Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Ethernet định nghĩa 3 chuẩn mạng ở tầng vật lý là 100Base-Tx, 100Base-T4 và 100BaseFX. Chuẩn mạng 100Base-TX và 100 Base-T4 sử dụng topology dạng hình sao, với một Hub làm trung tâm, cùng các loại đầu nối UTP tương tự như chuẩn 10Base-T.
Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Ethernet định nghĩa chuẩn mạng tầng vật lý 100Base-Tx, 100Base-T4 100BaseFX Chuẩn mạng 100Base-TX 100 Base-T4 sử dụng topology dạng hình sao, với Hub làm trung tâm, loại đầu nối UTP tương tự chuẩn 10Base-T Tuy nhiên chúng có điểm khác như: • Chuẩn 100Base-TX sử dụng dây cáp xoắn đôi từ CAT trở lên, sử dụng đơi có sơ đồ bấm dây giống chuẩn 10Base-T • Chuẩn 100Base-T4 sử dụng cáp xoắn đôi từ CAT trở lên Điều cho phép sử dụng lại hệ thống dây mạng 10Base-T Tuy nhiên sơ đồ đầu dây chuẩn có khác biệt Dây phải bấm đầu RJ45 theo sơ đồ sau: Hình 2.14 – Sơ đồ bấm dây cho chuẩn mạng 100 BASE-T4 Chiều dài tối đa sợi cáp hai chuẩn 100 mét Chuẩn 100Base-FX thiết kế để nối kết vào đường truyền cáp quang với chiều dài sợi cáp lên đến 2000 mét, sử dụng loại đầu nối SC Hub chuẩn Fast Ethernet phân thành loại Hub lớp 1(Class 1) Hub lớp (Class 2) Hub lớp cho phép hai nhánh mạng có kiểu tín hiệu giao tiếp với Ví dụ nhánh 100Base-TX 100Base-TX hay nhánh mạng 100Base-T4 100Base-T4 Ta nối Hub lớp lại với với khoảng cách tối đa chúng 5m Hub lớp cho phép hai nhánh mạng khác kiểu tín hiệu giao tiếp với Ví dụ nhánh mạng 100Base-TX 100Base-FX Tuy nhiên chúng không cho phép nối Hub lại với Một điểm cần lưu ý card mạng sử dụng phải chọn loại hỗ trợ chuẩn Fast Ethernet Hiện chuẩn mạng 100Base-TX sử dụng nhiều cung cấp tốc độ cao, ổn định, dễ thi công không đắt tiền Chuẩn 100Base-FX sử dụng đến trường hợp đường kính mạng vượt tầm chuẩn 100Base-TX (Trong khoảng từ 100 đến 2.000 mét) Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 21 Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Một điểm cần lưu ý khả liên thông chuẩn Ethernet Fast Ethernet Đa số Hub card mạng thuộc chuẩn Fast Ethernet hỗ trợ thêm chức Auto-Sensing, nhờ giao tiếp với thiết bị chuẩn 10Base-T Ví dụ, card mạng chuẩn 100Base-TX có tính Auto-Sensing nối kết vào cổng 10Base-T tự động nhận biết chuyển sang hoạt động theo chuẩn 10Base-T Hay ngược lại, card mạng chuẩn 10Base-T nối vào cổng 100Base-TX Hub có tính Auto-Sensing Hub tự động chuyển cổng sang hoạt động theo chuẩn 10Base-T 2.6.3.6 Mạng Token Ring Token Ring mạng cục phát minh IBM vào năm 1970 Về sau, Token Ring chuẩn hóa chuẩn IEEE 802.5 Các máy tính nối vào MSAU (MultiStation Access Unit) dây cáp xoắn đơi Các MSAU sau nối lại với hình thành vịng (Ring) hình đây: Hình 2.15 – Sơ đồ nối kết mạng theo chuẩn mạng Token Ring Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 22 Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Chương Cơ sở cầu nối Mục đích Chương nhằm giới thiệu cho người đọc vấn đề sau: • Các vấn đề băng thơng gặp phải thực mở rộng mạng thiết bị Repeater HUB, • Giải pháp khắc phục với cầu nối (Bridge) • Giới thiệu cầu nối suốt Giải thuật Backward Learning • Vấn đề vịng quẩn giải thuật Spanning tree • Cầu nối xác định đường từ nguồn • Cầu nối trộn lẫn Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 23 Đại Học Cần Thơ – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 3.1 Giới thiệu liên mạng Liên mạng (Internetwork) tập hợp nhiều mạng riêng lẻ nối kết lại thiết bị nối mạng trung gian chúng vận hành mạng lớn Người ta thực liên mạng (Internetworking) để nối kết nhiều mạng lại với nhờ mở rộng phạm vi, số lượng máy tính mạng, cho phép mạng xây dựng theo chuẩn khác giao tiếp với Liên mạng thực tầng khác nhau, tùy thuộc vào mục đích thiết bị mà ta sử dụng Tầng nối kết Mục đích Thiết bị sử dụng Tầng vật lý Tăng số lượng phạm vi mạng HUB / Repeater LAN Tầng liên kết liệu Nối kết mạng LAN có tầng vật Cầu nối (Bridge) lý khác Bộ hoán chuyển (Switch) Phân chia vùng đụng độ để cải thiện hiệu suất mạng Tầng mạng Mở rộng kích thước số lượng Router máy tính mạng, hình thành mạng WAN Các tầng cịn lại Nối kết ứng dụng lại với Gateway Trong chương ta xem xét vấn đề liên quan đến việc liên mạng tầng 2, giới thiệu chế hoạt động, tính cầu nối (Brigde).Nhược điểm thiết bị liên mạng tầng (Repeater, HUB) Hình 3.1 – Hạn chế Repeater/HUB Xét liên mạng gồm nhánh mạng LAN1 LAN2 nối lại với Repeater Giả sử máy N2 gởi cho N1 Frame thông tin Frame lan truyền LAN1 đến cổng Repeater dạng chuỗi bits Repeater khuếch đại chuỗi bits nhận từ cổng chuyển chúng sang cổng Điều vơ tình chuyển khung N2 gởi cho N1 sang LAN2 Trên LAN1, N1 nhận tồn Frame Trên LAN2 khơng có máy trạm nhận Frame Tại thời điểm đó, N5 có nhu cầu gởi khung cho N4 khơng thực đường truyền bị bận Ta nhận thấy rằng, Frame N2 gởi cho N1 không cần thiết phải gởi sang LAN để tránh lãng phí đường truyền LAN Tuy nhiên, Repeater hoạt động tầng 1, Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 24 Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 khơng hiểu Frame gì, chuyển thứ mà nhận sang cổng lại Liên mạng Repeater hay Hub làm tăng vùng đụng độ mạng, khả đụng độ truyền tin máy tính tăng lên, hiệu mạng giảm xuống 3.2 Giới thiệu cầu nối Bây ta thay Repeater Bridge Khi Frame N2 gởi cho N1 đến cơng Bridge phân tích thấy khơng cần thiết phải chuyển Frame sang LAN Hình 3.2 – Bridge khắc phục nhược điểm Repeater/HUB Bridge thiết bị hoạt động tầng mơ hình OSI Bridge làm nhiệm vụ chuyển tiếp khung từ nhánh mạng sang nhánh mạng khác Điều quan trọng Bridge « thơng minh », chuyển frame cách có chọn lọc dựa vào địa MAC máy tính Bridge cịn cho phép mạng có tầng vật lý khác giao tiếp với Bridge chia liên mạng thành vùng đụng độ nhỏ, nhờ cải thiện hiệu liên mạng tốt so với liên mạng Repeater hay Hub Có thể phân Bridge thành loại: Cầu nối suốt (Transparent Bridge): Cho phép nối mạng Ethernet/ Fast Ethernet lại với Cầu nối xác định đường từ nguồn (Source Routing Bridge): Cho phép nối mạng Token Ring lại với Cầu nối trộn lẫn (Mixed Media Bridge): Cho phép nối mạng Ethernet Token Ring lại với 3.2.1 Cầu nối suốt 3.2.1.1 Giới thiệu Cầu nối suốt phát triển lần Digital Equipment Corporation vào năm đầu thập niên 80 Digital đệ trình phát minh cho IEEE đưa vào chuẩn IEEE 802.1 Cầu nối suốt sử dụng để nối mạng Ethernet lại với Người ta gọi cầu nối suốt diện hoạt động suốt với máy trạm Khi liên mạng cầu nối suốt, máy trạm không cần phải cấu hình thêm để truyền tải thơng tin qua liên mạng 3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Khi cầu nối suốt mở điện, bắt đầu học vị trí máy tính mạng cách phân tích địa máy gởi khung mà nhận từ cổng Ví dụ, cầu nối nhận khung từ cổng số máy A gởi, kết luận máy A đến hướng cổng Dựa tiến trình này, Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 25 Đại Học Cần Thơ – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 cầu nối xây dựng Bảng địa cục (Local address table) mô tả địa máy tính so với cổng Địa máy tính (Địa MAC) Cổng hướng đến máy tính 00-2C-A3-4F-EE-07 00-2C-A3-5D-5C-2F Hình 3.3 – Bảng địa cục cầu nối Cầu nối sử dụng bảng địa cục làm sở cho việc chuyển tiếp khung Khi khung đến cổng cầu nối, cầu nối đọc bytes khung để xác định địa máy nhận khung Nó tìm địa bảng địa cục ứng xử theo trường hợp sau: Nếu máy nhận nằm cổng với cổng nhận khung, cầu nối bỏ qua khung biết máy nhận nhận khung Nếu máy nhận nằm cổng khác với cổng nhận khung, cầu nối chuyển khung sang cổng có máy nhận Nếu khơng tìm thấy địa máy nhận bảng địa chỉ, cầu nối gởi khung đến tất cổng cịn lại nó, trừ cổng nhận khung Trong trường hợp, cầu nối cập nhật vị trí máy gởi khung vào bảng địa cục Cầu nối suốt thành công việc phân chia mạng thành vùng đụng độ riêng rời Đặc biệt trình gởi liệu diễn hai máy tính nằm hướng cổng cầu nối, cầu nối lọc không cho luồng giao thông ảnh hưởng đến nhánh mạng cổng lại Nhờ điều cầu nối suốt cho phép cải thiện băng thông liên mạng 3.2.1.3 Vấn đề vòng quẩn - Giải thuật Spanning Tree Cầu nối suốt hoạt động sai hình trạng mạng xuất vịng Xét ví dụ hình đây: Giả sử M gởi khung F cho N, hai cầu nối B1 B2 chưa có thơng tin địa N Khi nhận khung F, B1 B2 chuyển F sang LAN 2, LAN xuất khung F1 F2 phiên F lại B1 B2 Sau F1 đến B2 F2 đến B1 Tiếp tục B1 B2 lại chuyển F2 F1 sang LAN1, q trình khơng dừng, dẫn đến tượng rác mạng Người ta gọi tượng vòng quẩn mạng Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 26 Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Hình 3.4 – Vấn đề vịng quẩn mạng Để khắc phục tượng vòng quẩn, Digital đưa giải thuật nối cây, sau chuẩn hóa chuẩn IEEE 802.1d Mục tiêu giải thuật nhằm xác định cổng tạo nên vịng quẩn mạng chuyển trạng thái dự phịng (stand by) hay khóa (Blocked), đưa sơ đồ mạng dạng hình (khơng cịn vòng) Các cổng chuyển sang trạng thái hoạt động cổng bị cố Giải thuật dựa lý thuyết đồ thị Giải thuật yêu cầu vấn đề sau: Mỗi cầu nối phải gán số hiệu nhận dạng Mỗi cổng có số nhận dạng gán giá Giải thuật trải qua bước sau: Chọn cầu nối gốc (Root Bridge): Để đơn giản cầu nối gốc cầu nối có số nhận dạng nhỏ Trên cầu nối lại, chọn cổng gốc (Root Port): Là cổng mà giá đường từ cầu nối cầu nối gốc thơng qua thấp so với cổng lại Trên LAN, chọn cầu nối định (Designated BrIDge): Cầu nối định LAN cầu nối mà thông qua nó, giá đường từ LAN gốc thấp Cổng nối LAN cầu nối định gọi cổng định (Designated Port) Đặt tất cổng gốc, cổng định trạng thái hoạt động, cổng lại trạng thái khóa Ví dụ: Cho liên mạng gồm LAN V,W,X,Y,Z nối lại với cầu nối có số nhận dạng từ đến Trên liên mạng tồn nhiều vòng quẩn Áp dụng giải thuật nối xác định cổng gốc (ký hiệu R) cổng định (Ký hiệu D) Bên cạnh cổng gốc có giá gốc thơng qua cổng (nằm dấu ngoặc R(30)) Từ vẽ lại hình trạng mạng sau loại bỏ vòng quẩn Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 27 Đại Học Cần Thơ – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Hình 3.5 – Mạng xây dựng lại giải thuật Spanning tree 3.2.2 Cầu nối xác định đường từ nguồn 3.2.2.1 Giới thiệu Cầu nối xác định đường từ nguồn (SRB-Source Route Bridge) phát triển IBM đệ trình lên ủy ban IEEE 802.5 giải pháp để nối mạng Token lại với Cầu nối SRB gọi tên chúng qui định : đường đầy đủ từ máy tính gởi đến máy nhận phải đưa vào bên khung liệu gởi máy gởi (Source) Các cầu nối SRB có nhiệm vụ lưu chuyển khung dẫn đường lưu trong khung 3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động Xét liên mạng gồm mạng Token Ring nối lại với cầu nối SRB hình đây: Hình 3.6 – Cầu nối mạng Token Ring Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 28 Đại Học Cần Thơ – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 Giả sử máy X muốn gởi khung liệu cho máy Y Đầu tiên X chưa biết Y có nằm LAN với hay khơng Để xác định điều này, X gởi Khung kiểm tra (Test Frame) Nếu khung kiểm tra trở X mà khơng có dấu hiệu nhận Y, X kết luận Y nằm nhánh mạng khác Để xác định xác vị trí máy Y mạng xa, X gởi Khung thăm dò (Explorer Frame) Mỗi cầu nối nhận khung thăm dò (Bridge Bridge trường hợp này) copy khung chuyển sang tất cổng cịn lại Thông tin đường thêm vào khung thăm dò chúng qua liên mạng Khi khung thăm dò X đến Y, Y gởi lại khung trả lời cho khung mà nhận theo đường thu thập khung thăm dò X nhận nhiều khung trả lời từ Y với nhiều đường khác X chọn số đường này, theo tiêu chuẩn Thơng thường đường khung trả lời chọn đường ngắn số đường (trở nhanh nhất) Sau đường xác định, đưa vào khung liệu gởi cho Y trường thông tin đường (RIF- Routing Information Field) RIF sử dụng đến khung gởi bên LAN 3.2.2.3 Cấu trúc khung Cấu trúc RIF khung mô tả hình đây: Hình 3.7 Cấu trúc trường thơng tin đường Trong đó: Routing Control Field: trường điều khiển đường đi, bao gồm trường sau: o Type: Có thể có giá trị mang ý nghĩa sau: Specifically routed: Khung có chứa đường đầy đủ đến máy nhận All paths explorer: Là khung thăm dò Spanning-tree explorer: Là khung thăm dị có sử dụng giải thuật nối để giảm bớt số khung gởi suốt q trình khám phá o Length: Mơ tả chiều dài tổng cộng (tính bytes) trường RIF o D Bit: Chỉ định điều khiển hướng di chuyển (tới hay lui) khung Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 29 Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thông Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 o Largest Frame: Chỉ định kích thước lớn khung mà xử lý tiến trình đến đích Routing Designator Fields: Là trường chứa Bộ định đường Mỗi định đường bao gồm trường là: o Ring Number (12 bits): Là số hiệu nhận dạng LAN o Bridge Number (4 bits)—Là số hiệu nhận dạng cầu nối Sẽ máy tính đích Ví dụ: Đường từ X đến Y mô tả định đường sau: LAN1:Bridge1:LAN 3: Bridge 3: LAN 2: Hay: LAN1:Bridge2:LAN 4: Bridge 4: LAN 2: 3.2.3 Cầu nối trộn lẫn (Mixed Media Bridge) Cầu nối suốt dùng để nối mạng Ethernet lại với Cầu nối xác định đường từ nguồn dùng để nối mạng Token Ring Để nối hai mạng Ethernet Token Ring lại với nhau, người ta dùng loại cầu nối thứ ba, cầu nối trộn lẫn đường truyền Cầu nối trộn lẫn đường truyền có hai loại: o Cầu nối dịch (Translational Bridge) o Cầu nối xác định đường từ nguồn suốt (Source-Route-Transparence Bridge) Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 30 ... www.daihoc.com.vn 23 Đại Học Cần Thơ – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 3. 1 Giới thiệu liên mạng Liên mạng (Internetwork) tập hợp nhiều mạng riêng lẻ nối kết lại thiết. .. đồ nối kết mạng theo chuẩn mạng Token Ring Biên soạn : Th.s Ngô Bá Hùng – 2005 Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 22 Đại Học Cần Thơ – Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Giáo Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng. .. Trình Thiết Kế & Cài Đặt Mạng – V1.0 khơng hiểu Frame gì, chuyển thứ mà nhận sang cổng lại Liên mạng Repeater hay Hub làm tăng vùng đụng độ mạng, khả đụng độ truyền tin máy tính tăng lên, hiệu mạng