2.6.1. Vai trũ và chức năng của tầng Trỡnh diễn
Trong giao tiếp giữa cỏc ứng dụng thụng qua mạng với cựng một dữ liệu cú thể cú nhiều cỏch biểu diễn khỏc nhau. Thụng thường dạng biểu diễn dựng bởi ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dựng bởi ứng dụng đớch cú thể khỏc nhau do cỏc ứng dụng được chạy trờn cỏc hệ thống hoàn toàn khỏc nhau (như hệ mỏy Intel và hệ mỏy Motorola). Tầng trỡnh bày (Presentation layer) phải chịu trỏch nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trờn mạng từ một loại biểu diễn này sang một loại khỏc. Để đạt được điều đú nú cung cấp một dạng biểu diễn chung dựng để truyền thụng và cho phộp chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung và ngược lại.
Tầng trỡnh bày cũng cú thểđược dựng kĩ thuật mó húa để xỏo trộn cỏc dữ liệu trước khi được truyền đi và giải mó ởđầu đến để bảo mật. Ngoài ra tầng biểu diễn cũng cú thể dựng cỏc kĩ thuật nộn sao cho chỉ cần một ớt byte dữ liệu để thể hiện thụng tin khi nú được truyền ở trờn mạng, ởđầu nhận, tầng trỡnh bày bung trở lại đểđược dữ liệu ban đầu.
2.6.2. Dịch vụ OSI cho tầng Trỡnh diễn
(Tham khảo phần II.6.2, tr 110-114 của giỏo trỡnh [1]).
2.6.3. Giao thức chuẩn cho tầng Trỡnh diễn
2.7. TẦNG ỨNG DỤNG (APPLICATION) 2.7.1. Vai trũ và chức năng của tầng Ứng dụng 2.7.1. Vai trũ và chức năng của tầng Ứng dụng
Tầng ứng dụng (Application layer) là tầng cao nhất của mụ hỡnh OSI, nú xỏc định giao diện giữa người sử dụng và mụi trường OSI và giải quyết cỏc kỹ thuật mà cỏc chương trỡnh ứng dụng dựng để giao tiếp với mạng.
Để cung cấp phương tiện truy nhập mụi trường OSI cho cỏc tiến trỡnh ứng dụng, Người ta thiết lập cỏc thực thểứng dụng (AE), cỏc thực thểứng dụng sẽ gọi đến cỏc phần tử dịch vụứng dụng (Application Service Element - viết tắt là ASE) của chỳng. Mỗi thực thểứng dụng cú thể gồm một hoặc nhiều cỏc phần tử dịch vụứng dụng. Cỏc phần tử dịch vụ ứng dụng được phối hợp trong mụi trường của thực thểứng dụng thụng qua cỏc liờn kết (association) gọi là đối tượng liờn kết đơn (Single Association Object - viết tắt là SAO). SAO điều khiển việc truyền thụng trong suốt vũng đời của liờn kết đú cho phộp tuần tự húa cỏc sự kiện đến từ cỏc ASE thành tố của nú.
2.7.2. Chuẩn hoỏ tầng ứng dụng
(Tham khảo phần II.7.2, tr 121-129 của giỏo trỡnh [1]).
2.8. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
CHƯƠNG 3. MẠNG CỤC BỘ – MẠNG LAN
3.1. ĐẶC TRƯNG MẠNG CỤC BỘ
Do nhu cầu thực tế của cỏc cơ quan, trường học, doanh nghiệp, tổ chức cần kết nối cỏc mỏy tớnh đơn lẻ thành một mạng nội bộ để tạo khả năng trao đổi thụng tin, sử dụng chung tài nguyờn (phần cứng, phần mềm). Vớ dụ trong một văn phũng cú một mỏy in, để tất cả mọi người cú thể sử dụng chung mỏy in đú thỡ giải phỏp nối mạng cú thể khắc phục được hạn chế này.
Mục đớch của việc sử dụng mạng ngày nay cú nhiều thay đổi so với trước kia. Mặc dự mạng mỏy tớnh phỏt sinh từ nhu cầu chia sẻ và dựng chung tài nguyờn, nhưng mục đớch chủ yếu vẫn là sử dụng chung tài nguyờn phần cứng. Ngày nay mục đớch chớnh của mạng là trao đổi thụng tin và CSDL dựng chung ặ cụng nghệ mạng cục bộ phỏt triển vụ cựng nhanh chúng
Để phõn biệt mạng LAN với cỏc loại mạng khỏc người ta căn cứ theo cỏc đặc trưng sau:
− Đặc trưng địa lý: cài đặt trong phạm vi nhỏ (toà nhà, một căn cứ quõn sự,..) cú đường kớnh từ vài chục một đến vài chục km ặ cú ý nghĩa tương đối.
− Đặc trưng về tốc độ truyền: cao hơn mạng diện rộng, khoảng 100 Mb/s, cú thể đến 1000 Mbps với cụng nghệ Gigabit.
− Đặc trưng độ tin cậy: tỷ suất lỗi thấp, cú thểđạt 10-8đến 10-11.
− Đặc trưng quản lý: thường là sở hữu riờng của một tổ chức ặ việc quản lý khai thỏc tập trung, thống nhất.
Tuy nhiờn sự phõn biệt mạng LAN theo cỏc đặc trưng trờn chỉ mang tớnh tương đối, cựng với cụng nghệ ngày càng cao thỡ ranh giới giữa LAN, MAN, WAN ngày càng mờ đi.
3.2. KIẾN TRÚC MẠNG CỤC BỘ 3.2.1. Topology
Về nguyờn tắc mọi topology của mạng mỏy tớnh núi chung đều cú thể dựng cho mạng cục bộ. Song do đặc thự của mạng cục bộ nờn chỉ cú 3 topology thường được sử dụng: hỡnh sao (star), hỡnh vũng (ring), tuyến tớnh (bus)
3.2.1.1. Hỡnh sao (star)
- Tất cả cỏc trạm được nối vào một thiết bị trung tõm cú nhiệm vụ nhận tớn hiệu từ cỏc trạm và chuyển đến trạm đớch của tớn hiệu.
- Thiết bị trung tõm cú thể là Hub, Switch, router
Vai trũ của thiết bị trung tõm là thực hiện việc “bắt tay” giữa cỏc trạm cần trao đổi thụng tin với nhau, thiết lập cỏc liờn kết điểm - điểm giữa chỳng.
3.2.1.2. Hỡnh vũng (ring)
- Tớn hiệu được lưu chuyển theo một chiều duy nhất
- Mỗi trạm làm việc được nối với vũng qua một bộ chuyển tiếp (repeater), cú nhiệm vụ nhận tớn hiệu rồi chuyển đến trạm kế tiếp trờn vũng
Để tăng độ tin cậy của mạng, phải lắp vũng dự phũng, khi đường truyền trờn vũng chớnh bị sự cố thỡ vũng phụ được sử dụng với chiều đi của tớn hiệu ngược với chiều đi của mạng chớnh.
3.2.1.3. Dạng đường thẳng (Bus)
- Tất cả cỏc trạm đều dựng chung một đường truyền chớnh (Bus) được giới hạn bởi hai đầu nối (terminator).
- Mỗi trạm được nối vào Bus qua một đầu nối chữ T (T-connector).
Hỡnh 3.1. Sơđồ kết nối hỡnh sao Máy 1 Máy 2 Máy 3 Máy 4 Máy 5 Máy 6 Hỡnh 3.2. Sơđồ kết nối vũng (ring)
Sơ đồ Kiểu kết nối dạng vòng
Máy 3 Máy 4 Máy 2
Máy 5
Máy 1
- Khi một trạm truyền dữ liệu thỡ tớn hiệu được quảng bỏ trờn 2 chiều của Bus (tất cả cỏc trạm khỏc đều cú thể nhận tớn hiệu)
* So sỏnh giữa cỏc cỏch kết nối và ưu nhược điểm của chỳng:
- Khỏc nhau: kiểu hỡnh sao là kết nối điểm - điểm trực tiếp giữa hai mỏy tớnh thụng qua một thiết bị trung tõm. Kiểu vũng thỡ tớn hiệu lưu chuyển trờn vũng là một chuỗi cỏc kết nối điểm - điểm. Kiểu tuyến tớnh thỡ dữ liệu truyền dựa trờn điểm - nhiều điểm hoặc quảng bỏ.
- Ưu điểm: Cả ba cỏch kết nối đều đơn giản, dễ lắp đặt, dễ thay đổi cấu hỡnh
Hỡnh sao:
- Ưu điểm: Dễ kiểm soỏt. Do sử dụng liờn kết điểm - điểm nờn tận dụng được tối đa tốc độ của đường truyền vật lý
- Nhược điểm: Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tõm bị hạn chế (trong vũng 100 m với cụng nghệ hiện tại)
Dạng vũng:
− Nhược điểm: Nếu xảy ra sự cố trờn đường truyền, tất cả cỏc mỏy trong mạng khụng thể giao tiếp với nhau. Đũi hỏi giao thức truy nhập đường truyền khỏ phức tạp (Tuy nhiờn toàn bộ cụng việc này được hệ phần mềm giải quyết)
Dạng đường thẳng:
- Nhược điểm: nếu xảy ra sự cố trờn đường truyền, toàn bộ cỏc mỏy trong mạng khụng thể giao tiếp với nhau được nữa. Giao thức quản lý truy nhập đường truyền phức tạp
Do ưu nhược điểm của từng loại mà trong thực tế người ta thường chọn kiểu kết nối lai - là tổ hợp của cỏc kiểu kết nối trờn.
Hỡnh 3.3. Sơđồ kết nối đường thẳng (bus))
Sơ đồ Kiểu kết nối dạng tuyến tính (BUS)
Máy B
Terminator Bus Terminator
3.3.2. Đường truyền vật lý
Mạng cục bộ thường sử dụng 3 loại đường truyền vật lý và cỏp đụi xoắn, cỏp đồng trục, và cỏp sợi quang. Ngoài ra gần đõy người ta cũng đó bắt đầu sử dụng nhiều cỏc mạng cục bộ khụng dõy nhờ radio hoặc viba.
Cỏp đồng trục đường sử dụng nhiều trong cỏc mạng dạng tuyến tớnh, hoạt động truyền dẫn theo dải cơ sở (baseband) hoặc dải rộng (broadband). Với dải cơ sở, toàn bộ khả năng của đường truyền được dành cho một kờnh truyền thụng duy nhất, trong khi đú với dải rộng thỡ hai hoặc nhiều kờnh truyền thụng cựng phõn chia dải thụng của kờnh truyền
Hầu hết cỏc mạng cục bộđều sử dụng phương thức dải rộng. Với phương thức này tớn hiệu cú thể truyền đi dưới cả hai dạng: tương tự (analog)và số (digital) khụng cần điều chế.
Cỏp đồng trục cú hai loại là cỏp gầy (thin cable) và cỏp bộo (thick cable). Cả hai loại cỏp này đều cú tốc độ làm việc 10Mb/s nhưng cỏp gầy cú độ suy hao tớn hiệu lớn hơn, cú độ dài cỏp tối đa cho phộp giữa hai repeater nhỏ hơn cỏp bộoặ Cỏp gầy thường dựng để nối cỏc trạm trong cựng một văn phũng, phũng thớ nghiệm, cũn cỏp bộo dựng để nối dọc theo hành lang, lờn cỏc tầng lầu,..
Phương thức truyền thụng theo dải rộng cú thể dựng cả cỏp đụi xoắn, nhưng cỏp đụi xoắn chỉ thớch hợp với mạng nhỏ hiệu năng thấp và chi phớ đầu tư ớt.
Phương thức truyền theo dải rộng chia dải thụng (tần số) của đường truyền thành nhiều dải tần con (kờnh), mỗi dải tần con đú cung cấp một kờnh truyền dữ liệu tỏch biệt nhờ sử dụng một cặp modem đặc biệt. Phương thức này vốn là một phương tiện truyền một chiều: cỏc tớn hiệu đưa vào đường truyền chỉ cú thể truyền đi theo một hướng ặ khụng cài đặt được cỏc bộ khuyếch đại để chuyển tớn hiệu của một tần số theo cả hai chiều. Vỡ thế xảy ra tỡnh trạng chỉ cú trạm nằm dưới trạm truyền là cú thể nhận được tớn hiệu. Vậy làm thế nào để cú hai đường dẫn dữ liệu trờn mạng. Điểm gặp nhau của hai đường dẫn đú gọi là điểm đầu cuối. Vớ dụ, trong topo dạng bus thỡ điểm đầu cuối đơn giản chớnh là đầu mỳt của bus (terminator), cũn với topo dạng cõy (tree) thỡ chớnh là gốc của cõy (root). Cỏc trạm khi truyền đều truyền về hướng điểm đầu cuối (gọi là đường dẫn về), sau đú cỏc tớn hiệu nhận được ởđiểm đầu cuối sẽ truyền theo đường dẫn thứ hai xuất phỏt từđiểm đầu cuối (gọi là đường dẫn đi). Tất cả cỏc trạm đều nhận dữ liệu trờn đường dẫn đi. Để cài đặt đường dẫn về và đi, cú thể sử dụng cấu hỡnh vật lý như trờn hỡnh 3.4.
Trong cấu hỡnh cỏp đụi (dual cable), cỏc đường dẫn về và đi chạy trờn cỏc cỏp riờng biệt và điểm đầu cuối đơn giản chỉ là một đầu nối thụđộng của chỳng. Trạm gửi và nhận cựng một tần số
Trong cấu hỡnh tỏch (split), cả hai đường dẫn đều ở trờn cựng một cỏp nhưng tần số khỏc nhau: đường dẫn về cú tần số thấp và đường dẫn đi cú tần số cao hơn. Điểm đầu cuối là bộ chuyển đổi tần số.
- Chỳ ý: việc lựa chọn đường truyền và thiết kế sơ đồ đi cỏp (trong trường hợp hữu tuyến) là một trong những cụng việc quan trọng nhất khi thiết kế và cài đặt một mạng mỏy tớnh núi chung và mạng cục bộ núi riờng. Giải phỏp lựa chọn phỏp đỏp ứng được nhu cầu sử dụng mạng thực tế khụng chỉ cho hiện tại mà cho cả tương lai.
- VD: muốn truyền dữ liệu đa phương tiện thỡ khụng thể chọn loại cỏp chỉ cho phộp thụng lượng tối đa là vài Mb/s , mà phải nghĩ đến loại cỏp cho phộp thụng lượng
trờn 100 Mb/s. Việc lắp đặt hệ thống trong cỏp trong nhiều trường hợp (toà nhà nhiều tầng) là tốn rất nhiều cụng của ặ phải lựa chọn cẩn thận, khụng thể để xảy ra trường hợp sau 1 -2 năm gỡ bỏ, lắp hệ thống mới.
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP TRUY NHẬP ĐƯỜNG TRUYỀN VẬT Lí 3.3.1. Giới thiệu 3.3.1. Giới thiệu
Đối với topo dạng hỡnh sao, khi một liờn kết được thiết lập giữa hai trạm thỡ thiết bị trung tõm sẽ đảm bảo đường truyền được dành riờng trong suốt cuộc truyền. Tuy nhiờn đối với topo dạng vũng và tuyến tớnh thỡ chỉ cú một đường truyền duy nhất nối tất cả cỏc trạm với nhau bởi vậy cần phải cú một quy tắc chung cho tất cả cỏc trạm nối vào mạng để bảo đảm rằng đường truyền được truy nhập và sử dụng một cỏch tốt đẹp
Cú nhiều phương phỏp khỏc nhau để truy nhập đường truyền vật lý, được phõn làm hai loại: phương phỏp truy nhập ngẫu nhiờn, và phương phỏp truy nhập cú điều kiện.
Hỡnh 3.4. Cấu hỡnh vật lý cho Broadband
Truy nhập cú điều khiển Truy nhập ngẫu nhiờn
CSMA CSMA/CD Slotted Ring Token Ring Token Bus Collision Avoidance Cỏc phương phỏp truy nhập
Trong đú cú 3 phương phỏp hay dựng nhất trong cỏc mạng cục bộ hiện nay: phương phỏp CSMA/CD, Token Bus, Token Ring
3.3.2. Phương phỏp CSMA/CD
Phương phỏp đa truy nhập sử dụng súng mang cú phỏt hiện xung đột - CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Phương phỏp này sử dụng cho topo dạng bus, trong đú tất cả cỏc trạm của mạng đều được nối trực tiếp vào bus. Mọi trạm đều cú thể truy nhập vào bus chung (đa truy nhập) một cỏch ngẫu nhiờn và do vậy rất cú thể dẫn đến xung đột (hai hoặc nhiều trạm đồng thời truyền dữ liệu). Dữ liệu được truyền trờn mạng theo một khuụn dạng đó định sẵn trong đú cú một vựng thụng tin điều khiển chứa địa chỉ trạm đớch.
Phương phỏp CSMA/CD là phương phỏp cải tiến từ phương phỏp CSMA hay cũn gọi là LBT (Listen Before Talk - Nghe trước khi núi). Tư tưởng của nú: một trạm cần truyền dữ liệu trước hết phải “nghe” xem đường truyền đang rỗi hay bận. Nếu rỗi thỡ truyền dữ liệu đi theo khuụn dạng đó quy định trước. Ngược lai, nếu bận (tức là đó cú dữ liệu khỏc) thỡ trạm phải thực hiện một trong 3 giải thuật sau (gọi là giải thuật “kiờn nhẫn”)
1. Tạm “rỳt lui” chờđợi trong một thời gian ngẫu nhiờn nào đú rồi lại bắt đầu nghe đường truyền (Non- persistent)
2. Tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thỡ truyền dữ liệu đi với xỏc suất bằng 1 (1- persistent)
3. Tiếp tục “nghe” đến khi đường truyền rỗi thỡ truyền đi với xỏc suất p xỏc định trước (0 < p <1) (p- persistent)
Với giải thuật 1 cú hiệu quả trong việc trỏnh xung đột vỡ hai trạm cần truyền khi thấy đường truyền bận sẽ cựng “rỳt lui” chờđợi trong cỏc thời đoạn ngẫu nhiờn khỏc.ặ Nhược điểm cú thể cú thời gian chết sau mỗi cuộc truyền
Giải thuật 2 khắc phục nhược điểm cú thời gian chết bằng cỏch cho phộp một trạm cú thể truyền ngay sau khi một cuộc truyền kết thỳc. ặ Nhược điểm: Nếu lỳc đú cú hơn một trạm đang đợi thỡ khả năng xảy ra xung đột là rất cao
Giải thuật 3 trung hoà giữa hai giải thuật trờn. Với giỏ trị p lựa chọn hợp lý cú thể tối thiểu hoỏ được cả khả năng xung đột lẫn thời gian chết của đường truyền. Xảy ra xung đột là do độ trễ của đường truyền dẫn: một trạm truyền dữ liệu đi rồi nhưng do độ trễ đường truyền nờn một trạm khỏc lỳc đú đang nghe đường truyền sẽ tưởng là rỗi và cứ thể truyền dữ liệu đi ặ xung đột. Nguyờn nhõn xảy ra xung đột của phương phỏp này là cỏc trạm chỉ “nghe trước khi núi” mà khụng “nghe trong khi núi” do vậy trong thực tế cú xảy ra xung đột mà khụng biết, vẫn cứ tiếp tục truyền dữ liệu đi ặ gõy ra chiếm dụng đường truyền một cỏch vụ ớch
Để cú thể phỏt hiện xung đột, cải tiến thành phương phỏp CSMA/CD (LWT - Listen While Talk - nghe trong khi núi) tức là bổ xung thờm cỏc quy tắc:
♦ Khi một trạm đang truyền, nú vẫn tiếp tục nghe đường truyền. Nếu phỏt hiện thấy xung đột thỡ nú ngừng ngay việc truyền nhưng vẫn tiếp tục gửi súng mang thờm một
thời gian nữa để đảm bảo rằng tất cả cỏc trạm trờn mạng đều cú thể nghe được sự kiện xung đột đú.
♦ Sau đú trạm chờđợi một thời gian ngẫu nhiờn nào đú rồi thử truyền lại theo cỏc quy tắc của CSMA
ặ Rừ ràng với CSMA/CD thời gian chiếm dụng đường truyền vụ ớch giảm xuống bằng thời gian để phỏt hiện xung đột. CSMA/CD cũng sử dụng một trong 3 giải thuật “kiờn nhẫn” ở trờn, trong đú giải thuật 2 được ưa dựng hơn cả.
3.3.3. Phương phỏp Token Bus
Phương phỏp truy nhập cú điểu khiển dựng kỹ thuật “chuyển thẻ bài” để cấp phỏt quyền truy nhập đường truyền. Thẻ bài (Token) là một đơn vị dữ liệu đặc biệt, cú kớch thước và cú chứa cỏc thụng tin điều khiển trong cỏc khuụn dạng
Nguyờn lý: Để cấp phỏt quyền truy nhập đường truyền cho cỏc trạm đang cú nhu