Đối với Bus một chiều thì tín hiệu chỉ đi về một phía, lúc đó các terminator phải được thiết kế sao cho các tín hiệu đó phải được dội lại trên Bus để cho các trạm trên mạng đều có thể [r]
(1)Nội dung
Giới thiệu chung mạng cục
Kỹ thuật mạng cục bộ:
o Hình trạng mạng o Đường truyền vật lý o Các thiết bị mạng
Các phương pháp truy cập đường truyền vật lý
o Phương pháp truy cập ngẫu nhiên o Phương pháp truy cập có điều khiển Các yêu cầu thiết kế
o Quy trình thiết kế o Thiết kế mạng cục
Hướng dẫn học Mục tiêu
Nghe giảng đọc tài liệu để nắm bắt nội dung
Làm tập luyện thi trắc nghiệm theo yêu cầu
Liên hệ lấy ví dụ thực tế để
minh họa cho nội dung học Thời lượng học
12 tiết
Sau học này, bạn có thể:
Trình bày khái niệm mạng cục
Biết kiến thức mơi truyền dẫn, chức mơ hình thiết bị mạng cục
Biết yêu cầu thiết kế mạng cục
(2)TÌNH HUỐNG KHỞI ĐỘNG BÀI
Tình dẫn nhập
Trong khu vực địa lý nhỏ như:
Một văn phòng
Một tầng tòa nhà, tòa nhà
Khuôn viên nhỏ trường đại học, khu vui chơi giải
trí,…(khơng q bán kính 10 Km)
Chúng ta cần thiết lập mạng nội để đảm bảo chia tài nguyên máy tính cho cách nhanh chóng Đồng thời phải quan tâm tới tính bảo mật thông tin truyền Đặc biệt, trường hợp liệu truyền gặp phải sai sót, làm cách xác định liệu bị sai
Câu hỏi
1 Làm để kết nối thiết bị máy tính, máy in,…với khu vực địa lý trên? Phải dùng phương pháp kết nối để băng thông lớn nhất, quản trị đơn giản
(3)4.1. Giới thiệu chung mạng cục bộ
Trong năm 80 vừa qua, mạng cục Lan phát triển cách nhanh chóng Trong tổ chức (cơ quan, nhà máy, trường đại học…) có nhiều hệ thống nhỏ sử dụng nảy sinh nhu cầu kết nối chúng lại với
Tên gọi “Mạng cục bộ” xem xét từ quy mô mạng hay khoảng cách địa lý Tuy nhiên, khơng phải đặc tính mạng cục bộ, thực tế quy mơ mạng định nhiều đặc tính công nghệ mạng
Vậy mạng cục (Local Area Networks - LAN) mạng thiết lập để liên kết máy tính phạm vi tương đối nhỏ (như nhà, khu nhà, trường học ) với khoảng cách lớn máy tính vịng vài chục km trở lại Để phân biệt mạng LAN với loại mạng khác ta dựa số đặc trưng sau:
Đặc trưng địa lý: mạng cục thường cài đặt phạm vi nhỏ (toà nhà, qn ) có đường kính từ vài chục mét đến vài chục km
Đặc trưng tốc độ truyền: mạng cục có tốc độ truyền cao so với mạng diện rộng, khoảng 100 Mb/s tới tốc độ đạt tới 1Gb/s
Đặc trưng độ tin cậy: tỷ suất lỗi thấp so với mạng diện rộng (như mạng điện thoại chẳng hạn), đạt từ 10-8 đến 10-11
Đặc trưng quản lý: mạng cục thường sở hữu riêng tổ chức (như trường học, doanh nghiệp ) việc quản lý khai thác mạng hoàn toàn tập trung thống
Tuy nhiên, với phát triển nhanh chóng cơng nghệ mạng đặc trưng nói mang tính tương đối Sự phân biệt mạng cục mạng diện rộng ngày “mờ”
4.2. Kỹ thuật mạng cục bộ
4.2.1. Hình trạng mạng (Topology)
Hình trạng mạng cục thể qua cấu trúc hay hình dáng hình học đường dây cáp mạng dùng để liên kết máy tính thuộc mạng với Các mạng cục thường hoạt động dựa cấu trúc định sẵn liên kết máy tính thiết bị có liên quan
Về ngun tắc hình trạng mạng máy tính nói chung dùng cho mạng cục Song đặc thù mạng cục nên có hình trạng thường sử dụng: hình (Star), hình vịng (Ring), tuyến tính (Bus)
Mạng hình (Star)
Ở dạng hình sao, tất trạm nối vào thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ trạm chuyển tín hiệu đến trạm đích với phương thức kết nối phương thức điểm-điểm (Point - to - Point) Thiết bị trung tâm hoạt động giống tổng đài cho phép thực việc nhận truyền liệu từ trạm tới trạm khác
(4) 10BASE-T: dùng cáp UTP (Unshield Twisted Pair - cáp không bọc kim), tốc độ 10 Mb/s, khoảng cách từ thiết bị trung tâm tới trạm tối đa 100m
100BASE-T tương tự 10BASE-T tốc độ cao 100 Mb/s
Ưu nhược điểm
Ưu điểm: Với dạng kết nối có ưu điểm không đụng độ hay ách tắc đường truyền, tận dụng tốc độ tối đa đường truyền vật lý, lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại mạng (thêm, bớt trạm) Nếu có trục trặc trạm khơng gây ảnh hưởng đến tồn mạng qua dễ dàng kiểm sốt khắc phục cố
Nhược điểm: Độ dài đường truyền nối trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (trong vịng 100 m với cơng nghệ nay) tốn nhiều dây cáp
Hình 4.1: Sơđồ kiểu kết nối hình với HUB trung tâm
Mạng hình vịng (Ring)
Tín hiệu lưu chuyển theo chiều Các máy tính liên kết với thành vòng tròn theo phương thức điểm-điểm (Point - to - Point), qua trạm nhận truyền liệu theo vòng chiều liệu truyền theo gói Mỗi trạm mạng nối với vịng qua chuyển tiếp (Repeater) có nhiệm vụ nhận tín hiệu chuyển tiếp đến trạm vịng Như tín hiệu lưu chuyển vịng theo chuỗi liên kết điểm - điểm Repeater cần có giao thức điều khiển việc cấp phát quyền truyền liệu vòng cho trạm có nhu cầu
Mỗi gói liệu mang địa trạm đích, trạm nhận gói liệu kiểm tra với địa nhận lấy cịn khơng phải phát lại cho trạm kế tiếp, gói liệu đến đích
Để tăng độ tin cậy mạng, ta phải lắp vòng dự phòng (vòng phụ), đường truyền vịng bị cố vịng phụ sử dụng với chiều tín hiệu ngược với chiều vịng
Ưu nhược điểm
Ưu điểm:Với dạng kết nối có ưu điểm không tốn nhiều dây cáp, tốc độ truyền liệu cao, không gây ách tắc
(5)Hình 4.2: Sơđồ kiểu kết nối dạng vịng
c Mạng tuyến tính (Bus)
Có dạng đường thẳng máy tính nối vào đường dây truyền (Bus) Đường truyền giới hạn hai đầu loại đầu nối đặc biệt gọi terminator (dùng để nhận biết đầu cuối để kết thúc đường truyền đây) Mỗi trạm nối vào đường dây truyền qua đầu nối chữ T (T_Connector) thu phát (Transceiver)
Khi trạm truyền liệu tín hiệu quảng bá hai chiều Bus (tức trạm cịn lại thu tín hiệu trực tiếp) theo gói một, gói phải mang địa trạm đích Các trạm thấy liệu qua nhận lấy, kiểm tra, với địa nhận lấy cịn khơng phải bỏ qua
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 hình trạng mạng dạng tuyến tính, liệu truyền theo liên kết điểm - nhiều điểm (point - to - multipoint) hay quảng bá (Broadcast)
Sau vài thơng số kỹ thuật hình trạng dạng tuyến tính Theo chuẩn IEEE 802.3 (cho mạng cục bộ) với cách đặt tên quy ước theo thông số: tốc độ truyền tính hiệu (1,10 100 Mb/s); BASE (nếu Baseband) BROAD (nếu Broadband)
10BASE5: Dùng cáp đồng trục đường kính lớn (10mm) với điện trở 50 , tốc độ 10 Mb/s, phạm vi tín hiệu 500m/segment, có tối đa 100 trạm, khoảng cách hai máy tối thiểu 2,5m (Phương án gọi Thick Ethernet hay Thicknet)
10BASE2: tương tự Thicknet dùng cáp đồng trục nhỏ (RG 58A), chạy với khoảng cách 185m, số trạm tối đa segment 30, khoảng cách hai máy tối thiểu 0,5m
Ưu nhược điểm
Ưu điểm: Với dạng kết nối có ưu điểm không tốn nhiều dây cáp, tốc độ truyền liệu cao, dễ thiết kế
(6)Hình 4.3: Sơđồ kiểu kết nối dạng tuyến tính
So sánh tính hình trạng mạng
Dạng tuyến tính Dạng hình vịng Dạng hình
Ứng dụng
Tốt cho trường hợp mạng nhỏ mạng có giao thông thấp lưu lượng liệu thấp
Tốt cho trường hợp mạng có số trạm hoạt động với tốc độ cao, không cách xa mạng có lưu lượng liệu phân bố khơng
Hiện mạng hình cách tốt cho trường hợp phải tích hợp liệu tín hiệu tiếng Các mạng đện thoại cơng cộng có cấu trúc
Độ phức tạp
Không phức tạp Đòi hỏi thiết bị tương đối phức tạp Mặt khác việc đưa thông điệp tuyến đơn giản, có đường, trạm phát cần biết địa trạm nhận, thông tin để dẫn đường khác khơng cần thiết
Mạng hình xem phức tạp Các trạm nối với thiết bị trung tâm hoạt động thiết bị trung tâm nối tới dây dẫn truyền từ xa
Hiệu suất
Rất tốt tải thấp giảm hiệu suất mau tải tăng
Có hiệu trường hợp lượng lưu thơng cao ổn định nhờ tăng chậm thời gian trễ xuống cấp so với mạng khác
Tốt cho trường hợp tải vừa, hiệu suất mạng phụ thuộc trực tiếp vào sức mạnh thiết bị trung tâm
Tổng phí
Tương đối thấp đặc biệt nhiều thiết bịđã phát triển hoàn chỉnh bán sản phẩm thị trường Sự dư thừa kênh truyền khuyến để giảm bớt nguy xuất cố mạng
Phải dự trù gấp đơi nguồn lực phải có phương thức thay nút không hoạt động muốn mạng hoạt động bình thường
Tổng phí cao làm nhiệm vụ thiết bị trung tâm, thiết bị trung tâm không dùng vào việc khác Số lượng dây riêng nhiều
Nguy cơ
Một trạm bị hỏng không ảnh hưởng đến mạng Tuy nhiên mạng có nguy bị tổn hại cố đường dây dẫn có vấn đề với hành lang Vấn đề khó xác định lại dễ sửa chữa
Một trạm bị hỏng có thểảnh hưởng đến hệ thống trạm phục thuộc vào Tìm Repeater hỏng khó lại việc sửa chữa thẳng hay dùng mưu mẹo xác định điểm hỏng mạng có địa bàn rộng khó
(7)Dạng tuyến tính Dạng hình vịng Dạng hình
Khả mở rộng
Việc thêm định hình lại mạng dễ.Tuy nhiên việc kết nối máy tính thiết bị hãng khác khó chúng phải nhận địa liệu
Tương đối dễ thêm bớt trạm làm việc mà nối kết nhiều cho thay đổi Giá thành cho việc thay đổi tương đối thấp
Khả mở rộng hạn chế, đa số thiết bị trung tâm chịu đựng số định liên kết Sự hạn chế tốc độ truyền liệu băng tần thường đòi hỏi người sử dụng Các hạn chế giúp cho chức xử lý trung tâm không bị tải tốc độ thu nạp cổng truyền giá thành cổng truyền thiết bị trung tâm thấp
d Mạng kết hợp
Hình 4.4: Mơ hình kết hợp cấu trúc
Kết hợp hình tuyến tính (Star/Bus Topology)
Cấu hình mạng dạng có phận tách tín hiệu (Spitter) giữ vai trị thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng chọn hình vịng dạng tuyến tính
Lợi điểm cấu hình mạng gồm nhiều nhóm làm việc cách xa nhau, ARCNET mạng dạng kết hợp hình dạng tuyến tính Cấu hình dạng đưa lại uyển chuyển việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng tồ nhà
Kết hợp hình vịng (Star/Ring Topology)
(8)4.2.2. Đường truyền vật lý
Đường truyền vật lý dùng để chuyển tín hiệu máy tính Các tín hiệu biểu thị giá trị liệu dạng xung nhị phân (On - Off) Tất tín hiệu thuộc dạng sóng điện từ (trải từ tần số sóng radio, sóng ngắn, tia hồng ngoại) Ứng với loại tần số sóng điện tử có đường truyền vật lý khác để truyền tín hiệu
Hiện có hai loại đường truyền:
Đường truyền hữu tuyến: cáp đồng trục, cáp đôi dây xoắn (bọc kim, không bọc kim), cáp sợi quang
Đường truyền vô tuyến: radio, sóng cực ngắn, tia hồng ngoại
Mạng cục thường sử dụng ba loại đường truyền vật lý cáp xoắn đôi, cáp đồng trục cáp sợi quang Ngoài gần người ta bắt đầu sử dụng nhiều mạng cục không dây nhờ radio viba
Cáp đồng trục đường sử dụng nhiều mạng dạng tuyến tính, hoạt động truyền dẫn theo dải sở (Baseband) dải rộng (Broadband) Với dải sở, toàn khả đường truyền dành cho kênh truyền thông nhất, với dải rộng hai nhiều kênh truyền thông phân chia dải thông kênh truyền
Hầu hết mạng cục sử dụng phương thức dải rộng Với phương thức tín hiệu truyền hai dạng: tương tự (Analog) số (Digital) không cần điều chế
Cáp đồng trục có hai loại cáp gầy (Thin Cable) cáp béo (Thick Cable) Cả hai loại cáp có tốc độ làm việc 10Mb/s cáp gầy có độ suy hao tín hiệu lớn độ dài cáp tối đa cho phép hai repeater nhỏ cáp béo Cáp gầy thường dùng để nối trạm văn phịng, phịng thí nghiệm, cịn cáp béo dùng để nối dọc theo hành lang, lên tầng lầu,
Phương thức truyền thơng theo dải rộng dùng cáp xoắn đôi, cáp xoắn đôi thích hợp với mạng nhỏ hiệu thấp chi phí đầu tư
(9)Hình 4.5: Cấu hình vật lý cho Broadband
Trong cấu hình cáp đơi (Dual Cable), đường dẫn chạy cáp riêng biệt điểm đầu cuối đơn giản đầu nối thụ động chúng Trạm gửi nhận có tần số Trong cấu hình tách (Split), hai đường dẫn cáp tần số khác nhau: đường dẫn có tần số thấp đường dẫn có tần số cao Điểm đầu cuối chuyển đổi tần số
Chú ý: Việc lựa chọn đường truyền thiết kế sơ đồ cáp (trong trường hợp hữu tuyến) công việc quan trọng thiết kế cài đặt mạng máy tính nói chung mạng cục nói riêng Giải pháp lựa chọn đáp ứng nhu cầu sử dụng mạng thực tế không cho mà cho tương lai
Ví dụ: Muốn truyền liệu đa phương tiện khơng thể chọn loại cáp cho phép thông lượng tối đa vài Mb/s, mà phải nghĩ đến loại cáp cho phép thông lượng 100 Mb/s Việc lắp đặt hệ thống cáp nhiều trường hợp (toà nhà nhiều tầng) tốn nhiều công phải lựa chọn cẩn thận, để xảy trường hợp chọn cáp bừa bãi sau hai năm lại gỡ bỏ, lắp đặt lại hệ thống hoàn toàn
Đường cáp truyền mạng sở hạ tầng hệ thống mạng, nên quan trọng ảnh hưởng nhiều đến khả hoạt động mạng Hiện người ta thường dùng loại dây cáp cáp xoắn đôi, cáp đồng trục cáp quang
Cáp xoắn đôi
Đây loại cáp gồm hai đường dây dẫn đồng xoắn vào nhằm làm giảm nhiễu điện từ gây môi trường xung quanh chúng với
(10) Cáp có bọc kim loại (STP): Lớp bọc bên ngồi có tác dụng chống nhiễu điện từ, có loại có đơi dây xoắn vào có loại có nhiều đơi dây xoắn với
Cáp không bọc kim loại (UTP): Tính tương tự STP khả chống nhiễu suy hao khơng có vỏ bọc
STP UTP có loại (Category - Cat) thường dùng:
o Loại & (Cat & Cat 2): Thường dùng cho truyền thoại đường
truyền tốc độ thấp (nhỏ 4Mb/s)
o Loại (Cat 3): Tốc độ truyền liệu khoảng 16 Mb/s, chuẩn cho hầu
hết mạng điện thoại
o Loại (Cat 4): Thích hợp cho đường truyền 20Mb/s o Loại (Cat 5): Thích hợp cho đường truyền 100Mb/s o Loại (Cat 6): Thích hợp cho đường truyền 300Mb/s
Đây loại cáp rẻ, dễ cài đặt, nhiên dễ bị ảnh hưởng môi trường
Chiều dài tối đa quy định Network Architecture cho loại cáp chiều dài không phụ thuộc vào kiểu dây hay cách bấm dây Đối với UTP chiều dài tối đa 100m tối thiểu 0.5m tính từ HUB tới máy tính, cịn từ máy tính tới máy tính khoảng 2.5m
Cách bấm dây mạng có nhiều cách tùy vào mục đích sử dụng Chọn cách bấm cịn phụ thuộc loại dây cáp Chẳng hạn loại cáp UTP cat cat 5e cho tốc độ truyền tải khác có cách bấm khác Có cách bấm dây chuẩn cho loại cáp UTP gọi T568A T568B
Hình 4.6: Cách bấm dây chuẩn
Có hai kiểu: đấu thẳng đấu chéo hay gọi Crossover:
1 Đấu thẳng: dùng để nối từ máy tính đến HUB/SWITCH hay thiết bị mạng khác có hổ trợ Đối với kiểu straight đầu dây bạn xếp thứ tự dây đầu dây lại phải y