TỔNG QUAN về MẠNG máy TÍNH

Việc nối máy tính thành mạng từ lâu đã trở thành một nhu cầu khách quan vì:•Có rất nhiều công việc về bản chất là phân tán hoặc về thông tin, hoặc về xử lý hoặc cả hai đòi hỏi có sự kết hợp truyền thông với xử lý hoặc sử dụng phương tiện từ xa•Chia sẻ các tài nguyên trên mạng cho nhiều người sử dụng tại một thời điểm (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM . . .)•Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính•Các ứng dụng phần mềm đòi hòi tại một thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào cùng một cơ sở dữ liệu.

TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH Giới thiệu mạng máy tính 1.1 Định nghĩa mạng máy tính mục đích việc kết nối mạng 1.1.1 Nhu cầu việc kết nối mạng máy tính Việc nối máy tính thành mạng từ lâu trở thành nhu cầu khách quan vì: • Có nhiều cơng việc chất phân tán thông tin, xử lý hai địi hỏi có kết hợp truyền thơng với xử lý sử • • • dụng phương tiện từ xa Chia sẻ tài nguyên mạng cho nhiều người sử dụng thời điểm (ổ cứng, máy in, ổ CD ROM ) Nhu cầu liên lạc, trao đổi thông tin nhờ phương tiện máy tính Các ứng dụng phần mềm địi hịi thời điểm cần có nhiều người sử dụng, truy cập vào sở liệu 1.1.2 Định nghĩa mạng máy tính Nói cách ngắn gọn mạng máy tính tập hợp máy tính độc lập (autonomous) kết nối với thông qua đường truyền vật lý tuân theo quy ước truyền thơng Khái niệm máy tính độc lập hiểu máy tính khơng có máy có khả khởi động đình máy khác Các đường truyền vật lý hiểu mơi trường truyền tín hiệu vật lý (có thể hữu tuyến vơ tuyến) Các quy ước truyền thơng sở để máy tính (nói chuyện) với yếu tố quan trọng hàng đầu nói cơng nghệ mạng máy tính 1.2 Đặc trưng kỹ thuật mạng máy tính Một mạng máy tính có đặc trưng kỹ thuật sau: 1.2.1 Đường truyền Là thành tố quan trọng mạng máy tính, phương tiện dùng để truyền tín hiệu điện tử máy tính Các tín hiệu điệu tử thơng tin, liệu biểu thị dạng xung nhị phân (ON_OFF), tín hiệu truyền máy tính với thuộc sóng điện từ, tuỳ theo tần số mà ta dùng đường truyền vật lý khác Đặc trưng đường truyền giải thơng biểu thị khả truyền tải tín hiệu đường truyền Thông thuờng người ta hay phân loại đường truyền theo hai loại: • Đường truyền hữu tuyến (các máy tính nối với dây • cáp mạng) Đường truyền vơ tuyến: máy tính truyền tín hiệu với thơng qua sóng vơ tuyền với thiết bị điều chế/giải điều chế đầu mút 1.2.2 Kỹ thuật chuyển mạch Là đặc trưng kỹ thuật chuyển tín hiệu nút mạng, nút mạng có chức hướng thơng tin tới đích mạng, có kỹ thuật chuyển mạch sau: • Kỹ thuật chuyển mạch kênh: Khi có hai thực thể cần truyền thơng với chúng thiết lập kênh cố định trì kết nối hai bên ngắt liên lạc Các liệu truyền theo đường cố • định Kỹ thuật chuyển mạch thơng báo: thơng báo đơn vị liệu người sử dụng có khn dạng quy định trước Mỗi thơng báo có chứa thơng tin điều khiển rõ đích cần truyền tới thơng báo Căn vào thông tin điều khiển mà nút trung gian chuyển thơng báo tới nút đường dẫn tới đích • thơng báo Kỹ thuật chuyển mạch gói: thơng báo chia thành nhiều gói nhỏ gọi gói tin (packet) có khn dạng qui định trước Mỗi gói tin chứa thơng tin điều khiển, có địa nguồn (người gửi) địa đích (người nhận) gói tin Các gói tin thơng báo gởi qua mạng tới đích theo nhiều đường khác 1.2.3 Kiến trúc mạng Kiến trúc mạng máy tính (network architecture) thể cách nối máy tính với tập hợp quy tắc, quy ước mà tất thực thể tham gia truyền thông mạng phải tuân theo để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt Khi nói đến kiến trúc mạng người ta muốn nói tới hai vấn đề hình trạng mạng (Network topology) giao thức mạng (Network protocol) • Network Topology: Cách kết nối máy tính với mặt hình học mà ta gọi tơ pơ mạng Các hình trạng mạng là: hình sao, • hình bus, hình vịng Network Protocol: Tập hợp quy ước truyền thông thực thể truyền thông mà ta gọi giao thức (hay nghi thức) mạng Các giai thức thường gặp là: TCP/IP, NETBIOS, IPX/SPX, 1.2.4 Hệ điều hành mạng Hệ điều hành mạng phần mềm hệ thống có chức sau: • • Quản lý tài nguyên hệ thống, tài nguyên gồm: Tài nguyên thông tin (về phương diện lưu trữ) hay nói cách đơn giản quản lý tệp Các cơng việc lưu trữ tệp, tìm kiếm, xố, copy, nhóm, • đặt thuộc tính thuộc nhóm cơng việc Tài nguyên thiết bị Điều phối việc sử dụng CPU, ngoại vi để tối ưu • hoá việc sử dụng Quản lý người dùng công việc hệ thống Hệ điều hành đảm bảo giao tiếp người sử dụng, chương trình ứng • dụng với thiết bị hệ thống Cung cấp tiện ích cho việc khai thác hệ thống thuận lợi (ví dụ • FORMAT đĩa, chép tệp thư mục, in ấn chung ) Các hệ điều hành mạng thông dụng là: WindowsNT, Windows9X, Windows 2000, Unix, Novell 1.3 Phân loại mạng máy tính Có nhiều cách phân loại mạng khác tuỳ thuộc vào yếu tố chọn dùng để làm tiêu phân loại, thông thường người ta phân loại mạng theo tiêu chí sau • • • • Khoảng cách địa lý mạng Kỹ thuật chuyển mạch mà mạng áp dụng Kiến trúc mạng Hệ điều hành mạng sử dụng Tuy nhiên thực tế nguời ta thường phân loại theo hai tiêu chí 1.3.2 Phân loại mạng theo khoảng cách địa lý: Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố phân loại mạng ta có mạng cục bộ, mạng thị, mạng diện rộng, mạng toàn cầu Mạng cục ( LAN - Local Area Network ) : mạng cài đặt phạm vi tương đối nhỏ hẹp tồ nhà, xí nghiệp với khoảng cách lớn máy tính mạng vịng vài km trở lại Mạng đô thị ( MAN - Metropolitan Area Network ) : mạng cài đặt phạm vi đô thị, trung tâm văn hố xã hội, có bán kính tối đa khoảng 100 km trở lại Mạng diện rộng ( WAN - Wide Area Network ) : mạng có diện tích bao phủ rộng lớn, phạm vi mạng vượt biên giới quốc gia chí lục địa Mạng toàn cầu ( GAN - Global Area Network ) : mạng có phạm vi trải rộng tồn cầu 1.3.3 Phân loại theo kỹ thuật chuyển mạch Nếu lấy kỹ thuật chuyển mạch làm yếu tố để phân loại có: mạng chuyển mạch kênh, mạng chuyển mạch thơng báo mạng chuyển mạch gói Mạch chuyển mạch kênh (circuit switched network): Khi có hai thực thể cần truyền thơng với chúng thiết lập kênh cố định trì kết nối hai bên ngắt liên lạc Các liệu truyền theo đường cố định Nhược điểm chuyển mạch kênh tiêu tốn thời gian để thiết lập kênh truyền cố định hiệu suất sử dụng mạng không cao Mạng chuyển mạch thông báo (message switched network): Thông báo đơn vị liệu người sử dụng có khn dạng quy định trước Mỗi thơng báo có chứa thơng tin điều khiển rõ đích cần truyền tới thông báo Căn vào thông tin điều khiển mà nút trung gian chuyển thơng báo tới nút đường dẫn tới đích thơng báo Như nút cần phải lưu giữ tạm thời để đọc thông tin điều khiển thông báo, thấy thông báo không gửi cho tiếp tục chuyển tiếp thơng báo Tuỳ vào điều kiện mạng mà thơng báo chuyển theo nhiều đường khác Ưu điểm phương pháp là: • Hiệu suất sử dụng đường truyền cao khơng bị chiếm dụng độc quyền mà phân chia nhiều thực thể truyền thơng • Mỗi nút mạng lưu trữ thơng tin tạm thời sau chuyển thơng báo đi, điều chỉnh để làm giảm tình trạng tắc nghẽn • mạng Có thể điều khiển việc truyền tin cách xếp độ ưu tiên cho • thơng báo Có thể tăng hiệu suất xử dụng giải thông mạng cách gắn địa quảng bá (broadcast addressing) để gửi thông báo đồng thời tới nhiều đích Nhược điểm phương pháp là: • Khơng hạn chế kích thước thơng báo dẫn đến phí tổn lưu gữi tạm thời cao ảnh hưởng đến thời gian trả lời yêu cầu trạm Mạng chuyển mạch gói (packet switched network): thông báo chia thành nhiều gói nhỏ gọi gói tin (packet) có khn dạng qui định trước Mỗi gói tin chứa thơng tin điều khiển, có địa nguồn (người gửi) địa đích (người nhận) gói tin Các gói tin thơng báo gởi qua mạng tới đích theo nhiều đường khác Phương pháp chuyển mạch thơng báo chuyển mạch gói gần giống Điểm khác biệt gói tin giới hạn kích thước tối đa cho nút mạng (các nút chuyển mạch) xử lý tồn gói tin nhớ mà khơng phải lưu giữ tạm thời đĩa Bởi nên mạng chuyển mạch gói truyền liệu hiệu so với mạng chuyển mạch thơng báo Tích hợp hai kỹ thuật chuyển mạch kênh chuyển mạch gói vào mạng thống mạng tích hợp số (ISDN Integated Services Digital Network) 1.3.4 Phân loại theo kiến trúc mạng sử dụng Kiến trúc mạng bao gồm hai vấn đề: hình trạng mạng (Network topology) giao thức mạng (Network protocol) • Hình trạng mạng: Cách kết nối máy tính với mặt hình học mà ta gọi tơ pơ mạng • Giao thức mạng: Tập hợp quy ước truyền thông thực thể truyền thông mà ta gọi giao thức (hay nghi thức) mạng Khi phân loại theo topo mạng người ta thường có phân loại thành: mạng hình sao, trịn, tuyến tính Phân loại theo giao thức mà mạng sử dụng người ta phân loại thành mạng: TCPIP, mạng NETBIOS Tuy nhiên cách phân loại không phổ biến áp dụng cho mạng cục 1.3.5 Phân loại theo hệ điều hàng mạng Nếu phân loại theo hệ điều hành mạng người ta chia theo mơ hình mạng ngang hàng, mạng khách/chủ phân loại theo tên hệ điều hành mà mạng sử dụng: Windows NT, Unix, Novell 1.4 Giới thiệu mạng máy tính thơng dụng 1.4.1 Mạng cục Một mạng cục kết nối nhóm máy tính thiết bị kết nối mạng lắp đặt phạm vị địa lý giới hạn, thường tồ nhà khu cơng sở Mạng cục có đặc tính sau: • • • Tốc độ truyền liệu cao Phạm vi địa lý giới hạn Sở hữu quan/tổ chức 1.4.2 Mạng diện rộng với kết nối LAN TO LAN Mạng diện rộng kết nối mạng LAN, mạng diện rộng trải phạm vi vùng, quốc gia lục địa thạm chí phạm vi tồn cầu • • Tốc độ truyền liệu khơng cao Phạm vi địa lý không giới hạn Thường triển khai dựa vào công ty truyềnLAN thông, bưu điện dùng LAN • hệ thống truyền thơng để tạo dựng đường truyền Một mạng WAN sở hữu tập đoàn/tổ chức mạng • kết nối nhiều tập đoàn/tổ chức WAN Links LAN 1.4.3 Liên mạng INTERNET Với phát triển nhanh chóng cơng nghệ đời liên mạng INTERNET: • mạng tồn cầu, kết hợp vô số hệ thống truyền thơng, máy chủ cung cấp • thơng tin dịch vụ, máy trạm khai thác thông tin Dựa nhiều tảng truyền thông khác nhau, • • giao thức TCP/IP Là sở hữu chung toàn nhân loại Càng ngày phát triển mãnh liệt • 1.4.4 Mạng INTRANET Thực mạng INTERNET thu nhỏ vào quan/công ty/tổ chức hay bộ/nghành , giới hạn phạm vi người sử dụng, có sử dụng cơng nghệ kiểm sốt truy cập bảo mật thơng tin Được phát triển từ mạng LAN, WAN dùng công nghệ INTERNET Mạng cục bộ, kiến trúc mạng cục 2.1 Mạng cục Tên gọi “mạng cục bộ” xem xét từ quy mơ mạng Tuy nhiên, khơng phải đặc tính mạng cục thực tế, quy mô mạng định nhiều đặc tính cơng nghệ mạng Sau số đặc điểm mạng cục bộ: Đặc điểm mạng cục • Mạng cục có quy mơ nhỏ, thường bán kính vài km Đặc điểm cho phép không cần dùng thiết bị dẫn đường với mối liên hệ • phức tạp Mạng cục thường sở hữu tổ chức Điều dường quan trọng thực tế điều quan trọng để việc quản • lý mạng có hiệu Mạng cục có tốc độ cao lỗi Trên mạng rộng tốc độ nói chung đạt vài Kbit/s Cịn tốc độ thơng thường mạng cục 10, 100 Kb/s tới với Gigabit Ethernet, tốc độ mạng cục đạt 1Gb/s Xác xuất lỗi thấp 2.2 Kiến trúc mạng cục Hình trạng mạng (Network Topology) Định nghĩa Topo mạng Cách kết nối máy tính với mặt hình học mà ta gọi tơ pơ mạng Có hai kiểu nối mạng chủ yếu là: • • Nối kiểu điểm - điểm (point - to - point) Nối kiểu điểm - nhiều điểm (point - to - multipoint hay broadcast) Theo kiểu điểm - điểm, đường truyền nối cặp nút với nút có trách nhiệm lưu giữ tạm thời sau chuyển tiếp liệu đích Do cách làm việc nên mạng kiểu gọi mạng "lưu chuyển tiếp" (store and forward) Theo kiểu điểm - nhiều điểm, tất nút phân chia đường truyền vật lý chung Dữ liệu gửi từ nút tiếp nhận tất nút lại mạng, cần địa đích liệu để vào nút kiểm tra xem liệu có phải gửi cho khơng Phân biệt kiểu tơ pơ mạng cục kiểu tô pô mạng rộng Tơ pơ mạng rộng thơng thường nói đến liên kết mạng cục thông qua dẫn đường (router) Đối với mạng rộng topo mạng hình trạng hình học dẫn đường kênh viễn thơng cịn nói tới tơ pơ mạng cục người ta nói đến liên kết máy tính Mạng hình Mạng hình có tất trạm kết nối với thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ trạm chuyển đén trạm đích Tuỳ theo u cầu truyền thơng mạng mà thiết bị trung tâm chuyển mạch (switch), chọn đường (router) phân kênh (hub) Vai trò thiết bị trung tâm thực việc thiết lập liên kết điểm-điểm (point-to-point) trạm Ưu điểm topo mạng hình Thiết lập mạng đơn giản, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt trạm), dễ dàng kiểm soát khắc phục cố, tận dụng tối đa tốc độ truyền đường truyền vật lý Nhược điểm topo mạng hình Độ dài đường truyền nối trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vịng 100m, với cơng nghệ nay) Hub Hình Kết nối hình Mạng trục tuyến tính (Bus): Trong mạng trục tất trạm phân chia đường truyền chung (bus) Đường truyền giới hạn hai đầu hai đầu nối đặc biệt gọi terminator Mỗi trạm nối với trục qua đầu nối chữ T (Tconnector) thiết bị thu phát (transceiver) Khi trạm truyền liệu tín hiệu quảng bá hai chiều bus, tức trạm cịn lại thu tín hiệu trực tiếp Đối với bus chiều tín hiệu phía, lúc terminator phải thiết kế cho tín hiệu phải dội lại bus trạm mạng thu nhận tín hiệu Như với topo mạng trục liệu truyền theo liên kết điểm-đa điểm (point-to-multipoint) hay quảng bá (broadcast) Hình Kết nối kiểu bus Ưu điểm: Dễ thiết kế, chi phí thấp Nhược điểm: Tính ổn định kém, nút mạng hỏng toàn mạng bị ngừng hoạt động Mạng hình vịng Trên mạng hình vịng tín hiệu truyền vòng theo chiều Mỗi trạm mạng nối với vòng qua chuyển tiếp (repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu chuyển tiếp đến trạm vòng Như tín hiệu lưu chuyển vịng theo chuỗi liên tiếp liên kết 10 điểm-điểm repeater cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền truyền liệu vòng mạng cho trạm có nhu cầu Để tăng độ tin cậy mạng ta lắp đặt thêm vịng dự phịng, vịng có cố vịng phụ sử dụng Mạng hình vịng có ưu nhược điểm tương tự mạng hình sao, nhiên mạng hình vòng đòi hỏi giao thức truy nhập mạng phức tạp mạng hình Kết nối hỗn hợp Hình Kết nối kiểu vòng Là phối hợp kiểu kết nối khác ví du hình cấu trúc phân tầng kiểu hình hay HUB nối với theo kiểu bus cịn từ HUB nối với máy theo hình 11 HUB Hình Một kết nối hỗn hợp Hub Hub Bộ chuyển Chuẩn hóa mạng máy tính đổi cáp 3.1 Vấn đề chuẩn hoá mạng tổ chức chuẩn hố mạng Chuẩn hố mạng máy tính Khi thiết kế, nhà thiết kế tự lựa chọn kiến trúc mạng cho riêng Từ dẫn tới tình trạng khơng tương thích mạng máy tính với Nhu cầu trao đổi thông tin lớn thúc đẩy việc xây dựng khung chuẩn kiến trúc mạng để làm cho nhà thiết kế chế tạo thiết bị mạng Chính lý đó, tổ chức tiêu chuẩn hố quốc tế ISO (Internatinal Organnization for Standarzation) xây dựng mơ hình tham chiếu cho việc kết nối hệ thống mở OSI (reference model for Open Systems Interconnection) Mơ hình sở cho việc kết nối hệ thống mở phục vụ cho ứng dụng phân tán Có hai loại chuẩn cho mạng là: • Các chuẩn thức (de jure) tổ chức chuẩn quốc gia quốc tế • ban hành Các chuẩn tực tiễn (de facto) hãng sản xuất, tổ chức người sử dụng xây dựng dùng rộng rãi thực tế 3.2 Mơ hình tham chiếu OSI lớp Khi thiết kế, nhà thiết kế tự lựa chọn kiến trúc mạng cho riêng Từ dẫn tới tình trạng khơng tương thích mạng máy tính với Vấn đề khơng tương thích làm trở ngại cho tương tác 12 người sử dụng mạng khác Nhu cầu trao đổi thông tin lớn thúc đẩy việc xây dựng khung chuẩnvề kiến trúc mạng để làm cho nhà thiết kế chế tạo thiết bị mạng Chính lý đó, tổ chức tiêu chuẩn hố quốc tế ISO (Internatinal Organnization for Standarzation) xây dựng mơ hình tham chiếu cho việc kết nối hệ thống mở OSI (reference model for Open Systems Interconnection) Mơ hình sở cho việc kết nối hệ thống mở phục vụ cho ứng dụng phân tán Mô hình OSI biểu diễn theo hình đây: Lớp ứng dụng (application) Lớp thể (presentation) Lớp phiên (session) Lớp chuyển vận (transport) Lớp mạng (network) Lớp liên kết liệu (data link) Lớp vật lý (physical link) Lớp nối vật lý: Lớp bảo đảm công việc sau: • • • Lập, cắt nối Truyền tin dạng bit qua kênh vật lý Có thể có nhiều kênh Lớp liên kết liệu: Lớp đảm bảo việc biến đổi tin dạng bit nhận từ lớp (vật lý) sang khung số liệu, thông báo cho hệ phát kết thu cho Hình Mơ hình OSI lớp thơng tin truyền lên cho mức khơng có lỗi Các thơng tin truyền mức làm hỏng thơng tin khung số liệu (frame error) Phần mềm mức hai thông báo cho mức tryền lại thông tin bị / lỗi Đồng hệ có tốc độ xử lý tính khác nhau, phương pháp hay sử dụng dùng đệm trung gian để lưu giữ số liệu nhận Độ lớn đệm phụ thuộc vào tương quan xử lý hệ thu phát Trong trường hợp đường 13 truyền song cơng tồn phần, lớp datalink phải đảm bảo việc quản lý thông tin số liệu thông tin trạng thái Lớp mạng Nhiệm vụ lớp mạng đảm bảo chuyển xác số liệu thiết bị cuối mạng Để làm việc đó, phải có chiến lược đánh địa thống toàn mạng Mỗi thiết bị cuối thiết bị mạng có địa mạng xác định Số liệu cần trao đổi thiết bị cuối tổ chức thành gói (packet) có độ dài thay đổi gán đầy đủ địa nguồn (source address) địa đích (destination address) Lớp mạng đảm bảo việc tìm đường tối ưu cho gói liệu giao thức chọn đường dựa thiết bị chọn đường (router) Ngoài ra, lớp mạng có chức điều khiển lưu lượng số liệu mạng để tránh xảy tắc ngẽn cách chọn chiến lược tìm đường khác để định việc chuyển tiếp gói số liệu Lớp vận chuyển Lớp thực chức nhận thông tin từ lớp phiên (session) chia thành gói nhỏ truyền xuống lớp dưới, nhận thông tin từ lớp chuyển lên phục hồi theo cách chia hệ phát (Fragmentation and Reassembly) Nhiệm vụ quan trọng lớp vận chuyển đảm bảo chuyển số liệu xác hai thực thể thuộc lớp phiên (end-to-end control) Để làm việc đó, ngồi chức kiểm tra số phát, thu, kiểm tra phát hiện, xử lý lỗi, lớp vận chuyển cịn có chức điều khiển lưu lượng số liệu để đồng thể thu phát tránh tắc ngẽn số liệu chuyển qua lớp mạng Ngoài ra, nhiều thực thể lớp phiên trao đổi số liệu kết nối lớp mạng (multiplexing) Lớp phiên Liên kết hai thực thể có nhu cầu trao đổi số liệu, ví dụ người dùng máy tính xa, gọi phiên làm việc Nhiệm vụ lớp phiên quản lý việc trao đổi số liệu, ví dụ: thiết lập giao diện người dùng máy, xác định thông số điều khiển trao đổi số liệu (tốc độ truyền, số bit byte, có kiểm tra lỗi parity hay khơng, v.v.), xác định loại giao thức mô thiết bị cuối (terminal emulation), v.v Chức quan trọng lớp phiên 14 đảm bảo đồng số liệu cách thực điểm kiểm tra Tại điểm kiểm tra này, toàn trạng thái số liệu phiên làm việc lưu trữ nhớ đệm Khi có cố, khởi tạo lại phiên làm việc từ điểm kiểm tra cuối (không phải khởi tạo lại từ đầu) Lớp thể Nhiệm vụ lớp thể thích ứng cấu trúc liệu khác người dùng với cấu trúc liệu thống sử dụng mạng Số liệu người dùng nén mã hố lớp thể hiện, trước chuyển xuống lớp phiên Ngồi ra, lớp thể cịn chứa thư viện yêu cầu người dùng, thư viện tiện ích, ví dụ thay đổi dạng thể tệp, nén tệp Lớp ứng dụng Lớp ứng dụng cung cấp phương tiện để người sử dụng truy nhập vào môi trường OSI, đồng thời cung cấp dịch vụ thông tin phân tán Lớp mạng cho phép người dùng khai thác tài nguyên mạng tương tự tài nguyên chỗ 3.3 Các chuẩn kết nối thông dụng IEEE 802.X ISO 8802.X Bên cạnh việc chuẩn hoá cho mạng nối chung dẫn đến kết mơ hình tham chiếu OSI giới thiệu Việc chuẩn hoá mạng cục nói riêng thực từ nhiều năm để đáp ứng phát chuyển mạng cục Cũng mạng nói chung, có hai loại chuẩn cho mạng cục bộ, là: • Các chuẩn thức (de jure) tổ chức chuẩn quốc gia quốc tế • ban hành Các chuẩn tực tiễn (de facto) hãng soản xuất, tổ chức người sử dụng xây dựng dùng rộng rãi thực tế Các chuẩn IEEE 802.x ISO 8802.x IEEE tổ chức tiên phong lĩnh vực chuẩn hoá mạng cục với đề án IEEE 802 với kết loạt chuẩn thuộc họ IEEE 802.x đời Cuối năm 80, tổ chức ISO tiếp nhận họ chuẩn ban hành thành chuẩn quốc tế mã hiệu tương ứng ISO 8802.x 15 IEEE 802.: chuẩn đặc tả kiến trúc mạng, kết nối mạng việc quản trị mạng mạng cục IEEE 802.2: chuẩn đặc tả tầng dịch vụ giao thức mạng cục IEEE 802.3: chuẩn đặc tả mạng cục dựa mạng Ethernet tiếng Digital, Intel Xerox hợp tác xây dựng từ năm 1980 Tầng vật lý IEEE 802.3 dùng phương án sau để xây dựng: 10BASE5: tốc độ 10Mb/s, dùng cáp xoắn đôi không bọc kim UTP (Unshield Twisted Pair), với phạm vi tín hiệu lên tới 500m, topo mạng hình 10BASE2: tốc độ 10Mb/s, dùng cáp đồng trục thin-cable với trở kháng 50 Ohm, phạm vi tín hiệu 200m,topo mạng dạng bus 10BASE5: tốc độ 10Mb/s, dùng cáp đồng trục thick-cable (đường kính 10mm) với trở kháng 50 Ohm, phạm vi tín hiệu 500m, topo mạng dạng bus 10BASE-F: dùng cáp quang, tốc độ 10Mb/s phạm vi cáp 2000m IEEE 802.4: chuẩn đặc tả mạng cục với topo mạng dạng bus dùng thẻ để điều việc truy nhập đường truyền IEEE 802.5: chuẩn đặc tả mạng cục với topo mạng dạng vòng (ring) dùng thẻ để điều việc truy nhập đường truyền IEEE 802.6: chuẩn đặc tả mạng tốc độ cao kết nối với nhiều mạng cục thuộc khu vực khác thị (cịn gọi mạng MAN Metropolitan Area Network) IEEE 802.9: chuẩn đặc tả mạng tích hợp liệu tiếng nói bao gồm kênh dị 10 Mb/s với 96 kênh 64Kb/s Chuẩn thiết kế cho mơi trường có lượng lưu thông lớn cấp bách IEEE 802.10: chuẩn đặc tả an tồn thơng tin mạng cục có khả liên tác IEEE 802.11: chuẩn đặc tả mạng cục không dây (Wireless LAN) tiếp tục phát triển IEEE 802.12: chuẩn đặc tả mạng cục dựa công nghệ đề xuất AT&T, IBM HP gọi 100 VG - AnyLAN Mạng có topo mạng hình phương pháp truy nhập đường truyền có điều khiển tranh chấp Khi có nhu cầu truyền liệu, trạm giử yêu cầu đến hub trạm có truyền liệu hub cho phép Các thiết bị mạng thông dụng chuẩn kết nối vật lý 4.1 Các loại cáp truyền Cáp đôi dây xoắn (Twisted pair cable) 16 Cáp đôi dây xoắn cáp gồm hai dây đồng xoắn để tránh gây nhiễu cho đơi dây khác, kéo dài tới vài km mà không cần khuyếch đại Giải tần cáp dây xoắn đạt khoảng 300–4000Hz, tốc độ truyền đạt vài kbps đến vài Mbps Cáp xoắn có hai loại: Loại có bọc kim loại để tăng cường chống nhiễu gọi cap STP (Shield Twisted Pair) Loại vỏ bọc kim có nhiều đơi dây Về lý thuyết tốc độ truyền đạt 500 Mb/s thực tế thấp nhiều (chỉ đạt 155 Mbps với cáp dài 100 m) Loại không bọc kim gọi UTP (UnShield Twisted Pair), chất lượng STP rẻ Cap UTP chia làm hạng tuỳ theo tốc độ truyền Cáp loại dùng cho điện thoại Cáp loại truyền với tốc độ 100Mb/s hay dùng mạng cục vừa rẻ vừa tiện sử dụng Cáp có đơi dây xoắn nằm vỏ bọc Hình Cáp UTP Cat Cáp đồng trục (Coaxial cable) băng tần sở Là cáp mà hai dây có lõi lồng nhau, lõi lưới kim loại, Khả chống nhiễu rát tốt nên sử dụng với chiều dài từ vài trăm met đến vài km Có hai loại dùng nhiều loại có trở kháng 50 ohm loại có trở kháng 75 ohm Cáp đồng Giải thơng Hình cáp 8.này cịn trục phụ thuộc vào chiều dài cáp Với khoảng cách km đạt tốc độ truyền tư 1– Gbps Cáp đồng trục băng tần sở thường dùng cho mạng cục Có thể nối cáp đầu nối theo chuẩn BNC có hình chữ T VN người ta hay gọi cáp cáp gầy dịch từ tên tiếng Anh ‘Thin Ethernet” Một loại cáp khác có tên “Thick Ethernet” mà ta gọi cáp béo Loại thường có màu vàng Người ta không nối cáp đầu nối chữ T 17 cáp gầy mà nối qua kẹp bấm vào dây Cứ 2m5 lại có đánh dấu để nối dây (nếu cần) Từ kẹp người ta gắn tranceiver nối vào máy tính (Xem hình 7) Hình Kết nối Traceiver Cáp đồng trục băng rộng (Broadband Coaxial Cable) Đây loại cáp theo tiêu chuẩn truyền hình (thường dùng truyền hình cap) có giải thông từ – 300 Khz chiều dài 100 km Thuật ngữ “băng rộng” vốn thuật ngữ ngành truyền hình cịn ngành truyền số liệu điều có nghĩa cáp loại cho phép truyền thông tin tuơng tự (analog) mà Các hệ thống dựa cáp đồng trục băng rộng truyền song song nhiều kênh Việc khuyếch đại tín hiệu chống suy hao làm theo kiểu khuyếch đại tín hiệu tương tự (analog) Để truyền thơng cho máy tính cần chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tương tự Cáp quang Dùng để truyền xung ánh sáng lịng sợi thuỷ tinh phản xạ tồn phần Mơi trường cáp quang lý tưởng • • Xung ánh sáng hàng trăm km mà khơng giảm cuờng độ sáng Giải thơng cao tần số ánh sáng dùng cáp quang cỡ khoảng • 1014 – 1016 An tồn bí mật Khơng bị nhiễu điện từ • Chỉ có hai nhược điểm khó nối dây giá thành cao 18 Hình 10 Truyền tín hiệu cáp quang Để phát xung ánh sáng người ta dùng đèn LED diod laser Để nhận người ta dùng photo diode, chúng tạo xung điện bắt xung ánh sáng Cáp quang có hai loại • Loại đa mode (multimode fiber): góc tới thành dây dẫn lớn đến mức có tượng phản xạ tồn phần Nhiều tia sáng truyền miễn góc tới chúng đủ lớn Các cap đa mode có đường • kính khoảng 50 µ Loại đơn mode (singlemode fiber): đường kính dây dẫn bước sóng cáp quang giống ống dẫn sóng, khơng có tượng phản xạ cho tia Loại nàycó cường kính khoản µ phải dùng diode laser Cáp quang đa mode cho phép truyền xa tới hàng trăm km mà không cần phải khuyếch đại 4.2 CÁC THIẾT BỊ GHÉP NỐI Card giao tiếp mạng (Network Interface Card viết tắt NIC) Đó card cắm trực tiếp vào máy tính Trên có mạch điện giúp cho việc tiếp nhận (receiver) hoặc/và phát (transmitter) tín hiệu lên mạng Người ta thường dùng từ tranceiver để thiết bị (mạch) có hai chức thu phát Transceiver có nhiều loại phải thích hợp mơi trường truyền đầu nối Ví dụ với cáp gầy card mạng cần có đường giao kiểu BNC, với cáp UTP cần có đầu nối theo kiểu giắc điện thoại K5, cáp dày dùng đường nối kiểu AUI, với cáp quang phải có transceiver cho phép chuyển tín hiệu điện thành xung ánh sáng ngược lại Để dễ ghép nối, nhiều card có nhiều đầu nối ví dụ BNC cho cáp gầy, K45 cho UTP hay AUI cho cáp béo Trong máy tính thường để sẵn khe cắm để bổ sung thiết bị ngoại vi hay cắm thiết bị ghép nối Bộ chuyển tiếp (REPEATER) Tín hiệu truyền khoảng cách lớn bị suy giảm Nhiệm vụ repeater hồi phục tín hiệu để truyền tiếp cho trạm khác 19 Một số repeater đơn giản khuyếch đại tín hiệu Trong trường hợp tín hiệu bị méo bị khuyếch đại Một số repeater chỉnh tín hiệu Các tập trung (Concentrator hay HUB) HUB loại thiết bị có nhiều đầu để cắm đầu cáp mạng HUB có nhiều loại ổ cắm khác phù hợp với kiểu giắc mạng RJ45, AUI hay BCN Như người ta sử dụng HUB để nối dây theo kiểu hình Ưu điểm kiểu nối tăng độ độc lập máy Nếu dây nối tới máy tiếp xúc không tốt không ảnh hưởng đến máy khác Đặc tính chủ yếu HUB hệ thống chuyển mạch trung tâm mạng có kiến trúc hình với việc chuyển mạch thực theo hai cách: store-and-forward on-the-fly Tuy nhiên hệ thống chuyển mạch trung tâm làm nảy sinh vấn đề lỗi xảy trung tâm, hướng phát triển suốt nhiều năm qua khử lỗi để làm tăng độ tin cậy HUB Có loại HUB thụ động (passive HUB) HUB đảm bảo chức kết nối hồn tồn khơng xử lý lại tín hiệu Khi dùng HUB để tăng khoảng cách hai máy mạng HUB chủ động (active HUB) HUB có chức khuyếch đại tín hiệu để chống suy hao Với HUB tăng khoảng cách truyền máy HUB thông minh (intelligent HUB) HUB chủ động có khả tạo gói tin mang tin tức hoạt động gửi lên mạng để người quản trị mạng thực quản trị tự động Switching Hub (hay gọi tắt switch) Là chuyển mạch thực Khác với HUB thơng thường, thay chuyển tín hiệu đến từ cổng cho tất cổng, chuyển tín hiệu đến cổng có trạm đích Do Switch thiết bị quan trọng mạng cục lớn dùng để phân đoạn mạng Nhờ có switch mà đụng độ mạng giảm hẳn Ngày switch thiết bị mạng quan trọng cho phép tuỳ biến mạng chẳng hạn lập mạng ảo Switch thực chất loại bridge, tính kỹ thuật, loại bridge có độ trễ nhỏ Khác với bridge phải đợi đến hết frame truyền, switch chờ nhận địa đích frame gửi tới truyền Điều có nghĩa frame gửi tới LAN cần gửi trước switch nhận xong hồn tồn 20 Hình 11 LAN Switch nối hai Segment mạng Modem Là tên viết tắt từ hai từ điều chế (MOdulation) giải điều chế (DEModulation) thiết bị cho phép điều chế để biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để gửi theo đường thoại nhận tín hiệu từ đường thoại biến đổi ngược lại thành tín hiệu số Tuy nhiên sử dụng theo kiểu kết nối từ xa theo đường điện thoại Router Router thiết bị để ghép nối thiết bị mạng cục mà dùng để ghép nối mạng cục với thành mạng rộng Router thực máy tính làm nhiệm vụ chọn đường cho gói tin hướng ngồi Khác với repeaters bridges, router thiết bị kết nối mạng độc lập phần cứng, dùng để kết nối mạng có chung giao thức Chức router cung cấp môi trường chuyển mạch gói (packet switching) đáng tin cậy để lưu trữ truyền số liệu Để thực điều đó, thiết lập thông tin đường truyền có mạng, cần cung cấp hai hay nhiều đường truyền hai mạng tạo khả mềm dẻo việc tìm đường hợp lý phương diện Giao thức TCP/IP Sự đời họ giao thức TCP/IP gắn liền với đời Internet mà tiền thân mạng ARPAnet (Advanced Research Projects Agency) Bộ Quốc phòng Mỹ tạo Đây giao thức dùng rộng rãi tính mở Điều có nghĩa máy dùng giao thức TCP/IP nối vào Internet Hai giao thức dùng chủ yếu TCP (Transmission Control 21 Protocol) IP (Internet Protocol) Chúng nhanh chóng đón nhận phát triển nhiều nhà nghiên cứu hãng cơng nghiệp máy tính với mục đích xây dựng phát triển mạng truyền thông mở rộng khắp giới mà ngày gọi Internet Phạm vi phục vụ Internet khơng cịn dành cho quân ARPAnet mà mở rộng lĩnh vực cho loại đối tượng sử dụng, tỷ lệ quan trọng thuộc giới nghiên cứu khoa học giáo dục Khái niệm giao thức (protocol) khái niệm mạng thơng tin máy tính Có thể hiểu cách khái qt tập hợp tất qui tắc cần thiết (các thủ tục, khuôn dạng liệu, chế phụ trợ ) cho phép thao tác trao đổi thông tin mạng thực cách xác an tồn Có nhiều họ giao thức thực mạng thơng tin máy tính IEEE 802.X dùng mạng cục bộ, CCITT X25 dùng cho mạng diện rộng đặc biệt họ giao thức chuẩn ISO (tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế) dựa mơ hình tham chiếu bảy tầng cho việc nối kết hệ thống mở Gần đây, xâm nhập Internet vào Việt nam, làm quen với họ giao thức TCP/IP chúng xuất từ 20 năm trước TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) TCP/IP họ giao thức làm việc với để cung cấp phương tiện truyền thơng liên mạng hình thành từ năm 70 Đến năm 1981, TCP/IP phiên hoàn tất phổ biến rộng rãi cho tồn máy tính sử dụng hệ điều hành UNIX Sau Microsoft đưa TCP/IP trở thành giao thức hệ điều hành Windows 9x mà sử dụng Đến năm 1994, thảo phiên IPv6 hình thành với cộng tác nhiều nhà khoa học thuộc tổ chức Internet giới để cải tiến hạn chế IPv4 Khác với mô hình ISO/OSI tầng liên mạng sử dụng giao thức kết nối mạng "không liên kết" (connectionless) IP, tạo thành hạt nhân hoạt động Internet Cùng với thuật toán định tuyến RIP, OSPF, BGP, tầng liên mạng IP cho phép kết nối cách mềm dẻo linh hoạt loại mạng "vật lý" khác như: Ethernet, Token Ring, X.25 22 Giao thức trao đổi liệu "có liên kết" (connection - oriented) TCP sử dụng tầng vận chuyển để đảm bảo tính xác tin cậy việc trao đổi liệu dựa kiến trúc kết nối "không liên kết" tầng liên mạng IP Các giao thức hỗ trợ ứng dụng phổ biến truy nhập từ xa (telnet), chuyển tệp (FTP), dịch vụ World Wide Web (HTTP), thư điện tử (SMTP), dịch vụ tên miền (DNS) ngày cài đặt phổ biến phận cấu thành hệ điều hành thông dụng UNIX (và hệ điều hành chuyên dụng họ nhà cung cấp thiết bị tính tốn AIX IBM, SINIX Siemens, Digital UNIX DEC), Windows9x/NT, Novell Netware, 23 OSI TCP/IP Application Presentation Application SMTP FTP TELNET DNS Session Transprort Network TCP ICMP UDP IGMP IP ARP RARP Như vậy, TCP tương ứng với lớp cộng thêm số chức lớp họ giao thức chuẩn ISO/OSI Còn IP tương ứng với lớp mơ hình Data link Protocols defined by the underlying networks OSI Trong cấu trúc bốn lớp TCP/IP, liệu truyền từ lớp ứng dụng Physical lớp vật lý, lớp cộng thêm vào phần điều khiển để đảm bảo cho việc truyền liệu xác Mỗi thơng tin điều khiển gọi header đặt trước phần liệu truyền Mỗi lớp xem tất thơng tin mà nhận từ lớp liệu, đặt phần thông tin điều khiển header vào trước phần thơng tin Việc cộng thêm vào header lớp trình truyền tin gọi encapsulation Quá trình nhận liệu diễn theo chiều ngược lại: lớp tách phần header trước truyền liệu lên lớp Mỗi lớp có cấu trúc liệu riêng, độc lập với cấu trúc liệu dùng lớp hay lớp Sau giải thích số khái niệm thường gặp Stream dòng số liệu truyền sở đơn vị số liệu Byte Số liệu trao đổi ứng dụng dùng TCP gọi stream, dùng UDP, chúng gọi message Mỗi gói số liệu TCP gọi segment cịn UDP định nghĩa cấu trúc liệu packet 24 Lớp Internet xem tất liệu khối gọi datagram Bộ giao thức TCP/IP dùng nhiều kiểu khác lớp mạng cùng, loại có thuật ngữ khác để truyền liệu Phần lớn mạng kết cấu phần liệu truyền dạng packets frames Application Stream Transport Segment/datagram Internet Datagram Network Access Frame Cấu trúc liệu lớp TCP/IP Lớp truy nhập mạng Network Access Layer lớp thấp cấu trúc phân bậc TCP/IP Những giao thức lớp cung cấp cho hệ thống phương thức để truyền liệu tầng vật lý khác mạng Nó định nghĩa cách thức truyền khối liệu (datagram) IP Các giao thức lớp phải biết chi tiết phần cấu trúc vật lý mạng (bao gồm cấu trúc gói số liệu, cấu trúc địa ) để định dạng xác gói liệu truyền loại mạng cụ thể So sánh với cấu trúc OSI/OSI, lớp TCP/IP tương đương với hai lớp Datalink, Physical Chức định dạng liệu truyền lớp bao gồm việc nhúng gói liệu IP vào frame truyền mạng việc ánh xạ địa IP vào địa vật lý dùng cho mạng Lớp liên mạng Internet Layer lớp lớp Network Access cấu trúc phân lớp TCP/IP Internet Protocol giao thức trung tâm TCP/IP phần quan trọng lớp Internet IP cung cấp gói lưu chuyển mà thơng qua mạng dùng TCP/IP xây dựng 25 ... Giới thiệu mạng máy tính thơng dụng 1.4.1 Mạng cục Một mạng cục kết nối nhóm máy tính thiết bị kết nối mạng lắp đặt phạm vị địa lý giới hạn, thường nhà khu cơng sở Mạng cục có đặc tính sau: •... từ mạng LAN, WAN dùng công nghệ INTERNET Mạng cục bộ, kiến trúc mạng cục 2.1 Mạng cục Tên gọi ? ?mạng cục bộ” xem xét từ quy mô mạng Tuy nhiên, khơng phải đặc tính mạng cục thực tế, quy mô mạng. .. Hub Bộ chuyển Chuẩn hóa mạng máy tính đổi cáp 3.1 Vấn đề chuẩn hố mạng tổ chức chuẩn hoá mạng Chuẩn hoá mạng máy tính Khi thiết kế, nhà thiết kế tự lựa chọn kiến trúc mạng cho riêng Từ dẫn tới