Giáo trình mạng máy tính - Chương 6

Các thiết bị liên kết mạng I. Repeater (Bộ tiếp sức) Repeater là loại thiết bị phần cứng đơn giản nhất trong các thiết bị liên kết mạng, nó được hoạt động trong tầng vật lý của mô hình hệ thống mở OSI. Repeater dùng để nối 2 mạng giống nhau hoặc các phần một mạng cùng có một nghi thức và một cấu hình.

Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Chương Các thiết bị liên kết mạng I Repeater (Bộ tiếp sức) Repeater loại thiết bị phần cứng đơn giản thiết bị liên kết mạng, hoạt động tầng vật lý mơ hình hệ thống mở OSI Repeater dùng để nối mạng giống phần mạng có nghi thức cấu hình Khi Repeater nhận tín hiệu từ phía mạng phát tiếp vào phía mạng Hình 6.1: Mơ hình liên kết mạng Repeater Repeater khơng có xử lý tín hiệu mà loại bỏ tín hiệu méo, nhiễu, khuếch đại tín hiệu bị suy hao (vì phát với khoảng cách xa) khơi phục lại tín hiệu ban đầu Việc sử dụng Repeater làm tăng thêm chiều dài mạng Hình 6.2: Hoạt động tiếp sức mơ hình OSI Hiện có hai loại Repeater sử dụng Repeater điện Repeater điện quang Repeater điện nối với đường dây điện hai phía nó, nhận tín hiệu điện từ phía phát lại phía Khi mạng sử dụng Repeater điện để nối phần mạng lại làm tăng khoảng cách mạng, khoảng cách ln bị hạn chế khoảng cách tối đa độ trễ tín hiệu Ví dụ với mạng sử dụng cáp đồng #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 78 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn trục 50 khoảng cách tối đa 2.8 km, khoảng cách khơng thể kéo thêm cho dù sử dụng thêm Repeater Repeater điện quang liên kết với đầu cáp quang đầu cáp điện, chuyển tín hiệu điện từ cáp điện tín hiệu quang để phát cáp quang ngược lại Việc sử dụng Repeater điện quang làm tăng thêm chiều dài mạng Việc sử dụng Repeater không thay đổi nội dung tín qua nên dùng để nối hai mạng có giao thức truyền thông (như hai mạng Ethernet hay hai mạng Token ring) khơng thể nối hai mạng có giao thức truyền thông khác (như mạng Ethernet mạng Token ring) Thêm Repeater không làm thay đổi khối lượng chuyển vận mạng nên việc sử dụng khơng tính tốn mạng lớn hạn chế hiệu mạng Khi lưa chọn sử dụng Repeater cần ý lựa chọn loại có tốc độ chuyển vận phù hợp với tốc độ mạng II Bridge (Cầu nối) Bridge thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống khác nhau, dùng với mạng có giao thức khác Cầu nối hoạt động tầng liên kết liệu nên không tiếp sức phải phát lại tất nhận cầu nối đọc gói tin tầng liên kết liệu mơ hình OSI xử lý chúng trước định có chuyển hay khơng Khi nhận gói tin Bridge chọn lọc chuyển gói tin mà thấy cần thiết Điều làm cho Bridge trở nên có ích nối vài mạng với cho phép hoạt động cách mềm dẻo Để thực điều Bridge đầu kết nối có bảng địa trạm kết nối vào phía đó, hoạt động cầu nối xem xét gói tin nhận cách đọc địa nơi gửi nhận dựa bảng địa phía nhận gói tin định gửi gói tin hay khơng bổ xung bảng địa Hình 6.3: Hoạt động Bridge Khi đọc địa nơi gửi Bridge kiểm tra xem bảng địa phần mạng nhận gói tin có địa hay khơng, khơng có Bridge tự động bổ xung bảng địa (cơ chế gọi tự học cầu nối) #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 79 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Khi đọc địa nơi nhận Bridge kiểm tra xem bảng địa phần mạng nhận gói tin có địa hay khơng, có Bridge cho gói tin nội thuộc phần mạng mà gói tin đến nên khơng chuyển gói tin đi, ngược lại Bridge chuyển sang phía bên Ở thấy trạm không cần thiết chuyển thơng tin tồn mạng mà phần mạng có trạm nhận mà thơi Hình 6.4: Hoạt động Bridge mơ hình OSI Để đánh giá Bridge người ta đưa hai khái niệm : Lọc chuyển vận Q trình xử lý gói tin gọi q trình lọc tốc độ lọc thể trực tiếp khả hoạt động Bridge Tốc độ chuyển vận thể số gói tin/giây thể khả Bridge chuyển gói tin từ mạng sang mạng khác Hiện có hai loại Bridge sử dụng Bridge vận chuyển Bridge biên dịch Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục sử dụng giao thức truyền thông tầng liên kết liệu, nhiên mạng sử dụng loại dây nối khác Bridge vận chuyển khơng có khả thay đổi cấu trúc gói tin mà nhận mà quan tâm tới việc xem xét chuyển vận gói tin Bridge biên dịch dùng để nối hai mạng cục có giao thức khác có khả chuyển gói tin thuộc mạng sang gói tin thuộc mạng trước chuyển qua Ví dụ : Bridge biên dịch nối mạng Ethernet mạng Token ring Khi Cầu nối thực nút token ring mạng Token ring nút Enthernet mạng Ethernet Cầu nối chuyền gói tin theo chuẩn sử dụng mạng Enthernet sang chuẩn sử dụng mạng Token ring Tuy nhiên ý cầu nối khơng thể chia gói tin làm nhiều gói tin phải hạn chế kích thước tối đa gói tin phù hợp với hai mạng Ví dụ kích thước tối đa gói tin mạng Ethernet 1500 bytes mạng Token ring 6000 bytes trạm mạng token ring gửi gói tin cho trạm mạng Ethernet với kích thước lớn 1500 bytes qua cầu nối số lượng byte dư bị chặt bỏ #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 80 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Hình 6.5: Ví dụ Bridge biên dịch Người ta sử dụng Bridge trường hợp sau : Mở rộng mạng đạt tới khoảng cách tối đa Bridge sau sử lý gói tin phát lại gói tin phần mạng cịn lại nên tín hiệu tốt tiếp sức Giảm bớt tắc nghẽn mạng có nhiều trạm cách sử dụng Bridge, chia mạng thành nhiều phần Bridge, gói tin nội tùng phần mạng không phép qua phần mạng khác Để nối mạng có giao thức khác Một vài Bridge cịn có khả lựa chọn đối tượng vận chuyển Nó chuyển vận gói tin nhửng địa xác định Ví dụ : cho phép gói tin máy A, B qua Bridge 1, gói tin máy C, D qua Bridge Hình 6.6 : Liên kết mạng với Bridge #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 81 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Một số Bridge chế tạo thành riêng biệt, cần nối dây bật Các Bridge khác chế tạo card chuyên dùng cắïm vào máy tính, máy tính sử dụng phần mềm Bridge Việc kết hợp phần mềm với phần cứng cho phép uyển chuyển hoạt động Bridge III Router (Bộ tìm đường) Router thiết bị hoạt động tầng mạng, tìm đường tốt cho gói tin qua nhiều kết nối để từ trạm gửi thuộc mạng đầu đến trạm nhận thuộc mạng cuối Router sử dụng việc nối nhiều mạng với cho phép gói tin theo nhiều đường khác để tới đích Hình 6.7: Hoạt động Router Khác với Bridge hoạt động tầng liên kết liệu nên Bridge phải xử lý gói tin đường truyền Router có địa riêng biệt tiếp nhận xử lý gói tin gửi đến mà thơi Khi trạm muốn gửi gói tin qua Router phải gửi gói tin với địa trực tiếp Router (Trong gói tin phải chứa thơng tin khác đích đến) gói tin đến Router Router xử lý gửi tiếp Khi xử lý gói tin Router phải tìm đường gói tin qua mạng Để làm điều Router phải tìm đường tốt mạng dựa thông tin có mạng, thơng thường Router có bảng đường (Router table) Dựa liệu Router gần mạng liên mạng, Router tính bảng đường (Router table) tối ưu dựa thuật toán xác định trước #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 82 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Người ta phân chia Router thành hai loại Router có phụ thuộc giao thức (The protocol dependent routers) Router không phụ thuộc vào giao thức (The protocol independent router) dựa vào phương thức xử lý gói tin qua Router Router có phụ thuộc giao thức: Chỉ thực việc tìm đường truyền gói tin từ mạng sang mạng khác khơng chuyển đổi phương cách đóng gói gói tin hai mạng phải dùng chung giao thức truyền thông Router không phụ thuộc vào giao thức: liên kết mạng dùng giao thức truyền thơng khác chuyển đơiø gói tin giao thức sang gói tin giao thức kia, Router ù chấp nhận kích thức gói tin khác (Router chia nhỏ gói tin lớn thành nhiều gói tin nhỏ trước truyền mạng) Hình 6.8: Hoạt động Router mơ hình OSI Để ngăn chặn việc mát số liệu Router cịn nhận biết đường chuyển vận ngừng chuyển vận đường bị tắc Các lý sử dụng Router : Router có phần mềm lọc ưu việt Bridge gói tin muốn qua Router cần phải gửi trực tiếp đến nên giảm số lượng gói tin qua Router thường sử dụng nối mạng thông qua đường dây thuê bao đắt tiền khơng truyền dư lên đường truyền Router dùng liên mạng có nhiều vùng, vùng có giao thức riêng biệt Router xác định đường an toàn tốt mạng nên độ an tồn thơng tin đảm bảo Trong mạng phức hợp gói tin ln chuyển đường gây nên tình trạng tắc nghẽn mạng Router cài đặt phương thức nhằm tránh tắc nghẽn #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 83 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn Hình 6.9: Ví dụ bảng đường (Routing table) Router Các phương thức hoạt động Router Đó phương thức mà Router nối với Router khác để qua chia sẻ thơng tin mạng co Các chương trình chạy Router ln xây dựng bảng đường qua việc trao đổi thông tin với Router khác Phương thức véc tơ khoảng cách : Router luôn truyền thông tin bảng đường mạng, thơng qua Router khác cập nhật lên bảng đường Phương thức trạng thái tĩnh : Router truyền thơng báo có phát có thay đổi mạng vàchỉ Routerkhác ù cập nhật lại bảng đường, thông tin truyền thường thơng tin đường truyền Một số giao thức hoạt động Router RIP(Routing Information Protocol) phát triển Xerox Network system sử dụng SPX/IPX TCP/IP RIP hoạt động theo phương thức véc tơ khoảng cách NLSP (Netware Link Service Protocol) phát triển Novell dùng để thay RIP hoạt động theo phương thức véctơ khoảng cách, mổi Router biết cấu trúc mạng việc truyền bảng đường giảm OSPF (Open Shortest Path First) phần TCP/IP với phương thức trạng thái tĩnh, có xét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyền thông OSPF-IS (Open System Interconnection Intermediate System to Intermediate System) phần TCP/IP với phương thức trạng thái tĩnh, có xét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyền thông #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 84 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn IV Gateway (cổng nối) Gateway dùng để kết nối mạng không chẳng hạn mạng cục mạng máy tính lớn (Mainframe), mạng hồn tồn khơng nên việc chuyển đổi thực tầng hệ thống mở OSI Thường sử dụng nối mạng LAN vào máy tính lớn Gateway có giao thức xác định trước thường nhiều giao thức, Gateway đa giao thức thường chế tạo Card có chứa xử lý riêng cài đặt máy tính thiết bị chuyên biệt Hình 6.10: Hoạt động Gateway mơ hình OSI Hoạt động Gateway thơng thường phức tạp Router nên thơng suất thường chậm thường không dùng nối mạng LAN -LAN #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 85 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn V Hub (Bộ tập trung) Hub thường dùng để nối mạng, thông qua đầu cắm người ta liên kết với máy tính dạng hình Người ta phân biệt Hub thành loại sau sau : Hub bị động (Passive Hub) : Hub bị động không chứa linh kiện điện tử không xử lý tín hiệu liệu, có chức tổ hợp tín hiệu từ số đoạn cáp mạng Khoảng cách máy tính Hub lớn nửa khoảng cách tối đa cho phép máy tính mạng (ví dụ khoảng cách tối đa cho phép máy tính mạng 200m khoảng cách tối đa máy tính hub 100m) Các mạng ARCnet thường dùng Hub bị động Hub chủ động (Active Hub) : Hub chủ động có linh kiện điện tử khuyếch đại xử lý tín hiệu điện tử truyền thiết bị mạng Qúa trình xử lý tín hiệu gọi tái sinh tín hiệu, làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, nhạy cảm với lỗi khoảng cách thiết bị tăng lên Tuy nhiên ưu điểm kéo theo giá thành Hub chủ động cao nhiều so với Hub bị động Các mạng Token ring có xu hướng dùng Hub chủ động Hub thông minh (Intelligent Hub): Hub chủ động có thêm chức so với loại trước, có vi xử lý nhớ mà qua khơng cho phép điều khiển hoạt động thơng qua chương trình quản trị mạng mà hoạt động tìm đường hay cầu nối Nó cho phép tìm đường cho gói tin nhanh cổng nó, thay phát lại gói tin cổng chuyển mạch để phát cổng nối tới trạm đích Hình 6.11 - Hub #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 86 - ... Khoa CNTT - VATC - 84 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn IV Gateway (cổng nối) Gateway dùng để kết nối mạng không chẳng hạn mạng cục mạng máy tính lớn (Mainframe), mạng hồn tồn... cáp mạng Khoảng cách máy tính Hub khơng thể lớn nửa khoảng cách tối đa cho phép máy tính mạng (ví dụ khoảng cách tối đa cho phép máy tính mạng 200m khoảng cách tối đa máy tính hub 100m) Các mạng. .. chậm thường không dùng nối mạng LAN -LAN #Biên soạn: Khoa CNTT - VATC - 85 - Giáo trình Mạng Máy Tính http://www.ebook.edu.vn V Hub (Bộ tập trung) Hub thường dùng để nối mạng, thông qua đầu cắm