Như đã trình bày trong phần 1.2.4, mạng cục bộ có ba hình trạng đơn giản là bus (đường trục), star (hình sao), và ring (vòng). Sau đây ta sẽ lần lượt tìm hiểu các hình trạng này.
5.2.1 Hình trạng BUS
Một hình trạng bus vật lý (còn gọi là hình trạng bus tuyến tính) căn bản sử dụng một đường cáp chung dài gọi là đường xương sống (backborne hay bus). Đường cáp này còn được gọi là đường truyền chính (trunk line) hoặc phân đoạn mạng (network segment).
Có những đoạn cáp ngắn được gắn với đường xương sống bằng các đầu nối (tap) để kết nối với các thiết bị mạng (Các tap là những thiết bị cơ khí dùng để phân tách tín hiệu điện hoặc điện từ). Tuy nhiên các hình trạng bus hiện nay chủ yếu gắn các máy tính trực tiếp với đường truyền chính bằng đầu nối chữ T (T-connector). Đường truyền chính được kết thúc (terminate) ở hai đầu bằng các terminator để loại bỏ các tín hiệu trên dây sau khi nó truyền qua mọi thiết bị gắn với bus. Tất cả các nút (bao gồm máy chủ file, các máy trạm, và các thiết bị ngoại vi) được kết nối tới đường truyền chính đó (Hình 5.2).
Đa số các hình trạng bus cho phép các tín hiệu điện hoặc điện từ lan truyền theo cả hai hướng
Ưu điểm của hình trạng BUS:
• Sử dụng các chuẩn đã được thiết lập, cài đặt tương đối dễ dàng.
• Đòi hỏi đường truyền cáp ít hơn các hình trạng khác.
• Cách bố trí dây rất đơn giản, dễ mở rộng và tin cậy. Nhược điểm của hình trạng BUS:
• Khó khăn trong việc cấu hình lại, đặc biệt khi khoảng cách và số các đầu nối vượt quá mức tối đa cho phép.
• Việc chẩn đoán và cô lập các lỗi khó khăn.
• Mạng sẽ không hoạ t động (down) khi có lỗi hoặc đứt cáp. T-connector
Terminator
5.2.2 Hình trạng STAR
Mạng ở dạng hình sao có một bộ xử lý trung tâm (HUB) – còn gọi là bộ
chuyển tiếp nhiều cổng (multiport repeater) hay bộ tập trung (concentrator) mà tất cả các nút (máy chủ file, các máy trạm, và các thiết bị ngoại vi) gắn với nó qua đường cáp (Hình 5.3). Các mạng hình sao có thể được lồng trong các mạng hình sao khác để tạo thành mạng hình cây hoặc mạng phân cấp
Dữ liệu trên mạng STAR truyền qua HUB trước khi tiếp tục tới đích. HUB quản lý và điều khiển tất cả các chức năng của mạng. HUB cũng hoạt động như một bộ chuyển tiếp luồng dữ liệu. Nó được sử dụng trong các mạng ARCnet, Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data Interface) và các mạng cục bộ 10BaseT với cáp xoắn đôi, cáp đồng trục hoặc cáp sợi quang. Những ví dụ điển hình của hình trạng STAR là các kiến trúc mainframe và minicomputer, trong đó máy chủ (host) là một bộ chuyển mạch (switch) tập trung. Trong mạng hình sao, nếu một cáp bị đứt, nó chỉ ảnh hưởng tới nút (máy trạm) nối tới HUB bằng cáp đó. Tuy nhiên nếu HUB bị hư thì toàn bộ phân đoạn mạng kết nối tới HUB đó sẽ ngừng hoạt động.
Đa số các mạng cục bộ Ethernet hiện nay đều sử dụng hình trạng STAR vì khả năng mở rộng và dễ dàng kết nối với các mạng khác. Chúng cũng dễ dàng cô lập các lỗi xảy ra với cáp mạng. Nhiều mạng bus và ring cũ cũng được nâng cấp để chuyển sang mạng hình sao.
Ưu điểm của hình trạng STAR:
• Dễ cài đặt và cấu hình lại.
• Dễ giải quyết các sự cố.
• Lỗi đường truyền tự động cô lập phân đoạn mạng bị lỗi.
• Không cần phải ngắt mạng khi cần kết nối thêm hoặc tháo bỏ bớt các thiết bị mạng.
Nhược điểm của hình trạng STAR:
Hình 5.3 Hình trạng STAR với HUB ở trung tâm HUB
• Đòi hỏi nhiều cáp hơn các hình trạng khác.
• Việc tồn tại một HUB tập trung (hoặc concentrator) đồng nghĩa với việc tồn tại khả năng ngừng hoạt động của toàn phân đoạn mạng khi HUB đó có sự cố.
5.2.3 Hình trạng RING
Một hình trạng RING vật lý là một hình trạng vòng (vòng kín liên kết điểm-điểm). Mỗi thiết bị kết nối trực tiếp tới vòng hoặc gián tiếp qua một thiết bị giao tiếp và cáp. Mỗi thiết bị hoạt động như một bộ chuyển tiếp (repeater), khuếch đại tín hiệu giữa các máy trạm.
Các tín hiệu điện hoặc điện từ được truyền từ thiết bị này tới thiết bị khác chỉ theo một hướng. Mỗi thiết bị kết hợp một thiết bị nhận ở cáp đến (receiver) và một thiết bị phát (transmitter) ở cáp đi. Các tín hiệu được lặp lại và tái sinh ở mỗi thiết bị sao cho sự suy hao là nhỏ nhất. Một ví dụ sử dụng hình trạng vòng là mạng cục bộ Token Ring. Loại mạng vòng này sử dụng việc truyền thẻ bài
(token passing) để cho phép từng máy tính gửi dữ liệu trên mạng.
Một thẻ bài (token) là một gói dữ liệu nhỏ (3 byte) cho phép các nút truy xuất mạng. Nút (máy tính) gửi phải lấy thẻ bài và bổ sung thông tin địa chỉ, thông tin điều khiển riêng cùng với dữ liệu để hình thành một frame dữ liệu. Sau đó frame này được truyền trên mạng tới nút kế tiếp trong vòng. Nếu frame dữ liệu không phải dành cho nút kế tiếp thì nút này tái sinh lại tín hiệu và truyền tiếp nó trên mạng. Quá trình này tiếp tục cho đến khi nút nhận lấy được frame dữ liệu. Sau khi nhận được frame dữ liệu, nút nhận đáp lại nút gửi ban đầu bằng cách phát ra một đáp ứng truyền trên mạng cũng ở dạng một frame dữ liệu. Frame này di chuyển quanh mạng theo cùng hướng trước đây cho đến khi nó chạm tới nút gửi ban đầu. Khi đó frame này sẽ bị loại bỏ khỏi mạng, và một thẻ bài mới lại được sinh ra và truyền trên dây để cho một nút khác nhận nó, tạo
Hình 5.4 Hình trạng RING
repeater data
frame dữ liệu và truyền tiếp v.v…. Quá trình này đảm bảo là ở bất kỳ thời điểm nào chỉ có thể có một nút truyền dữ liệu trên mạng .
Ưu điểm của hình trạng RING:
• Các lỗi về cáp xác định dễ dàng
• Vòng đôi (Dual loop ring) có thể chống lỗi tốt. Nhược điểm của hình trạng RING:
• Việc cài đặt, thay đổi và cấu hình lại khó khăn hơn hình trạng bus.
• Lỗi về đường truyền trên các vòng đơn làm ngừng hoàn toàn hoạt động của mạng.
• Các đầu nối khá đắt, đặc biệt là các đầu nối IBM (IBM connectors).