Tính đa thành phần của hệ thống máy tính trong hệ phân tán dẫn đến đòi hỏi cần kết nối các thành phần này. Nói khác đi, nhu cầu chia xẻ tài nguyên (phần cứng, phần mềm, thông tin ...) từ một tập hợp nhiều máy tính đòi hỏi liên kết các thành phần trong tập hợp đó.
Điều này đã đ−ợc thực hiện trong mạng với HĐH mạng. Trong hệ phân tán, hạ tầng kết nối t−ơng tự nh− HĐH mạng. Các thành phần trong hệ thống có thể kết nối điểm- điểm (có kết nối trực tiếp giữa các cặp nút máy tính trong hệ thống) hoặc kênh truyền thông đa điểm (tuyến chia xẻ - bus, hay mạng liên kết nối - switch).
Truy nhập các ph−ơng tiện truyền thông trong tuyến chia xẻ là phân chia thời gian, còn
switch cung cấp tính đa hợp không gian-thời gian (phân chia cả thời gian lẫn không
gian) với chi phí phần cứng và độ phức tạp cao hơn.
Mạng truyền thông dựa trên-bus đ−ợc dùng rộng rãi trong mạng LAN vì công nghệ đơn giản và tính hoàn thiện của nó. Chuẩn IEEE 802 LAN định nghĩa một số ph−ơng tiện dựa trên-bus, bao gồm Ethernet, Token Bus, Token Ring, Fiber Distributed Data Interface (FDDI) và Distributed Queue Dual Buses (DQDB).
Hệ thống switch phổ thông hơn, th−ờng đ−ợc dùng để thi hành các hệ thống đa xử lý hiệu năng cao và liên kết nối các mạng LAN dọc theo các vật mang dịch vụ truyền thông công cộng. Switch nguyên thủy điển hình cho hệ đa xử lý là mạng liên kết nối ngang hàng hoặc đa mức. Dịch vụ switch công cộng bao gồm các dạng mạng
cầu / bộ dẫn đ−ờng Bộ dẫn đ−ờng/ cổng T3 T1 T1
LAN Ethernet LAN Token Ring
Nút mạng liên ph−ơng tiện
Hình 2.3.a. WAN tốc độ thấp bộ dẫn đ−ờng DQDB interface DQDB interface SONET DS3 DS3 FDDI LA Chuyển mạch ATM trung
gian
Hình 2.3.b. WAN hoặc MAN tốc độ cao
DQDB MAN
Bộ dẫn đ−ờng/ cổng
Intergrated Services Digital Network (ISDN) và ô rơle Switched Multimegabit Data Service (SMDS), và nổi bật là Asynchronous Transfer Mode (ATM). Điều quan trọng dẫn đ−ờng dữ liệu không phải do host mà do các switch thi hành. Switch còn đảm nhận một số chức năng mạng.
Các LAN đ−ợc kết nối thành mạng thành phố (MAN: Metropolitan Area Network) hoặc mạng diện rộng (WAN: Wide Area Network). Mạng đ−ợc đặc tr−ng theo yêu cầu năng lực và khoảng cách địa lý của chúng. LAN có năng lực đến 20 Mbps và khoảng cách d−ới vài km, đ−ợc dùng cho một cơ quan cục bộ đơn lẻ. WAN có thể trải trên khoảng cách vài trăm đến vài nghìn km và qua một số nút truyền thông. WAN truyền thống tốc độ thấp, tốc độ dữ liệu từ vài Kbps (kilobits-per-second) và đòi hỏi bộ đệm l−u giữ-chuyển tiếp (store-and-forward). Năng lực điển hình là các kênh T1 56 Kbps và 1.544 Mbps. Đã mở rộng năng lực bằng công nghệ sợi quang đạt từ mức DS1 (1.5 Mbps) tới mức DS3 (45 Mbps) và giao thức mạng quang đồng bộ (Synchrronous Optical NETwork - SONET, 155 Mbps). Tốc độ cao cho phép phát triển WAN và MAN. Dữ liệu trộn bao gồm văn bản, tiếng nói, video đ−ợc sinh ra từ các LAN. áp dụng công nghệ chuyển mạch gói nhằm nâng cao tốc độ và kéo dài khoảng cách truyền.
Năng lực và khoảng cách đóng vai trò quan trọng trong việc xác định kiểu ứng dụng có thể thực hiện trên mạng. Để phân biệt, sử dụng tham số a nh− tỷ số của độ trễ truyền trên độ trễ chuyển. LAN có tham số a nhỏ thua nhiều so với MAN hoặc WAN tốc độ cao. Mạng với a bé là mạng kín, với a lớn là mạng định h−ớng truyền thông.
II.5. Các giao thức mạng truyền thông
Sau khi cung cấp một kiến trúc mạng, cần đ−a ra các quy tắc và chuẩn để quản lý việc truyền thông. Giao thức truyền thông là tập các quy tắc quy định việc trao đổi TĐ nhằm cung cấp dòng thông tin đáng tin cậy và đúng trật tự trong quá trình truyền thông. Để truyền thông tới điểm xa trong đời th−ờng, con ng−ời dùng điện thoại và th−. T−ơng tự, trong hệ thống truyền thông máy tính cũng có hai chiến l−ợc dịch vụ truyền thông là định h−ớng kết nối (nh− điện thoại) và không kết nối (nh− th−).
Giao thức định h−ớng kết nối đòi hỏi khởi động rõ ràng một kết nối tr−ớc khi bắt đầu truyền thông thực sự. Thông điệp đ−ợc phân phát tin cậy và theo dòng tuần tự. Thao tác giao thức không kết nối làm việc t−ơng tự chuyển th− của ngành b−u chính: không cần thiết thiết lập cuộc kết nối. TĐ đ−ợc phân phát dựa trên sự cố gắng nhất về thời gian và đ−ờng đi và có thể xuất hiện theo thứ tự tùy ý. Nh− vậy, việc chuyển phát TĐ không kết nối là không bắt buộc điểm gửi và điểm nhận duy trì một kết nối trong suốt quá trình phân phát TĐ và vì vậy, thời gian thực hiện gửi và nhận của mỗi đối t−ợng t−ơng ứng là nhanh chóng.
Chọn lựa giao thức nào là tuỳ thuộc vào ứng dụng. Nếu truyền File thì hợp lý hơn dùng định h−ớng kết nối, còn nếu quảng bá trạng thái hệ thống cục bộ thì dùng không kết nối.
Tại mức mạng, hai dịch vụ kiểu này th−ờng đ−ợc chỉ dẫn nh− là vòng ảo và gói dữ liệu
ảo. Tại mức truyền thông phần cứng, gọi chúng là chuyển mạch vòng (không kết nối)
và chuyển mạch gói (h−ớng kết nối). Kết nối trong chuyển mạch vòng là kết nối vật lý cố định. Vòng ảo là kết nối lôgic. Một đ−ờng vật lý đơn có thể chuyển một số vòng ảo đa hợp. Có thể mở rộng tính trừu t−ợng này tới truyền thống h−ớng kết nối. Truyền thông h−ớng kết nối đ−ợc thi hành nhờ một số dịch vụ gói. Dữ liệu thực sự đ−ợc mang chuyển trong mạng chuyển mạch gói suốt thời gian hệ thống cung cấp việc phân phát các TĐ một cách tin cậy - đúng thứ tự và cho ng−ời dùng cảm giác về một kết nối.
Trong hệ thống, truyền thông xẩy ra tại nhiều mức khác nhau. Ng−ời dùng CTĐ lẫn nhau. Các máy truyền thông lần nhau. Các mạng cũng đòi hỏi cộng tác thông qua truyền thông. Đây là truyền thông điểm-điểm: truyền thông giữa hai thực thể đồng mức. Thiết kế phần mềm và phần cứng truyền thông trong hệ thống máy tính là một nhiệm vụ rộng lớn hơn. Chúng đ−ợc cấu trúc thành các tầng.
Việc phân tầng truyền thông cần đảm bảo một số nguyên tắc sau: (1) Một tầng truyền thông t−ơng ứng với một mức trừu t−ợng,
(2) Mỗi tầng cần thực hiện chức năng hoàn toàn xác định. Việc xác định chức năng của mỗi tầng truyền thông cần phù hợp quy tắc chuẩn hoá quốc tế,
(3) Thông tin đi qua mỗi tầng là ít nhất,
(4) Số tầng phải đủ lớn để các chức năng tách biệt không nằm trong cùng một tầng và đủ nhỏ để mô hình không quá phức tạp,
(5) Một tầng có thể đ−ợc phân thành các tầng con nếu cần thiết và các tầng con có thể bị loại bỏ,
(6) Hai hệ thống khác nhau có thể truyền thông với nhau nếu chúng bảo đảm những nguyên tắc chung (cài đặt cùng một giao thức truyền thông),
(7) Các chức năng đ−ợc tổ chức thành một tập các tầng đồng mức cung cấp chức năng nh− nhau. Các tầng đồng mức phải sử dụng một giao thức chung.
Nh− vậy, mỗi tầng cần đ−ợc mô tả chính xác về chức năng (hay dịch vụ). Hai tầng kề nhau có giao diện và giao thức truyền thông rõ ràng giữa chúng. Tầng thấp hơn cung cấp các dịch vụ cho tầng ngay trên nó. Giao thức giữa các tầng là đơn giản hơn và có cấu trúc thuần nhất hơn so với giao thức điểm-điểm vì thực hiện việc trao đổi giữa hai tầng. Cho phép mở rộng đặc điểm chức năng là phân tích đ−ợc và kiến trúc giao diện đơn giản xác định hoàn toàn để khởi tạo một đặc tả mạng t−ờng minh cho nhiều nhà cung cấp thi hành. Đặc tả mạng đ−ợc chuẩn hóa đ−ợc gọi là kiến trúc hệ thống mạng. Các mức trong mạng chuẩn hóa cùng các giao thức t−ơng ứng đ−ợc gọi là bộ giao thức mạng.
D−ới đây là hai bộ giao thức mạng điển hình nhất: Open Systems Interconnection (OSI) của Tổ chức chuẩn hóa quốc tế (ISO) và Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) của Bộ quốc phòng Mỹ.