2.4.1. Vai trũ và chức năng của tầng Giao vận
Tầng vận chuyển cung cấp cỏc chức năng cần thiết giữa tầng mạng và cỏc tầng trờn. nú là tầng cao nhất cú liờn quan đến cỏc giao thức trao đổi dữ liệu giữa cỏc hệ thống mở. Nú cựng cỏc tầng dưới cung cấp cho người sử dụng cỏc phục vụ vận chuyển.
Tầng vận chuyển (transport layer) là tầng cơ sở mà ở đú một mỏy tớnh của mạng chia sẻ thụng tin với một mỏy khỏc. Tầng vận chuyển đồng nhất mỗi trạm bằng một địa chỉ duy nhất và quản lý sự kết nối giữa cỏc trạm. Tầng vận chuyển cũng chia cỏc gúi tin lớn thành cỏc gúi tin nhỏ hơn trước khi gửi đi. Thụng thường tầng vận chuyển đỏnh số cỏc gúi tin và đảm bảo chỳng chuyển theo đỳng thứ tự.
Tầng vận chuyển là tầng cuối cựng chịu trỏch nhiệm về mức độ an toàn trong truyền dữ liệu nờn giao thức tầng vận chuyển phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của tầng mạng. Người ta chia giao thức tầng mạng thành cỏc loại sau:
− Mạng loại A: Cú tỷ suất lỗi và sự cố cú bỏo hiệu chấp nhận được (tức là chất lượng chấp nhận được). Cỏc gúi tin được giả thiết là khụng bị mất. Tầng vận chuyển khụng cần cung cấp cỏc dịch vụ phục hồi hoặc sắp xếp thứ tự lại.
− Mạng loại B: Cú tỷ suất lỗi chấp nhận được nhưng tỷ suất sự cố cú bỏo hiệu lại khụng chấp nhận được. Tầng giao vận phải cú khả năng phục hồi lại khi xẩy ra sự cố.
− Mạng loại C: Cú tỷ suất lỗi khụng chấp nhận được (khụng tin cậy) hay là giao thức khụng liờn kết. Tầng giao vận phải cú khả năng phục hồi lại khi xảy ra lỗi và sắp xếp lại thứ tự cỏc gúi tin.
2.4.2. Giao thức chuẩn cho tầng Giao vận
Trờn cơ sở loại giao thức tầng mạng chỳng ta cú 5 lớp giao thức tầng vận chuyển đú là:
53 − Giao thức lớp 0 (Simple Class - lớp đơn giản): cung cấp cỏc khả năng rất đơn giản
để thiết lập liờn kết, truyền dữ liệu và hủy bỏ liờn kết trờn mạng "cú liờn kết" loại A. Nú cú khả năng phỏt hiện và bỏo hiệu cỏc lỗi nhưng khụng cú khả năng phục hồi.
− Giao thức lớp 1 (Basic Error Recovery Class - Lớp phục hồi lỗi cơ bản) dựng với cỏc loại mạng B, ở đõy cỏc gúi tin (TPDU) được đỏnh số. Ngoài ra giao thức cũn cú khả năng bỏo nhận cho nơi gửi và truyền dữ liệu khẩn. So với giao thức lớp 0 giao thức lớp 1 cú thờm khả năng phục hồi lỗi.
− Giao thức lớp 2 (Multiplexing Class - lớp dồn kờnh) là một cải tiến của lớp 0 cho phộp dồn một số liờn kết chuyển vận vào một liờn kết mạng duy nhất, đồng thời cú thể kiểm soỏt luồng dữ liệu để trỏnh tắc nghẽn. Giao thức lớp 2 khụng cú khả năng phỏt hiện và phục hồi lỗi. Do vậy nú cần đặt trờn một tầng mạng loại A.
− Giao thức lớp 3 (Error Recovery and Multiplexing Class - lớp phục hồi lỗi cơ bản và dồn kờnh) là sự mở rộng giao thức lớp 2 với khả năng phỏt hiện và phục hồi lỗi, nú cần đặt trờn một tầng mạng loại B.
− Giao thức lớp 4 (Error Detection and Recovery Class - Lớp phỏt hiện và phục hồi lỗi) là lớp cú hầu hết cỏc chức năng của cỏc lớp trước và cũn bổ sung thờm một số khả năng khỏc để kiểm soỏt việc truyền dữ liệu.
2.4.3. Dịch vụ OSI cho tầng Giao vận
(Tham khảo phần II.4.3, tr 92-93 của giỏo trỡnh [1]).
2.5. TẦNG PHIấN (SESSION)
2.5.1. Vai trũ và chức năng của tầng Phiờn
Tầng giao Phiờn (session layer) thiết lập "cỏc giao dịch" giữa cỏc trạm trờn mạng, nú đặt tờn nhất quỏn cho mọi thành phần muốn đối thoại với nhau và lập ỏnh xa giữa cỏc tờn với địa chỉ của chỳng. Một giao dịch phải được thiết lập trước khi dữ liệu được truyền trờn mạng, tầng giao dịch đảm bảo cho cỏc giao dịch được thiết lập và duy trỡ theo đỳng qui định.
Tầng giao dịch cũn cung cấp cho người sử dụng cỏc chức năng cần thiết để quản trị cỏc giao dịnh ứng dụng của họ, cụ thể là:
− Điều phối việc trao đổi dữ liệu giữa cỏc ứng dụng bằng cỏch thiết lập và giải phúng (một cỏch lụgic) cỏc phiờn (hay cũn gọi là cỏc hội thoại - dialogues)
− Cung cấp cỏc điểm đồng bộ để kiểm soỏt việc trao đổi dữ liệu.
− Áp đặt cỏc qui tắc cho cỏc tương tỏc giữa cỏc ứng dụng của người sử dụng. − Cung cấp cơ chế "lấy lượt" (nắm quyền) trong quỏ trỡnh trao đổi dữ liệu.
Trong trường hợp mạng là hai chiều luõn phiờn thỡ nẩy sinh vấn đề: hai người sử dụng luõn phiờn phải "lấy lượt" để truyền dữ liệu. Tầng giao dịch duy trỡ tương tỏc luõn phiờn bằng cỏch bỏo cho mỗi người sử dụng khi đến lượt họ được truyền dữ liệu. Vấn đề đồng bộ húa trong tầng giao dịch cũng được thực hiện như cơ chế kiểm tra/phục hồi, dịch vụ này cho phộp người sử dụng xỏc định cỏc điểm đồng bộ húa trong dũng dữ liệu đang
chuyển vận và khi cần thiết cú thể khụi phục việc hội thoại bắt đầu từ một trong cỏc điểm đú.
Ở một thời điểm chỉ cú một người sử dụng đú quyền đặc biệt được gọi cỏc dịch vụ nhất định của tầng giao dịch, việc phõn bổ cỏc quyền này thụng qua trao đổi thẻ bài (token). Vớ dụ: Ai cú được token sẽ cú quyền truyền dữ liệu, và khi người giữ token trao token cho người khỏc thi cũng cú nghĩa trao quyền truyền dữ liệu cho người đú.
Tầng giao dịch cú cỏc hàm cơ bản sau:
− Give Token cho phộp người sử dụng chuyển một token cho một người sử dụng khỏc của một liờn kết giao dịch.
− Please Token cho phộp một người sử dụng chưa cú token cú thể yờu cầu token đú. − Give Control dựng để chuyển tất cả cỏc token từ một người sử dụng sang một
người sử dụng khỏc.
2.5.2. Dịch vụ OSI cho tầng Phiờn
(Tham khảo phần II.5.2, tr 96-103 của giỏo trỡnh [1]).
2.5.3. Giao thức chuẩn cho tầng Phiờn
(Tham khảo phần II.5.3, tr 104-106 của giỏo trỡnh [1]).
2.6. TẦNG TRèNH DIỄN (PRESENTATION) 2.6.1. Vai trũ và chức năng của tầng Trỡnh diễn 2.6.1. Vai trũ và chức năng của tầng Trỡnh diễn
Trong giao tiếp giữa cỏc ứng dụng thụng qua mạng với cựng một dữ liệu cú thể cú nhiều cỏch biểu diễn khỏc nhau. Thụng thường dạng biểu diễn dựng bởi ứng dụng nguồn và dạng biểu diễn dựng bởi ứng dụng đớch cú thể khỏc nhau do cỏc ứng dụng được chạy trờn cỏc hệ thống hoàn toàn khỏc nhau (như hệ mỏy Intel và hệ mỏy Motorola). Tầng trỡnh bày (Presentation layer) phải chịu trỏch nhiệm chuyển đổi dữ liệu gửi đi trờn mạng từ một loại biểu diễn này sang một loại khỏc. Để đạt được điều đú nú cung cấp một dạng biểu diễn chung dựng để truyền thụng và cho phộp chuyển đổi từ dạng biểu diễn cục bộ sang biểu diễn chung và ngược lại.
Tầng trỡnh bày cũng cú thể được dựng kĩ thuật mó húa để xỏo trộn cỏc dữ liệu trước khi được truyền đi và giải mó ở đầu đến để bảo mật. Ngoài ra tầng biểu diễn cũng cú thể dựng cỏc kĩ thuật nộn sao cho chỉ cần một ớt byte dữ liệu để thể hiện thụng tin khi nú được truyền ở trờn mạng, ở đầu nhận, tầng trỡnh bày bung trở lại để được dữ liệu ban đầu.
2.6.2. Dịch vụ OSI cho tầng Trỡnh diễn
(Tham khảo phần II.6.2, tr 110-114 của giỏo trỡnh [1]).
2.6.3. Giao thức chuẩn cho tầng Trỡnh diễn
55
2.7. TẦNG ỨNG DỤNG (APPLICATION) 2.7.1. Vai trũ và chức năng của tầng Ứng dụng 2.7.1. Vai trũ và chức năng của tầng Ứng dụng
Tầng ứng dụng (Application layer) là tầng cao nhất của mụ hỡnh OSI, nú xỏc định giao diện giữa người sử dụng và mụi trường OSI và giải quyết cỏc kỹ thuật mà cỏc chương trỡnh ứng dụng dựng để giao tiếp với mạng.
Để cung cấp phương tiện truy nhập mụi trường OSI cho cỏc tiến trỡnh ứng dụng, Người ta thiết lập cỏc thực thể ứng dụng (AE), cỏc thực thể ứng dụng sẽ gọi đến cỏc phần tử dịch vụ ứng dụng (Application Service Element - viết tắt là ASE) của chỳng. Mỗi thực thể ứng dụng cú thể gồm một hoặc nhiều cỏc phần tử dịch vụ ứng dụng. Cỏc phần tử dịch vụ ứng dụng được phối hợp trong mụi trường của thực thể ứng dụng thụng qua cỏc liờn kết (association) gọi là đối tượng liờn kết đơn (Single Association Object - viết tắt là SAO). SAO điều khiển việc truyền thụng trong suốt vũng đời của liờn kết đú cho phộp tuần tự húa cỏc sự kiện đến từ cỏc ASE thành tố của nú.
2.7.2. Chuẩn hoỏ tầng ứng dụng
(Tham khảo phần II.7.2, tr 121-129 của giỏo trỡnh [1]).
2.8. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
CHƯƠNG 3. MẠNG CỤC BỘ – MẠNG LAN 3.1. ĐẶC TRƯNG MẠNG CỤC BỘ
Do nhu cầu thực tế của cỏc cơ quan, trường học, doanh nghiệp, tổ chức cần kết nối cỏc mỏy tớnh đơn lẻ thành một mạng nội bộ để tạo khả năng trao đổi thụng tin, sử dụng chung tài nguyờn (phần cứng, phần mềm). Vớ dụ trong một văn phũng cú một mỏy in, để tất cả mọi người cú thể sử dụng chung mỏy in đú thỡ giải phỏp nối mạng cú thể khắc phục được hạn chế này.
Mục đớch của việc sử dụng mạng ngày nay cú nhiều thay đổi so với trước kia. Mặc dự mạng mỏy tớnh phỏt sinh từ nhu cầu chia sẻ và dựng chung tài nguyờn, nhưng mục đớch chủ yếu vẫn là sử dụng chung tài nguyờn phần cứng. Ngày nay mục đớch chớnh của mạng là trao đổi thụng tin và CSDL dựng chung ặ cụng nghệ mạng cục bộ phỏt triển vụ cựng nhanh chúng
Để phõn biệt mạng LAN với cỏc loại mạng khỏc người ta căn cứ theo cỏc đặc trưng sau:
− Đặc trưng địa lý: cài đặt trong phạm vi nhỏ (toà nhà, một căn cứ quõn sự,..) cú đường kớnh từ vài chục một đến vài chục km ặ cú ý nghĩa tương đối.
− Đặc trưng về tốc độ truyền: cao hơn mạng diện rộng, khoảng 100 Mb/s, cú thể đến 1000 Mbps với cụng nghệ Gigabit.
− Đặc trưng độ tin cậy: tỷ suất lỗi thấp, cú thể đạt 10-8 đến 10-11.
− Đặc trưng quản lý: thường là sở hữu riờng của một tổ chức ặ việc quản lý khai thỏc tập trung, thống nhất.
Tuy nhiờn sự phõn biệt mạng LAN theo cỏc đặc trưng trờn chỉ mang tớnh tương đối, cựng với cụng nghệ ngày càng cao thỡ ranh giới giữa LAN, MAN, WAN ngày càng mờ đi.
3.2. KIẾN TRÚC MẠNG CỤC BỘ 3.2.1. Topology
Về nguyờn tắc mọi topology của mạng mỏy tớnh núi chung đều cú thể dựng cho mạng cục bộ. Song do đặc thự của mạng cục bộ nờn chỉ cú 3 topology thường được sử dụng: hỡnh sao (star), hỡnh vũng (ring), tuyến tớnh (bus)
3.2.1.1. Hỡnh sao (star)
- Tất cả cỏc trạm được nối vào một thiết bị trung tõm cú nhiệm vụ nhận tớn hiệu từ cỏc trạm và chuyển đến trạm đớch của tớn hiệu.
- Thiết bị trung tõm cú thể là Hub, Switch, router
Vai trũ của thiết bị trung tõm là thực hiện việc “bắt tay” giữa cỏc trạm cần trao đổi thụng tin với nhau, thiết lập cỏc liờn kết điểm - điểm giữa chỳng.
57
3.2.1.2. Hỡnh vũng (ring)
- Tớn hiệu được lưu chuyển theo một chiều duy nhất
- Mỗi trạm làm việc được nối với vũng qua một bộ chuyển tiếp (repeater), cú nhiệm vụ nhận tớn hiệu rồi chuyển đến trạm kế tiếp trờn vũng
Để tăng độ tin cậy của mạng, phải lắp vũng dự phũng, khi đường truyền trờn vũng chớnh bị sự cố thỡ vũng phụ được sử dụng với chiều đi của tớn hiệu ngược với chiều đi của mạng chớnh.
3.2.1.3. Dạng đường thẳng (Bus)
- Tất cả cỏc trạm đều dựng chung một đường truyền chớnh (Bus) được giới hạn bởi hai đầu nối (terminator).
- Mỗi trạm được nối vào Bus qua một đầu nối chữ T (T-connector).
Hỡnh 3.1. Sơđồ kết nối hỡnh sao
Sơ đồ Kiểu kết nối hình sao với HUB ở trung tâm
Máy 1 Máy 2 Máy 3 Máy 4 Máy 5 Máy 6 Hỡnh 3.2. Sơđồ kết nối vũng (ring)
Sơ đồ Kiểu kết nối dạng vòng
Máy 3 Máy 4
Máy 2
Máy 5
Máy 1
- Khi một trạm truyền dữ liệu thỡ tớn hiệu được quảng bỏ trờn 2 chiều của Bus (tất cả cỏc trạm khỏc đều cú thể nhận tớn hiệu)
* So sỏnh giữa cỏc cỏch kết nối và ưu nhược điểm của chỳng:
- Khỏc nhau: kiểu hỡnh sao là kết nối điểm - điểm trực tiếp giữa hai mỏy tớnh thụng qua một thiết bị trung tõm. Kiểu vũng thỡ tớn hiệu lưu chuyển trờn vũng là một chuỗi cỏc kết nối điểm - điểm. Kiểu tuyến tớnh thỡ dữ liệu truyền dựa trờn điểm - nhiều điểm hoặc quảng bỏ.
- Ưu điểm: Cả ba cỏch kết nối đều đơn giản, dễ lắp đặt, dễ thay đổi cấu hỡnh
Hỡnh sao:
- Ưu điểm: Dễ kiểm soỏt. Do sử dụng liờn kết điểm - điểm nờn tận dụng được tối đa tốc độ của đường truyền vật lý
- Nhược điểm: Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tõm bị hạn chế (trong vũng 100 m với cụng nghệ hiện tại)
Dạng vũng:
− Nhược điểm: Nếu xảy ra sự cố trờn đường truyền, tất cả cỏc mỏy trong mạng khụng thể giao tiếp với nhau. Đũi hỏi giao thức truy nhập đường truyền khỏ phức tạp (Tuy nhiờn toàn bộ cụng việc này được hệ phần mềm giải quyết)
Dạng đường thẳng:
- Nhược điểm: nếu xảy ra sự cố trờn đường truyền, toàn bộ cỏc mỏy trong mạng khụng thể giao tiếp với nhau được nữa. Giao thức quản lý truy nhập đường truyền phức tạp
Do ưu nhược điểm của từng loại mà trong thực tế người ta thường chọn kiểu kết nối lai - là tổ hợp của cỏc kiểu kết nối trờn.
Hỡnh 3.3. Sơđồ kết nối đường thẳng (bus))
Sơ đồ Kiểu kết nối dạng tuyến tính (BUS)
Máy B
Terminator Bus Terminator
59
3.3.2. Đường truyền vật lý
Mạng cục bộ thường sử dụng 3 loại đường truyền vật lý và cỏp đụi xoắn, cỏp đồng trục, và cỏp sợi quang. Ngoài ra gần đõy người ta cũng đó bắt đầu sử dụng nhiều cỏc mạng cục bộ khụng dõy nhờ radio hoặc viba.
Cỏp đồng trục đường sử dụng nhiều trong cỏc mạng dạng tuyến tớnh, hoạt động truyền dẫn theo dải cơ sở (baseband) hoặc dải rộng (broadband). Với dải cơ sở, toàn bộ khả năng của đường truyền được dành cho một kờnh truyền thụng duy nhất, trong khi đú với dải rộng thỡ hai hoặc nhiều kờnh truyền thụng cựng phõn chia dải thụng của kờnh truyền
Hầu hết cỏc mạng cục bộ đều sử dụng phương thức dải rộng. Với phương thức này tớn hiệu cú thể truyền đi dưới cả hai dạng: tương tự (analog)và số (digital) khụng cần điều chế.
Cỏp đồng trục cú hai loại là cỏp gầy (thin cable) và cỏp bộo (thick cable). Cả hai loại cỏp này đều cú tốc độ làm việc 10Mb/s nhưng cỏp gầy cú độ suy hao tớn hiệu lớn hơn, cú độ dài cỏp tối đa cho phộp giữa hai repeater nhỏ hơn cỏp bộoặ Cỏp gầy thường dựng để nối cỏc trạm trong cựng một văn phũng, phũng thớ nghiệm, cũn cỏp bộo dựng để nối dọc theo hành lang, lờn cỏc tầng lầu,..
Phương thức truyền thụng theo dải rộng cú thể dựng cả cỏp đụi xoắn, nhưng cỏp đụi xoắn chỉ thớch hợp với mạng nhỏ hiệu năng thấp và chi phớ đầu tư ớt.
Phương thức truyền theo dải rộng chia dải thụng (tần số) của đường truyền thành nhiều dải tần con (kờnh), mỗi dải tần con đú cung cấp một kờnh truyền dữ liệu tỏch biệt nhờ sử dụng một cặp modem đặc biệt. Phương thức này vốn là một phương tiện truyền một chiều: cỏc tớn hiệu đưa vào đường truyền chỉ cú thể truyền đi theo một hướng ặ
khụng cài đặt được cỏc bộ khuyếch đại để chuyển tớn hiệu của một tần số theo cả hai chiều. Vỡ thế xảy ra tỡnh trạng chỉ cú trạm nằm dưới trạm truyền là cú thể nhận được tớn hiệu. Vậy làm thế nào để cú hai đường dẫn dữ liệu trờn mạng. Điểm gặp nhau của hai đường dẫn đú gọi là điểm đầu cuối. Vớ dụ, trong topo dạng bus thỡ điểm đầu cuối đơn giản chớnh là đầu mỳt của bus (terminator), cũn với topo dạng cõy (tree) thỡ chớnh là gốc của cõy (root). Cỏc trạm khi truyền đều truyền về hướng điểm đầu cuối (gọi là đường dẫn về), sau đú cỏc tớn hiệu nhận được ở điểm đầu cuối sẽ truyền theo đường dẫn thứ hai xuất phỏt từ điểm đầu cuối (gọi là đường dẫn đi). Tất cả cỏc trạm đều nhận dữ liệu trờn đường dẫn đi. Để cài đặt đường dẫn về và đi, cú thể sử dụng cấu hỡnh vật lý như trờn hỡnh 3.4.
Trong cấu hỡnh cỏp đụi (dual cable), cỏc đường dẫn về và đi chạy trờn cỏc cỏp riờng biệt và điểm đầu cuối đơn giản chỉ là một đầu nối thụ động của chỳng. Trạm gửi và