Chương 5 MẠNG MÁY TÍNH
5.1. Khỏi niệm cơ bản về mạng mỏy tớnh
5.1.4 Kiến trỳc mạng mỏy tớnh
Kiến trỳc mạng mỏy tớnh cú thể xột theo khớa cạnh hỡnh học và xột theo khớa cạnh nghi thức giao tiếp. Trường hợp thứ nhất ta cú cỏc mơ hỡnh topo mạng, trường hợp thứ 2 ta cú cỏc mơ hỡnh giao thức mạng.
ạ Topo mạng mỏy tớnh
Cú nhiều cỏch ghộp nối cỏc mỏy tớnh thành một mạng. Song cú ba cỏch ghộp nối cơ bản mà một mạng bất kỳ đều là một trong cỏc cỏch đú hoặc là sự kết hợp của cỏc mơ hỡnh đú. Đú là cỏc mơ hỡnh sau: hỡnh sao, hỡnh bus, hỡnh vịng.
Mơ hỡnh sao: Đặc điểm chớnh của mạng hỡnh sao (Star topology) là cú
một Hub xử lý trung tõm - Hub này là trung tõm truyền tin cho tất cả cỏc nỳt. Cấu hỡnh mạng hỡnh sao đơn giản được minh hoạ trong hỡnh 5.4. Để cỏc nỳt cú thể truyền thụng cho nhau, tất cả dữ liệu phải được truyền qua Hub. Do đú khi Hub ngừng hoạt động toàn bộ mạng cũng ngừng hoạt động.
Hỡnh 5.4: Kết nối hỡnh sao
Ưu điểm mạng hỡnh sao:
- Hoạt động theo nguyờn lớ kết nối song song nờn nếu cú một thiết bị nào đú ở một nỳt bất kỳ bị hỏng thỡ mạng vẫn hoạt động bỡnh thường, cỏc mỏy cũn lại vẫn hoạt động bỡnh thường. ̣
- Là một kiểu mạng cú cấu trỳc đơn giản, và tớnh ổn định cao, dễ lắp đặt. - Mạng cú thể mở rộng hoặc thu hẹp tựy theo yờu cầu của người sử dụng Nhược điểm mạng hỡnh sao:
- Sự mở rộng mạng phải phụ thuộc vào khả năng của thiết bị trung tõm. - Nếu thiết bị trung tõm lỗi thỡ tồn bộ mạng sẽ bị tờ liệt.
- Khoảng cỏch tối đa từ cỏc nỳt tới trung tõm bị hạn chế (nhỏ hơn 100m).
Mơ hỡnh tuyến: Một mơ hỡnh tuyến (Bus topology) điển hỡnh được
minh hoạ trong hỡnh 5.5. Rừ ràng topo dạng tuyến thuộc mơ hỡnh điểm - nhiều điểm: cỏc nỳt mạng được nối đến cựng một kờnh. Theo cỏch bố trớ hành lang cỏc đường như hỡnh vẽ thỡ mỏy chủ (Host) cũng như tất cả cỏc
mỏy tớnh khỏc (workstation) đều được nối với nhau trờn một trục đường dõy cỏp chớnh để chuyển tớn hiệụ Tất cỏc nỳt đều sử dụng chung đường dõy cỏp chớnh nàỵ Phớa hai đầu dõy cỏp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator. Cỏc tớn hiệu và gúi dữ liệu (packet) khi di chuyển lờn hoặc xuống trong dõy cỏp đều mang theo địa chỉ của nơi đến.
Ưu điểm mạng hỡnh tuyến:
- Loại hỡnh mạng này dựng dõy cỏp ớt nhất, - Dễ lắp đặt.
Hỡnh 5.5: Kết nối dạng tuyến Nhược điểm mạng hỡnh tuyến:
- Cú những bất lợi là sẽ cú sự ựn tắc khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn
- Khú phỏt hiện sự hỏng húc ở đoạn nào đú, một sự ngừng trờn đường dõy để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống.
Mơ hỡnh vịng: Trong mơ hỡnh vịng (Ring topology), tất cả cỏc nỳt
được nối theo một vũng - mụi trường truyền thụng dựng chung. Trong topo dạng vũng truyền thống, thụng điệp được truyền lần lượt qua cỏc nỳt theo vũng. Hướng truyền cú thể thuận hay ngược chiều kim đồng hồ phụ thuộc vào cụng nghệ sử dụng.
Đối với mạng dạng này, tại mỗi thời điểm chỉ được một nỳt truyền tớn hiệu đi mà thụị Dữ liệu truyền đi phải cú kốm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận.
Ưu điểm mạng hỡnh vịng: Mạng hỡnh vịng cú thuận lợi là cú thể nới
rộng ra xa, tổng đường dõy cần thiết ớt hơn so với hai kiểu trờn.
Nhược điểm mạng hỡnh vịng: là đường dõy khộp kớn, nếu bị ngắt ở một nơi nào đú thỡ tồn bộ hệ thống cũng bị ngừng.
b. Giao thức mạng mỏy tớnh
Để cú một giao thức thống nhất, người ta cần xõy dựng theo những tiờu chuẩn chung. Mụ hỡnh 7 tầng (layers) do tổ chức ISO - International Organization for Standardization nghiờn cứu từ cỏc mơ hỡnh mạng khỏc nhau và cho ra đời vào năm 1984, gọi là mơ hỡnh tham khảo OSI (Open System Interconnection Reference Model); giỳp cho cỏc nhà sản xuất khỏc nhau cú thể dựa vào đú để sản xuất ra cỏc thiết bị (phần cứng cũng như phần mềm) cú thể liờn lạc và làm việc được với nhaụ
Một mụ hỡnh được sử dụng trong mạng INTERNET là mụ hỡnh TCP/IP. Sau này giao thức TCP/IP (xõy dựng theo mơ hỡnh TCP/IP) được sử dụng cho cả những mạng khỏc (mạng LAN, mạng WAN,...)
Hỡnh 5.7: Giao thức TCP/IP với mơ hỡnh TCP/IP và mơ hỡnh 7 tầng.
Giao thức TCP/IP
Giao thức TCP/IP là một bộ giao thức được sử dụng trong mạng INTERNET và một số mạng khỏc, được đặt tờn bằng hai giao thức quan trọng nhất là giao thức TCP và giao thức IP. Giao thức TCP/IP hay cũn gọi là bộ giao thức TCP/IP được biểu diễn bằng mơ hỡnh 4 tầng (Hỡnh 5.7):
Tầng ứng dụng (Application): Gồm cỏc giao thức: FTP, Telnet, HTTP, SMTP,…
Giao thức FTP là cỏc quy tắc truyền tệp tin; giao thức HTTP là giao thức truyền siờu văn bản (dựng cho dịch vụ web); SMTP là một giao thức truyền thư điện tử;….
Tầng vận tải (Transport): Gồm hai giao thức TCP, UDP
Giao thức TCP, UDP là giao thức hoạt động ở tầng vận tải, nú đảm bảo thụng tin đi từ nguồn đến đớch. Nếu thụng tin lớn, nú sẽ chia nhỏ ra từng gúi nhỏ để gửị Tại mỏy đớch cỏc gúi sẽ được thu gom lại cho đến khi đủ. Nếu khụng thành cụng (khụng đủ) mỏy đớch sẽ bỏo lại, hoặc quỏ thời gian nào đú (timeout) mỏy nguồn sẽ gửi lạị
Tầng liờn mạng (Internetwork): Giao thức IP dựng để chuyển cỏc gúi tin từ mỏy tớnh (host) này đến mỏy tớnh (Host) khỏc. Từ mỏy tớnh nguồn đến đớch cú nhiều đường đi qua cỏc router khỏc nhaụ Tầng IP cú nhiệm vụ xỏc định đường đi của một gúi tin.
Tầng liờn kết (Host to Network): Tầng liờn kết mỏy tớnh ở mức liờn kết dữ liệu và vật lý: cú thể sử dụng một trong cỏc giao thức như: chuẩn Ethernet, Point-to-Point (điểm tới điểm),… Tầng này xỏc định cỏc chuẩn vớ dụ như: cỏch thức gửi thụng tin từ một mỏy sang một mỏy liền kề, dũng điện ở mức điện ỏp là bao nhiờu được coi là bớt 1, hoặc thành phần cỏc thiết bị mạng, chất liệu, mụi trường truyền theo chuẩn nào,…
Địa chỉ IP
Trong giao thức TCP/IP, mỗi mỏy tớnh, mỗi thiết bị trong mạng đều được đỏnh địa chỉ. Địa chỉ IP là địa chỉ của giao thức TCP/IP gồm 4 phần nếu được biểu diễn dưới dạng thập phõn là một số gồm 4 phần cỏch nhau bởi dấu chấm.
Vớ dụ: 129.0.22.61
Mỗi thành phần của địa chỉ IP cũn gọi là một octet. Như vậy địa chỉ IP gồm 4 octet. Biểu diễn nhị phõn như sau:
Nếu xột về ý nghĩa của cỏc con số thỡ địa chỉ IP chia thành 3 phần:
Bit 1.......................................................................bit 32
Class bit: Bit nhận dạng lớp. Địa chỉ IP chia ra 5 lớp A, B, C, D, Ẹ Net ID: Địa chỉ của mạng. Cỏc mỏy tham gia trong một mạng phải cú
cựng địa chỉ mạng.
Host ID: Địa chỉ của mỏỵ Cỏc mỏy (Host) trong một mạng phải cú địa
chỉ mỏy khỏc nhaụ (Host là cỏc thực thể tham gia trực tiếp vào mạng Internet: cỏc mỏy tớnh, router,…).
Như vậy địa chỉ IP: 129.0.22.61 thuộc lớp B.
Hiện tại đó dựng hết lớp A, B và gần hết lớp C, cũn lớp D và E thỡ tổ chức Internet đang để dành cho mục đớch khỏc. Địa chỉ IP dựng cho mạng LAN được thiết lập bởi người quản trị mạng và thuộc lớp C. Địa chỉ IP trong INTERNET do cỏc tổ chức quốc tế, quốc gia quản lý và cấp phỏt. Trong INTERNET, cỏc mỏy khỏc nhau cú địa chỉ IP khỏc nhaụ Với sự bựng nổ INTERNET, nguy cơ số lượng IP chưa sử dụng sẽ cạn kiệt dần. Loại IP cú độ dài 32 bớt trờn (cịn được gọi là cụng nghệ IPV4) sẽ khụng đủ cung cấp cho cỏc thiết bị di động ngày càng tăng. Chớnh vỡ vậy, nhiều quốc gia đang triển khai cụng nghệ IPV6 cú độ dài 128 bit.