nic)
NIC có một vai trò rất quan trọng trong mạng. Đó là thiết bị dùng để nối máy tính với mạng. NIC có thể đặt vào khe cắm (Slot) của máy tính. Những thiết bị này có tên nh sau:
• Network Adapter Unit/Bread/Card
• Bộ điều khiển mạng
• Card thông minh
• Network Interface Card (NICs)
• Network Card
• Netword Adapter...
Tất cả các thuật ngữ này đều đề cập đến thành phần điện tử mạng gắn vào bên trong một mạng LAN và hoạt động ở tầng vật lý (Physical Layer) và tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) của mô hình OSI.
4.1.1. Các chức năng chính của một card mạng
- NIC có nhiệm vụ chuẩn bị và chuyển dữ liệu từ máy tính tới đờng truyền. Những dữ liệu này di chuyển trong Bus máy tính ở dạng song song (Paralell form) với 8,16 hay 32 bit. NIC phải chuyển đổi những tín hiệu này sang dạng chuỗi (Serial Form) thì mới có thể truyền.
Ngợc lại dữ liệu ở máy tính chuẩn bị đợc chuyển lên mạng, thì NIC Driver (Phần điều khiển của NIC - Driver) có nhiệm vụ chuyển đổi dữ liệu sang dạng mà NIC có thể hiểu đợc (tuỳ thuộc vào hệ điều hành)
* Phần tiếp theo là thể hiện dữ liệu ở dạng chuỗi bằng các loại tín hiệu nh dạng số, tơng tự hay dạng light để truyền đợc.
NIC còn có nhiệm vụ truy nhập đờng truyền để các tín hiệu lên mạng. Nói cách khác NIC giống nh cửa sổ giữa mạng và máy tính.
- Một số Module trên card mạng thực hiện các tiến trình đặc trng. Những module này bao gồm:
+ Module truyền/ nhận ( Transmit/Receive Module) : module truyền /nhận chứa các thành phần giao thức điện tử điều khiển tín hiệu lên để truyền nhận tín hiệu từ trên đờng truyền. Module Transmit/Receive có chức năng khuếch đại tín hiệu. Module này ứng với Physical Layer Singnaling (PLS) và Media Attachment Unit (MAU) trong các chuẩn IEEE.
+ Module mã hoá/ giải mã (Encode/ Decode module): trớc khi tín hiệu đợc truyền, nó phải đợc mã hoá và khi nhận đợc giải mã. Trong các mạng LAN Ethernet,IEEE802.3 sử dụng kĩ thuật mã hoá ME, FDDI sử dụng kết hợp Nonreturn To Zero Inverted(NRZI) và 4B/5B Encoding.
+ Vùng bộ đệm khung (Frame Buffer Area) : khi một khung thông tin đợc truyền nhận, nó đợc lu trữ trong một bộ nhớ đặc biệt trên card mạng để xử lý. trên nhiều card,vùng đệm này đợc thực hiện bởi chip RAM trên card. thờng dung lợng bộ đệm này thay đổi từ vài KB đến vài MB.
+Module xử lý lớp MAC ( MAC Layer Porcessing Module) : Module xử lý lớp MAC là module quan trọng nhất của card mạng
. Encapsilation (gói) : đợc thực hiện bởi trạm truyền. Bao gồm quá trình phát sinh địa chỉ thích hợp, điều khiển và kiểm soát thứ tự khung
. Decapsilation ( mở gói) : thực hiện bởi trạm nhận, bao gồm quá trình xử lý địa chỉ, điều khiển và kiểm soát vùng thứ tự khung, kiểm soát lỗi.
. Thực hiện giải thuật MAC ( cơ chế truy cập CSMA/CD đối với Ethenet và TokenRing) : chức năng này đợc xử lý trên bộ vi xử lý đặc biệt có ROM riêng hoặc Microcode chứa giải thuật MAC. Những chip điều khiển mạng này có RAM riêng cho quá trình xử lý.
+ Module giao tiếp Host – Bus ( Host - Bus Interface module) : việc trao đổi thông tin giữa Host và mạng thông qua giao tiếp mạng . Module giao
tiếp đựơc hiểu là một giao thức bên trong sử dụng để truyền dữ liệu dạng Host - Bus. Bề rộng của Bus đợc xác định số bit dữ liệu Bus có thể truyền song song. Đối với các card mạng của IBM thờng 8 bit phổ biến và 16 bit, 32 bit.
4.1.2. Cài đặt NIC
- Việc cài đặt NIC phụ thuộc vào loại NIC, hệ điều hành, phần cứng. Tuy nhiên về cơ bản tuân theo các bớc sau:
1. Cắm card vào Slost, đặt lại các Jumper và DIP Swith theo yêu cầu 2. Cài đặt driver của card
3. Đặt cấu hình trong hệ điều hành để NIC không xung đột với các thiết bị khác
4. Bird NIC với các giao thức theo yêu cầu 5. Nối NIC với cáp mạng
4.2 MODEM( chuẩn CITT)
- Module bắt nguồn từ Modulation và Demodulation. Modulation là cơ chế chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu analog còn Demodulation là chuyển đổi từ tín hiệu analog sang tín hiệu số.
- Module đợc dùng để kết nối các máy tính qua đờng điện thoại, Modem cho phép trao đổi dữ liệu theo yêu cầu nh th điện tử, truyền tệp... Tuy nhiên Modem không thể kết nối các mạng xa với nhau để trao đổi dữ liệu trực tiếp. Nói cách khác, Modem không phải là một thiết bị kết nối liên mạng (InternetWork Device) nh các thiết bị khác nh Router, Gateway.... Nh- ng nó có thể đợc sử dụng kết hợp với một Router để kết nối casc mạng qua mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN)
Modem có thể cài đặt ngoài hoặc trong máy tính với các chuẩn khác nhau về tốc độ và tính năng.
Modem đợc phân tích thành 2 loại cơ bản dựa theo phơng thức truyền mà Modem sử dụng để nhận gửi dữ liệu đó là:
• Modem không đồng bộ: phơng thức truyền không đồng bộ không có cơ chế Clocking để đảm bảo sự đồng bộ bit để đồng bộ các thiết bị trên mỗi frame có một bit đầu tiên đợc gọi là start bit cho phép thiết bị nhận đồng bộ thời gian truyền các tín hiệu. Các message đợc giữ để cho các thiết bị gửi và nhận không bị mất đồng bộ trong quá trình truyền.
• Modem đồng bộ: Phơng thức truyền đồng bộ đơn giản, rẻ tiền đợc sử dụng nhiều trong truyền các dữ liệu ký tự, các frame kích thớc nhỏ ở những khoảng cách không đều. phơng thức truyền đồng bộ dùng cơ chế Clocking để truyền và nhận dữ liệu đợc thực hiện theo 2 cách.
-> Đồng bộ truyền tín hiệu và dữ liệu
-> Sử dụng kênh riêng để truyền tín hiệu Clock
4.3. REPEater ( Bộ chuyển tiếp)
- Bộ chuyển tiếp (Repeater), cầu nối( Bridge) và bộ định tuyến (Rourter) là những thiết bị kết nối liên mạng, mở rộng phạm vi hoạt động của các mạng LAN cục bộ. Hầu hết các mạng LAN nh Ethernet , ARC net và Tokenring đều có những hạn chế về khoảng cách, vì vậy nếu sử dụng các bộ kết nối liên mạng thì có thể mở rộng phạm vi hoạt động của các mạng LAN đó.
Repeater hoạt động tại tầng vật lý trong mô hình OSI . Nhận từ đờng truyền trong mạng LAN , khôi phục và làm khoẻ tín hiệu này sau đó lại gửi tiếp đến một mạng LAN khác.
Nh vậy chức năng của Repeater là khuyếch đai các tín hiệu, mở rộng phạm vi tối đa cho các mạng. Sở dĩ nh vậy là vì Repeater nhận và
chuyển tiếp tín hiệu, nối hai đoạn cáp mạng ethernet ở cổng kết nối (Hình 4.1).
Repeater
Hình 4.1: Nguyên tắc làm việc của Repeater
- Repeater hoạt động khá đơn giảm, không thể lọc các tín hiệu mà chỉ nhận biết tín hiệu, khuyếch đại tín hiệu, lặp lại tín hiệu và gửi tín hiệu đó đến tất cả các cổng, trừ cổng mà tín hiệu đã đợc nhận biết. Bộ chuyển tiếp không có địa chỉ riêng và không tồn tại trờng địa chỉ của bộ chuyển tiếp trong gói dữ liệu. Chính vì lẽ đó mà trên mạng có nhiều tiếng ồn thì những tiếng ồn đó cũng bị khuyếch đại theo hơn nữa nếu tín hiệu gốc bị méo thì Repeater cũng không có khả năng xử lý đợc.
- Repeater không thể kết nối các mạng khác nhau về kiểu Frame dữ liệu, chỉ một số kết nối đợc các Segmant cùng kiểu Frame nhng khác nhau cáp mạng.
Nh vậy u điểm chính của Repeater đó là mở rộng phạm vi của mạng, ngoài ra Repeater rẻ và đơn giản dễ sử dụng.
Tuy nhiên nếu mạng quá rộng thì thời gian trễ sẽ tăng lên, chính và thế mà việc dùng các Repeater tuân theo quy tắc 5 - 4 - 3 (nh mạng Ethernet) nghĩa là có 5 cáp mạng đợc kết nối bởi 4 Repeater và không quá 3 đoạn cáp mạng có các node.
Strong signal (Regeneratec) Weak signal
4.4 Bộ tập chung (HUB)
- Hub hay còn gọi là Concertrator (bộ tập chung) dùng để kết nối các node mạng nh hình 4.2 sau: Hub gồm có 3 loại: * Passive Hub *Active Hub *Intelligent Hub Hình 4.2: Hub sử dụng nh bộ tập trung mạng
* Passive Hub : Đợc gọi là "thụ động" (Passive Hub) vì nó không chứa bất kỳ thành phần điện tử nào . Nghĩa là nó không có khả năng xử lý các tín hiệu giữ liệu. Mục đích duy nhất của Passive Hub là tổ hợp các tín hiệu từ một số đoạn cáp mạng các đầu nối vào Passive Hub nhận tất cả các Packer
¿
qua Hub. Do Hub không có khả năng xử lý đợc các tín hiệu hay khuyếch đại tín hiệu nên khoảng cách giữa máy tính và Hub không thể lớn hơn một nửa tối đa giữa hai máy tính trên mạng. Do chức năng hạn chế nên Passive Hub rẻ và dễ dàng lắp đặt. Và cũng chính vì thế mà chỉ những mạng nhỏ mới dùng Passive Hub. Việc lắp đặt các Hub trong mạng cũng tuân theo quy tắc 5 - 4 - 3 nh Repeater. Các mạng ARC net thờng dùng Hub thụ động.
* Active Hub: Active Hub tổ hợp các linh kiện điện tử nên có thể khuếch đại và xử lý các tín hiệu truyền giữa các thiết bị của mạng. Quá trình xử lý tín hiệu đợc gọi là tái sinh tín hiệu (Signal Regeneration). Quá trình tái sinh tín hiệu làm cho mạng khoẻ lên, ít bị hỏng và khoảng cách giữa các thiết bị đợc tăng lên. Chính vì thế mà Active Hub giá thành cao hơn rất nhiều Passive Hub. Do chức năng của Active Hub có phần tơng tự nh Repeater nên đôi khi ngời ta gọi là bộ phận truyền lặp đa cổng (Multiport Repeater).
* Intelligent Hub: là Active Hub nhng đợc bổ sung thêm một số chức năng thông tin nh:
-> Hub management (quản trị Hub): Hub hỗ trợ các giao thức quản trị mạng, cho phép Hub cá thể gửi các Packer về trạm điều khiển trung tâm của mạng. Các giao thức này còn có khả năng giúp trạm điều khiển quản lý Hub, ví dụ nh trong trờng hợp cần thiết có thể ra lệnh cho Hub "cắt" (Shut Down) các kết nối gây ra lỗi trong mạng.
-> Switching Hub: Loại Hub mới nhất đợc gọi là Switching Hub, bao gồm các mạch cho phép chọn đờng rất nhanh cho các tín hiệu giữa các cổng Hub. Thay vì chuyển tiếp các gói tin tới tất cả các cổng của Hub, Switching Hub chỉ chuyển tiếp tới cổng có kết nối với trạm đích của gói tin. Nhiều Switching Hub còn có khả năng chuyển mạch các gói tin theo đờng nhanh nhất. Switching Hub có thể thay thế các Bridge (Thực chất là Bridge với tốc độ rất nhanh) và Router trên nhiều mạng.
¿ ¿ ¿ Node = B Node = A LAN - Side 1 Node = B Node = B Node = A LAN - Side 2 Node = A N od e = B N od e = A
4.5 Cầu nối (Bridge)
Cũng nh Repeater, Bridge cho phép mở rộng phạm vi của mạng kết nối hai hệ thống mạng riêng biệt thành một mạng cục bộ. Tuy nhiên Bridge hoạt động mền dẻo hơn nhiều so với Repeater. Repeater chuyển đi tất cả các gói dữ liệu nhận đợc, nhng Bridge thì lại khác, Bridge chọn lọc và chỉ chuyển đi các tín hiệu có đích là một trạm ở mạng khác.
Bridge thực hiện đợc chức năng này vì mỗi thiết bị trong mạng đều có một địa chỉ duy nhất và mỗi Pachet đều có địa chỉ đích đặt ở phần Header. Quá trình làm việc của Bridge nh sau: (hình 4.3).
Hình 4.3; phân chia tín hiệu trong mạng LAN với Bridge
1. Bridge nhận gói cả 2 mạng con (Side 1 và Side 2) trên LAN A.
2. Bridge kiểm tra địa chỉ đích dựa vào bảng địa chỉ trên Bridge tức là nó học từ phân biệt các gói tin dựa vào bảng địa chỉ trên Bridge. Tức là nó
học từ phân biệt các gói tin trên thiết bị nào của mạng và các gói tin trên thiết bị nào của mạng B.
3. Các gói tin trên Side 1 mà có địa chỉ đích trên Side 1 và các gói tin trên Side 2 mà có địa chỉ trên Side 2 thì không qua Bridge để tới Side khác, những Packet này có thể gửi đợc tới đích không cần sự hỗ trợ của Bridge.
4. Các gói tin trên Sile 1 mà có địa chỉ đích trên Side 2 sẽ đợc gửi tới Side 2, tơng tự các gói tin trên Side 2 mà có địa đích trên Side 1 sẽ đợc gửi đến Side 1.
Bridge hoạt động và thực hiện hầu hết các công việc trong tầng con MAC của tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) trong mô hình OSI. Nó kiểm tra tiêu đề Media Access Control (MAC) của mỗi gói dữ liệu. Địa chỉ MAC tơng ứng với địa chỉ tầng con 2 và cho hiển thị địa chỉ vật lý của trạm. Mỗi địa chỉ MAC của trạm đích là duy nhất. Cầu nối hoạt động dựa trên địa chỉ MAC.
Không giống nh bộ chuyển tiếp, cầu nối thực sự hiểu nội dung thông tin góc dữ liệu. Những cổng của cầu nối có địa chỉ MAC duy nhất. Một cầu nối chỉ hiệu đợc gói dữ liệu tới lớp liên kết dữ liệu và có thể mã hoá nó tới cấp này. Cầu nối cách ly cơ chế truy nhập phơng tiện truyền của các mạng LAN đợc kết nối, nó có khả năng chọn lựa những gói dữ liệu nào đợc đi qua, vì vậy các xung đột trong mạng CSMA/CD không đợc đi qua cầu nối, giải quyết đợc vấn đề xung đột, tắc nghẽn trong lu thông.
Bridge có hai dạng:
* Bridge trong suốt (Transparent Bridge) hay còn gọi là Learning Bridge. Sở dĩ nh thế là vì Bridge kiều này trong suốt đối với các thiết bị gửi Packet. Tại cùng một thời điểm , Bridge sẽ biết đợc những thiết bị nào có
trong mỗi mạng con, bởi Bridge có khả năng đọc đợc các thông tin Data link trên mỗi Packet khi đi qua mạng.
Bằng các đọc địa chỉ MAC của trạm nguồn, Bridge sẽ xây dựng đợc bảng danh sách các thiết bị có trên từng mạng con của mạng Ethernet dùng Learning Bridge.
* Một dạng Bridge khác đó là cầu nối định tuyến nguồn (Source Routing Bridge), dạng này dùng trong mạng Tokenring. Source Routing Bridge đọc các thông tin trên Packet do thiết bị gửi gắn vào. Những thông tin này sẽ xác định việc chọn đờng tới đích trên mạng. Source Routing Bridge phân tích những thông tin này để xác định xem có luồng dữ liệu nào sẽ phải chuyển qua Bridge.
Bridge còn có thêm một số chức năng khác.
* Bridge cho phép chia một mạng thành các Segment (đoạn) nhỏ. Nếu mạng đợc thiết kế sao cho hầu hết các Packet đợc chuyển đi mà không cần qua Bridge thì sẽ giảm đợc lu lợng trên từng mạng con.
* Bridge còn có khả năng mở rộng phạm vi mạng. Mặc dù các Segment riêng biệt bị giới hạn về độ dài những Bridge cho phép kéo dài khoảng cách giữa các Segment cũng nh phạm vi toàn mạng.
* Bridge còn đợc dùng để kết nối các Segment của LAN xa nhau qua Modem. Trong trờng hợp này, Bridge có nhiệm vụ lọc các tín hiệu không cần thiết qua Modem.
4.6. Router (Bộ định tuyến)
Bridge là thiết bị chỉ phù hợp với các mạng đơn giản. Tuy nhiên trong những liên mạng phức tạp thì cần phải có các thiết bị kết nối khác để đảm bảo việc chọn đờng đó là Router và Bridge.
4.6.1. Router
Router là một thiết bị thông minh hơn Bridge rất nhiều. Router có khả năng thực hiện các giải pháp chọn đờng đi tối u để gửi Packet tới bất kỳ mạng nào theo yêu cầu, hơn nữa nếu một Segment nào đó không đợc nối tiếp vào Router thì Router vẫn tìm ra đờng đi tốt nhất để gửi gói tin đến trạm trên Segment đó.
Router hoạt động trong tầng mạng (Network) của mô hình OSI. Nó là một bộ định tuyến thực hiện hầu hết casc chức năng của tầng 3. Bridge bị giới hạn trong việc kiểm tra địa chỉ MAC của gói dữ liệu nhng Router có khả năng kiểm tra đợc địa chỉ của mạng địa chỉ mạng thờng có thông tin về đờng đi đợc mã hoá trong bộ định tuyến, nên có thể sử dụng để thực hiện những quyết định thông minh. Nh vậy một Router trong mạng bao gồm địa chỉ mạng và đờng dẫn.
Router nhận biết đợc nhiều đờng dẫn có khả năng đi đến đích và cũng xác định đợc đờng dẫn nào là tối u, đờng dẫn tối u có thể đợc quyết định bởi các khung giá trị khác nhau dựa trên giá trị của một số tham số.