phục lỗi 4.6 Vấn đề đảm bảo chất lượng dịch vụ Chương V Mạng truyền liệu 5.1 Tổng quan 5.2 Kiến trúc phân tầng mơ hình OSI, TCP/IP 5.3 Phân loại mạng theo kĩ thuật chuyển mạch 5.4 Kĩ thuật mạng cục 5.5 Mạng vô tuyến mạng vệ tinh 5.6 Mạng truyền liệu IDSN/ DSL i Mô tả cách đánh giá học phần: PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TS LT BT TH HD KT 1.5 10 1.5 1.5 1 4 0.5 0.5 0.5 0.5 - Thời gian học tập lớp phải ≥75% số tiết quy định học phần - Thực 02 kiểm tra giảng viên chấm X1=(KT1+KT2)/2 với điều kiện dự thi X≥4 - Hình thức đánh giá học phần : Thi viết, rọc phách - Điểm đánh giá học phần: Z = 0,3X + 0,7Y (với Y điểm thi kết thúc học phần) - Thang điểm: Thang điểm chữ A+, A, B+, B, C+, C, D+, D, F k Giáo trình: Nguyễn Hồng Sơn, Hoàng Đức Hải, Kỹ thuật truyền số liệu, NXB Lao động - Xã hội, 2009 l Tài liệu tham khảo: Nguyễn Trung Lập, Giáo trình Kỹ thuật Truyền số liệu -3- Chương I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Tin tức - liệu - tín hiệu Dữ liệu (Data): bao gồm kiện, khái niệm hay thị đươc diễn tả hình thức thích hơp cho việc thơng tin, thơng dịch hay xử lý người hay máy móc Thơng Tin (Information): Ý nghĩa mà người qui cho liệu theo qui ước cụ thể Tin tức có thể biểu thị tiếng nói, hình ảnh, văn bản, tập hơp số, ký hiệu, thơng qua người hiểu Trong hệ thống truyền thông, thường người ta không phân biệt liệu tin tức Thông tin truyền: Theo dạng lương khác nhau: Âm, điện, sóng quang, sóng điện Vật mang tin: Môi trường dùng để mang thông tin (Là dạng lương - Có khả lưu trữ, truyền gửi thơng tin ) Tín hiệu (Signal): tin tức, liệu đươc chuyển đổi, xử lý (bởi phận mã hóa /hoặc chuyển đổi) cho phù hơp với mơi trường truyền thơng Bản chất tín hiệu vốn hàm đơn trị biến thiên theo thời gian hay tần số Có hai loại tín hiệu: tín hiệu tương tự tín hiệu số Tín hiệu tương tự (analog):  Tín hiệu có giá trị khoảng thời gian xác định  Tín hiệu tương tự quen thuộc có dạng hình sin Một tín hiệu tương tự có thể đươc số hóa để trở thành tín hiệu số  Ba đặc điểm tín hiệu tương tự bao gồm: o Biên độ (Amplitute):  Đo độ mạnh tín hiệu, đơn vị: decibel (dB) hay volts  Biên độ lớn tín hiệu mạng o Tần số (Frequency):  Tần số (f) tín hiệu số dao động tín hiệu đơn vị thời gian (thường tính giây) hay gọi tốc độ thay đổi tín hiệu giây, đơn vị Hz hay số chu kỳ giây  Một chu kỳ di chủn sóng tín hiệu từ điểm nguồn bắt đầu quay trở lại điểm nguồn o Pha (Phase):  Là đơn vị đo vị trí tương đối thời điểm chu kỳ đơn tín hiệu, đặc trưng cho tính trễ  Tốc độ thay đổi quan hệ tín hiệu thời gian, đươc mơ tả theo độ (degree) Sự dịch pha xảy chu kỳ tín hiệu chưa kết thúc, chu kỳ tín hiệu bắt đầu trước chu kỳ trước chưa hồn tất Tín hiệu số: Là tín hiệu mà biên độ có hai giá trị nhất, tương ứng với hai trạng thái logic đặc trưng hai số hệ nhị phân Hệ thống truyền tín hiệu hệ thống truyền nhị phân Tín hiệu số bao gồm hai trạng thái, đươc diễn tả với hai trạng thái ON hay OFF hay Tín hiệu số yêu cầu khả băng thông lớn tín hiệu tương tự -4- Các vấn đề truyền liệu:  Thường dùng tín hiệu số cho liệu số tín hiệu tương tự cho liệu tương tự  Có thể dùng tín hiệu tương tự để mang liệu số  Có thể dùng tín hiệu số để mang liệu tương tự Bit Interval Bit Rate: Hầu hết tín hiệu số khơng tuần hồn, chu kỳ tần số khơng xác định Hai khái niệm đặt Bit Interval Bit Rate Bit Interval khoảng thời gian cần thiết để gửi bit Bit Rate số lương Bit Interval giây, theo cách nói khác, Bit Rate số bit đươc gửi giây (bps) 1.2 Mã hóa liệu Dữ liệu lưu trữ máy tính dạng bít Để có thể mang đươc từ nơi sang nơi khác (ở máy tính), liệu thường đươc chủn đổi sang dạng tín hiệu số Điều đươc gọi chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu số (digital to digital – D/D) mã hoá liệu số sang tín hiệu số Đơi lúc cần chủn đổi tín hiệu tương tự (ví dụ đoạn nói chuyện điện thoại) sang tín hiệu số vài lý giảm bởt hiệu ứng tiếng ồn Điều đươc gọi chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (A/D) số hố tín hiệu tương tự Vào lúc khác lại cần chuyển tín hiệu số từ đầu máy tính qua phương tiện truyền thơng đươc thiết kế cho dạng tín hiệu tương tự Ví dụ việc gửi tín hiệu từ nơi đến nơi khác qua mạng điện thoại cơng cộng, tín hiệu số cung cấp máy tính đươc chuyển sang tín hiệu tương tự Điều đươc gọi biến đổi tương tự sang số hay điều chế tín hiệu số Thường tín hiệu tương tự đươc truyền qua khoảng cách dài sử dụng phương tiện truyền thơng tương tự Ví dụ âm thanh, âm nhạc từ trạm radio, bản thân tín hiệu tương tự đươc phát qua khơng khí Tuy nhiên, tần số âm âm nhạc không thích hơp cho việc truyền phát Tín hiệu phát phải đươc mang tín hiệu có tần số cao Điều đươc gọi biến đổi tương tự sang tương tự (A/A) hay điều chế tín hiệu tương tự Các phương thức chuyển đổi Số/số (D/D) Tương tự/số (A/D) Số/tương tự (D/A) Tương tự/tương tự (A/A) 1.2.1 Dữ liệu số - Tín hiệu số Chuyển đổi mã hố số / số miêu tả thơng tin dạng số sang tín hiệu số Ví dụ truyền tín hiệu từ máy tính đến máy in, cả hai liệu gốc liệu đươc truyền dạng số Trong kiểu mã hoá số nhị phân phát máy tính đươc chuyển thành xung điện thế, xung có thể truyền đươc qua dây dẫn điện -5- 01011101 Mã Mãhoá hoásốsố/số /số Trong nhiều kỹ thuật mã hoá số / số, bàn đến kỹ thuật hữu dụng cho việc truyền thơng liệu Có loại phổ biến: đơn cực, cực lưỡng cực đươc hình Mã hoá số / số Đơn cực Cực Lưỡng cực Mã hoá đơn cực: dạng đơn giản với kỹ thuật đươc sử dụng Mã hoá cực: có kiểu con: NRZ, RZ, biphase Hai số chúng có biết đổi phức tạp Mã hố lưỡng cực có ba biến đổi: AMI, B8ZS, HDB3 1.2.1.1 Mã hoá đơn cực Mã hoá đơn cực đơn giản thơ sơ Tính đơn giản cung cấp dẫn dễ dàng làm sở phát triển cho hệ thống mã hoá phức tạp cho phép nghiên cứu loại toán mà hệ thống truyền số phải thực Hệ thống truyền số làm việc dựa xung điện với kết nối trung gian, thường dây dẫn cáp Trong hầu hết kiểu mã hoá, mức điện áp cao thấp ứng với giá trị nhị phân Tính có cực xung ám việc lựa chọn cực dương hay cực âm Mã hoá đơn cực có tên sử dụng cực Tính có cực định trạng thái (thường 1) Trạng thái lại (thường 0) đươc đại diện điện áp Mã hoá đơn cực sử dụng mức điện áp (mức điện áp dương âm) Biên độ 0 1 thời gian Trong ví dụ này, mã nhị phân đươc mã hoá ứng với giá trị dương mã nhị phân đươc mã hoá ứng với giá trị Hơn việc mã hoá đơn cực không phức tạp dễ thực Tuy nhiên, mã hố đơn cực có vấn đề làm cho mong muốn: thành phần chiều đồng hoá Thành phần chiều (DC): Biên độ trung bình tín hiệu mã hố đơn cực khác Điều tạo thành phần dòng chiều (DC) – thành phần có tần số Khi tín hiệu chứa thành phần DC, khơng thể truyền mà khơng xử lý Đồng hố: Khi tín hiệu khơng ổn định, bên nhận không thể xác định điểm đầu điểm cuối bit Vì vấn đề đồng hố việc mã hố đơn cực có thể xảy dòng liệu gồm loạt chữ số Quá trình số hoá dùng thay đổi mức điện áp để thay đổi giá trị bit Sự thay đổi tín hiệu bit vừa kết thúc bit bắt đầu Tuy nhiên mã hố đơn cực loạt bít giá trị, số 1, tức khơng có thay đổi điện áp, mức điện áp dương không bị phá vỡ sau lần miễn nhận giá trị bit Bất khơng có tín hiệu thay đổi để điểm bắt đầu bit chuỗi, bên -6- nhận phải dựa mức thời gian Chẳng hạn với tốc độ bit 1000 bps, bên nhận xác định điện áp dương trễ 0.005s, mà tốc độ đọc bít 0.001s, hay bit Sự thiếu đồng đồng hồ bên nhận bên gửi làm sai lệch thời gian tín hiệu, ví dụ bít bị kéo dài thành 0.006s, bên nhận hiểu thành bít Một bit phụ dòng liệu gây thứ sau đươc giải mã nhầm Một giải pháp đươc phát triển để điều khiển việc đồng hoá truyền phát cực sử dụng dấu tách, mắc song song đường mang xung đồng hồ cho phép bên nhận phân chia để đồng hoá lại thời gian Nhưng việc nhân đơi số đường sử dụng cho truyền phát đồng nghĩa với việc làm tăng chi phí khơng kinh tế 1.2.1.2 Mã hoá cực: Mã hoá cực sử dụng mức điện thế, điện áp dương điện áp âm Bằng việc sử dụng cả mức, phương pháp mã hoá cực, mức điện trung bình đường truyền đươc giảm xuống vấn đề thành phần DC mã hố đơn cực đươc giảm nhẹ Trong mã hoá Manchester Manchester vi sai (xem trang sau), bit gồm có cả hai điện dương điện âm, thành phần DC hồn tồn có thể loại Mã hoá cực sử dụng mức biên độ (mức dương mức âm) Trong số nhiều kiểu mã hoá cực đa dạng, kiểm tra kiểu thông dụng nhất: nonreturn to zero (NRZ), return to zero (RZ), biphase Mã hoá NRZ bao gồm cách: nonreturn to zero, level (NRZ-L), nonreturn to zero, invest (NRZ-I) Biphase có phương pháp Đầu tiên, Manchester phương pháp đươc sử dụng mạng LAN Kế đến, Manchester vi sai, phương thức đươc sử dụng mạng Token Ring LAN Polar RZ NRZ NRZ-L NRZ-I Biphase Manchester Manchester vi sai Mã hoá Nonreturn to Zero (NRZ): Trong mã hố NRZ, mức tín hiệu dương âm Hai phương thức thông dụng việc truyền phát NRZ đươc trình bầy sau:  Mã hoá NRZ-L: Trong mã hoá NRZ-L, mức tín hiệu phụ thuộc vào kiểu bit mà trình bày Điện dương quy ước bit 0, tín hiệu điện âm quy ước bit 1; theo cách mức tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái bit Trong NRZ-L mức tín hiệu phụ thuộc vào trạng thái bit Một vấn đề có thể nảy sinh có dãy dài bit liệu Bên nhận nhận dòng điện liên tục có thể xác định có bit đươc gửi dựa vào đồng hồ chúng, điều có thể đươc đồng không đươc đồng với đồng hồ người gửi  Mã hoá NRZ-I: Trong NRZ-I Một đảo ngươc điện miêu tả bit Sự chuyển đổi trạng thái điện dương điện âm đưa bit Một bit đươc miêu tả không thay đổi NRZ-I tốt NRZ-L đồng hố cung cấp thay đổi tín hiệu -7- thời điểm bit gặp phải Hiện trạng chuỗi bit luồng liệu cho phép bên nhận đồng hố thời gian đến nơi nhận thực việc truyền Một chuỗi bit có thể gây vấn đề, nhiên bít khơng hẳn vậy, chúng giảm thiểu vấn đề xảy Trong NRZ-I tín hiệu được đảo ngược bit được gặp Biên độ 0 1 thời gian NRZ-L thời gian NRZ-I Trong chuỗi NRZ-L, điện dương âm có nghĩa rõ ràng; dương âm Trong chuỗi NRZ-I , bên nhận tìm kiếm thay đổi từ mức đến mức khác sở để nhận bít Mã hố Return to Zero (RZ) Như có thể thấy, thời điểm liệu gốc chứa đựng số khơng liên tiếp Bên nhận có thể vị trí Và đề cập đến phần thảo luận mã hoá đơn cực, cách để đảm bảo đồng hoá gửi tín hiệu thời gian phân tách kênh phân tách Tuy nhiên giải pháp làm tăng chi phí đồng thời dễ xảy lỗi bản thân chúng Một giải pháp tốt cách chứa đựng việc đồng hố tín hiệu mã hố Một vài thứ giống giải pháp đươc cung cấp NRZ-I, khả trình bày trình bày chuỗi Giá trị 0 1 Thời gian Để đảm bảo việc đồng hoá, cần phải có tín hiệu thay đổi cho bit Bên nhận có thể sử dụng thay đổi để xây dựng, cập nhật đồng hoá đồng hồ Như biết trên, NRZ-I thực điều cho chuỗi bít Nhưng để thay đổi với bit, cần phải có nhiều mức Một giải pháp mã hố theo kiểu Return to Zero (RZ), việc sử dụng giá trị: dương, âm khơng Trong RZ, thay đổi tín hiệu khơng phải bít, bit Giống NRZ-L, điện dương có nghĩa 0, điện âm có nghĩa Trong khoảng thời gian nửa bit, nửa tín hiệu lại trở Một bit thực tế đươc miêu tả dương-0 bit đươc miêu tả âm -0 tốt có dương âm Sự bất lơi mã hố RZ đòi hỏi thay đổi tín hiệu để mã hố bit, chiếm giữ giải rộng Tuy nhiên có ba khả để kiểm tra tốt hơn, hiệu quả tốt -8-  Cơ chế có thể nâng cao chất lương luồng nhận đươc, không làm tăng yêu cầu băng thông  Bất lơi dễ thấy tăng độ trễ Đây hạn chế với ứng dụng tương tác thời gian thực điện thoại Internet Tuy nhiên không ảnh hưởng tới ứng dụng truyền âm đươc lưu trữ server 3.6.3.5 Cơ chế khơi phục gói tin bị dựa phía nhận Lươc đồ khơi phục gói tin bị kiểu cố gắng tạo gói tin thay cho gói tin bị cho gói tin thay thật giống gói tin bị có thể Kĩ thuật tương đối hiệu quả tỉ lệ gói tin nhỏ (< 15%) kích thước gói tin nhỏ (ví dụ chứa liệu mã hoá 4-40 ms âm thanh)  Dạng đơn giản lươc đồ lặp lại gói tin Khi gói tin bị mất, phía nhận tạo bản gói tin nhận đươc trước gói tin bị để thay cho gói tin bị Điều có ưu điểm u cầu khả tính tốn thấp phía nhận  Dạng thứ hai lươc đồ sử dụng phép nội suy Khi gói tin bị mất, phía nhận sử dụng gói tin tới trước sau gói tin bị để nội suy gói tin thay cho gói tin bị Dạng cho chất lương tốt dạng thứ yêu cầu khả tính tốn phía nhận cao CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 4.1 Anh, chị trình bày kỹ thuật kiểm tra sai theo phương pháp kiểm tra chẵn lẻ Cho ví dụ minh họa 4.2 Anh, chị trình bày kỹ thuật kiểm tra sai theo phương pháp kiểm tra mã vòng CRC Cho ví dụ minh họa 4.3 Anh, chị trình bày kỹ thuật kiểm tra sai theo phương pháp kiểm tra Hamming Cho ví dụ minh họa 4.4 Anh chị cho biết cần thiết trình bày tổng quan phương pháp kiểm soát luồng liệu hệ thống truyền liệu 4.5 Anh chị cho biết cần thiết trình bày tổng quan phương pháp kiểm soát lỗi liệu hệ thống truyền liệu 4.6 Anh chị cho biết cần thiết trình bày tổng quan phương pháp kiểm sốt tắc nghẽn hệ thống truyền liệu 4.6 Anh chị cho biết cần thiết trình bày tổng quan phương pháp xác định địa đối tương trao đổi thông tin hệ thống truyền liệu 4.7 Cho chuỗi ký tự ần truyền theo dạng mã ASCII chuẩn “NEXT” Anh chị thực mã hóa ký tự truyền theo kỹ thuật mã hóa Parity 4.8 Cho chuỗi bít cần truyền 1001 0111 0011 1010 1101 1111 0101 1101 Anh chị mã hóa chuỗi bít theo kỹ thuật kiểm tra sai CRC Biết đa thức sinh đươc sử dụng G(x)= x16 + x - 102 - Chương V: MẠNG TRUYỀN SỐ LIỆU 5.1 Tổng quan Sự kết hơp máy tính với hệ thống truyền thông đặc biệt hệ thống viễn thông tạo chủn biến có tính cách mạng vấn đề tổ chức khai thác sử dụng hệ thống máy tính Một mơi trường làm việc nhiều người sử dụng phân tán hình thành, cho phép nâng cao hiệu quả khai thác tài nguyên chung từ vị trí địa lý khác Các hệ thống đươc gọi mạng máy tính  Năm 60 xuất mạng xử lý dùng máy xử lý trung tâm  Năm 70 máy tính đươc nối với trực tiếp để tạo thành mạng máy tính Mạng thơng tin: máy tính mạng (bộ chuyển mạch) nối với đường truyền máy tính xử lý thơng tin user (Host) DTE đươc nối trực tiếp vào máy tính mạng để có thể trao đổi thông tin qua mạng tạo nên mạng máy tính  mạng truyền số liệu Mục đích:  Làm cho tài nguyên có giá trị cao, khả dụng user mạng  Tăng độ tin cậy hệ thống nhờ khả thay xảy cố máy tính Để mạng máy tính trở mơi trường truyền liệu cần phải có yếu tố sau:  Mỗi máy tính cần phải có địa phân biệt mạng  Việc chuyển liệu từ máy tính đến máy tính khác mạng thực thơng qua quy định thống gọi giao thức mạng Khi máy tính trao đổi liệu với trình truyền giao liệu đươc thực hồn chỉnh Ví dụ để thực việc truyền file máy tính với máy tính khác đươc gắn mạng cơng việc sau phải đươc thực hiện:  Máy tính cần truyền cần biết địa máy nhận  Máy tính cần truyền phải xác định đươc máy tính nhận sẵn sàng nhận thơng tin  Chương trình gửi file máy truyền cần xác định đươc chương trình nhận file máy nhận sẵn sàng tiếp nhận file  Nếu cấu trúc file hai máy khơng giống máy phải làm nhiệm vụ chuyển đổi file từ dạng sang dạng  Khi truyền file máy tính truyền cần thơng báo cho mạng biết địa máy nhận để thơng tin đươc mạng đưa tới đích Điều cho thấy hai máy tính có phối hơp hoạt động mức độ cao Bây thay xét cả trình trình chung chia q trình thành số cơng đoạn công đoạn hoạt động cách độc lập với Ở chương trình truyền nhận file máy tính đươc chia thành ba module là: Module truyền nhận File, Module truyền thông Module tiếp cận mạng Hai module tương ứng thực việc trao đổi với đó:  Module truyền nhận file cần đươc thực tất cả nhiệm vụ ứng dụng truyền nhận file Ví dụ: truyền nhận thông số file, truyền nhận mẫu tin file, thực chuyển đổi file sang dạng khác cần Module truyền nhận file không cần thiết phải trực tiếp quan tâm tới việc truyền liệu mạng mà nhiệm vụ đươc giao cho Module truyền thơng - 103 -  Module truyền thông quan tâm tới việc máy tính hoạt động sẵn sàng trao đổi thơng tin với Nó kiểm sốt liệu cho liệu có thể trao đổi cách xác an tồn hai máy tính Điều có nghĩa phải truyền file nguyên tắc đảm bảo an toàn cho liệu, nhiên có thể có vài mức độ an toàn khác đươc dành cho ứng dụng Ở việc trao đổi liệu hai máy tính khơng phụ thuộc vào bản chất mạng liên kết chúng Những yêu cầu liên quan đến mạng đươc thực module thứ ba module tiếp cận mạng mạng thay đổi có module tiếp cận mạng bị ảnh hưởng Module tiếp cận mạng đươc xây dựng liên quan đến quy cách giao tiếp với mạng phụ thuộc vào bản chất mạng Nó đảm bảo việc truyền liệu từ máy tính đến máy tính khác mạng Như thay xét cả trình truyền file với nhiều yêu cầu khác tiến trình phức tạp có thể xét q trình với nhiều tiến trình phân biệt dựa việc trao đổi Module tương ứng chương trình truyền file Cách cho phép phân tích kỹ q trình file dễ dàng việc viết chương trình Các yếu tố mạng máy tính:  Đường truyền DL: chuyển tín hiệu điện tử máy tính  Kiến trúc mạng: cách nối máy tính với tập hơp quy tắc, quy ước, mà tất cả thực thể tham gia truyền thông mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt o Cách nối máy tính đươc gọi là: Hình trạng mạng (Topology) o Các quy tắc, quy ước truyền thông: giao thức mạng (Protocol) Topo mạng Điểm điểm (Point to point): đường truyền nối cặp nút với nhau, nút có trách nhiệm lưu trữ tạm thời sau chuyển tiếp liệu đích Star (hình sao) Loop (chu trình) Tree (cây) Quảng bá (Broadcast): nút có chung đường truyền vật lí, liệu có thể đươc tiếp nhận nút Ring (vòng) Bus (tuyến tính) Giao thức  Khuôn dạng liệu  Thủ tục gửi, nhận  Kiểm soát hiệu quả chất lương truyền  Xử lý lỗi, cố Phân loại mạng máy tính: theo tiêu chí - 104 -  Khoảng cách địa lý  Kỹ thuật chuyển mạch  Kiến trúc mạng Theo khoảng cách địa lý  Mạng LAN (Local Area Network): mạng cục  Mạng WAN (Wire Area Network): mạng diện rộng  Mạng MAN (Metropolitan Area Network): mạng đô thị  Mạng GAN (Global Area Network): mạng toàn cầu Theo kỹ thuật chuyển mạch  Chuyển mạch kênh  Chủn mạch thơng báo  Chủn mạch gói  Dịch vụ tích hơp số: kết hơp chuyển mạch kênh chuyển mạch gói Theo kiến trúc  SNA IBM  ISO  TCP/IP 5.2 Kiến trúc phân tầng mơ hình OSI TCP/IP 5.2.1 Kiến trúc phân tầng Mục đích: giảm độ phức tạp việc thiết kế cài đặt  Mỗi hệ thống thành phần mạng đươc xem cấu trúc đa tầng tầng đươc xây dựng dựa tầng trước  Mỗi tầng cung cấp dịch vụ định cho tầng cao Quan hệ tầng  Kề nhau: giao diện (Interface)  Đồng mức: giao thức Mơ hình phân N tầng Hệ thống A Tầng N … Tầng i Tầng i-1 Hệ thống B Application Presentation Secsion Transport Network Data link Physical Việc chia tầng dựa nguyên tắc chủ yếu:  Hạn chế số lương tầng  Tạo ranh giới tầng cho tương tác mô tả DL tối thiểu  Các chức năng, công nghệ khác đươc tách biệt  Khi thiết kế lại tầng ảnh hưởng tới tầng kề - 105 -  Chuẩn hố giao diện  Việc xử lý liệu tầng tách biệt  Có thể chia tầng thành tầng cần huỷ bỏ tầng khác - 106 - Tương tác tầng Hệ thống A Hệ thống B Tầng N +1 Tầng N +1 Giao diện Request Confirmation Tầng N Response Giao thức Tầng N Indication Tầng N SAP: Service Access Point: điểm truy nhập dịch vụ Các hàm nguyên thuỷ  Request: người sử dụng dịch vụ dùng để gọi chức    Indication (chỉ báo) người cung cấp dịch vụ dùng: Gọi chức năng, hay báo chức đươc gọi Response: người sử dụng dịch vụ dùng hoàn tất chức đươc gọi hàm Indicate Confirm: người cung cấp dịch vụ hoàn tất chức đươc gọi hàm Request 5.2.1 Mơ hình OSI Chức tầng mơ hình ISO  Tầng Vật lý: truyền dòng bit cấu trúc qua đường truyền vật lý, truy nhập đường truyền vật lý nhờ phương tiện cơ, điện  Tầng Liên kết liệu: cung cấp phương tiện để truyền thông tin qua liên kết vật lý đảm bảo tin cậy: chế đồng hoá, kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng liệu cần  Tầng Mạng: chọn đường chuyển tiếp thông tin với cơng nghệ chủn mạch thích hơp kiểm sốt luồng liệu, cắt/hơp liệu cần  Tầng Giao vận: truyền liệu hai đầu mút, thực kiểm soát lỗi, kiểm soát luồng liệu, ghép kênh cắt hơp liệu cần  Tầng Phiên: cung cấp phương tiện quản lý truyền thông ứng dụng, thu thập trì, đồng hố huỷ bỏ phiên truyền thơng ứng dụng  Tầng Trình diễn: chuyển đổi cú pháp liệu để đáp ứng yêu cầu truyền liệu ứng dụng qua môi trường OSI  Tầng Ứng dụng: cung cấp phương tiện để user có thể truy cập vào môi trường OSI, dịch vụ phân tán… 5.2.2 Mơ hình TCP/IP Họ giao thức TCP/IP Cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng IP (Internet Protocol): cung cấp khả kết nối mạng thành liên mạng để truyền liệu Vai trò IP tương tự tầng Mạng mơ hình ISO IP giao thức kiểu “không liên kết” đơn vị liệu dùng IP Datagrame TCP (Transmission Control Protocol) giao thức kiểu “có liên kết” sử dụng khuôn dạng liệu Segment - 107 - Kiến trúc  Tầng Ứng dụng: cung cấp phương tiện truyền thơng tiến trình hay ứng dụng Client/Server  Tầng Giao vận: truyền liệu hai đầu mút  Tầng Internet: đường liệu  Tầng Mạng: giao diện hệ thống cuối mạng  Tầng Vật lí: đặc trưng mơi trường truyền, tốc độ tín hiệu, mã hố… Hệ thống A Tầng N … Tầng i Tầng i-1 Hệ thống B Application Transport Internet Network access Physical 5.3 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch 5.3.1 Mạng chuyển mạch kênh (Circuit switching networks) Khi hai thực thể cần trao đổi thông tin với nhau, chúng đươc thiết lập kênh cố định đươc trì hai bên ngắt liên lạc Các liệu đươc truyền theo đường cố định VD: Kênh thoại: S3 S2 A S1 B S6 S5 S4 Đặc điểm:  Tốn thời gian để thiết lập kênh cố định hai thực thể  Hiệu suất sử dụng đường truyền khơng cao có lúc kênh bị bỏ không cả hai bên hết thơng tin cần truyền thực thể khác không đươc phép sử dụng kênh truyền 5.3.2 Mạng chuyển mạch thông báo (Message switched network) Khuôn dạng liệu lưu chuyển mạng dạng thông báo (Message) Thơng báo đơn vị thơng tin có khn dạng đươc quy định trước Mỗi thơng báo có chứa vùng thơng tin điều khiển định rõ đích thông báo Căn vào thông tin mà nút trung gian có thể truyền thơng báo tới nút theo đường dẫn tới đích S2 A S3 S1 S6 S4 B S5 Ví dụ: dịch vụ Mail - 108 - Đặc điểm:  Hiệu suất sử dụng đường truyền cao (không bị chiếm dụng độc quyền mà đươc phân chia cho nhiều thực thể)  Giảm tình trạng tắc nghẽn (mỗi trạm có thể lưu trữ thông báo kênh rỗi gửi thơng báo đi)  Có thể điều khiển việc truyền thông tin cách xếp độ ưu tiên cho Mail  Tăng hiệu suất sử dụng giải thông mạng gửi Mail tới nhiều trạm  Chất lương truyền phụ thuộc kích thước Mail 5.3.3 Mạng chuyển mạch gói (Packet switched network) Các thông báo đươc chia thành phần nhỏ gọi gói tin (packet ), có khn dạng quy định trước Mỗi gói chứa thơng tin điều khiển (địa nguồn, đích) có thể đươc gửi tới đích nhiều đường khác Các gói đươc giới hạn kích thước tối đa cho nút có thể xử lý tồn gói nhớ mà khơng cần phải lưu trữ tạm thời Quan tâm:  Việc tập hơp lại gói tin để tạo thơng báo ban đầu  Vấn đề chọn đường Các giải thuật chọn đường (tìm đường ngắn nhất)  Thuật tốn Dijsktra  Thuật toán B.Ford  Thuật toán Floyd Giao thức X25 PLP Năm 1916, CCITT công bố khuyến nghị giao thức X25 sử dụng mạng chuyển mạch gói công cộng (Public Packet Switched Network) X25PLP (Public Level Protocol) định nghĩa hai loại liên kết logic  VC (Virtual Circuit): Liên kết ảo có tính tạm thời đươc thiết lập xoá bỏ thủ tục X25)  PVC (Permanent VC): liên kết ảo đươc thiết lập vĩnh viễn mạng Các thủ tục X25PLP Call setup: Request: yêu cầu thiết lập liên kết Call accepted: yêu cầu thiết lập liên kết đươc chấp nhận Clearing: Clear request: yêu cầu xoá bỏ liên kết Clearing: Clear confirmation: xác nhận xoá bỏ liên kết Data Data: liệu RR (Receiver Ready): Sẵn sàng nhận liệu RNR (Receiver Not Ready): Không sẵn sàng nhận liệu REJ (Reject): yêu cầu truyền lại Interrupt Interrupt: yêu cầu truyền liệu khẩn - 109 - Interrupt confirmation: báo nhận liệu khẩn Reset Reset requet: yêu cầu khởi động lại liên kết Reset confirmation: xác nhận khởi động lại liên kết Restart Restart requet: yêu cầu khởi tạo lại giao diện Restart confirmation: xác nhận khởi tạo lại giao diện Khn dạng gói tin X25PLP Có hai loại khn dạng tổng qt cho gói tin X25PLP * Gói tin liệu Q D Logical Channel Logical Identifier Channel Identifier P(R) M P(S) User data * Gói tin điều khiển 0 0/1 0/1 Logical Logical Channel Channel Identifier Identifier Packet Type Identifier Additional Information Trong đó: Q bit (Qualifier): Định tính thơng tin chứa gói tin D bit (Delivery Confirmation):Cơ chế báo nhận gói tin D=0 chế báo nhận DCE DTE D=1 chế báo nhận DCE DTE M (Mode): Khi có cắt/hơp từ liệu M=0: gói tin M=1: gói tin cuối Logic Channel Identifier : số liệu liên kết logic P(s): số liệu gói tin gửi P(r): số liệu gói tin chờ để nhận Packet type Identifier : phân biệt kiểu gói tin User data: 128 Byte : liệu người sử dụng Additional: thông tin bổ sung đặc thù cho hàm 5.3.4 Mạng dịch vụ tích hợp số ISDN (Intergrated Service Digital Network) Mạng truyền thông sử dụng hai kỹ thuật chuyển mạch kỹ thuật chuyển mạch kênh kỹ thuật chuyển mạch gói Các mạng chuyển mạch kênh đươc xây dựng để truyền thoại, - 110 - mạng chủn mạch gói đươc dùng để truyền liệu tương tác Tuy nhiên, thực tế có nhiều ứng dụng đòi hỏi mạng phải có khả đồng thời truyền đươc nhiều dạng thơng tin khác tiếng nói, hình ảnh, liệu, fax để đáp ứng nhu cầu hình thành mạng dịch vụ tích hơp số: ISDN Các kênh ISDN Kênh đường truyền dẫn thông tin user mạng (kênh thuê bao: subcriber) Trong ISDN, kênh thuê bao truyền tín hiệu số chia làm ba loại phân biệt chức tốc độ  Kênh D (Da ta): truyền thông báo báo hiệu user mạng, tốc độ 16kb/s 64kb/s  Kênh B (Base): Truyền T/h tiếng nói, âm thanh, liệu, hình ảnh  Kênh H (High): Truyền thơng tin với tốc độ cao:  H6  kênh B  H1  1,536 Mb/s - 45Mb/s  H4  132 Mb/s - 138,24Mb/s Giao diện ISDN  ISDN cung cấp tất cả dịch vụ giao diện truy nhập vào mạng  Giao diện tốc độ bản (Basic Rate Intergrate BRI) cấu trúc kênh 2B+D (16Kb/s) với tốc độ 192kb/s  Giao diện tốc độ sở (Primary Rate Intergrate PRI) cấu trúc kênh 23B+D 30B+D (16Kb/s) Các dịch vụ ISDN Tổng đài cơng sở Thoại DTE Máy tính Ti vi Truyền hình PC ISDN PC Cứu hộ LAN PC PC Dịch vụ an ninh PC Dịch vụ công cộng 5.4 Kỹ thuật LAN Mục đích:  Khả trao đổi thơng tin  Chia sẻ tài nguyên Đặc trưng:  Địa lý: nhỏ vài chục km  Tốc độ truyền: 100 Mb/s - 111 -  Độ tin cậy: tỷ suất lỗi thấp 10-8 đến 10 -11  Quản lý: sở hữu riêng tổ chức Kỹ thuật LAN  Topology  STAR  RING  BUS STAR LAN  Thiết bị trung tâm  HUB: phân kênh  Switch: chuyển mạch  Router: chọn đường Với chức năng:  Tạo liên kết điểm điểm  Chuyển tiếp tín hiệu Đặc điểm:  Lắp đặt đơn giản  Dễ dàng kiểm soát, khắc phục cố  Tận dụng tối đa đường truyền vật lí Nhươc điểm: độ dài đường truyền hạn chế BUS LAN Dùng đường nối đặc biệt: cút chữ T điện trỏ 40 Đặc điểm  Dễ lắp đặt, mở rộng  Không tận dụng tối đa đường truyền  Phải có chế kiểm sốt lỗi, tắc nghẽn (dùng Thẻ bài) RING LAN  Dùng chuyển tiếp (Repeater)  Thực truyền theo chiều dạng gói tin CSMA/CD (Carrier Sense Multipe Access with Collision Detection): Đa truy nhập sử dụng sóng mạng có phát sung đột ATM LAN ATM LAN: sử dụng ATM giao thức truyền liệu hệ thống LAN Đặc điểm:  Hỗ trơ đảm bảo nhiều dịch vụ  Thông lương trao đổi tăng  Tích hơp cơng nghệ LAN, WAN, dựa đường dẫn ảo kênh ảo  Khả mở rộng mạng Cấu trúc Wireless LAN (WL: Lan không dây) - 112 - Môi trường truyền LAN thông thường: cáp đồng trục, xoắn đơi, sơi quang, nhiên với tồ nhà có kiến trúc phức tạp, đường truyền vật lí khơng tối ưu tốn dây khó cài đặt Hạn chế điều có thể sử dụng cơng nghệ LAN khơng dây, nhiên chi phí cho LAN không dây cao, vận tốc liệu thấp độ an toàn giảm Các Ứng dụng:  LAN Extension (dựa LAN có dây): Cho phép di chuyển trạm, hạn chế dây, thay mở thêm, lắp đặt thêm trạm dùng modul điều khiển (chọn đường nối tiếp)  Cross-Building: Kết nối LAN nhà cao tầng cạnh liên kết điểm điểm  Nomadic Access: hỗ trơ kết nối có dây hai phân kênh LAN máy xách tay  Adhoc: kết nối máy tính xách tay điểm điểm tạm thời Công nghệ WL:  Dùng tia hồng ngoại: phòng (tia hồng ngoại khơng xun đươc qua tường)  Trải phổ: LAN hoạt động băng ISM  Sóng viba Mạng vơ tuyến gói(Radio) Mỗi trạm thu - phát trực tiếp qua mô trường tới trạm khác Đặc điểm:  Tồn cổng vào/ra chuyển mạch  Mỗi trạm truyền thời gian định  Khả liên kết bên giới hạn Cấu trúc Tập trung:  Bộ thu phát trung tâm gắn liền với nguồn thu phát  Các trạm lại đươc liên lạc qua node trung tâm  Các node truyền tới trung tâm kênh, trung tâm truyền tới node qua kênh khác Phân tán:  Dùng kênh truyền cho tất cả trạm  Sử dụng Repeater nút mạng (chuyển mạch hai nút) Điển hình: Tập trung: ALOHA: Hawai  Cho phép terminal xa có thể truy nhập vào hệ thống Bộ phận điều khiển:  Điều khiểm terminal (TCU: Terminal Control Unit)  Điều khiển chương trình (PCU: Programe Control Unit) Sử dụng PSK có băng thơng 20KHz tốc độ truyền 9600b/s Khn dạng gói tin: Phân tán: dạng AX2S sử dụng Bắc Mỹ Công nghệ FSK băng thông 20KHz 100KHz, tốc độ 4500b/s dựa giao thức HDLC với khuôn dạng Frame - 113 - Mạng vệ tinh Viba mặt đất Mô tả vật lí: Loại ăng ten dùng cho Parabol với kích thước khoảng 10 feet đươc cố định hướng chùm tia đến đường dẫn nhìn thấy đươc ăngten đến thu Khoảng cách hai ăngten: khoảng cách cực đại hai ăngten: ứng dụng  Khoảng cách xa  Chất lương cao thay cáp đồng trục  Mạng điểm điểm nhà  Truyền liệu số 10Km Đặc tính: Tần số: 2-40GHz, tốc độ truyền lớn  2,6Hz -> 12Mb/s  186Hz -> 274Mb/s Viba vệ tinh Vệ tinh thông tin trạm chuyển tiếp nối hai hay nhiều thu phát Để vệ tinh liên lạc có hiệu quả -> phải tự quay quanh tốc độ quay tương đương tốc độ quay trái đất (35784km/s) Ứng dụng:  Phân phối truyền hình (PBS Public Broadcasting Service)  Truyền điện thoại khoảng cách xa: Dùng cho trung kế tổng đài mạng điện thoại cơng cộng Đặc tính truyền: - 10GHz:  Truyền lên: 5,926 - 6,425GHz  Truyền xuống: 3,7 - 4,26GHz Cấu trúc mạng vệ tinh: Điểm điểm Đặc điểm mạng vệ tinh:  Mạng vệ tinh có thể thấy đươc 1/4 trái đất  Giá thành truyền phụ thuộc khoảng cách mà vệ tinh bao phủ  Sự làm chậm truyền lan  Một trạm có thể nhận lại truyền Phân đường  Một vệ tinh riêng lẻ có băng thơng rộng chia nhỏ cho số kênh có băng thơng nhỏ, kênh có phân phối riêng  Có hai cách phân phối  Phân đường theo tần số FDM (Frequency Division Multiple)  Theo thời gian TDM (Time Division Multiple) FDM: Vệ tinh chia băng thông tổng cho kênh, kênh đến lươt lại chia cho trạm, cặp kênh phân phối cho cặp trạm mặt đất (mỗi trạm Multiple) có số lương nhỏ trạm sử dụng Ví dụ: băng tần 6/46Hz -> kênh có băng thông 36MHz Chia thành khối 5MHz, khối tương đương 60 đường tiếng nói (420 đường) - 114 - TDM: Lặp lại Frame: Mỗi frame đươc chia cho khe thời gian, chu kỳ lặp lại frame: 125s – 15ms bao gồm – 15 khe Tốc độ truyền: 10Mb/s – 100Mb/s - 115 - CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 5.1 Trình bày nguyên tắc phân tầng mơ hình truyền thơng 5.2 Trình bày mơ hình OSI tầng: Sơ đồ, chức tầng, tương tác tầng 5.3 Nêu sơ đồ, chức năng, ưu nhươc điểm mạng chuyển mạch kênh 5.4 Nêu sơ đồ, chức năng, ưu nhươc điểm mạng chuyển mạch thông báo 5.5 Nêu sơ đồ, chức năng, ưu nhươc điểm mạng chuyển mạch gói 5.6 Nêu sơ đồ, chức năng, ưu nhươc điểm mạng chuyển mạch tích hơp số - 116 -