Mạng cục bộ LAN được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác nhau cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà…. Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc.
Các mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụng dùng chung tài nguyên quan trọng như máy in màu, ổ đĩa CD- ROM, các phần mềm ứng dụng và những thông tin cần thiết khác. Trước khi phát triển công nghệ LAN các máy tính là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng các chương trình tiện ích, sau khi nối mạng LAN rõ ràng hiệu quả của chúng tăng lên gấp bội.
3.1.1.Các thiết bị nối chính của LAN:
3.1.1.1.Card mạng – NIC(Network Interface Card)
Card mạng _ NIC là một thiết bị được cắm vào trong máy tính để cung cấp cổng kết nối vào mạng.Card mạng được coi là thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI. Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC- Media Access
Control. Card mạng điều khiển việc kết nối của máy tính vào các phương tiện truyền dẫn trên mạng. Card thực hiện các chức năng quan trọng:
• Điều khiển liên kết luận lý: liên lạc với các lớp trên trong máy tính. • Danh định: cung cấp một danh định là địa chỉ của MAC.
• Đóng Frame: định dạng, đóng gói các bit để truyền tải.
• Điều khiển truy xuất môi trường: cung cấp truy xuất có tổ chức để chia sẻ môi trường.
• Báo hiệu: tạo các tín hiệu và giao tiếp với môi trường bằng cách dùng các bộ thu phát tích hợp sẵn.
Card mạng quyết định phần lớn các đặc tính của LAN như: • Kiểu cáp.
• Topo.
• Phương pháp truy nhập mạng. • Tốc độ truyền thông tin.
Thiết bị host không phải là một phần của bất cứ lớp nào của mô hình OSI, chúng hoạt động tại tất cả 7 lớp của mô hình OSI: kết nối vật lý với môi trường mạng bằng một card mạng với các lớp OSI khác được thực hiện bằng phần mềm bên trong host.
3.1.1.2. Repeater Bộ lặp.
Repeater là một thiết bị hoạt động ở mức 1 của mô hình OSI khuyếch đại và định thời lại tín hiệu. Thiết bị này hoạt động ở tầng Physical của mô hình OSI. Repeater khuyếch đại và gửi mọi tín hiệu mà nó nhận được từ một port ra tất cả các port còn lại. Mục đích của repeater là phục hồi lại các tín hiệu trên đường truyền mà không sửa đổi gì.
3.1.1.3. Hub:
Hình 19: Hub
Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN được kết nối thông qua hub. Một hub thông thường có nhiều cổng nối với người sử dụng để gắn máy tính và các thiêt bị ngoại vi. Mỗi cổng hỗ trợ một bộ kết nối dây xoắn 10 BASET từ mỗi trạm của mạng. Khi có tín hiệu Ethernet được truyền tự một trạm tới hub, nó được lặp lại trên khắp các cổng của hub. Các hub thông minh có thể định dạng, kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người điều hành mạng từ trung tâm quản lý hub.
Có ba loại hub:
• Hub đơn (stand alone hub ).
• Hub phân tầng (stackable hub, có tài liệu gọi là hub sắp xếp ).
• Hub modun (modular hub ) Modular hub rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở rộng và luôn có chức năng quản lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có thể lắp thêm các modun 10 BASET.
Stackable hub là một ý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban đầu cho nhưng kế hoạch phát triển LAN sau này.
Nếu phân loại theo khả năng ta có 2 loại:
- Hub bị động (Passive hub): Hub bị động không chứa những linh kiện điện tử và cũng không xử lý các tín hiệu dữ liệu, nó có chức nưng duy nhất là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng.
- Hub chủ động (Active hub ): Hub chủ động có những linh kiện điện tử có thể khuyếch đại và xư lý tín hiệu điện tư truyền giữa các thiết bị của mạng. Quá trình xử lý dữ liệu được gọi là táI sinh tín hiệu, nó làm cho tín hiệu trở nên tốt hơn, ít nhạy cảm và lỗi do vậy khoảng cách giữa các thiết bị có thể tăng lên. Tuy nhiên những ưu điểm đó cũng kéo theo giá thành của hub chủ động cao hơn nhiều so với hub bị động.
Về cơ bản, trong mạch Ethernet, hub hoạt động như một repeater có nhiều cổng.
Chú ý: Uỷ ban kỹ thuật điện tử (IEEE 0 ) đề nghị dùng các tên sau đây để chỉ 3 loại dây cáp dùng với mạng Ethernet chuẩn 802.3.
- Dây cáp đồng trục (thick coax ) thì gọi là 10 BASET5 (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 500m ). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Dây cáp đồng trục sợi nhỏ (thin coax ) gọi là 10 BASET2 (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, khoảng cáp tối đa 200m ).
- Dây cáp xoắn không vỏ bọc (twisted pair ) gọi là 10 BASET (Tốc độ 10 Mbps, tần số cơ sở, sử dụng cáp sợi xoắn ).
- Dây cáp quang (Fiber Optic Inter- Repeater Link ) gọi là FOIRL.
3.1.1.4.Liên mạng (Internetworking )
Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung gọi là internetworking. Internetworking sử dụng 3 công cụ chính: bridge, router và switch.
3.1.1.5.Cầu nối (bridge ).
Là một thiết bị có xử lý dùng để nối hai mạng giống nhau hoặc khác nhau nó có thể được dùng với các mạng có giao thức khác nhau. Cầu nối hoạt động trên tầng liên kết dữ liệu không giống như repeater phải phát lại tất cả những gì nó nhận được thì Bridge đọc được các gói tin của tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI và xử lý chúng trước khi quyết định có truyền đi hay không.
Khi nhận được các gói tin Bridge chọn lọc và chỉ truyền đi những gói mà nó thấy cần thiết. Điều này làm cho Bridge trở nên có ích khi nối một vài mạng với nhau và cho phép nó hoạt động một cách mềm dẻo.
Để thực hiện được điều này trong Bridge ở mỗi đầu kết nối có một bảng các địa chỉ các trạm được kết nối vào phía đó, khi hoạt động cầu nối xem xét mỗi gói tin nó nhận được bằng cách đọc địa chỉ của nơi gửi và nhận và dựa trên địa chỉ phía nhận được gói tin nó quyết định gửi gói tin hay không gửi và bổ sung bảng địa chỉ.
Khi đọc địa chỉ nơi gửi Bridge kiểm tra xem trong bảng địa chỉ của phần mạng nhận được gói tin có địa chỉ đó hay không, nếu có thì Bridge sẽ cho rằng đó là gói tin nội bộ thuộc phần mạng mà gói tin đến nên không gửi gói tin đó đi, nếu ngược lại thì Bridge mới huyển gói tin dó đi sang phía bên kia.
Ỏ đây chúng ta thấy một trạm không cần thiết chuyển thông tin trên toàn mạng mà chỉ trên phần mạng có trạm nhận mà thôi. Bridge A B C D E F A B C D E F
Để đánh giá một Bridge người ta thường đưa ra khái niệm: lọc và vận chuyển.
- Qua trình xử lý mỗi gói tin được gọi là quá trình lọc trong đó tốc độ lọc thể hiện trực tiếp khả năng hoạt động của Bridge.
- Tốc độ chuyển vận được thể hiện số gói tin/ giây trong đó thể hiện khả năng của Bridge chuyển các gói tin từ mạng này sang mạng khác.
Hiện nay có hai loại Bridge đang được sử dụng là Bridge vận chuyển và Bridge biên dịch. Bridge vận chuyển dùng để nối hai mạng cục bộ cùng sử dụng một giao thức truyền thông của tầng liên kết dữ liệu, tuy nhiên mỗi mạng có thể sử dụng loại dây nối khác nhau. Bridge vận chuyển không có khả năng thay đổi cấu trúc các gói tin mà nó nhận được mà chỉ quan tâm tới việc xem xét và chuyển vận gói tin đó đi.
Bridge biên dịch dùng để nối hai mạng cục bộ có giao thức khác nhau nó có khả năng chuyển một gói tin thuộc mạng này sang gói tin thuộc mạng kia trước khi chuyển qua.
Ví dụ: Bridge biên dịch nối một mạng Ethernet và một mạng Token ring . Khi đó cầu nối thực hiện nút token ring và một nút Enthernet trên mạng Ethernet. Cầu nối có thể chuyền một gói tin theo chuẩn đang sử dụng trên mạng Enthernet sang chuẩn đang sử dụng trên mạng Token ring.
Application Presentation Session Transport Network Datalink Physic Application Presentation Session Transport Network Datalink Physic Datalink Datalink Physic Physic
Tuy nhiên chú ý ở đây cầu nối không thể chia một gói tin ra làm nhiều gói tin cho nên hạn chế kích thước tối đa các gói tin phù hợp với cả hai mạng. Ví dụ như kích thước tối đa của các gói tin trên mangh Ethernet là 1500 bytes và trên mạng Token ring là 6000 bytes do vậy nếu một trạm trên mạng Token ring gửi một gói tin cho trạm mạng Ethernet với kích thước lớn hơn 1500 bytes thì khi qua cầu nối số lượng bytes dư sẽ bị loại bỏ.
Người ta sử dụng Bridge trong các trường hợp sau:
- Mở rộng mạng hiện nay khi đã đạt tới khoảng cách tối đa do Bridge sau khi xử lý gói tin đã phát lại gói tin trên phần mạng còn lại nên tín hiệu tốt hơn bộ tiếp sức.
- Giảm bớt tắc nghẽn mạng khi có quá nhiều trạm bằng cách sử dụng Bridge khi đó chúng ta chia mạng ra thành nhiều phần bằng các Bridge, các gói tin trong nội bộ từng phần mạng sẽ không được cho phép qua phần mạng khác
Để nối các mạng có giao thức khác nhau.
Bridge
Token ring
Ethernet (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Một vài Bridge còn có khả năng lựa chọn đối tượng vận chuyển. Nó có thể chỉ chuyển vận những gói tin của những địa chỉ xác định.
Ví dụ: Cho phép gói tin của máy A, B qua Bridge 1, gói tin của máy C, D qua Bridge 2.
Hình 23 : Liên kết mạng sử dụng 2 Bridge
Một số Bridge được chế tạo thành một bộ riêng biệt . Các Bridge khác chế tạo như card dùng cắm vào máy tính, khi đó trên máy sẽ sử dụng phần mềm Bridge. Việc kết hợp phần mềm với phần cứng cho phép linh hoạt hơn trong hoạt động của Bridge.
Bridge là thiết bị liên kết mạng được dùng để giảm bớt Collision domaint (miền xung đột), tăng băng thông cho một host nhờ chia mạng thành những segment nhỏ hơn và giảm số lượng tải phải chuyển qua giữa các segment.
Bridge có tốc độ xử lý chậm hơn Repeater nhưng là thiết bị thông minh hơn Repeater do không chỉ đơn thuần là tăng chất lượng tín hiệu mạng mà có thể mở rộng mạng bằng các kết nối nhiều segment network với nhau và làm cho mạng hoạt động ổn định và hiệu quả .
Bridge
Token ring
Bridge
3.1.1.6. Bộ định tuyến (router )
Router là một thiết bị hoạt động trên tầng mạng, router được chế tạo với hai mục đích chính :
-Phân cách các mạng máy tính thành các segment riêng biệt để giảm hiện tượng đụng độ, giảm broadcast hay thực hiện chức năng bảo mật.
- Kết nối các mạng máy tính hay kết nối các user với mạng máy tính ở các khoảng cách xa với nhau thông qua các đường truyền thông: điện thoại, ISDN…..
Cùng với sự phát triển của switch, chức năng đầu tiên của router ngày nay đã được switch đảm nhận một cách hiệu quả. Router chỉ còn phải đảm nhận việc thực hiện các kết nối truy cập từ xa (remote access) hay các kết nối WAN cho hệ thống mạng LAN.
Do hoạt động ở tầng thứ 3 của mô hình OSI, router sẽ hiểu được các protocol quyết định phương thức truyền dữ liệu. Do đó tùy theo cấu hình, router quyết định phương thức và đích đến của việc chuyển các packet từ nơi sang nơi khác. Một cách tổng quát router sẽ chuyển packet theo các bước sau :
- Đọc packet
- Gỡ bỏ dạng format quy định bởi protocol của nơi gửi
- Thay thế phần gỡ bỏ đó bằng dạng format của protocol của đích đến.
- Cập nhật thông tin về việc chuyển dữ liệu : địa chỉ, trạng thái của nơi gửi, nơi nhận.
- Gửi packet đến nơi nhận qua đường truyền tối ưu nhất.
Người ta phân chia Router thành hai loại là Router có phụ thuộc giao thức (The protocol dependent Routers ) và Router không phụ thuộc giao thức (The protocol independent Routers) dựa vào phương thức xử lý các gói tin khi qua Router. Router có thể phụ thuộc giao thức. Chỉ thực hiện việc tìm đường và truyền gói tin từ mạng này sang mạng khác chứ không chuyển đổi phương cách đóng gói của gói tin cho nên cả hai mạng phải dùng chung một giao thức truyền thông.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hà Giảng viên hướng dẫn: Th.s.Trần Đình Thông43
Application Presentation Session Transport Network Datalink Application Presentation Session Transport Network
Datalink Datalink Datalink
Network Network
.
Để ngăn chặn việc mất mát dữ liệu Router còn nhận biết được đường đi nào có thể chuyển vận và ngưng chuyển vận khi đường bị tắc.
Các lý do sử dụng Router:
- Router có các phần mềm lọc ưu việt hơn là Bridge do các gói tin muốn đi qua Router cần phải gửi trực tiếp đến nó nên giảm được số lượng gói tin qua nó. Và thường được sử dụng trong khi nối các mạng thông qua cá đường dây thuê bao đắt tiền do nó không truyền dữ liệu lên đường truyền. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Router có thể xác định được đường đi an toàn và tốt nhất trong mạng nên độ an toàn của thông tin được đảm bảo hơn.
Trong một mạng phức hợp khi các gói tin luân phiên chuyển các đường có thể gây nên tình trạng tắc nghẽn của mạng thì các Router có thể được cài đặt các phương thức nhằm tránh được tắc nghẽn.
Các phương thức hoạt động của Router : Đó là phương thức mà một Router có thể nối với Router khác để qua đó chia sẻ thông tin về mạng hiện có. Các chương trình chạy trên Router luôn xây dựng bảng chỉ đường qua việc trao đổi các thông tin vơi các Router khác.
- Phương thức véctơ khoảng cách: mỗi Router luôn luôn truyền đi thông tin về bảng chỉ đường của riêng mình trên mạng, thông qua đó các Router khác sẽ cập nhật lên bảng chỉ đường của mình
- Phương thức trạng thái tĩnh: Router chỉ truyền cá thông báo khi có phát hiện có sự thay dổi trong mạng và chỉ khi đó các Router khác cập nhật lại bảng chỉ đường, thông tin truyền đi khi đó thường là thông tin về đường truyền.
Một số giao thức hoạt động chính của Router
- RIP (Routing Information Protocol ) được phát triển bởi Xerox Network system và sử dụng SPX/ IPX và TCP/ IP. RIP hoạt động theo phương thức véctơ khoảng cách.
- NLSP (Netware Link Servise Protocol ) được phát triển bởi Novell, dùng để thay thế RIP hoạt động theo phương thức véctơ khoảng cách, mỗi Router được biết cấu trúc của mạng và việc truyền các bảng chỉ đường giảm đi.
- OSPF (Open Shortest Path First ) là một phần của TCP/ IP với phương thức trạng thái tĩnh, trong đó có xét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ đường truyền thông…
- OS - IS (Open System Interconnection Intermediate System to Intermediate System ) là một phần của TCP/ IP với những phương thức trạng thái tĩnh, trong đó có xét tới ưu tiên, giá đường truyền, mật độ truyền thông…
3.1.1.7. Bộ chuyển mạch (switch )
Switch là một thiết bị chuyển mạch, là một thiết bị dùng để kết nối giữa các đoạn mạng với nhau theo mô hình mạng hình sao (star). Theo mô hình này, switch hoạt động ở tầng liên kết dữ liệu, ngoài ra có một số loại switch cao cấp có thể hoạt động ở tần network của mô hình OSI.
Là thiết bị giống như Bridge nhưng có nhiều port hơn, cho phép ghép nối nhiều đoạn mạng với nhau. Switch cũng dựa vào bảng địa chỉ MAC để quyết định gói tin nào đi ra port nao nhằm tránh tình trạng giảm băng thông khi số máy trạm tăng lên. Bảng này cung cấp thông tin giúp các gói thông tin đến đúng địa chỉ.Switch cũng hoạt