Các thiết bị mạng
3.1. Card giao tiếp mạng (NIC Network Interface Card)–
3.1.1. Khái niệm
Card giao tiếp mạng là một loại card mở rộng đợc gắn thêm trên máy tính, cung cấp giao tiếp vật lý và logic giữa máy tính với các thiết bị mạng, hệ thống mạng thông qua phơng tiện truyền dẫn.
NIC đợc gắn trên bo mạch chính của máy tính thông qua các khe cắm mở rộng nh: ISA
Phần giao tiếp với các dạng Cáp dùng các chuẩn đầu nối: BNC, RJ-45, RJ- 11, AUI, USB, Fiber connectors - đầu nối cáp quang.
Phần giao tiếp với các dạng sóng điện từ đợc thực hiện bởi 1 card Wireless có Angten tích hợp trên bo mạch của NIC hoặc card wireless rời sử dụng giao tiếp PCMCIA.
Ngày nay với sự phát triển vợt bậc của công nghệ không dây, đặc biệt là sự ra đời của công nghệ Centrino dành cho Laptop-máy tính xách tay đã làm cho các quan niệm kết nối mạng trớc đây trở nên mờ nhạt theo năm tháng.
ứng với mỗi loại mạng riêng biệt, nh Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCNET ta có những loại NIC khác nhau đợc thiết kế phù hợp với các loại mạng đó dựa trên các chuẩn công nghệ đặc thù của loại mạng.
ứng với mỗi loại đầu nối (BNC, RJ-45, AUI ) có những loại Cáp khác nhau để…
đấu nối.
3.1.2. Các chức năng chính của NIC
Chuẩn bị dữ liệu đa lên mạng: trớc khi đa lên mạng, dữ liệu phải đợc chuyển từ dạng byte, bit sang tín hiệu điện để có thể truyền đi trên cáp, tín hiệu sóng điện từ để truyền ra không trung.
Gởi và thỏa thuận các quy tắc truyền dữ liệu giữa máy tính với các thiết bị mạng. Kiểm soát luồng dữ liệu giữa máy tính và hệ thống cáp.
3.1.3. Giới thiệu các dạng NIC hiện nay đang đợc sử dụng
NIC PCMCIA Wireless cho Laptop.
ứng dụng:
Trớc khi quyết định chọn 1 loại NIC để dùng cho 1 hệ thống mạng, bạn cần nắm rõ những thông tin quan trọng sau đây:
• Công nghệ mạng: Ethernet, Token Ring, FDDI…
• Phơng tiện truyền dẫn: Cáp xoắn đôi UTP, STP, cáp Đồng trục, cáp quang, wireless.
• Chuẩn giao tiếp với bo mạch chính của máy tính.
3.2. Transceiver
Còn đợc gọi là MAU-Medium Access Unit (Đơn vị truy cập trung gian). Đ- ợc dùng để chuyển giao diện kết nối của một thiết bị không tơng thích với giao diện kết nối một loại cáp nào đó trở thành tơng thích.
Transceiver có khả năng nhận đợc tín hiệu số và tín hiện tơng tự.
Transceiver
Đơn giản chỉ là một bộ khuếch đại tín hiệu giữa hai cổng của hai phân đoạn mạng. Repeater đợc dùng trong mô hình mạng Bus nhằm mở rộng khoảng cách tối đa trên một đờng cáp.
• Repeater làm việc tại tầng 1- tầng Vật lý (Physical) trong mô hình OSI.
• Khi cờng độ tín hiệu điện đợc truyền trên đoạn cáp dài có chiều hớng yếu đi mà muốn tín hiệu đó phải truyền đi tiếp, Repeater là giải pháp hiệu quả nhất. Tín hiệu sẽ đợc khuếch đại trong nó và truyền đến phân đoạn mạng kế tiếp.
• Tuy nhiên cơ chế làm việc của Repeater là khuếch đại bất cứ thứ gì nó nhận đợc và truyền đi tiếp. Do không phân biệt đợc tín hiệu mà nó phải xử lý là gì, có thể là một khung dữ liệu hỏng hay thậm chí cả tín hiệu nhiễu nên Repeater không phải là lựa chọn cho việc truyền tin cậy về chất lợng đờng truyền. Repeater không thích hợp cho quy tắc truy cập CSMA/CD Ethernet vì nó không biết lắng nghe tín hiệu trên đờng truyền trớc khi tín hiệu đó đợc truyền đi tiếp.
• Với những khuyết điểm nh vậy nhng Repeater vẫn là lựa chọn cho việc mở rộng mạng dựa vào các yếu tố sau: rẻ tiền, phù hợp nhu cầu mở rộng độ dài của cáp mạng.
• Khái niệm Repeater không chỉ đợc đề cập trong môi trờng cáp dẫn mà còn phải kể đến môi trờng sóng điện từ. Sau đây là một vài minh họa về Repeater và các ứng dụng thực tiễn của nó:
Repeater
3.4. Hub
• Là thiết bị có chức năng giống nh Repeater nhng nhiều cổng giao tiếp hơn cho phép nhiều thiết bị mạng kết nối tập trung với nhau tại một điểm. Hub thông thờng có từ 4 đến 24 cổng giao tiếp, thờng sử dụng trong những mạng Ethernet 10BaseT. Thật ra Hub chỉ là Repeater nhiều cổng.
Hub lặp lại bất kỳ tín hiệu nào nhận đợc từ một cổng bất kỳ và gửi tín hiệu đó đến tất cả các cổng còn lại trên nó.
• Hub làm việc tại tầng 1-tầng Vật lý (Physical) trong mô hình OSI.
• Hub đợc chia làm hai loại chính: Hub Thụ động-Passive Hub và Hub Chủ động-Active Hub.
• Passive Hub: Kết nối tất cả các cổng giao giao tiếp mạng lại với nhau trên nó, chuyển tín hiệu điện từ cổng giao tiếp này qua cổng giao tiếp khác. Không có chức năng khuếch đại tín hiệu và xử lý tín hiệu do cấu tạo không chứa các linh kiện điện tử và nguồn cung cấp điện.
• Active Hub: Cấu tạo có các linh kiện điện tử và nguồn cung cấp điện riêng trên nó. Do đó tín hiệu sẽ đợc khuếch đại và làm sạch trớc khi gửi đến các cổng giao tiếp khác. Trong các loại Active Hub có 1 loại đợc gọi là Hub Thông minh- Intelligent Hub.
• Intelligent Hub đợc cấu tạo thêm bộ vi xử lý và bộ nhớ cho phép ngời quản trị có thể điều khiển mọi hoạt động của hệ thống mạng từ xa, ngoài ra còn có chức
năng chuyển tín hiệu đến đúng cổng cần chuyển, và chức năng định tuyến đờng truyền.
Hub 4 ports.
3.5. Bridge
• Là thiết bị dùng để nối những cấu trúc liên kết mạng giống nhau hoặc khác nhau, hay để phân chia mạng thành những phân đoạn mạng nhằm giảm lu thông trên mạng.
• Là thiết bị hoạt động ở tầng 2-tầng Liên kết dữ liệu-Data Link trong mô hình OSI.
• Có 2 loại Bridge: Bridge vận chuyển và Bridge biên dịch.
• Bridge vận chuyển: sử dụng để nối 2 mạng cục bộ sử dụng cùng giao thức truyền thông ở tầng Data Link. Không có khả năng thay đổi cấu trúc gói tin mà chỉ xem xét địa chỉ nhận và gửi rồi chuyến gói đó đến đích cần chuyển. • Bridge biên dịch: nối 2 mạng cục bộ sử dụng 2 công nghệ mạng khác nhau. Ví dụ Ethernet và Token Ring.
• Kiểm soát lu thông mạng tại điểm giao nhau giữa hai phân đoạn mạng. Điều này làm giảm cơ hội phát sinh lỗi trong 1 phân đoạn, tránh ảnh huởng đến các phân đoạn khác.
• Khi tiếp nhận những gói dữ liệu, Bridge sẽ lọc những gói dữ liệu đó và chỉ chuyển những gói cần thiết. Điều này thực hiện đợc nhờ vào việc Bridge lu bảng địa chỉ MAC của các máy trạm ở mỗi đầu kết nối, khi nhận đợc gói dữ liệu nó phân tích và xác nhận đợc địa chỉ nơi gửi, nơi nhận của gói đó. Dựa trên bảng địa chỉ phía nhận nó sẽ quyết định có gửi gói đó đi hay không.
• Nếu địa chỉ nơi gửi cha có trong bảng địa chỉ MAC của Bridge, nó sẽ lu địa chỉ đó vào trong bảng MAC.
• Nếu địa chỉ nơi nhận có trong danh sách bảng địa chỉ MAC ở đầu nhận thì nó cho là địa chỉ ở phần mạng phía gửi nên nó không chuyển, nếu khác nó sẽ chuyển gói dữ liệu sang phần mạng bên kia.
Cơ chế làm việc của Bridge.
• Ngoài khái niệm Bridge mà ta biết là 1 thiết bị phần cứng còn có Bridge phần mềm. Bridge phần mềm ta dùng một máy tính kết nối mạng và cấu hình cho máy tính đó hoạt động với chức năng nh một Bridge.
Mô hình ứng dụng của Bridge.
3.6. Switch
• Switch là sự kết hợp hài hòa về kỹ thuật giữa Bridge và Hub. Cơ chế hoạtbđộng của Switch rất giống Hub bởi vì là thiết bị tập trung các kết nối mạng lại trên nó. Lý thú thay những cổng giao tiếp trên Switch cứ nh thể là những Bridge thu nhỏ đợc xây dựng trên mỗi cổng giao tiếp đó.
• Là thiết bị hoạt động ở tầng 2-tầng Liên kết dữ liệu-Data Link trong mô hình OSI.
• Switch cũng dựa vào bảng địa chỉ MAC để định ra đờng đi tốt nhất cho dữ liệu truyền qua nó.
• Số lợng các cổng giao tiếp từ 4 đến 48 cổng.
• Không nh Hub gửi tín hiệu nhận đợc đến tất cả các cổng giao tiếp còn lại trên nó, Switch sẽ cố gắng theo dõi những địa chỉ MAC đợc gán trên mỗi cổng giao tiếp của nó và định ra đờng đi chỉ dành cho một địa chỉ nào đó đã định trớc đến chính xác một cổng nào đó mà nó cho là thích hợp, giải quyết tình trạng giảm băng thông khi thông lợng mạng tăng lên. Điều này mở ra cho thấy một ống dẫn ảo giữa các cổng giao tiếp mà nó có thể sử dụng băng thông tối đa của kiến trúc mạng.
Switch và kiểu kết nối Switch-Switch
• Không chỉ có những tính năng cơ bản trên, Switch còn có những tính năng mở rộng khác:
Store and Forward: Đọc toàn bộ nội dung của một gói dữ liệu vào bộ nhớ và sẽ truyền đi sau khi việc đọc hoàn tất.
Cut Through: Chỉ cần phân tích 14 bytes đầu tiên gói dữ liệu (chỉ header mà thôi) và ngay lậo tức switch quyết định truyền gói dữ liệu đến nơi mà nó cần gởi tới.
Trunking: Hỗ trợ việc tăng tốc truyền giữa hai Switch cùng loại kết nối với nhau;
Spanning Tree: Tạo ra những đờng truyền dự phòng khi đờng truyền chính bị mất kết nối;
VLAN: Tạo những mạng ảo nhằm nâng cao tính bảo mật giữ những vùng trong toàn hệ thống mạng, cũng nh với những hệ thống khác. Điều này không còn phụ thuộc vào các yếu tố cấu trúc vật lý của mạng.
Mô hình chia VLAN
3.7. Router
• Là Bộ định tuyến dùng để kết nối nhiều phân đoạn mạng, hay nhiều kiểu mạng (thờng là không đồng nhất về kiến trúc và công nghệ) vào trong cùng một mạng tơng tác.
• Thông thờng có một bộ xử lý, bộ nhớ, và hai hay nhiều cổng giao tiếp ra/vào. • Là thiết bị định tuyến đờng đi cho việc truyền thông trên mạng, khả năng vận chuyển dữ liệu với mức độ thông minh cao bằng cách xác định đờng đi ngắn nhất cho việc gửi dữ liệu. Nó có thể định tuyến cho 1 gói dữ liệu đi qua nhiều kiểu mạng khác nhau và dùng bảng định tuyến lu những địa chỉ đờng mạng để xác định đờng đi tốt nhất để đến đích.
• Router làm việc ở tầng 3-tầng Mạng-Network trong mô hình OSI.
• Lợi thế của việc dùng Router hơn Bridge (vì Routers là sự kết hợp của Bridge và Switch) đó là vì Router có thể xác định đờng đi tốt nhất cho dữ liệu đi từ điểm bắt đầu đến đích của nó. Cũng giống nh Bridge, Router có khả năng lọc nhiễu tuy nhiên nó làm việc chậm hơn Bridge vì nó thông minh hơn do phải phân tích mỗi gói dữ liệu qua nó. Do những tính năng thông minh nh thế nên giá thành của Router cao hơn các thiết bị khác rất nhiều.
• ứng dụng trong các kết nối LAN-LAN, LAN-WAN, WAN-WAN, ví dụ kết nối giữa mạng LAN của bạn với ISP mà bạn đang sử dụng (có thể là đờng truyền Dial-up, Leasline, xDSL, ISDN ), xây dựng một mạng WAN (từ 2…
router trở lên), kết nối 2 mạng LAN vật lý thành một LAN logic, kết nối giữa 2 ISP với nhau.
Các loại Router.
Mô hình ứng dụng thực tế của Router.
3.8. Brouter
• Brouter thật sự là một ý tởng tài tình vì nó là sự kết hợp các tính năng tốt nhất của Bridge và Router. Đợc dùng để kết nối những phân đoạn mạng khác nhau và cũng chỉ định tuyến cho 1 giao thức cụ thể nào đó.
• Cần nhắc lại Bridge làm việc tại tầng Data Link,Router làm việc tại tầng Network của mô hình OSI.
• Đầu tiên Brouter kiểm tra những gói dữ liệu đi vào, xác định xem giao thức của gói đó có thể định tuyến hay không, ví dụ TCP/IP thì có thể, ngợc lại giao thức NetBEUI của Microsoft thì không thể. Nếu Router xác định gói dữ liệu đó có thể định tuyến nó sẽ dựa vào bảng định tuyến để định ra đờng đi cho gói đó, ngợc lại nó sẽ dựa vào bảng địa chỉ MAC để xác định nơi nhận thích hợp.
3.9. Gateway
• Là thiết bị trung gian dùng để nối kết những mạng khác nhau cả về kiến trúc lẫn môi trờng mạng. Gateway đợc hiểu nh cổng ra vào chính của một mạng nội bộ bên trong kết nối với mạng khác bên ngoài. Có thể đó là thiết bị phần cứng chuyên dụng nhng thờng là một server cung cấp kết nối cho các máy mà nó quản lý đi ra bên ngoài giao tiếp với một mạng khác.
• Gateway là thiết bị mạng phức tạp nhất vì nó xử lý thông tin ở tất cả các tầng trong mô hình OSI nhng thờng thì ở tầng 7. ứng dụng (Application) vì ở đó nó chuyển đổi dữ liệu và đóng gói lại cho phù hợp với những yêu cầu của địa chỉ đích đến.. Điều này làm cho Gateway chậm hơn những thiết bị kết nối mạng khác và tốn kém hơn.
• Gateway kiểm soát tất cả các luồng dữ liệu đi ra và vào bên trong mạng, nhằm ngăn chặn những kết nối bất hợp pháp, cho phép ngời quản trị chia sẻ một số dịch vụ trên nó (cho chia sẻ internet).
Mô hình ứng dụng của Gateway.
3.10. Modem
• Là thiết bị dùng để chuyển đổi dữ liệu định dạng số thành dữ liệu định dạng tơng tự cho một quá trình truyền từ môi trờng tín hiệu số qua môi trờng tín hiệu tơng tự và sau đó trở ra môi trờng tín hiệu số ở phía nhận cuối cùng. Tên gọi Modem thật ra là từ viết tắt đợc ghép bởi những chữ cái đầu tiên của MOdulator/DEModulator –Bộ điều biến/Bộ giải điều biến.
• Việc giao tiếp của Modem với máy tính đợc chia làm hai loại: Internal- gắn trong và External-gắn ngoài.
• Loại Internal: giao tiếp với máy tính bằng các khe cắm mở rộng trên Bo mạch chính của máy tính nh khe ISA, PCI. Trong khi đó loại External giao tiếp với máy tính bằng các cổng nh COM, USB. Cả 2 loại đều hỗ trợ tốc độ truy cập lên đến 56Kb/s.
• Phơng tiện truyền dẫn của Modem là cáp điện thoại, sử dụng đầu RJ-11 để giao tiếp.
• Dùng để kết nối Internet bằng kết nối Dial-up-dịch vụ quay số thông qua mạng điện thoại công cộng.
• Kết nối các mạng LAN ở những khu vực địa lý khác nhau tạo thành một mạng WAN.
• Hỗ trợ công tác quản trị từ xa bằng dịch vụ RAS-Remote Access Service (Dịch vụ truy cập từ xa).., giúp cho nhà quản trị mạng quản lý dễ dàng hệ thống mạng của mình từ xa.
• Chi phí cho việc sử dụng Modem là rất thấp, xong mạng lại hiệu quả rất lớn
Sơ đồ kết nối của Modem Internal và External.
3.11. Các phơng tiện truyền dẫn
• Phơng tiện truyền dẫn là những phơng tiện vật lý cung cấp môi trờng truyền dẫn cho các thiết bị mạng truyền thông với nhau trên nó. Đợc chia làm 2 loại là Hữu tuyến và Vô tuyến. Tín hiệu truyền thông trên nó là tín hiệu Số và tín hiệu T- ơng tự.
Phơng thức thiết kế, lắp đặt;
Băng tầng cơ sở-Baseband;
Băng thông-Bandwidth;
Độ suy giảm của tín hiệu- Signal Attenuation;
Nhiễu điện từ- Electronmagnetic Interference(EMI);
Nhiễu xuyên kênh.
3.11.1. Các loại cáp
3.11.1.1. Cáp đồng trục (coaxial):
Là loại cáp đầu tiên đợc dùng trong các LAN. Cấu tạo của Cáp đồng trục gồm: • Dây dẫn trung tâm: lõi đồng hoặc dây đồng bện;
• Một lớp cách điện giữa dây dẫn phía ngoài và dây dẫn trung tâm;
• Dây dẫn ngoài: bao quanh lớp cách điện và dây dẫn trung tâm dới dạng dây đồng bện hoặc lá. Dây này có tác dụng bảo vệ dây dẫn trung tâm khỏi nhiễu điện từ và đợc kết nối để thoát nhiễu;
• Ngoài cùng là một lớp vỏ nhựa-plastic bảo vệ cáp.