1. Mạng thụng tin và ứng dụng
6.5.1. Mục đớch của việc xõy dựng hệ thống mạng
Vào giữa những năm 50 khi những thế hệ mỏy tớnh đầu tiờn được đưa vào hoạt động thực tế với những búng đốn điện tử thỡ chỳng cú kớch thước rất cồng kềnh và tốn nhiều năng lượng. Hồi đú việc nhập dữ liệu vào cỏc mỏy tớnh được thụng qua cỏc tấm bỡa mà người viết chương trỡnh đó đục lỗ sẵn. Mỗi tấm bỡa tương đương với một dũng lệnh mà mỗi cột của nú cú chứa tất cỏc ký tự cần thiết mà người viết chương trỡnh phải đục lỗ vào ký tự mỡnh lựa chọn. Cỏc tấm bỡa được đưa vào mỏy tớnh (hay cũn gọi là trung tõm xử lý) và sau khi tớnh toỏn kết quả sẽ được đưa ra mỏy in. Như vậy cỏc thiết bị đọc bỡa và mỏy in được thể hiện như cỏc thiết bị vào ra (I/O) đối với mỏy tớnh.
Cựng với sự phỏt triển của những ứng dụng trờn mỏy tớnh cỏc phương phỏp nõng cao khả năng giao tiếp với mỏy trung tõm cũng đó được đầu tư nghiờn cứu rất nhiều. Vào giữa những năm 60, một số nhà chế tạo mỏy tớnh đó nghiờn cứu thành cụng những thiết bị truy cập từ xa tới mỏy tớnh của họ. Một trong những phương phỏp thõm nhập từ xa được thực hiện bằng việc cài đặt một thiết bị đầu cuối ở một vị trớ cỏch xa trung tõm tớnh toỏn, thiết bị đầu cuối này được liờn kết với trung tõm bằng việc sử dụng đường dõy điện thoại với hai thiết bị xử lý tớn hiệu (Gọi là Modem) gắn ở hai đầu và tớn hiệu được truyền trực tiếp thụng qua dõy điện thoại.
Hỡnh 6-3: Mụ hỡnh truyền dữ liệu từ xa đầu tiờn
Trong lỳc đưa ra giới thiệu những thiết bị đầu cuối từ xa, cỏc nhà khoa học đó triển khai một loạt những thiết bị điều khiển, những thiết bị đầu cuối đặc biệt cho phộp người sử dụng nõng cao được khả năng tương tỏc với mỏy tớnh. Một trong những sản phẩm quan trọng đú là hệ thống thiết bị đầu cuối 3270 của IBM. Hệ thống đú bao gồm cỏc màn hỡnh, cỏc hệ thống điều khiển, cỏc thiết bị truyền thụng được liờn kết với trung tõm tớnh toỏn.
Đường dõy điện thoại Modem Thiết bị đầu cuối Modem Mỏy tớnh trung tõm
Máy tính trung tâm Thiết bị kiểm soát truyền Mode Thiết bị đầu cuối Thiết bị kiểm soát nhiều đầu Mode Thiết bị đầu cuối Thiết bị kiểm soát nhiều đầu Thiết bị đầu cuối Thiết bị đầu cuối
Hệ thống 3270 được giới thiệu vào năm 1971 và được sử dụng để mở rộng khả năng tớnh toỏn của trung tõm mỏy tớnh tới cỏc vựng xa. Để làm giảm nhiệm vụ truyền thụng của mỏy tớnh trung tõm và số lượng cỏc liờn kết giữa mỏy tớnh trung tõm với cỏc thiết bị đầu cuối, IBM và cỏc cụng ty mỏy tớnh khỏc đó sản xuất một số cỏc thiết bị sau:
+ Thiết bị kiểm soỏt truyền thụng: Cú nhiệm vụ nhận cỏc bit tớn hiệu từ cỏc kờnh truyền thụng, gom chỳng lại thành cỏc Byte dữ liệu và chuyển nhúm cỏc byte đú tới mỏy tớnh trung tõm để xử lý, thiết bị này cũng thực hiện cụng việc ngược lại để chuyển tớn hiệu trả lời của mỏy tớnh trung tõm tới cỏc trạm ở xa. Thiết bị trờn cho phộp giảm bớt được thời gian xử lý trờn mỏy tớnh trung tõm và xõy dựng cỏc thiết bị logic đặc trưng.
+ Thiết bị kiểm soỏt nhiều đầu cuối: Cho phộp cựng một lỳc kiểm soỏt nhiều thiết bị đầu cuối. Mỏy tớnh trung tõm chỉ cần liờn kết với một thiết bị như vậy là cú thể phục vụ cho tất cả cỏc thiết bị đầu cuối đang được gắn với thiết bị kiểm soỏt trờn.
Hỡnh 6-4 : Mụ hỡnh trao đổi mạng của hệ thống 3270
Vào giữa những năm 1970, cỏc thiết bị đầu cuối sử dụng những phương phỏp liờn kết qua đường cỏp nằm trong một khu vực đó được ra đời. Với những ưu điểm từ nõng cao tốc độ truyền dữ liệu và qua đú kết hợp được khả năng tớnh toỏn của cỏc mỏy tớnh lại với nhau. Vào những năm 1980 cỏc hệ thống đường truyền tốc độ cao đó được thiết lập ở Bắc Mỹ và Chõu Âu và từ đú cũng xuất hiện cỏc nhà cung cấp cỏc dịch vụ truyền thụng với những đường truyền cú tốc độ cao hơn nhiều so với đường dõy điện thoại. Với những chi phớ thuờ bao chấp nhận được, người ta cú thể sử dụng được cỏc đường truyền này để liờn kết mỏy
tớnh lại với nhau và bắt đầu hỡnh thành cỏc mạng một cỏch rộng khắp. Ở đõy cỏc nhà cung cấp dịch vụ đó xõy dựng những đường truyền dữ liệu liờn kết giữa cỏc thành phố và khu vực với nhau sau đú cung cấp cỏc dịch vụ truyền dữ liệu cho những người xõy dựng mạng. Người xõy dựng mạng lỳc này sẽ khụng cần xõy dựng lại đường truyền của mỡnh mà chỉ cần sử dụng một phần cỏc năng lực truyền thụng của cỏc nhà cung cấp.
Vào năm 1974, Cụng ty IBM đó giới thiệu một loạt cỏc thiết bị đầu cuối được chế tạo cho lĩnh vực ngõn hàng và thương mại thụng qua cỏc dõy cỏp mạng, cỏc thiết bị đầu cuối cú thể truy cập cựng một lỳc vào một mỏy tớnh dựng chung. Với việc liờn kết cỏc mỏy tớnh nằm ở trong một khu vực nhỏ như một toà nhà hay là một khu nhà thỡ tiền chi phớ cho cỏc thiết bị và phần mềm là thấp. Từ đú việc nghiờn cứu khả năng sử dụng chung mụi trường truyền thụng và cỏc tài nguyờn của cỏc mỏy tớnh nhanh chúng được đầu tư.
Vào năm 1977, Cụng ty Datapoint Corporation đó bắt đầu bỏn hệ điều hành mạng của mỡnh là “Attached Resource Computer Network” (gọi tắt là Arcnet) ra thị trường. Mạng Arcnet cho phộp liờn kết cỏc mỏy tớnh và cỏc trạm đầu cuối lại bằng dõy cỏp mạng, qua đú đó trở thành hệ điều hành mạng cục bộ đầu tiờn.
Ngày nay với một lượng lớn về thụng tin, nhu cầu xử lý thụng tin ngày càng cao. Mạng mỏy tớnh đó trở nờn quen thuộc trong mọi lĩnh vực như khoa học, quõn sự, quốc phũng, thương mại, dịch vụ, giỏo dục...Việc kết nối cỏc mỏy tớnh thành mạng cho chỳng ta thấy những khả năng to lớn như:
+ Sử dụng chung tài nguyờn: Những tài nguyờn của mạng như thiết bị, chương trỡnh, dữ liệu khi được trở thành cỏc tài nguyờn chung thỡ mọi thành viờn của mạng đều cú thể tiếp cận được mà khụng quan tõm tới những tài nguyờn đú ở đõu.
+ Tăng độ tin cậy của hệ thống: Cú thể dễ dàng bảo trỡ mỏy múc và lưu trữ (Backup) cỏc dữ liệu chung và khi cú trục trặc trong hệ thống thỡ chỳng cú thể được khụi phục nhanh chúng.
+ Nõng cao chất lượng và hiệu quả khai thỏc thụng tin: Khi thụng tin cú thể được sử dụng chung thỡ nú mang lại cho người sử dụng khả năng tổ chức lại cỏc cụng việc với những thay đổi về chất như:
- Đỏp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại - Cung cấp sự thống nhất giữa cỏc dữ liệu
- Tăng cường truy nhập tới cỏc dịch vụ mạng khỏc nhau đang được cung cấp trờn thế giới.
Với những nhu cầu đũi hỏi ngày càng cao của xó hội nờn vấn đề kỹ thuật trong mạng là mối quan tõm hàng đầu của cỏc nhà cung cấp.
VD: Làm thế nào để truy xuất thụng tin một cỏch nhanh chúng và tối ưu nhất, trong khi việc xử lý thụng tin trờn mạng quỏ nhiều đụi khi cú thể làm tắc nghẽn trờn mạng và gõy ra mất thụng tin.
6.5.2. Lựa chọn kiến trỳc
Thực hiện hổ trợ thoại trong mạng Enterprise
- Khi mà nhiều Enterprise cú nhu cầu tớch hợp những ứng dụng voice, video, audio, data vào cựng một cơ sở hạ tầng chung cũn được gọi là mạng hội tụ (converged network) hay là mạng thế hệ kế tiếp.
- Một mạng hộu tụ, cho phộp sự kết hợp thoại, dữ liệu và những sự truyền bỏo hiệu khỏc vào một giao tớếp mạng đơn, tốc độ cao, và phức tạp hơn đối với mạng truyền thống hoạt động độc lập như thoại và dữ liệu tỏch biệt. Bởi vỡ những khú khăn này, việc thiết kế, thực hiện, và kiếm tra trờn cơ sở hạ tầng này, yờu cầu cần cú sự quan tõm nghiờm tỳc để người dựng cuối cú thể chấp nhận được chất lượng của dịch vụ.
- Quỏ trỡnh thiết kế và thực hiện cú thể chia làm 10 bước, bắt đầu với sự định nghĩa rừ ràng của những đối tượng trong mạng hội tụ và định nghĩa những ứng dụng mà mạng này hổ trợ. Trong suốt quỏ trỡnh cần yờu cầu được ghi nhận lại của hệ thống. Kế họach cài đặt và kiểm tra cũng bao gồm kế hoạch kiểm tra tớnh tương thớch của nhiều giữa những thành phần của nhiều hóng. Giai đoạn cài đặt nờn được thử nghiệm trong phũng lab hay trờn những phõn đọan mạng mà được kiểm tra kỉ lưỡng cho sự vận chuyển tin cậy cho tất cả cỏc ứng dụng:thoại, video, fax và dữ liệu qua cơ sở hạ tầng mạng hội tụ. Mỗi một hoạt động của chương trỡnh thử nghiệm được hoàn thành , hệ thống phõn cấp sau đú cú thể được kiểm tra, triển khai, và ghi nhận lại.
- Hầu hết những người dựng cuối đều quen thuộc với những cuộc gọi qua PSTN và nhận thấy rằng tiến trỡnh thiết lập và kết thỳc cuộc gọi là tin cậy và nhanh chúng. Do đú mạng hội tụ cũng sẽ phải đỏp ứng những yờu cầu tối thiểu đú. Tuy nhiờn thực tế thỡ cú rất nhiều yếu tố cỏ thế ảnh hưởng đến chất lượng của dịch vụ, bao gồm băng thụng của những kờnh giao tiếp, yếu tố về độ tải của mạng, tiếng vọng (echo) bờn trong mạng, và độ trễ (delay).
Sự khú khăn trong lựa chọn và thực hiện mạng VoIP
- Những khú khăn xuất phỏt từ sự khỏc nhau giữa mạng thoại và dự liệu, thoại là mạng hướng kết nối, trong khi mạng dữ liệu là khụng hướng kết nối, do đú cú hai mạng yờu cầu cỏch tiếp cận luồng thụng tin cũng rất khỏc nhau. Vớ dụ, mạng thoại thỡ được thiết kế với 99.999% độ tin cậy. Trong khi phần lớn cỏc mạng dự liệu thỡ độ tin cậy khụng cao.
- Sự khỏc nhau cũn là loại dịch vụ vận chuyển thụng tin. Giao tiếp của con người thỡ rất nhạy cảm với độ trễ, cộng với nhưng sự thay đổi trong độ trể đú hay cũn gọi là jitter. Bờn trong mạng thoại, mạch giao tiếp thỡ được fixed, băng thụng đựoc thiết lập và những tài nguyờn khỏc thỡ được dành riờng cho trong suốt cuộc gọi, nhằm giảm tối thiểu độ trể và jitter. Ngoài ra, bất kỳ thụng tin bị mất cú thể được khụi phục bởi những người dựng cuối bằng cỏch yờu cầu người tham gia lặp lại cụm từ cuối. Trỏi lại, mạng chuyển gúi (packet-switched) truyền thống khụng thiết lập đường đi end-to-end cố định mà thụng qua tiến
trỡnh định tuyến (routing) trờn từng gúi. Độ trễ và jitter là một vấn đề khụng lớn, vỡ những thụng điệp (message) lớn hầu như sẽ được chia thành nhiều gúi tin nhỏ bờn thiết bị truyền, và sau cựng sẽ đựoc sắp xếp lại ở bờn thiết bị nhận. Hai tiến trỡnh đú là vai trũ quan trọng trong kiến trỳc mạng chuyển gúi. Tuy nhiờn, nếu một trong số những gúi trong trỡnh tự này bị mất, thỡ thụng điệp ban đầu khụng thể tỏi tạo lại và chuyển lờn lớp ứng dụng, núi một cỏch khỏc, thụng điệp ban đầu cú thể tỏi tạo lại cho dự cú một vài gúi tin bị trễ nhưng sẽ khụng thể tỏi tạo nếu một trong số gúi tin ban đầu bị mất.
- Thứ hai, phải cú sự lựa chọn khi quyết định loại kiến trỳc đựoc triển khai, cú hai lọai chớnh và vài dạng lai khỏc. Kiến trỳc đầu tiờn dựa vào hệ thống chuyển mạch thoại được biết như là tổng đài chuyển mạch hay PBX. Kiến trỳc này xuất phỏt từ kiến trỳc thoại ban đầu của nú như là mạng PBX mà kết nối những người dựng cuối bờn trong cựng cụng ty, hay sự liờn kết giữa nhiều vị trớ giữa những chi nhỏnh với lại trụ sở chớnh. Khi sự quan tõm đến tớch hợp giao tiếp thoại và dữ liệu trong những tổ chức kinh doanh phỏt triển, những giao diện PBX, như là những kết nối hổ trợ fax và dữ liệu thỡ được thờm vào.
- Sự phỏt triển hợp lý kế tiếp là thờm những giao diện (interface) hổ trợ những mạng khỏc như là ISDN, Ethernet và IP. Cuối cựng, kiến trỳc nội bộ thỡ đựoc chuyển từ mạng chuyển mạch sang mạng chuyờn gúi, mà cho phộp những chức năng xử lý gúi tin như là gateway and gatekeeper cựng tốn tại với những giao diện station và trunk. Và khi nhiểu giao diờn thỡ tương thớch với IP, thuật ngữ IP PBX ra đời.
IP PBX-based Converged Network
- Những lựa chọn khỏc là kiến trỳc dựa vào bộ định tuyến mà giảm nhẹ sự đầu tư cho những doanh nghiệp mà đó xõy dựng mạng dữ liệu khụng tập trung (distributed). Rất ớt sự cấu hỡnh lại thỡ được yờu cầu để nõng cấp những bộ định tuyến với khả năng VoIP, như là tớnh năng quản lý giao thụng (traffic) và chất lượng dịch vụ (QoS), chức năng truy cập và bảo mật và những yờu cầu xử lý VoIP khỏc. Chức năng quản lý và bảo mật thường được thực hiện trờn một vựng, trong khi xử lý thoại thỡ được thực hiện ở cục bộ. Bộ định tuyến thỡ được đặt ở những nơi cú mật độ traffic cao, ở đõy traffic được kết hợp để vận chuyển tới những vị trớ khỏc. Nếu định dạng của thoại và video ở dạng digital nú cú thể được số húa và vận chuyển qua mạng dự liệu với email, trang web…Những bộ xử lý ứng dụng đa phương tiện(multimedia) như là gatekeeper và gateway cú thể kết nối vào mạng này như bất kỳ thiết bị hổ trợ IP khỏc. Router-based Converged Network.
Chương 7 KHẢ NĂNG TƯƠNG KẾT MẠNG
Trỡnh bày được sự tương kết mạng của cỏc thiết bị.
Trỡnh bày được cỏc bước cài đặt mỏy in mạng.
Liệt kờ được cỏc thiết bị tương kết liờn mạng.
Cài đặt được một mỏy in trờn mạng và triển khai in ấn trờn mạng.
Tuõn thủ cỏc quy định trong giờ thực hành.
Rốn luyện tư duy logic để phõn tớch, tổng hợp.
Thao tỏc cẩn thận, tỉ mỉ.
Làm việc theo nhúm tăng tớnh chia sẻ và làm việc cộng đồng.