Cĩ nhiều cách phân loại mạng máy tính khác nhau tùy thuộc vào yếu tố chính làm chỉ tiêu phân loại. Nếu lấy khoảng cách địa lý làm yếu tố chính để phân loại thì ta cĩ các loại sau:
1. Mạng cục bộ ( Local Area Networks – LAN):
Là mạng được cài đặt trong một phạm vi tương đối nhỏ (ví dụ trong một tịa nhà, trường học …) với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính nút mạng chỉ trong vịng vài chục kilo mét trở lại.
Một mạng cục bộ bao gồm cả phần cứng lẫn phần mềm. Phần mềm của nĩ bao gồm các trình điều khiển thiết bị và hệ điều hành mạng .
2. Mạng đơ thị( Metropolitan Area Networks – WAN):
Là mạng được cài đặt trong phạm vi một đơ thị hoặc một trung tâm kinh tế- xã hội cĩ bán kính khoảng 100 kilo mét trở lại.
3. Mạng diện rộng ( Wide Area Networks – WAN ): Cĩ phạm vi cĩ thể vượt qua biên giới một quốc gia và thậm chí cả một châu lục.
4. Mạng tồn cầu ( Global Area Networks – GAN ):Phạm vi sử dụng của mạng trải rộng khắp các châu lục của Trái Đất.
III. Đường truyền và các thiết bị sử dụng trong mạng máy tính: 1. Đường truyền:
a. Cáp truyền:
Cáp đồng trục:
Cĩ cấu tạo gồm hai dây dẫn, một dây dẫn trung tâm ( thường bằng đồng cứng ) và một dây dẫn tạo thành một ống bao quanh dây dẫn trung tâm, dây dẫn này cĩ thể là dây bện hay bằng lá kim loại. Giữa hai dây dẫn cĩ một lớp cách ly và bên ngồi cùng là một lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp.
CaÙp xoắn đơi:
Cáp này gồm hai đường dây dẫn đồng trục được xoắn vào nhau. Mục đích của việc xoắn này là nhằm giảm nhiễu điện từ gây ra bởi mơi trường xung quanh và gây ra bởi bản thân chúng với nhau.
Cĩ hai loại cáp xoắn đơi được dùng hiện nay là cáp cĩ bọc kim STP (Shield Twisted-Pair) và cáp khơng bọc kim UTP ( Unshield Twisted-Pair). STP cĩ khả năng chống nhiễu tốt nhờ cĩ vỏ bọc kim, thích hợp cho tốc độ truyền dưới 500Mb/s. Cịn UTP cĩ khả năng chống nhiễu thấp hơn, tốc độ cĩ thể đạt tới là 100Mb/s.
Cáp sợi quang:
Cáp sợi quang khơng truyền dẫn các tín hiệu điện mà chỉ truyền dẫn các tín hiệu quang.
Cáp sợi quang bao gồm một dây dẫn trung tâm ( là một hoặc một bĩ sợi thủy tinh hay plastic cĩ thể truyền dẫn tín hiệu quang ) được bọc một lớp áo cĩ tác dụng phản xạ các tín hiệu trở lại để giảm sự mất mát tín hiệu. Bên ngồi cùng là lớp vỏ plastic để bảo vệ cáp.
Tín hiệu truyền trên cáp sợi quang cĩ thể đạt tốc độ 2Gb/s và cho phép khoảng cách truyền khá xa do độ suy hao tín hiệu trên cáp rất thấp. Ngồi ra do tín hiệu truyền là dạng quang nên nĩ khơng bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ và các hiệu ứng điện khác. Hơn nữa, tín hiệu truyền trên cáp sợi quang cĩ độ bảo mật rất cao. Tuy nhiên cáp sợi quang cĩ nhược điểm là khĩ lắp đặt và giá thành cịn tương đối cao.
b. Phương tiện vơ tuyến:
Radio chiếm dải tần từ 10KHz đến 1GHz, trong đĩ cĩ các băng tần quen thuộc như:
Sĩng ngắn.
VHF ( Very High Frequency ) : Dùng cho truyền hình và FM radio.
UHF ( Ultra High Frequency ) : Dùng cho truyền hình.
Các phương thức truyền theo tần số radio là : Cơng suất thấp tần số đơn, cơng suất cao tần số đơn và trải phổ.
Viba (Microwave ):
Cĩ hai dạng truyền thơng vi ba là mặt đất và vệ tinh. Các hệ thống vi ba mặt đất thường hoạt động ở băng tần 4-6GHz và 21-23GHz, tốc độ truyền dữ liệu từ 1-10Mb/s
Các hệ thống tia hồng ngoại (Iinfrared System ):
Các mạng điểm – điểm hoạt động bằng cách chuyển các tín hiệu hồng ngoại từ một thiết bị tới một thiết bị kế tiếp, dải tần hoạt động là 100GHz đến 1000GHz với tốc độ khoảng 100Kb/s đến 16b/s.
Các mạng quãng bá hồng ngoại cũng cĩ dải tần như trên nhưng cĩ tốc độ truyền thực tế chỉ đạt dưới 1Mb/s.
2. Thiết bị mạng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
a. Các bộ giao tiếp mạng:
Các bộ giao tiếp mạng cĩ thể được thiết kế ngay trong Mainboard của máy tính hoặc ở dạng các tấm giao tiếp mạng ( Network Interface Card- NIC ) hoặc là các bộ thích nghi đường truyền.
Một NIC cĩ thể được cài đặt vào một khe cắm (slot ) của máy tính . Đây là loại thiết bị thơng dụng nhất để nối máy tính với mạng. Trong NIC cĩ bộ thu phát với một số kiểu đầu nối. Bộ thu phát chuyển đổi các tín hiệu bên trong máy tính thành các tín hiệu mà mạng địi hỏi và cũng biến đổi ngược lại các tín hiệu truyền trên mạng thành các tín hiệu mà máy tính cĩ thể làm việc được.
Bộ thích nghi đường truyền là thiết bị cĩ chức năng làm thích nghi một kiểu đầu nối nào đĩ trên máy tính với một kiểu đầu nối khác mà mạng địi hỏi. Cĩ các bộ thích nghi đường truyền như là: transceiver, media filter, parallel port adapter, SCSI port adapter.
Hub ( bộ tập trung ):
Hub là bộ chia hay cịn gọi là bộ tập trung ( concentrators) dùng để đấu mạng. Cĩ các loại Hub như sau: Passive Hub, Active Hub, và Intelligent Hub.
Repeater( bộ chuyển tiếp ):
Repeater cĩ chức năng tiếp nhận và chuyển tiếp các tín hiệu dữ liệu thường được dùng nối hai đoạn cáp mạng Ethernet ( để mở rộng mạng).
Một số repeater chỉ cĩ chức năng đơn giản là khuếch đại tín hiệu. Tuy nhiên lúc đĩ mọi tiếng ồn trên mạng cũng bị khuếch đại theo. Ngồi ra nếu tín hiệu gốc đã bị nhiễu thì repeater này cũng khuếch đại luơn nhiễu.
Các loại repeater tiên tiến hơn cĩ thể mở rộng phạm vi của đường truyền mạng bằng hai cách: khuếch đại và tái sinh tín hiệu. Chúng định danh dữ liệu trong tín hiệu nhận và dùng dữ liệu đĩ để tái sinh tín hiệu gốc.
Bridge( Cầu ):
Bridge là một thiết bị mềm dẻo hơn rất nhiều so với repeater. Một repeater chuyển đi tất cả các tín hiệu mà nĩ nhận được. Cịn Bridge thì cĩ chọn lọc và chỉ chuyển đi các tín hiệu cĩ đích ở phần mạng phía bên kia.
Multiplexor(bộ dồn kênh ):
Multiplexor là thiết bị cĩ chức năng tổ hợp một số tín hiệu để chúng cĩ thể được truyền với nhau và sau đĩ khi nhận lại được tách ra trở thành tín hiệu gốc.
Modem:
Modem ( Modulation/ demodulation ) là thiết bị cĩ chức năng chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu analog và ngược lại để kết nối các máy tính qua đường điện thoại.
Modem cho phép trao đổi thư điện tử, truyền tệp và trao đổi dữ liệu theo yêu cầu. Tuy nhiên modem khơng phải là thiết bị liên mạng nên nĩ khơng thể nối kết các mạng ở xa với nhau. Để khắc phục điều này ta cĩ thể kết hợp với router để nối kết các mạng qua mạng điện thoại chuyển mạch cơng cộng.
Router :
Router ( bộ chọn đường ) là thiết bị cĩ chức năng tương tự như bridge, tuy nhiên nĩ đa năng hơn bridge vì cĩ thể thực hiện các giải thuật chọn đường đi tối ưu theo một chỉ tiêu nào đĩ.
B. Giao tiếp nối tiếp:
Những thiết bị thực hiện việc giao tiếp bao gồm hai loại là : DCE ( Data Communications Equipment ) và DTE ( Data Terminal Equipment ).
DTE ( cịn gọi là thiết bị đầu cuối dữ liệu ) là một thuật ngữ chung để chỉ các máy của người sử dụng cuối, chúng cĩ thể là máy tính hoặc một trạm cuối (terminal ). Như vậy tất cả các ứng dụng của người sử dụng điều nằm ở DTE. Mục đích của mạng máy tính chính là để nối các DTE lại cho phép chúng phân chia tài nguyên, trao đổi dữ liệu và lưu trữ thơng tin dùng chung.
DCE ( cịn gọi là thiết bị cuối kênh dữ liệu ) là thuật ngữ chung dùng để chỉ các thiết bị nối các DTE với các đường ( mạng) truyền thơng. Nĩ cĩ thể là một Modem, Transducer, Multiplex…DCE cĩ thể được cài đặt ngay bên trong DTE hoặc đứng riêng như một thiết bị độc lập. Chức năng chính của DCE là chuyển đổi
tín hiệu biểu diễn dữ liệu của người sử dụng thành dạng tín hiệu chấp nhận được bởi đường truyền và ngược lại.
Việc truyền dữ liệu, chủ yếu được thực hiện thơng qua mạng điện thoại, phải tuân theo những nguyên tắc nhất định, và thường là dùng các chuẩn truyền được quốc tế hĩa. Cĩ nhiều chuẩn truyền thơng khác nhau, trong đĩ cĩ các chuẩn thuộc họ RS- ( ngày nay đã đổi thành họ EIA- ) của EIA ( Electronics Industries Association ) được sử dụng rất phổ biến là: RS-232C, RS-422A, RS-423, RS-485. Chúng ta sẽ lần lượt khảo sát từng chuẩn trên.
I. Đặc điểm của các chuẩn truyền thơng RS-232C, RS-422A, RS-485:
Thơng số RS-232C RS-422 RS-423 RS-485Chiều dài Chiều dài Chiều dài cáp Length (max) 15m (50 ft) 1.2km (4000ft ) 1.2km(4000ft) 1.2km(4000ft) Baud rate (Tốc độ Baud) 20Kbs/15 m 10M bs/12m 1Mbs/120 m 100Kbs/1.2k m 100Kbs/9 m 10Kbs/90 m 1Kbs/1.2k m 10Mbs/12 m 1Mbs/120 m 100Kbs/1.2k m Mode Unbalance d Balanced Differenti al Balanced Differenti al Balanced Differentia l Driver No. 1 1 1 32 Receiver 1 10 10 32 Logic 0 +3V- >+25V +2V->+5V +3.6V->+6V +1.5V->+5V Logic 1 -3V ->- 25V -2V-> -5V -3.6V ->-6V -1.5V ->-5V Communit y 2V 1.8V 3.4V 1.3V Cable/sign al 1 2 2 2 SVTH: Lê Hồng Dũng Trang 95
Methode Simplex Simplex Simplex Simplex Phương thức Half- duplex Full- duplex Half- duplex Full- duplex Half- duplex Full- duplex Half- duplex Full- duplex Short circuit current
500mA 150 mA 150mA 150mA
1. Chuẩn RS-232C : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Là chuẩn của EIA nhằm định nghĩa giao diện vật lý giữa DTE và DCE (ví dụ như giữa một máy tính và một modem ). Chuẩn này sử dụng đầu nối 25 chân, tuy nhiên chỉ cĩ một số ít chân là thực sự cần thiết cho việc liên kết. Về phương diện điện , chuẩn này quy định các mức logic 0 và 1 tương ứng với các điện thế nhỏ hơn -3V và lớn hơn +3V. Tốc độ đường truyền khơng được vượt quá 20Kbs và khoảng cách nhỏ hơn 15m.
Chuẩn RS-232C cĩ thể chấp nhận phương thức truyền song cơng ( full- duplex ).
Một trong những yêu cầu quan trọng của RS-232C là thời gian chuyển từ mức logic này sang mức logic khác khơng vượt quá 4% thời gian tồn tại của một bit. Giả sử với tốc độ truyền 19200 baud thì thời gian chuyển mức logic phải nhỏ hơn 0.04/19200 = 2.1µs. Điều này làm giới hạn chiều dài đường truyền. Với tốc độ 19200baud ta cĩ thể truyền xa nhất là 50ft (15.24m ).
Một trong những vấn đề quan trọng cần chú ý là khi sử dụng RS-232C là mạch thu phát khơng cân bằng ( đơn cực ), tức là tín hiệu vào và ra được so với đất.
2. Chuẩn RS-422A:
Một cải tiến quan trọng của chuẩn RS-232C là chuẩn RS-422A. Chuẩn này sử dụng việc truyền dữ liệu sai lệch differential data ) trên những đường truyền cân bằng. Một dữ liệu sai lệch cần hai dây, một cho dữ liệu khơng đảo (non- inverted) và một đường cho dữ liệu đảo (inverted). Dữ liệu được truyền trên đường dây cân bằng, thường là cặp dây xoắn với một trở ở đầu cuối. Một IC lái (driver) sẽ biến đổi các mức logic thơng thường thành một cặp tín hiệu sai lệch để truyền. Bên nhận sẽ cĩ một mạch chuyển đổi tín hiệu sai lệch thành các mức logic tương ứng. Các IC lái RS-422A hầu hết hoạt động với nguồn +5V như các chip logic khác. Với chuẩn mới này, tốc độ cũng như khoảng cách truyền được cải thiện rất nhiều.
Giao tiếp EIA RS-485 là một cải tiến của chuẩn RS-422A. Đặc tính điện của nĩ giống như chuẩn RS-422A. RS-485 là chuẩn truyền vi sai, sử dụng hai dây cân bằng. Với RS-485 tốc độ truyền cĩ thể đạt đến 10Mbs và chiều dài cáp cĩ thể lên đến 1.2km. Điện áp vi sai ngõ ra từ +1.5V-> +5V nếu là logic mức 0 và mức logic 1 sẽ là từ -1.5V-> -5V. Một đặc điểm quan trọng của RS-485 là cĩ thể cung cấp đến 32 drivers và receivers trên cùng một đường truyền. Điều này cho phép tạo thành một mạng cục bộ. Để cĩ khả năng như vậy, ngõ ra driver RS-485 phải là ngõ ra 3 trạng thái. Và do đĩ một slave sẽ ở trạng thái tổng trở cao khi nĩ khơng được chọn để giao tiếp cùng với master.
Chỉ cĩ một trạm được chọn làm master, các trạm cịn lại đều là slave. Master được quyền truyền bất cứ lúc nào, nĩ sẽ chỉ định một slave bất kì giao tiếp với nĩ. Slave chỉ cĩ thể truyền sau khi nhận được lệnh của master. Mọi slave cĩ một địa chỉ riêng trên đường truyền và sẽ khơng được phép truyền nếu khơng cĩ yêu cầu từ master.
II. Các phương thức truyền thơng:
Cĩ 3 phương pháp truyền được dùng trong mục đích truyền thơng tin: Đơn cơng, bán song cơng, và song cơng. Ta sẽ lần lượt khảo sát các phương pháp truyền trên.
1. Đơn cơng:
Đường truyền đơn cơng cĩ khả năng truyền dữ liệu chỉ theo một hướng. Nguyên nhân khơng phải do tính chất của đường dây đơn giản chỉ vì một đầu cuối chỉ cĩ một máy phát và đầu cuối kia cũng chỉ cĩ một máy thu. Cấu hình này ít được sử dụng trong các máy tính vì khơng cĩ cách nào để máy thu phát tín hiệu nhận biết tới máy phát cho biết thơng điệp đã nhận đúng. Phát thanh và truyền hình là một trong những thí dụ về đơn cơng.
2. Bán song cơng(Half-duplex Communication):
Đường truyền bán song cơng cĩ thể phát và nhận dữ liệu theo cả hai hướng khơng đồng thời. Trong suốt một cuộc truyền, một modem là máy phát và modem cịn lại sẽ là máy thu. Ví dụ như một thiết bị A là máy phát gởi dữ liệu đến thiết bị B là máy thu, sau đĩ A và B đổi vai trị cho nhau, B là máy phát gởi tín hiệu báo dữ liệu nhận được cĩ lỗi hay khơng đến máy thu A. Nếu khơng cĩ lỗi thì A và B sẽ lại đổi vai trị cho nhau và A tiếp tục gởi dữ liệu đến máy thu B. Nếu máy thu B báo dữ liệu cĩ lỗi thì máy phát A sẽ gởi lại dữ liệu cũ cho đến khi B báo là dữ liệu khơng cĩ lỗi.
Nhược điểm của phương pháp này là thời gian cần để chuyển đường truyền bán song cơng từ hướng này sang hướng khác cĩ thể dài gấp nhiều lần thời gian truyền một kí tự. Sự chuyển động của xe trên đường ray là một thí dụ về phương pháp này.
3. Song cơng ( Full-duplex Communication):
Ngược lại so với truyền bán song cơng, đường truyền song cơng cĩ khả năng phát và nhận dữ liệu đồng thời theo cả hai hướng. Một cách khái quát, đường truyền song cơng tương đương với 2 đường truyền đơn cơng, một đường cho mỗi hướng.
Vì hai đường truyền cĩ thể tiến hành song song, một đường cho mỗi hướng, nên truyền song cơng cĩ thể phát nhiều thơng tin hơn truyền bán song cơng với cùng tốc độ truyền dữ liệu. Truyền song cơng khơng mất thời gian để thay đổi hướng truyền.
III. Truyền thơng tuần tự:
Hầu hết các máy tính lưu trữ dữ liệu và thao tác dữ liệu theo cách song song. Nghĩa là khi gởi một byte từ bộ nhận này tới bộ nhận khác của máy tính, nĩ khơng truyền từng bit một mà một lúc một byte trên những cáp sợi song song nhau. Số các bit truyền đi cùng một lúc thay đổi tùy thuộc vào từng máy tính nhưng thơng thường là 8 hoặc bội của 8.
Tuy nhiên việc truyền dữ liệu từ máy tính này đến máy tính hay một thiết bị khác thì xảy ra theo kiểu tuần tự, nghĩa là dữ liệu được gởi đi từng bit một. Một bộ giao tiếp tuần tự sẽ đảm nhận nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp trước khi chúng gởi đi hoặc đổi từ nối tiếp sang song song khi chúng nhận về.
Cĩ hai hình thức truyền thơng tuần tự: truyền thơng đồng bộ và khơng đồng bộ.
Truyền thơng bất đồng bộ ( Asynchronous communication):
Khoảng thời gian giữa hai kí tự truyền đi khơng cố định, mặc dù khoảng thời gian giữa hai bit liên tiếp trong một kí tự là khơng thay đổi nhưng khoảng thời