C. LƯỢNG: Kộm Tố tH nch ạế Tốt
1 LED: Light-emitting Diode, APD: Avalanche Photodiode
3.4 Thiết bị liờn kết mạng
Để cho dũng dữ ệ li u gi a hai ph n m ng cú th truy n qua l i cho nhau được người ữ ầ ạ ể ề ạ ta sử ụ d ng cỏc thiết bị liờn k t c biế đặ ệt. Thụng thường thỡ mỗi phần m ng đượạ c thiết lập cỏc giao thức truyền thụng riờng, cỏc giao thức này cú thể ố gi ng nhau hoặc khỏc so với cỏc phần mạng cũn lại. Vấ đền là làm thế nào cú th liờn k t hai m ng l i, mà người s ể ế ạ ạ ử dụng hoàn toàn khụng phải thiết lập lại giao thức truyền thụng. Tựy theo những đặc đ ểi m gi ng và khỏc nhau gi a hai phầố ữ n m ng c n liờn kết, cú thể thực hiện được bằng ạ ầ cỏch chọn cỏc loại thiết bị liờn kết cho phự h p trong s cỏc lo i k t n i nh bộ lặp ợ ố ạ ế ố ư (repeater), cầu nối (bridge), router và gateway. Những thiết bị liờn kết này được chọn theo nhiệm vụ ủ c a chỳng theo mụ hỡnh ISO/OSI.
3.4.1 Bộ lặp
Tớn hiệ ừ ộu t m t trạm phỏt ra trờn đường truyền khi t i cỏc trớ ạm khỏc bao giờ cũng b ị suy giảm và biến d ng, ớt hay nhi u tựy theo đặc tớnh của cỏp truyềạ ề n và đặc tớnh tần s ố của tớn hiệu. Chớnh vỡ vậy mà cú sự liờn quan ràng buộc giữa tốc độ truyền (quyế địt nh tần số tớn hiệu) với chiều dài tối đa của dõy dẫn. Mặt khỏc, cỏc chuẩn truyền dẫn như RS-485 cũng qui định chặt chẽ đặ c tớnh đ ệi n h c của cỏc thiết bị ghộp nọ ối (được coi như tải), dẫ đến sự hạn n ch v số ạế ề tr m tham gia. Để mở ộ r ng kho ng cỏch truy n c ng nh ả ề ũ ư nõng cao số trạm tham gia thỡ cỏch thụng thường là sử ụ d ng cỏc b l p (repeater). ộ ặ
Vai trũ của bộ lặp là sao chộp, khu ch i và h i ph c tớn hi u mang thụng tin trờn ế đạ ồ ụ ệ đường truyền. Hai ph n m ng cú th liờn k t v i nhau qua m t b lặầ ạ ể ế ớ ộ ộ p được g i là cỏc ọ đ ạo n m ng (segment), chỳng ph i gi ng nhau hoàn toàn c về tấ ảạ ả ố ả t c cỏc l p giao th c ớ ứ và kể cả đường truy n v t lý. M c dự cỏc o n m ng v mặt logic vẫn thuộc một mạng ề ậ ặ đ ạ ạ ề duy nhất, tức cỏc trạm của chỳng phải cú địa chỉ riờng biệt, mỗ đ ại o n mạng được coi như cỏch ly về mặ đ ệt i n h c. Vỡ v y, s lượng cỏc tr m trong toàn mạng cú thể lớọ ậ ố ạ n h n ơ chuẩn truyền d n qui định. ẫ
Như Hỡnh 3.20 minh họa, chức năng c a mộ ộủ t b lặp cú th coi nh thu c ph n dưới ể ư ộ ầ của lớp vật lý nế đối chiếu với mụ hỡnh OSI. Chỳ ý rằng, bộ lặu p ch n i được hai o n ỉ ố đ ạ đường dẫn c a cựng m t h th ng truy n thụng, th c hi n cựng m t giao th c và mụi ủ ộ ệ ố ề ự ệ ộ ứ trường truyền d n c ng hoàn toàn giốẫ ũ ng nhau. Trường h p m t thiết bịợ ộ cú chức năng kết nối hai đ ạn mạng cú mụi trường truyềo n d n khỏc nhau (vớ dụ một bờn dựng cỏp ẫ quang, một bờn dựng cỏp đồng trục), ta dựng khỏi niệm bộ chuyể đổn i ho c ặ bộ thớch
76 6 5 4 3 2 1 CT ứng dụng CT ứng dụng Repeate r 7 6 5 4 3 2 1 VD: Profibus segment 1 1 VD: Profibus segment 2
Hỡnh 3.20: Repeater trong mụ hỡnh OSI
Khỏc với một bộ khu ch i tớn hiệế đạ u, một bộ ặ l p khụng chỉ làm nhiệm vụ khu ch i ế đạ cỏc tớn hiệu b suy giảm, mà cũn chỉị nh dạng và tỏi tạo tớn hiệu trong trường hợp tớn hiệu bị nhiễu. Một bộ lặp tuy khụng cú m t a ch riờng, khụng tham gia tr c ti p vào cỏc ộ đị ỉ ự ế hoạt động giao tiếp nhưng vẫ được coi là một trạm, hay một thành viờn trong mạng. n
3.4.2 Cầu nối
Cầu nối (bridge) phục vụ cho việc liờn kết cỏc mạng con v i nhau, ch khi ph n phớa ớ ỉ ầ trờn của lớp 2 c a chỳng (được gọi là lớ đ ềủ p i u khi n k t nối logic, ể ế Logical Link Control-LLC) làm việc v i cựng mộớ t giao th c. Mụi trường truy n d n và phương phỏp ứ ề ẫ đ ềi u khi n truy nh p ể ậ đường d n cho m i m t mạẫ ỗ ộ ng con cú th khỏc nhau. C u n i được ể ầ ố sử dụng khi liờn k t cỏc m ng con cú c u trỳc khỏc nhau ho c do m t yờu c u thi t k ế ạ ấ ặ ộ ầ ế ế đặc bi t nào ú. Nhi m v c a c u n i nhi u khi ch gi i quy t v n i u khi n truy ệ đ ệ ụ ủ ầ ố ề ỉ để ả ế ấ đề đ ề ể nhập mụi trường (MAC), cũn chức năng của lớp LLC khụng bị thay đổi gỡ. Trong trường hợp này, cầu nối cú thể được sử dụng cho ghộp nối cỏc mạng con mà mụi trường truyền d n cú thể khỏc nhau, vớ dụ ữẫ gi a cỏp đồng trục với cỏp quang, hoặc ghộp nối cỏc mạng con cú phương phỏp truy nhập bus khỏc nhau, vớ dụ ữ gi a Token Ring và Ethernet.
Hỡnh 3.21 minh họa nguyờn tắc làm việc của một cầu nối. Đối chiếu với mụ hỡnh OSI thỡ một cầu n i làm việc trờn cơ sở lớố p LLC, t c ph n trờn c a l p 2. Nh vậy, nú ứ ầ ủ ớ ư sẽ phải thực hiện cỏc giao thức phớa dưới lớp này cho cả hai phần m ng ạ để cú thể chuyể đổn i cỏc bứ đ ệc i n qua l i. B n thõn m t c u n i khụng cú a ch m ng riờng. ạ ả ộ ầ ố đị ỉ ạ
MAC1 1 7 6 5 4 3 2 1 CT ứng dụng CT ứng dụng Bridge MAC 1 7 6 5 4 3 2 1
VD: Token Bus VD: Ethernet
LLC
Hỡnh 3.21: Bridge trong mụ hỡnh OSI
3.4.3 Router
Router cú nhiệm vụ liờn kết hai mạng v i nhau trờn cơ sở lớp 3 theo mụ hỡnh OSI. ớ Router c ng cú chũ ức năng xỏc định đường i tố ưđ i u cho một gúi d li u cho hai i tỏc ữ ệ đố thuộc cỏc mạng khỏc nhau (routing). Cỏc mạng được liờn kết cú thể khỏc nhau hai lớp ở 1 và 2, nhưng bắt buộc phải giống nhau ở ớ l p 3. M i mạỗ ng u cú một địa chỉ riờng biệt đề và một khụng gian địa chỉ riờng. Đ ề đi u ú cú nghĩa là, hai trạm thuộc hai mạng khỏc nhau cú thể cú cựng mộ địt a chỉ, tuy nhiờn chỳng được phõn biệt bởi địa chỉ của m ng. ạ Cũng như cỏc nỳt mạng khỏc, tương ứng với mỗi mạng router cú mộ địt a ch riờng. Nh ỉ ư vậy, nếu một router ghộp nối n mạng thỡ bản thõn nú cú n địa chỉ - cỏc trạm trong một mạng chỉ nhỡn thấy một địa chỉ của router.
Hỡnh 3.22 mụ tả nguyờn tắc làm việc của router trong mụ hỡnh OSI. Đối v i bus ớ trường, lớp 3 hầu như khụng cú ý nghĩa, vỡ vậy router chỉ cú vai trũ quan trọng trong cỏc hệ thống m ng cao cấạ p h n nh m ng cơ ư ạ ục bộ (LAN) hoặc mạng di n r ng (WAN). ệ ộ
Trong việc giao tiếp liờn mạng thỡ mó địa chỉ trong một bứ đ ệc i n bao gồm nhi u ề thành phần, trong đú cú địa chỉ ủ c a nơi gửi, nơi nhận c ng nh cỏc thành phần mụ tả địũ ư a chỉ mạng mà b c i n c n i qua. ứ đ ệ ầ đ Để th c hi n ự ệ được vi c tỡm ệ đường i t i u, router đ ố ư phải thay đổi cỏc thành phần liờn quan trong mó địa chỉ này trước khi truy n ti p d li u ề ế ữ ệ đi, nh mộờ t thu t toỏn cho trước và mộậ t b ng ch a nh ng thụng tin c n thi t c a cỏc ả ứ ữ ầ ế ủ mạng tham gia. Tiờu chuẩn cho đường đi tối ưu phụ thuộc vào qui định cụ thể, vớ dụ đường truyề đế địn n a ch c n g i là ng n nh t, th i gian truy n thụng tin ng n nh t, qua ỉ ầ ử ắ ấ ờ ề ắ ấ ớt thiết bị truyền tin trung gian nhất hay giỏ thành hợp lý nhất, hoặc cũng cú thể kế ợt h p nhi u y u tề ế ố khỏc nhau.
76 6 5 4 3 2 1 CT ứng dụng CT ứng dụng Route r 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 3 2 1 3 VD: Token Ring VD: X.25
Hỡnh 3.22: Router trong mụ hỡnh OSI
3.4.4 Gateway
Gateway được sử dụng để liờn k t cỏc h th ng m ng khỏc nhau (cỏc h th ng bus ế ệ ố ạ ệ ố khỏc nhau). Nhiệm vụ chớnh của gateway là chuyể đổn i giao thứ ởc cấp cao, thường được thực hi n b ng cỏc thành ph n ph n m m. Nh vậệ ằ ầ ầ ề ư y, gateway khụng nh t thi t ph i ấ ế ả là m t thiộ ết bị đặ c biệt, mà cú thể là m t mỏy tớnh PC v i cỏc ph n mềộ ớ ầ m c n thi t. Tuy ầ ế nhiờn, cũng cú cỏc sản phẩm phần c ng chuyờn dụng thực hi n chứ ệ ức năng gateway.
Hỡnh 3.23 minh họa nguyờn tắc làm việc của một gateway. Chớnh vỡ nguyờn tắc hoạt động trờn l p ng d ng, nờn gateway cho phộp liờn k t cỏc h th ng theo mụ hỡnh ki n ớ ứ ụ ế ệ ố ế trỳc bả ớy l p OSI và cả cỏc h thống khụng theo mụ hỡnh này. ệ
76 6 5 4 3 2 1 CT ứng dụng Gateway CT ứng dụng 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 7 VD: Profibus VD: Interbus-S
Hỡnh 3.23: Gateway trong mụ hỡnh OSI
Một cõu hỏi mang tớnh chất lý thuyết nhiều h n là ý ngh a th c t là kh năng liờn ơ ĩ ự ế ả kết hay khả năng chuyển đổi giữa cỏc hệ thống mạng khỏc nhau, đặc biệt là giữa cỏc hệ
thống bus trường3. Trong khi việc chuẩn húa cỏc hệ thống bus cũn mang nhiều v n ấ đề thỡ người sử dụng thường mong đợ ựi s tương thớch giữa chỳng mộở t m c ứ độ nào ú. đ Tuy nhiờn, trước khi trả ờ l i cõu hỏi này ta cần ph i làm rừ hai vấ đềả n sau:
• Sự liờn kết hay chuyể đổi giữa hai hệ thống mạng núi chung và ở ấn c p trường núi riờng nhằm mụ đc ớch cụ thể gỡ?
• Hai hệ ố th ng m ng cú cựng th c hi n m t s d ch v tương đương hay khụng? ạ ự ệ ộ ố ị ụ Nếu như mụ đc ớch c a vi c liờn k t ch là kh năủ ệ ế ỉ ả ng truy nh p d li u xuyờn su t ậ ữ ệ ố mạng, thỡ khụng nhất thiết phải dựng những bộ chuyể đổi “trực tuyến” (on-wire). Một n giải phỏp đơn giản, thụng dụng hơn nhiều là sử dụng m t thi t b trung gian cú vai trũ ộ ế ị tương tự như một gateway, vớ dụ ộ m t PLC hay m t PC, nh trong cỏc cấu hỡnh hệ thống ộ ư phõn cấp thường gặp trong thực tế.
3 Phải núi một cỏch chớnh xỏc hơn là khả năng liờn k t gi a cỏc thi t b hỗ ợế ữ ế ị tr hai h th ng ệ ố