Cáp đôi dây xoắn là cáp gồm hai dây đồng xoắn để tránh gây nhiễu cho các đôi dây khác, có thể kéo dài tới vài km mà không cần khuyếch đại. Giải tần trên cáp dây xoắn đạt khoảng 300–4000Hz, tốc độ truyền đạt vài kb/s đến vài Mb/s. Cáp xoắn có hai loại:
Loại có bọc kim để tăng cờng chống nhiễu gọi là cap STP ( Shield Twisted Pair). Loại này trong vỏ bọc kim có thể có nhiều đôi dây. Về lý thuyết thì tốc độ truyền có thể đạt 500 Mb/s nhng thực tế thấp hơn rất nhiều (chỉ đạt 155 Mb/s với cáp dài 100 m)
Loại không bọc kim gọi là UTP (UnShield Twisted Pair), chất lợng kém hơn STP nhng rất rẻ. Cap UTP đợc chia làm 5 hạng tuỳ theo tốc độ truyền. Cáp loại 3 dùng cho điện thoại. Cáp loại 5 có thể truyền với tốc độ 100Mb/s rất hay dùng trong các mạng cục bộ vì vừa rẻ, vừa tiện sử dụng. Cáp này có 4 đôi dây xoắn nằm trong cùng một vỏ bọc
Hình 1.1 Cáp UTP Cat.5 1.1.2. Cáp đồng trục (Coaxial cable) băng tần cơ sở.
met đến vài km. Có hai loại đợc dùng nhiều là loại có trở kháng 50 ohm và loại có trở kháng 75 ohm
Hình1.2 Cáp đồng trục cơ sở
Giải thông của cáp này còn phụ thuộc vào chiều dài của cáp. Với khoảng cách1 km có thể đạt tốc độ truyền t 1– 2 Gbps. Cáp đồng trục băng tần cơ sở thờng dùng cho các mạng cục bộ. Có thể nối cáp bằng các đầu nối theo chuẩn BNC có hình chữ T. ở VN ngời ta hay gọi cáp này là cáp gầy do dịch từ tên trong tiếng Anh là ‘Thin Ethernet”.
Một loại cáp khác có tên là “Thick Ethernet” mà ta gọi là cáp béo. Loại này thờng có màu vàng. Ngời ta không nối cáp bằng các đầu nối chữ T nh cáp gầy mà nối qua các kẹp bấm vào dây. Cứ 2m5 lại có đánh dấu để nối dây (nếu cần). Từ kẹp đó ngời ta gắn các tranceiver rồi nối vào máy tính. (Xem hình 1)
Hình 1.3 Kết nối bằng Traceiver.
1.1.3. Cáp đồng trục băng rộng (Broadband Coaxial Cable)
Đây là loại cáp theo tiêu chuẩn truyền hình (thờng dùng trong truyền hình cap) có giải thông từ 4 – 300 Khz trên chiều dài 100 km. Thuật ngữ “băng rộng” vốn là thuật ngữ của ngành truyền hình còn trong ngành truyền số liệu điều này chỉ có nghĩa là cáp loại này cho phép truyền thông tin tuơng tự (analog) mà thôi. Các hệ thống dựa trên cáp đồng trục băng rộng có thể truyền song song nhiều kênh. Việc khuyếch đại tín hiệu chống suy hao có thể làm theo kiểu khuyếch đại tín hiệu tơng tự (analog). Để truyền thông cho máy tính cần chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tơng tự.
1.1.4. Cáp quang.
Dùng để truyền các xung ánh sáng trong lòng một sợi thuỷ tinh phản xạ toàn phần. Môi trờng cáp quang rất lý tởng vì
• Xung ánh sáng có thể đi hàng trăm km mà không giảm cuờng độ sáng.
• Giải thông rất cao vì tần số ánh sáng dùng đối với cáp quang cỡ khoảng 1014 –
1016
• An toàn và bí mật
• Không bị nhiễu điện từ
Hình 1.4 Truyền tín hiệu bằng cáp
Để phát xung ánh sáng ngời ta dùng các đèn LED hoặc các diod laser. Để nhận ngời ta dùng các photo diode , chúng sẽ tạo ra xung điện khi bắt đợc xung ánh sáng
Cáp quang cũng có hai loại
Loại đa mode (multimode fiber): khi góc tới thành dây dẫn lớn đến một mức nào đó thì có hiện tợng phản xạ toàn phần. Nhiều tia sáng có thể cùng truyền miễn là góc tới của chúng đủ lớn. Các cap đa mode có đờng kính khoảng 50 à
Loại đơn mode (singlemode fiber): khi đờng kính dây dẫn bằng bớc sóng thì cáp quang giống nh một ống dẫn sóng, không có hiện tợng phản xạ nhng chỉ cho một tia đi. Loại nàycó cờng kính khoản 8 à và phải dùng diode laser. Cáp quang đa mode có thể cho phép truyền xa tới hàng trăm km mà không cần phải khuyếch đại.
Các thông số kỹ thuật mạng rất quan trọng, các giao thức truy xuất cáp đều đòi hỏi các tính chất kĩ thuật cáp phải tốt và nằm trong giới hạn cho phép về loại và chiều dài của cáp thì mới có thể làm việc đợc. 5 thông số kĩ thuật của cáp nh sau :
+ Chiều dài cáp. + Hệ số suy giảm.
+ Nhiễu chen ngang đầu cáp . + Tạp nhiễu.
+ Độ thất thoát .
Nếu bạn sử dụng mạng không dây cáp hay cáp điện thoại có sẵn thì chúng ta mặc nhiên không cần quan tâm đến việc lắp đặt. Nếu bạn cần lắp đặt cáp mới thì sẽ có các yếu tố mà bạn phải quan tâm.
Khi chọn cáp, bạn cũng nên chú ý đến tầm quan trọng của việc bọc cáp và tính chất bảo mật của nó. Những mạng dùng cáp đôi xoắn trần phổ biến hơn vì chúng dễ lắp đặt, cung cấp tốc độ truyền cao, giá lại rẻ nhng cho phép truyền đi ở những khoảng cách rất ngắn, cáp đồng trục thì đáng tin cậy hơn nhng giá thành đắt hơn cáp đôi. Cáp quang thì an toàn nhất với lại kẻ lạ không thể nào thu lấy tín hiệu đợc mà nó cũng không cần sự bao bọc .
1.2. TOPOLOGY của mạng cục bộ.
Mọi Topology của máy tính đều sử dụng đợc cho mạng cục bộ. Nhng trong thực tế thì chỉ có các Topology thờng sử dụng hình sao (star), vòng (ring), bus.
1.2.1 Topo hình sao (star) .
Dạng hình sao thì tất cả các trạm đợc nối vào một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiêụ từ các trạm truyền nguồn và chuyển đến trạm đích. Phụ thuộc vào yêu cầu truyền thông mà thiết bị trung tâm có thể là một bộ chuyển mạch, một bộ phận kênh, một bộ chọn đờng. Chức năng của thiết bị trung tâm chính là nối kết các cặp trạm cần trao đổi thông tin với nhau, thiết lập các liên kết giữa chúng.
Hình 1.5 Topology hình sao với Hub là thiết bị trung gian.
Ưu điểm của Topology dạng này là lắp đặt đơn giản, dễ dàng cấu hình lại có thể bớt
trạm, dễ dàng kiểm soát và khắc phục sự cố. Tốc độ của đờng truyền vật lí sẽ đợc tận dụng tối đa do sử dụng liên kết điểm.
Nhợc điểm là hạn chế độ dài đờng truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm.
1.2.2 Topo dạng vòng ( ring).
Dạng vòng thì mỗi trạm của mạng đợc nối với vòng qua một bộ chuyển tiếp, bộ
Reoeater
hiệu đợc lu chuyển trên vòng theo một chiều duy nhất giữa các repeater. Cần phải có một giao thức điều khiển việc trao quyền đợc truyền dữ liệu trên vòng cho các trạm có nhu cầu.
Hình 1.6 Topology Ring.
Ưu và nhợc điểm của Ring tơng tự nh hình sao nhng dạng này có giao thức truy cập đờng truyền khá phức tạp.
1.2.3 Topo dạng Bus.
Dạng Bus tất cả các trạm đợc phân chia một đờng truyền chính (Bus). Đờng truyền này đợc giới hạn hai đầu bởi một loại đầu mối đặc biệt gọi là Terminato, các trạm đợc nối vào Bus thông qua một đầu nối chữ T hay một thiết bị thu phát.
Khi một trạm truyền dữ liệu, tín hiệu đợc quảng bá trên hai chiều của Bus, mọi trạm còn lại đều đợc nhận tín hiệu trực tiếp. Nếu BUS là một chiều tín hiệu chỉ đi về một phía thì terminator có tác dụng dội ngợc tín hiệu trở lại để tín hiệu có thể đi đến các trạm còn lại của mạng. Việc truyền dữ liệu trong Topology dạng này dựa vào liên kết điểm- nhiều điểm hay quảng bá.
Bus
Hình1.7 Topology Bus.
Trờng hợp này cũng phải có một giao thức để quản lí việc truy cập đờng truyền. Có thể truy cập đờng truyền theo phơng pháp truy cập ngẫu nhiên hay truy cập có điều khiển.
Trên đây là 3 kiểu Topology cơ bản nhất. Trong thực tế tuỳ thuộc vào địa hình mà ta có thể phối hợp các kiểu cơ bản trên thành Topology lai ví dụ nh :
-Topology vòng đấu sao :
Hình 1.8 Topology lai dạng vòng đấu sao.
MAU : hộp xử lí đa trạm
-Topology bus dạng sao :
MAU
Hình 1.9 Topology dạng bus - Sao.
1.2.4 Topo kết nối hỗn hợp.
Là sự phối hợp các kiểu kết nối khác nhau ví du hình cây là cấu trúc phân tầng của kiểu hình sao hay các HUB có thể đợc nối với nhau theo kiểu bus còn từ các HUB nối với các máy theo hình sao.
Hình 1.10 Kết cấu hổn hợp
1.3 Card giao tiếp mạng.
Một card giao tiếp mạng đợc cắm vào một khe mở rộng trên bo mạch hệ thống và cung cấp một số cổng phía sau dành để kết nối tới một mạng. Card mạng xử lí việc
Hub Hub
Hìn h
trao đổi thông tin giữa các máy tính trên mạng theo chồng các giao thức và qui tắc truy xuất các cáp định đợc card đó dùng. Một card đợc thiết kế phù hợp với tính chất cơ bản và hỗ trợ cho các loại mạng khác nhau nh- Ethernet, Token Ring, ARCnet hoặc FDDI. Các loại card này không đa ra những tính năng đặc biệt để cải thiện hiệu năng làm việc của máy trên mạng. Tuy nhiên nó có thể đợc thiết kế để quản lý nhiều hơn hệ thống dây cáp, có những tính năng thực sự độc đáo nh làm chủ bus, có vùng đệm lớn, có cả chíp vi xử lý gắn trên card. Card mạng và trình điều khiển nó là những thành phần trong máy biết rõ về kiểu mạng đang đợc sử dụng. Nói cách khác, kiểu mạng đang đợc sử dụng là vô hình đối với phần mềm ứng dụng đang sử dụng mạng. Giai đoạn chuẩn bị cho việc truyền dữ liệu, một quá trình bắt tay nhau (handshaking) diễn ra giữa hai trạm làm việc. Quá trình này thiết lập những thông số liên lạc giữa hai trạm làm việc. Quá trình này thiết lập những thông số liên lạc chẳng hạn nh tốc độ truyền, kích thớc gói dữ liệu, thông số hết giờ truyền và kích thớc vùng đệm. Việc bắt tay đặc biệt quan trọng khi hai card có liên quan trong phiên truyền dữ liệu đó có thiết kế phần cứng hoặc đặc tính kỹ thuật hơi khác nhau. Khi các thông số liên lạc đợc thiết lập thì việc chuyển giao các gói dữ liệu mới bắt đầu. Một card mạng sẽ gửi và tiếp nhận các dữ liệu tới từ bus hệ thống theo kiểu song song, gởi và tiếp nhận các dữ liệu tới tử mạng theo kiểu tuần tự nghĩa là một sự biến đổi từ song song ra nối tiếp làm biến chất dữ liệu dữ liệu để vận chuyển đi dới dạng một dòng bit tín hiệu điện trên cáp. Sau đó dữ liệu thờng đợc mã hoá và nén lại để tăng tốc độ truyền. Ngoài ra card mạng còn có nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu và nó đang truyền tải thành một tín hiệu vốn mang một dạng thức thích hợp với mạng. Trên card mạng thành phần có trách nhiệm chuyển đổi tín hiệu đợc gọi là bộ phận thu. Có những loại card có nhiều hơn một bộ phận thu phát, mỗi bộ cung cấp các cổng phía sau card để thích nghi với các phơng tiện dây card khác nhau. kiểu card này gọi là một card kết hợp. Sự khác biệt trong thiết kê phần cứng giữa các NIC trên một mạng có thể làm hạn
các card 8 bit để tạm giữ lại những tín hiệu đợc máy khác đa đến. Điều này cho phép các card hoàn tất việc truyền dữ liệu của chúng nhanh hơn nhiều. Tuy nhiên tình trạng này cũng hay xảy ra khi di chuyển thông tin từ vùng đệm của card mạng và bộ nhớ. Để khắc phục điều đó có 4 phơng pháp hữu hiệu sau.
- Truy xuất bộ nhớ trực tiếp (DMA: Direct Memory Access) - một bộ điều khiển trên máy tính sẽ nắm quyền điều khiển bus và chuyển dữ liệu từ vùng đệm của card mạng thẳng vào vùng nhớ đã đăng ký trên máy.
Chia sẻ dùng chung bộ nhớ card, các card để bộ xử lý của máy truy xuất trực tiếp bộ nhớ riêng của nó.
- Chia sẻ dùng chung bộ nhớ hệ thống. Bộ nhớ hệ thống sẽ chia một khối nhớ cho bộ xử lý đặc biệt trên card mạng xử lý nó. Card mạng sẽ chuyển dữ liệu từ vùng đệm của nó vào vùng nhớ này nơi bộ xử lý cả máy có thể truy xuất trực tiếp.
- Làm chủ bus- với phơng pháp này, card mạng có thể chuyển thông tin trực tiếp vào bộ nhớ hệ thống mà không ngắt quá trình xử lý của CPU. Nh vậy card mạng cung cấp một kỹ thuật DMA tăng cờng bằng cách chiếm lấy quyền điều khiển bus hệ thống. Tất cả card mạng đều đợc bán kèm theo một đĩa mềm drive để cài đặt nó vào máy và làm cho hệ điều hành mạng có thể nhận biết đợc nó.
Các mạng khác nhau sử dụng các cách khác nhau để nhận diện trên mỗi nút mạng. Việc định địa chỉ trên toàn cầu này đảm bảo mỗi card mạng đều có một địa chỉ nút duy nhất để nhận diện. Các card Ethernet và Token ring đợc hãng sản xuất khắc mã các địa chỉ duy nhất ngay trên card đợc gọi là các địa chỉ MAC (kiểm soát truy xuất đờng truyền) hay địa chỉ điều hợp.
Các card mạng đòi hỏi một IRQ, một địa chỉ I/O, đối với DOS và chế độ thực của Windows 9x. Chúng cũng có thể đòi hỏi các địa chỉ bộ nhớ trên. Nếu card mạng nằm trên bus PCI, bộ kiểm soát bus PCI sẽ quản lý các yêu cầu IRQ và địa chỉ I/O. Khi lựa chọn một card mạng bạn phải chú ý đến kiểu của mạng mà bạn sẽ nối vào máy
tính của mình, kiểu phơng tiện truyền thông mà mạng đó đang sử dụng, và kiểu của bus I/O mà bạn đang sử dụng cho mạng.
Chơng II
Các phơng pháp truy cập đờng truyền vật lý
Trong mạng cục bộ, tất cả các trạm kết nối trực tiếp vào đờng truyền chung. Vì vậy tín hiệu từ một trạm đa lên đờng truyền sẽ đợc các trạm khác “nghe thấy”. Một vấn đề khác là, nếu nhiều trạm cùng gửi tín hiệu lên đờng truyền đồng thời thì tín hiệu sẽ chồng lên nhau và bị hỏng. Vì vậy cần phải có một phơng pháp tổ chức chia sẻ đờng truyền để việc truyền thông đựơc đúng đắn.
Có hai phơng pháp chia sẻ đờng truyền chung thờng đợc dùng trong các mạng cục bộ:
Truy nhập đờng truyền một cách ngẫu nhiên, theo yêu cầu. Đơng nhiên phải có tính đến việc sử dụng luân phiên và nếu trong trờng hợp do có nhiều trạm cùng truyền tin dẫn đến tín hiệu bị trùm lên nhau thì phải truyền lại.
Có cơ chế trọng tài để cấp quyền truy nhập đờng truyền sao cho không xảy ra xung đột
2.1 Phơng pháp đa truy nhập sử dụng sóng mang có pháp hiện xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
Giao thức CSMA (Carrier Sense Multiple Access) - đa truy nhập có cảm nhận sóng mang đợc sử dụng rất phổ biến trong các mạng cục bộ. Giao thức này sử dụng phơng pháp thời gian chia ngăn theo đó thời gian đợc chia thành các khoảng thời gian đều đặn và các trạm chỉ phát lên đờng truyền tại thời điểm đầu ngăn.
Mỗi trạm có thiết bị nghe tín hiệu trên đờng truyền (tức là cảm nhận sóng mang). Trớc khi truyền cần phải biết đờng truyền có rỗi không. Nếu rỗi thi mới đợc truyền. Phơng pháp này gọi là LBT (Listening before talking). Khi phát hiện xung đột, các trạm sẽ phải phát lại. Có một số chiến lợc phát lại nh sau:
Giao thức CSMA 1-kiên trì. Khi trạm phát hiện kênh rỗi trạm truyền ngay. Nhng nếu có xung đột, trạm đợi khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi truyền lại. Do vậy xác suất truyền khi kênh rỗi là 1. Chính vì thế mà giao thức có tên là CSMA 1-kiên trì. (1)
Giao thức CSMA không kiên trì khác một chút.Trạm nghe đờng, nếu kênh rỗi thì