Tập hợp nguyên tắc định rõ các thức máy tính đa dữ liệu lên cáp mạng và lấy dữ liệu ra khỏi cáp đợc gọi là phơng pháp truy nhập.
Có các phơng pháp truy nhập chính, đó là: phơng pháp đa truy nhập cảm tín hiệu mang, chuyển thẻ bài và u tiên theo yêu cầu.
III.1. Phơng pháp đa truy nhập cảm tín hiệu mang có dò xung đột (CSMA/CD: Carrier Senes Mutiple Access with Collision Detection).
Phơng pháp truy nhập ngẫu hiên này đợc sử dụng cho Top dạng Bus, trong đó có tất cả các trạm của mạng đợc nối trực tiếp vào Bus.
Hình: Máy tính chỉ có thể truyền dữ liệu nếu cáp đang thông
Truyền
Kiểm tra đường truyền không có tín hiệu mạng:
OK truyền
Kiểm tra đường truyền không OK
Mọi trạm đều có thể truy nhập vào Bus chung (đa truy nhập) một cách ngẫu nhiên, do đó rất dễ xung đột CSMA/ CD là phơng pháp cải tiến từ CSMA/ CA hay còn gọi là (Listen before talk) nghe trớc khi nói, tức là một trạm cần truyền dữ liệu trớc hết phải nghe xem đờng truyền đang rỗi hay bận.
Nếu đờng truyền đang rỗi thì truyền dữ liẹu đi còn ngợc lại thì phải thực hiện một trong các giải thuật sau:
- Trạm tạm thời chờ đợi trong một đoạn thời gian ngẫu nhiên nào đó rồi lại bắt đầu nghe đờng truyền.
- Trạm tiếp tục nghe cho đến khi đờng truyền rỗi thì truyền dữ liệu với xác suất bằng 1 ( 1 - ersistennt).
- Trạm tiếp tục nghe đến khi đờng truyền rỗi thì truyền đi với xác suất P xác định trớc (0 < p < 1).
* Những yếu tố cần cân nhắc khi dùng CSMA/ CD
Máy tính trên mạng càng nhiều thì lu lợng mạng cáng lớn. Cùng với lu l- ợng tăng, việc tránh xung đột và xung đột có khuynh hớng tăng lên, điều này làm cho mạng hoạt động chậm lại, do đó CSMA/ CD có thể là phơng pháp truy nhập chậm.
Sau mỗi va chạm, cả hai máy tính đều sẽ phải cố truyền lại dữ liệu. Nếu mạng quá bận, cố gắng của cả hai máy tính sẽ dẫn đến sự va chạm với gói dữ liệu của những máy tính khác trên mạng. Nếu va chạm này xảy ra, bốn máy tính (hai máy tính ban đầu và hai máy tính có gói dữ liệu va chạm với gói dữ liệu truyền lại của hai máy tính ban đầu) sẽ phải cố truyền lại. Những lần truyền lại này có thể đa mạng đến chỗ gần nh ngừng trệ.
Sự cố này tuỳ thuộc vào số ngời đang cố gắng dùng mạng và vào chơng trình ứng dụng mà họ đang sử dụng. Chơng trình ứng dụng cơ sở dữ liệu có khuynh hớng gia tăng lu lợng trên mạng hơn là chơng trình xử lý văn bản.
Tuỳ theo các thành phần phần cứng, đờng cáp và phần mềm mạng mà CSMA/ CD với nhiều ngời dùng đang chạy nhiều chơng trình ứng dụng cơ sở dữ liệu có thể gây bực mình do lu lợng mạng quá lớn.
III.2. Các phơng pháp dùng thẻ bài III.2.1. Token Bus (Bus với thẻ bài)
Nguyên lý của phơng pháp này: để cáp phát quyền truy nhập đờng truyền cho các trạm có nhu cầu truyền dữ liệu, một thẻ bài đợc lu chuyển trên một vòng logic thiết lập bởi các trạm đó. Khi một trạm nhận đợc thẻ bài thì nó có quyền sử dụng thẻ bài trong một thời đoạn xác định trớc. Khi truyền xong dữ liệu hoặc hết thời đoạn cho phép, trạm phải chuyển thẻ bài đến trạm tiếp theo trong vòng logic. Nh thế công việc phải làm đầu tiên là thiết lập vòng logic (vòng ảo), bao gồm các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu đợc xác định vị trí theo một chuỗi thứ tự mà trạm cuối cùng của chuỗi sẽ tiếp liền sau bởi trạm đầu tiên. Mỗi trạm đợc biết địa chỉ của các trạm kề trớc và sau nó, các trạm cha hoặc không có nhu cầu truyền dữ liệu thì không đa vào vòng logic và chúng chỉ có thể tiếp nhận dữ liệu.
Đờng truyền vật lý Vòng Logic
Hình: Vòng Logic trong mạng Bus
Sơ đồ trên có các trạm A và E nằm ngoài vòng logic, chỉ có thể tiếp nhận dữ liệu dành cho chúng. B C D G F E H A Bus Terminator
Sau khi thiết lập vòng logic phải duy trì theo trạng thái thực tế của mạng: - Bổ sung một trạm vào vòng logic khi có nhu cầu.
- Loại bỏ một trạm khỏi vòng logic khi có nhu cầu.
- Quản lý lỗi, khởi tạo vòng logic (khi cài hoặc đứt vòng).
+ Muốn bổ sung trạm vào vòng logic, mỗi trạm trong vòng có trách nhiệm định kỳ tạo cơ hội cho các trạm mới nhập vào vòng. Khi chuyển thẻ bài đó, trạm sẽ gửi theo một thông báo tìm trạm đứng sau để mời các trạm (có địa chỉ giữa nó và trạm kế tiếp nó) gửi yêu cầu nhập vòng. Sau một thời đoạn xác định trớc mà không có yêu cầu thì trạm gửi thẻ bài sẽ ghi nhận trạm yêu cầu trở thành trạm đứng kề sau nó và chuyển thẻ bài đến trạm mới này. Nếu nhiều hơn một trạm có yêu cầu nhập vòng thì trạm gửi thẻ bài sẽ phải lựa chọn theo một giải thuật khác.
+ Loại bỏ trạm muốn ra khỏi vòng: một trạm muốn ra khỏi vòng đợi đến khi đợc thẻ bài gửi thông báo nối trạm đứng sau với trạm kề trớc nó.
+ Việc quản lý lý lỗi: ở một trạm gửi thẻ bài phải giải quyết nhiều tình huống bất ngờ, chẳng hạn trạm đó nhận đợc tín hiệu cho thấy đã có trạm khác có thẻ bài.
Thì lập tức nó phải chuyển thẻ bài sang trạng thái nghe. Hoặc sau khi kết thúc truyền dữ liệu, trạm phải chuyển thẻ bài tới trạm kề sau nó và tiếp tục nghe xem trạm kề trớc nó có hoạt động hay đã bị h hỏng. Trờng hợp trạm kề sau nó bị h hỏng phải tìm cách gửi thông báo qua nút hỏng đó.
+ Khởi tạo vòng logic: đợc thực hiện khi một hoặc nhiều trạm phát hiện rằng Bus không hoạt động trong một khoảng thời gian vợt quá giá trị ngỡng cho trớc - thẻ bài bị mất. Có nhiều nguyên nhân, chẳng hạn mạng bị mất nguồn hoặc trạm giữ thẻ bài bị hỏng. Lúc đó trạm phát hiện sẽ gửi thông báo yêu cầu thẻ bài tới một trạm chỉ định trớc có trách nhiệm sinh thẻ bài mới và chuyển theo vòng logic.
III.2.2. Token Ring (Vòng với thẻ bài)
đơn vị dữ liệu đặc biệt trong đó có một bít biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi). Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận đợc một thẻ bài rỗi. Khi đó trạm sẽ đổi bit của trạng thái thẻ bài thành bận và truyền một đơn vị dữ liệu cùng với thẻ bài đi theo chiều của vòng, các trạm có dữ liệu cần truyền thì phải đợi. Dữ liệu đến trạm đích đợc sao lại, sau đó cùng với thẻ bài đi tiếp cho đến khi quay về trạm nguồn. Trạm nguồn sẽ xoá bỏ dữ liệu đổi bit trạng thái thành rỗi và cho lu chuyển tiếp trên vòng để các trạm khác có thể đợc truyền dữ liệu.
Hình: Hoạt động của phơng pháp Token Ring
A có dữ liệu cần truyền đến C. Nhận đợc thẻ bài rỗi nó đổi bit trạng thái thành bận và truyền dữ liệu đi cùng với thẻ bài.
Trạm đích C sao dữ liệu dành cho nó và chuyển dữ liệu cùng thẻ bài đi về hớng trạm nguồn A sau khi gửi thông tin báo nhận vào đơn vị dữ liệu.
A nhận đợc dữ liệu cùng thẻ bài quay về, đổi bit của thẻ bài thành rỗi và chuyển tiếp trên vòng, xoá dữ liệu đã truyền.
Sự quay về nguồn của dữ liệu với thẻ bài nhằm tạo một cơ chế báo nhận tự nhiên: Trạm đích có thể gửi vào đơn vị dữ liệu của mình. Chẳng hạn các thông tin có thể là: trạm đích không tồn tại hoặc không hoạt động, trạm đích tồn tại nh- ng dữ liệu không đợc sao chép, dữ liệu đã đợc tiếp nhận, có lỗi.
B D A Free C Token Nguồn Đích D B A Busy C Token Nguồn Đích D B A C Nguồn Đích Data Data
Trong phơng pháp này cần giải quyết hai vấn đề có thể dẫn đến phá vỡ hệ thống: một là việc mất thẻ bài; hai là một thẻ bài bận lu chuyển tên vòng không dừng. Có thể có nhiều giải pháp khác nhau cho hai vấn đề này.
Đối với vấn đề mất thẻ bài: có thể quy định trớc một trạm điều khiển chủ động. Trạm này sẽ phát hiện tình trạng mất thẻ bài bằng cơ chế ngỡng thời gian và phục hồi bằng cách phát đi một thẻ bài rỗi mới.
Đối với vấn đề thẻ bài bận “lu chuyển không dừng” trạm monitor sử dụng một bit trên thẻ bài để đánh dấu khi gặp một thẻ bài bận đi qua nó. Nếu nó gặp lại một thẻ bài bận với bit đã đánh dấu đó thì có nghĩa là trạm nguồn không nhận lại đợc đơn vị dữ liệu của mình và thẻ bài bận cứ quay vòng mãi. Lúc đó trạm monitor sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành rỗi và chuyển tiếp trên vòng. Các trạm còn lại trên vòng sẽ có vai trò bị động: chúng theo dõi phát hiện sự cố của trạm monitor chủ động thay thế vai trò đó.
* So sánh CSMA/CD đơi vscác phơng pháp dùng thẻ bài
Độ phức tạp của phơng pháp dùng thẻ bài phức tạp hơn nhiều so với CSMA/CD. Những công việc mà một trạm phải làm trong phơng pháp CSMA/CD đơn giản hơn nhiều so với hai phơng pháp dùng thẻ bài. Mặt khác hiệu quả của các phơng pháp dùng thẻ bài không cao trong điều kiện tải nhẹ: một trạm có thể phải đợi khá lâu mới đến lợt. Tuy nhiên các phơng pháp dùng thẻ bài có u điểm quan trọng. Đó là khả năng điều hoà lu thông trong mạng, hoặc bằng cách cho phép các trạm truyền số lợng đơn vị dữ liệu khác nhau khi nhận đợc thẻ bài, hoặc bằng chế độ u tiên cấp phát thẻ bài cho các trạm cho trớc. Đặc biệt các phơng pháp dùng thẻ bài có hiệu quả cao hơn CSMA/CD trong các trờng hợp tải nặng.
III.2.3. Phơng pháp u tiên theo yêu cầu
Ưu tiên theo yêu cầu (demand priority) là phơng pháp truy nhập tơng đối mới dành cho tiêu chuẩn Ethernet 100 Mb/s đợc gọi là 100 VG - Any LAN. IEEE đã chấp nhận và tiêu chuẩn hoá phơng pháp này trong 802.12.
Phơng pháp truy nhập u tiên theo yêu cầu dựa trên dữ kiện bộ chuyển tiếp (repeater) và nút cuối (end node) là hai thành phần tạo nên mạng 100 VG
mọi liên kết, nút cuối (end node) và kiểm tra xem chúng có đang hoạt động hay không.
Theo định nghĩa 100 VG - Any LAN, nút cuối (end node) có thể là máy tính, cầu nối (bridge), bộ định tuyến (router) hoặc bộ chuyển mạch (Switch).
Hình: Phơng pháp truy nhập mạng Star bus dành cho 100 VG - Any LAN là phơng pháp u tiên theo yêu cầu
Nh trong CSMA/CD, hai máy tính có thể gây ra tranh chấp do truyền dữ liệu cùng lúc. Tuy nhiên, trong phơng pháp u tiên theo yêu cầu, có thể sử dụng một lợc đồ trong đó một số loại dữ liệu nhất định sẽ đợc nhận u tiên nếu có thể xảy ra tranh chấp. Nếu hub hay bộ chuyển tiếp nhận hai yều cầu cùng lúc, thì yêu cầu có u tiên cao nhất sẽ đợc phục vụ trớc tiên. Nếu hai yêu cầu cùng mức thì cả hai sẽ đợc phục vụ luân phiên.
Trong mạng u tiên theo yêu cầu, máy tính có thể truyền nhận dữ liệu cùng lúc nhờ vào lợc đồ cáp định rõ cho phơng pháp truy nhập này. Có đến bốn cặp dây dẫn đợc sử dụng. Bốn dây dẫn cho phép truyền tín hiệu bộ t (quartet) tức truyền tín hiệu 25 MHZ trên mỗi cặp dây dẫn trong cáp sợi.
* Khi nào nên dùng phơng pháp u tiên theo yêu cầu ? Hub Hub
Trong phơng pháp u tiên theo yêu cầu, các bên tham gia chỉ có máy tính gửi, hub và máy tính đích. Phơng pháp này hiệu quả hơn CSMA/CD. Trong ph- ơng pháp u tiên theo yêu cầu, mỗi hub chỉ biết đến các nút cuối (end node) và bộ chuyển tiếp (repeater) nối trực tiếp với nó. Trong khi ở môi trờng CSMA/CD, mỗi hub biết rõ địa chỉ từng nút (node) trên mạng.
Sau đây là một số u điểm của phơng pháp u tiên theo yêu cầu so với CSMA/CD.
- Sử dụng bốn cặp dây: bốn cặp dây cho phép máy tính truyền nhận cùng lúc.
- Truyền qua hub: dữ liệu truyền không phát rộng (broad cast) đến tất cả máy tính khác trên mạng. Các máy tính không tranh chấp truy nhập cáp mà chịu sự điều khiển tập trung của hub.
Dới đây trình bày một cấu hình LAN phổ biến nhất hiện nay,
với khả năng phục vụ tối đa 50 ngời dùng.
Trớc khi thiết lập một cấu hình mạng LAN cho một tổ chức nào đó ta cần tiến hành theo 3 bớc sau:
- Thu nhập càng nhiều dữ liệu càng tốt.
- Khảo sát mọi phơng pháp khả thi đối với các địa điểm nơi mà bạn định lắp đặt mạng LAN.
- Chọn lựa một kết hợp thoả đáng nhất giữa phí tổn và hiệu suất.
Bảng dới đây trình bày một cấu hình LAN phổ biến nhất hiện nay, với khả năng phục vụ tối đa 50 ngời dùng.
Đây là một mạng kết hợp, có nghĩa nó có đủ thành tố dành hco cả mạng ngang hàng và mạng dựa trên máy phục vụ.
Bộ phận/ đặc tính Mô tả
Cấu hình mạng (topology) Star bus
Cáp nối (cable) UTP hạng 5
Bộ thích ứng mạng (network adapter)
Ethernet 10 base T
Hub Ethernet 10 base T
Dùng chung tài nguyên (Resource Sharing)
Kết hợp dựa trên máy phục vụ, với các máy tính có thể dùng chung tài nguyên theo mô hình mạng ngang hàng. Tài nguyên nào cần sự quản lý tập trung sẽ đợc truy nhập từ máy phục vụ, những tài nguyên còn lại đợc chia sẻ từ một vài máy khách. Dùng chung máy in
(Printer sharing)
Hầu hết khách hàng đều thích nối trực tiếp máy in dùng chung của họ với cáp mạng thông qua một trong số các card in mạng trực tiếp, và chia sẻ máy in dựa vào phần mềm vốn cho phép máy phục vụ mạng.
Dùng chung máy in (Printer sharing)
Vận hành nh bộ đệm in (spoder) cho máy in (phần này thờng đợc kèm theo hệ điều hành máy phục vụ, hoặc kèm theo thiết bị in nối trực tiếp)
Những dịch vụ/ máy phục vụ chuyên dụng khác
Đợc sử dụng, nếu cần, cho fax, modem, e - mail, quay số mạng, cơ sở dữ liệu, v.v... Nhiều máy phục vụ chuyên dụng trong số này có thể đợc dùng nh phần mềm bổ sung cho một máy phục vụ mạng chuyên dụng, mặc dù khi mạng LAN phát triển về quy mô, nếu dành hẳn một máy phục vụ chuyên dùng cho từng tác vụ sẽ thuận lợi hơn nhiều.
Tầng 3 Tầng 2 Tầng 1 Sơ đồ mô phỏng Workstation Phòng Kế toán Phòng Giám đốc Máy in Máy phục vụ tập tin in ấn WINDOWS NT SERVER Workstation Phòng Tiếp thị Workstation Phòng Kỹ thuật Phòng Kinh doanh HUB HUB HUB Workstation Máy in Phòng Xuất khẩu