Giao trinh mang can ban

3,522 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
3,522
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
177
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Giao trinh mang can ban

  1. 1. Chương 1: Giới thiệu mạng1.Lịch sử của mạng máy tính. Từ đầu những năm 60 đã xuất hiện các mạng xử lý trong đó các trạm cuối (terminal) thụ độngđược nối vào một máy xử lý trung tâm. Vì máy xử lý trung tâm làm tất cả mọi việc: quản lý các thủ tụctruyền dữ liệu, quản lý sự đồng bộ của các trạm cuối v.v…, trong khi đó các trạm cuối chỉ thực hiệnchức năng nhập xuất dữ liệu mà không thực hiện bất kỳ chức năng xử lý nào nên hệ thống này vẫnchưa được coi là mạng máy tính. Giữa năm 1968, Cục các dự án nghiên cứu tiên tiến (ARPA – Advanced Research ProjectsAgency) của Bộ Quốc phòng Mỹ đã xây dựng dự án nối kết các máy tính của các trung tâm nghiên cứulớn trong toàn liên bang, mở đầu là Viện nghiên cứu Standford và 3 trường đại học (Đại học Californiaở Los Angeless, Đại học California ở Santa Barbara và Đại học Utah). Mùa thu năm 1969, 4 trạm đầutiên được kết nối thành công, đánh dấu sự ra đời của ARPANET. Giao thức truyền thông dùng trongARPANET lúc đó đặt tên là NCP (Network Control Protocol). Giữa những năm 1970, họ giao thức TCP/IP được Vint Cerf và Robert Kahn phát triển cùngtồn tại với NCP, đến năm 1983 thì hoàn toàn thay thế NCP trong ARPANET. Trong những năm 70, số lượng các mạng máy tính thuộc các quốc gia khác nhau đã tăng lên,với các kiến trúc mạng khác nhau (bao gồm cả phần cứng lẫn giao thức truyền thông), từ đó dẫn đếntình trạng không tương thích giữa các mạng, gây khó khăn cho người sử dụng. Trước tình hình đó, vàonăm 1984 Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO đã cho ra đời Mô hình tham chiếu cho việc kết nối cáchệ thống mở (Reference Model for Open Systems Interconnection - gọi tắt là mô hình OSI). Với sự rađời của OSI và sự xuất hiện của máy tính cá nhân, số lượng mạng máy tính tính trên toàn thế giới đãtăng lên nhanh chóng. Đã xuất hiện những khái niệm về các loại mạng LAN, MAN. Tới tháng 11/1986 đã có tới 5089 máy tính được nối vào ARPANET, và đã xuất hiện thuật ngữ“Internet”. Năm 1987, mạng xương sống (backborne) NSFnet (National Science Foundation network) rađời với tốc độ đường truyền nhanh hơn (1,5 Mb/s thay vì 56Kb/s trong ARPANET) đã thúc đẩy sự tăngtrưởng của Internet. Mạng Internet dựa trên NSFnet đã vượt qua biên giới của Mỹ. Đến năm 1990, quá trình chuyển đổi sang Internet - dựa trên NSFnet kết thúc. NSFnet giờ đâycũng chỉ còn là một mạng xương sống thành viên của mạng Internet toàn cầu. Như vậy có thể nói lịchsử phát triển của Internet cũng chính là lịch sử phát triển của mạng máy tính.2.Các loại mạng máy tính2.1. Mạng cục bộ LAN ( Local Area Network) Là mạng được cài đặt trong một phạm vi tương đối nhỏ (trong một phòng, một toà nhà, hoặcphạm vi của một trường học v.v…) với khoảng cách lớn nhất giữa hai máy tính nút mạng chỉ trongkhoảng vài chục km trở lại. Tổng quát có hai loại mạng LAN: mạng ngang hàng (peer to peer) vàmạng có máy chủ (server based). Mạng server based còn được gọi là mạng “Client / Server” (Khách /Chủ).2.2. Mạng đô thị MAN ( Metropolitan Area Network) Là mạng được cài đặt trong phạm vi một đô thị hoặc một trung tâm kinh tế - xã hội có bán kínhkhoảng 100 km trở lại. 1
  2. 2. 2.3. Mạng diện rộng WAN( Wide Area Network) Phạm vi của mạng có thể vượt qua biên giới quốc gia và thậm chí cả lục địa. Cáp truyền qua đạidương và vệ tinh được dùng cho việc truyền dữ liệu trong mạng WAN.2.4. Mạng Internet :- Là mạng toàn cầu, có chứa các dịch vụ ftp, mail, web, ...- Kết nối các máy tính từ các châu lục khác nhau thông qua mạng viễn thông hoặc kết nối vệ tinh.3. Mô hình xử lý mạng3.1. Mô hình xử lý mạng tập trung 2
  3. 3. - Toàn bộ các tiến trình xử lý diễn ra tại máy tính trung tâm. Các máy trạm cuối được nối mạng vớimáy tính trung tâm, và chỉ hoạt động như những thiết bị nhập xuất dữ liệu, cho phép người dùng xemtrên màn hình và nhập liệu từ bàn phím. Các máy trạm đầu cuối không lưu trữ và xử lý dữ liệu. Môhình xử lý mạng trên có thể triển khai trên hệ thống phần cứng hoặc phần mềm được cài đặt trênServer.Ưu điểm : dữ liệu được bảo mật an toàn, dễ backup và diệt virus. Chi phí các thiết bị Terminals thấp.Khuyết điểm : khó đáp ứng yêu cầu của nhiều ứng dụng khác nhau, tốc độ truy xuất chậm.3.2. Mô hình xử lý mạng phân phốiCác máy tính có khả năng hoạt động độc lập, các công việc được tách nhỏ và giao cho nhiều máy tínhkhác nhau thay vì tập trung xử lý trên các máy trung tâm. Tuy dữ liệu được xử lý và lưu trữ tại máy cụcbộ nhưng các máy tính được nối mạng với nhau nên chúng có thể trao đổi dữ liệu và dịch vụ.Ưu điểm : Truy xuất nhanh, phần lớn không giới hạn các ứng dụng.Khuyết điểm : Dữ liệu lưu trữ rời rạc khó đồng bộ, khó backup và dễ bị nhiễm virus.3.3 Mô hình xử lý mạng cộng tác- Mô hình này, bao gồm nhiều máy tính có thể hợp tác để thực hiện một công việc. Một máy tính có thểmượn năng lực xử lý bằng cách chạy các chương trình trên các máy nằm trong mạng.Ưu điểm : rất nhanh, và mạnh, có thể dùng để chạy các ứng dụng các có phép toán lớn.Khuyết điểm : các ứng dụng được lưu trữ trên các vị trí khác nhau nên rất khó đồng bộ và backup, khảnăng nhiễm virus rất cao. 3
  4. 4. 4. Mô hình quản lý mạng4.1. Workgroup Trong mô hình này các máy tính có quyền hạn ngang nhau, và không có các máy tính chuyêndụng làm nhiệm vụ cung cấp nghiệp vụ hay quản lý. Các máy tính tự bảo mật và quản lý tài nguyên củariêng mình. Đồng thời các máy tính cục bộ này cũng tự chứng thực cho người dùng cục bộ.4.2. Domain Ngược lại với mô hình workgroup, mô hình domain quản lý và chứng thực người dùng mạngtập trung tại máy tính Primary Domain Controller. Các tài nguyên mạng cũng được quản lý tập trung vàcấp quyền hạn cho từng người dùng. Lúc đó trong hệ thống có các máy tính chuyên dụng làm nhiệm vụchuyên cung cấp các dịch vụ và quản lý các máy trạm.5. Mô hình ứng dụng mạng5.1. Mạng ngang hàng( Peer to peer) - Các mạng Peer-To-Peer là một ví dụ rất đơn giản của các mạng LAN. Chúng cho phép mọinút mạng vừa đóng vai trò là thực thể yêu cầu các dịch vụ mạng, vừa là các thực thể cung cấp các dịchvụ mạng. Phần mềm mạng peer-to-peer được thiết kế sao cho các thực thể ngang hàng thực hiện cùngcác chức năng tương tự nhau. Các đặc điểm của mạng peer-to-peer: 4
  5. 5. • Các mạng peer-to-peer còn được biết đến như các mạng workgroup (nhóm làm việc) và được sử dụng cho các mạng có ≤ 10 người sử dụng (user) làm việc trên mạng đó. • Mạng peer-to-peer không đòi hỏi phải có người quản trị mạng (administrtor). Trong mạng peer-to-peer mỗi user làm việc như người quản trị cho trạm làm việc riêng của họ và chọn tài nguyên hoặc dữ liệu nào mà họ sẽ cho phép chia xẻ trên mạng cũng như quyết định ai có thể truy xuất đến tài nguyên và dữ liệu đó. Các ưu điểm của mạng peer-to-peer: o Đơn giản cho việc cài đặt. o Chi phí tương đối rẻ. Những nhược điểm của mạng peer-to-peer: o Không quản trị tập trung, đặc biệt trong trường hợp có nhiều tài khoản cho một người sử dụng (user) truy xuất vào các trạm làm việc khác nhau. o Việc bảo mật mạng có thể bị vi phạm với các user có chung username, password truy xuất tới cùng tài nguyên. o Không thể sao chép dự phòng (backup) dữ liệu tập trung. Dữ liệu được lưu trữ rải rác trên từng trạm.5.2. Mạng khách chủ ( client- server)- Dựa trên các máy phục vụ còn gọi là client/server. Được quản lý theo mô hình Domain, các tàinguyên mạng được quản lý tập trung và cấp quyền cho từng người dùng. Độ bảo mật cao, dữ liệu đượcquản lý tập trung và dễ dàng sao lưu.- Thích hợp trong môi trường có nhiều yêu cầu từ các client, như dung chung cơ sở dữ liệu, truy cậpweb, mail nội bộ...- Triển khai hệ thống LAN đòi hỏi phải tốn chi phí phần cứng, phần mềm, người quản trị phải có trìnhđộ chuyên sâu. Nếu server bị hỏng sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.6. Dịch vụ mạng Các mạng kết nối hai hoặc nhiều hơn các máy tính với nhau để cung cấp một số phương phápcho việc chia xẻ và truyền dữ liệu. Nhiều đặc điểm mà một mạng cung cấp được xem như các dịch vụ(services). Các dịch vụ thông thường nhất trên một mạng là: thư điện tử (email), in ấn, chia xẻ file, truyxuất Internet, quay số từ xa (remote dial-in), giao tiếp(communication) và dịch vụ quản trị 5
  6. 6. (management service). Các mạng lớn có thể có những máy chủ (server) riêng, mỗi máy này thực hiệnmột trong các dịch vụ mạng. Với các mạng nhỏ hơn, tất cả các dịch vụ mạng được cung cấp bởi mộthoặc vài máy chủ. (Một máy chủ có thể cung cấp nhiều dịch vụ mạng).6.1 Các dịch vụ file và in ấn Các dịch vụ file của một mạng có thể được sử dụng để chia xẻ các phần mềm ứng dụng như cácchương trình xử lý văn bản, các cơ sở dữ liệu, các bảng tính hoặc các chương trình email. Các chươngtrình này được chạy trên một máy chủ trung tâm, có nghĩa là chúng không phải cài đặt cục bộ trên mọimáy tính. Chính điều này giảm bớt thời gian và chi phí cài đặt, cập nhật các file trên từng máy tính, vìmọi thứ được lưu trữ trong một vị trí trung tâm. Các dịch vụ file cho phép các user chia xẻ dữ liệu và các tài nguyên khác nhanh và tiết kiệm.Email được gửi trong vài giây. Các file đa truyền thông (multimedia file) với kích thước lớn dễ dàngtruyền qua mạng. Các web site có thể giúp chúng ta cập nhật thông tin mới nhất. Các tài nguyên quíhiếm như CD-ROM, fax modem, scanner v.v… có thể chia xẻ để dùng chung trên mạng. Các máy in có thể dùng chung trên mạng nhờ các dịch vụ in mạng. Người quản trị mạng có thểcài đặt, quản trị, chẩn đoán và sửa các lỗi xảy ra trên các máy in mạng dễ dàng hơn do số lượng cácmáy in trong mạng giảm đi và công việc quản trị máy in mạng có thể được thực hiện trên chính máytính mà người quản trị đang đăng nhập mà không cần trực tiếp đến từng máy in.6.2 Sự bảo mật và quản trị được tập trung Các file và chương trình trên một máy tính có thể được bảo vệ với các quyền chỉ cho các usernào được phép truy xuất và truy xuất ở mức nào. Các user chỉ cần đăng nhập với một tài khoản userhợp lệ sẽ cho phép họ truy xuất dữ liệu và tài nguyên mạng trong giới hạn quyền (permission) đã đượccấp. Những tài nguyên mà một user có thể thấy trên mạng có thể bị ẩn đi đối với các user khác. Các mạng cho phép các user truy xuất dữ liệu của họ từ bất kỳ máy tính nào trong mạng. Vì dữliệu của họ được lưu trữ trên một máy tính chủ. Việc sao chép dự phòng dữ liệu (backup) cũng trở nên dễ dàng hơn vì người quản trị chỉ cầnbackup một máy tính (máy chủ server). Chính việc lưu trữ các dữ liệu quan trọng trên một vị trí tậptrung cho phép điều khiển và quản trị dữ liệu chặt chẽ hơn, tiết kiệm thời gian hơn so với việc lưu trữdữ liệu trên mọi máy tính riêng lẻ.6.3 Các dịch vụ thư điện tử (e-mail) Việc chuyển e-mail giữa các user trên một mạng LAN hoặc giữa các user trên một mạng LANvà Internet được quản lý bởi các dịch vụ thư tín (mail service) mạng. Điều kiện để mọi người có thểgiao tiếp trên mạng bằng e-mail là mỗi người phải có một địa chỉ e-mail.6.4. Các dịch vụ giao tiếp (Communication services) Các dịch vụ giao tiếp mạng cho phép các user bên ngoài kết nối tới mạng từ xa thông qua mộtđường dây điện thoại và một modem. Các dịch vụ này cũng cho phép các user trên mạng kết nối tới cácmáy hoặc mạng khác bên ngoài mạng LAN. Đa số các hệ điều hành mạng (Network Operating System– NOS) có các dịch vụ này bên trong, chẳng hạn: o Windows NT 4.0 có Remote Access Server (RAS) o Windows 2000 Server có Routing and Remote Access Server (RRAS) o Netware có Network Access Server (NAS) Các máy tính đang chạy các dịch vụ giao tiếp được gọi là các máy chủ giao tiếp(communication server) và chịu trách nhiệm quản lý các giao tiếp. Một khi user đã đăng nhập vào mạngtừ xa và được xác nhận là hợp lệ thông qua máy chủ giao tiếp họ sẽ có các quyền truy xuất mà họ mongmuốn giống như đang ngồi ở một máy tính trạm được kết nối vật lý trực tiếp với mạng đó (trừ trườnghợp người quản trị hạn chế việc truy xuất khi đăng nhập từ xa). 6
  7. 7. 6.5 Các dịch vụ Internet Các dịch vụ Internet bao gồm các máy chủ World Wide Web (WWW) và các trình duyệt(browser), khả năng truyền file, sơ đồ định địa chỉ Internet, các bộ lọc bảo vệ. Các dịch vụ này là cầnthiết đối với các mạng hiện nay để cho phép giao tiếp và chuyển đổi dữ liệu toàn cầu.6.6 Các dịch vụ quản trị (Management services) Các công việc quản trị mạng trở thành phức tạp hơn đối với các mạng có kích thước lớn, đặcbiệt khi nó mở rộng qua các châu lục khác nhau (Các mạng WAN). Các dịch vụ quản trị cho phép những người quản trị mạng quản trị tập trung các mạng lớn vàphức tạp. Các công việc quản trị này bao gồm: theo dõi và điều khiển lưu thông, cân bằng tải, chẩnđoán và cảnh báo các lỗi, quản trị tài nguyên, điều khiển và theo dõi sự cho phép, kiểm tra tính bảomật, phân bố phần mềm, quản trị địa chỉ, backup và phục hồi dữ liệu.6.7. Làm thế nào để trở thành một chuyên nghiệp viên về mạng máy tính? Có nhiều cách để trở thành một người chuyên nghiệp về mạng máy tính. Hoặc được học tập ởcác trường đại học, cao đẳng hoặc lấy các bằng cấp thông qua việc học các khoá của các công ty vàtham dự các kỳ thi. Một số văn bằng của các công ty bao gồm: Microsoft Certified Systems Engineer,Novell Network Engineer hoặc các văn bằng của Cisco và Intel. Một số lĩnh vực chuyên nghành về mạng máy tính là: o Bảo mật mạng. o Thiết kế Internet và Intranet. o Quản trị mạng. o Tích hợp dữ liệu và tiếng nói. o Tính toán di dộng và từ xa. o Tích hợp dữ liệu và cơ chế chống lỗi. o Kiến thức sâu về các sản phẩm mạng của Microsoft cũng như của Netware. o Kiến thức sâu về việc cấu hình và quản trị các thiết bị tìm đường (router) Ngoài những kiến thức kỹ thuật sâu sắc (kỹ năng “cứng”), một người chuyên nghiệp về mạngmáy tính cũng cần phải có các kỹ năng “mềm” tốt. Các kỹ năng này bao gồm: o Kỹ năng quan hệ với khách hàng. o Kỹ năng giao tiếp bằng lời và bằng văn bản. o Vừa có khả năng làm việc độc lập vừa có khả năng làm việc tập thể. o Có khả năng quản lý và lãnh đạo. o Tính tin cậy cao.7. Lợi ích thực tiễn của mạng - Tiết kiệm được tài nguyên phần cứng - Trao đổi dữ liệu trở nên dễ dàng hơn - Chia sẽ ứng dụng - Tập trung dữ liệu, bảo mật và backup tốt. - Sử dụng các phần mềm ứng dụng trên mạng - Sử dụng các dịch vụ trên Internet 7
  8. 8. Chương 2: Mô hình tham chiếu OSI1. Giới thiệu mô hình OSI1.1. Khái niệm giao thức( Protocol) Tập hợp tất cả các quy tắc, quy ước để đảm bảo cho các máy tính trên mạng có thể giao tiếpvới nhau gọi là giao thức. Như vậy các máy trên mạng muốn giao tiếp với nhau thì phải có chung mộtgiao thức. Vai trò của giao thức là quan trọng, không thể thiếu. Ví dụ một số giao thức như: TCP/IP, SPX/IPX, v.v... Các dạng liên kết:  Giao thức hướng kết nối và giao thức không kết nối (Connectionless & Connection- Oriented protocols)  Giao thức có khả năng định tuyến và giao thức không có khả năng định tuyến (Routable & non - Routable protocols)1.1.1 Giao thức hướng kết nối và giao thức không kết nối • Đặc điểm của giao thức không kết nối: a. Không kiểm soát đường truyền b. Dữ liệu không bảo đảm đến được nơi nhận c. Dữ liệu thường dưới dạng datagrams Ví dụ: giao thức UDP của TCP/IP • Đặc điểm của giao thức hướng kết nối: a. Ngược lại với giao thức không kết nối , kiểm soát được đường truyền b. Dữ liệu truyền đi tuần tự, nếu nhận thành công thì nơi nhận phải gởi tín hiệu ACK (ACKnowledge) Ví dụ: các giao thức TCP, SPX1.1.2 Giao thức có khả năng định tuyến và giao thức không có khả năng định tuyến • Giao thức có khả năng định tuyến Là các giao thức cho phép đi qua các thiết bị liên mạng như Router để xây dựng các mạng lớncó qui mô lớn hơn Ví dụ, các giao thức có khả năng định tuyến là: TCP/IP, SPX/IPX • Giao thức không có khả năng định tuyến Ngược với giao thức có khả năng định tuyến, các giao thức này không cho phép đi qua các thiếtbị liên mạng như Router để xây dựng các mạng lớn. Ví dụ về giao thức không có khả năng định tuyến là : NETBEUI Hiện có 3 loại giao thức thường hay sử dụng:  TCP/IP  SPX/IPX (Novell Netware)  Microsoft Network1.2. Các tổ chức định chuẩn 8
  9. 9. Khi thiết kế mạng máy tính, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc riêng của mình. Từ đó dẫnđến tình trạng không tương thích giữa các mạng: phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sửdụng họ giao thức khác nhau v.v… Sự không tương thích đó làm trở ngại cho sự tương tác của ngườisử dụng các mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng cao thì trở ngại đó càng lớn, đến mứckhông thể chấp nhận được đối với người sử dụng. Tình hình đó làm cho các nhà sản xuất và các nhànghiên cứu, thông qua các tổ chức chuẩn hoá quốc gia và quốc tế cần phải xây dựng được một khungchuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm về mạng. Vì lý do đó, Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế (International Organization for Standardization –ISO) đã lập ra một tiểu ban nhằm phát triển một khung chuẩn về kiến trúc mạng. Kết quả là vào năm1984, mô hình tham chiếu OSI (Open System Interconnection Reference Model) ra đời. ITU (International Telecommunication Union) : Hiệp hội viễn thông quốc tế. IEEE (Institute Of Electrical and Electronic Engineers) : Viện các kỹ sư điện và điện tử. ISO (International Organization for Standardization) : Tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế1.3. Mô hình OSI Mô hình OSI là một tập các mô tả chuẩn cho phép các máy tính khác nhau giao tiếp với nhautheo cách mở. Từ “mở” ở đây nói lên khả năng 2 hệ thống khác nhau có thể kết nối để trao đổi thông tinvới nhau nếu chúng tuân thủ mô hình tham chiếu và các chuẩn liên quan. Mô hình OSI phân chia kiếntrúc mạng máy tính thành 7 tầng – tầng Vật lý (Physical), tầng Liên kết Dữ liệu (Data Link), tầngMạng (Network), tầng Giao vận (Transport), tầng Phiên (Session), tầng Trình diễn (Presentation) vàtầng Ứng dụng (Application). Mỗi tầng khác nhau có tập các chức năng riêng và chỉ giao tiếp với cáctầng kề cận trên và dưới và giao tiếp với tầng đối diện (đồng mức) trên các máy tính khác. (Hình 2.2) Từ khi có mô hình OSI, nhiều nhà sản xuất máy tính đã thay đổi kiến trúc mạng phân tầng củahọ để tuân thủ các tầng của mô hình OSI. Ví dụ, các chức năng giao tiếp được phân chia thành một tậpcác tầng. Mỗi tầng thực hiện các chức năng cần thiết để giao tiếp với các hệ thống khác. Mỗi tầng dựatrên tầng kế tiếp bên dưới để thực hiện nhiều hơn các chức năng nguyên thuỷ (primitive function). Bảnthân mỗi tầng cũng cung cấp các dịch vụ cho tầng kế tiếp phía trên nó. Nói một cách khác tầng N sửdụng các dịch vụ của tầng N-1 và cung cấp các dịch vụ cho tầng N+1. Một cách lý tưởng, các tầng nên được định nghĩa sao cho những thay đổi trong một tầng khôngđòi hỏi những thay đổi trong các tầng khác. Nói một cách khác, ý tưởng của việc phân tầng là chia mộtvấn đề lớn thành một số các vấn đề nhỏ có thể quản lý được. 9
  10. 10. 1.4. Chức năng của các lớp trong mô hình tham chiếu OSI1.4.1 Tầng vật lý (Physical Layer) Tầng vật lý là tầng thấp nhất trong mô hình OSI. Tầng này liên quan đến các qui tắc truyềndòng bit không có cấu trúc qua đường truyền vật lý. Tầng này định nghĩa: • Cấu trúc mạng vật lý. • Những mô tả về mặt cơ và điện cho việc sử dụng đường truyền. • Các qui tắc mã hoá việc truyền các bit và các qui tắc định thời. Tầng vật lý không bao gồm việc mô tả đường truyền và không cung cấp bất kỳ cơ chế kiểm soátlỗi nào. Phần cứng kết nối mạng được coi là thuộc về tầng vật lý bao gồm: - Các bộ giao tiếp mạng (Network Interface Card – NIC, Adapter, v.v…) - Các bộ tập trung (Concentrator, Hub), các bộ chuyển tiếp (Repeater) dùng để tái sinh các tín hiệu điện. - Các đầu nối (connector) cung cấp giao tiếp cơ để kết nối các thiết bị với đường truyền (các cáp, các đầu nối BNC – BayoNette Connector) - Các bộ điều chế và giải điều chế (MODEM – MOdulation-DEModulation) thực hiện việc chuyển đổi giữa tín hiệu số hoá (digital) và tín hiệu tương tự (analog).1.4.2 Tầng liên kết dữ liệu (Data Link Layer) Tầng liên kết dữ liệu chịu trách nhiệm điều khiển tất cả các giao tiếp giữa tầng mạng bên trênnó và tầng vật lý bên dưới nó. Dữ liệu nhận được từ tầng mạng được phân chia thành các khối riêngbiệt (khuôn dạng - frame), sau đó chúng được đưa tới tầng vật lý và cuối cùng truyền ra mạng. Mụcđích chính của việc thực thi giao thức tầng liên kết dữ liệu là: - Tổ chức các bit thuộc tầng vật lý thành các nhóm thông tin được gọi là các khuôn dạng (frame - giống như một byte, một frame là một dãy liên tục các bit được nhóm lại với nhau như một đơn vị dữ liệu) - Phát hiện và sửa sai lỗi. 10
  11. 11. - Kiểm soát luồng dữ liệu. - Định danh các máy tính trên mạng . Tầng liên kết dữ liệu bổ sung thông tin điều khiển riêng của nó vào phía trước gói dữ liệu.Thông tin này bao gồm: - Địa chỉ (vật lý) của máy nguồn và máy đích (Source address, Destination address) . - Thông tin về chiều dài của frame. Một khi dữ liệu được truyền trên mạng, tầng liên kết dữ liệu chờ thông tin phản hồi(Acknowledge –ACK) từ máy tính nhận, báo cho biết là nó đã nhận được tất cả các gói. Trái lại, cácgói còn thiếu sẽ được truyền lại. Tầng liên kết dữ liệu không liên quan đến việc tại sao một gói khôngđến được đích, tầng này chỉ quan tâm đến sự kiện là, nếu một gói nào đó không đến đích thì nó phảiđược truyền lại. Như vậy tầng liên kết dữ liệu cung cấp các phương tiện đảm bảo sự tin cậy cho việctruyền thông tin. Destination Source Control Error Data Checking Address Address Information Information Hình 2.3 Một frame dữ liệu được đơn giản Các thiết bị kết nối mạng được xem như thuộc về tầng liên kết dữ liệu bao gồm: hoá - Bridges (Các cầu nối) - Intelligent hubs (các hub thông minh) Các chức năng của tầng liên kết dữ liệu bình thường được phân tách thành hai tầng con (sub-layer): Điều khiển truy xuất đường truyền (Media Access Control - MAC) Tầng con MAC là lớp con phía dưới của tầng liên kết dữ liệu. Nó chịu trách nhiệm bổ sung địa chỉ vật lý của máy tính đích vào frame dữ liệu. Điều khiển liên kết lôgíc (Logical Link Control – LLC) Tầng con LLC là lớp con phía trên của tầng liên kết dữ liệu và chịu trách nhiệm cung cấp một giao tiếp chung cũng như cung cấp tính tin cậy và các dịch vụ kiểm soát luồng dữ liệu. Nó thiết lập và duy trì liên kết cho việc truyền các frame dữ liệu từ thiết bị này tới thiết bị khác.1.4.3 Tầng mạng (Network Layer) Tầng mạng là tầng thứ ba của mô hình OSI. Mục tiêu chính của nó là di chuyển dữ liệu tới cácvị trí mạng xác định. Để làm điều này, nó dịch các địa chỉ lôgíc thành địa chỉ vật lý tương ứng và sauđó quyết định con đường tốt nhất cho việc truyền dữ liệu từ máy gửi tới máy nhận. Điều này tương tựnhư công việc mà tầng liên kết dữ liệu thực hiện thông qua việc định địa chỉ thiết bị vật lý. Tuy nhiên,việc định địa chỉ của tầng liên kết dữ liệu chỉ hoạt động trên một mạng đơn. Tầng mạng mô tả cácphương pháp di chuyển thông tin giữa nhiều mạng độc lập (và thường là không giống nhau) – được gọilà liên mạng (internetwork) Ví dụ, các mạng cục bộ (LAN) Token Ring hoặc Ethernet có các kiểu địa chỉ khác nhau. Để kếtnối hai mạng này, ta cần một cơ chế định địa chỉ giống nhau mà có thể được hiểu bới cả hai loại mạngđó. Khả năng này được cung cấp bởi giao thức chuyển đổi gói Internet (Internet Packet Exchange –IPX) – một giao thức tầng mạng trong hệ điều hành Novell Netware. Việc định địa chỉ của tầng liên kết dữ liệu để chuyển dữ liệu tới tất cả các thiết bị được gắn tớimột mạng đơn và nhờ vào các thiết bị nhận để xác định xem dữ liệu có được truyền tới nó hay không. 11
  12. 12. Trái lại, tầng mạng chọn một con đường xác định qua một liên mạng và tránh gửi dữ liệu tới các mạngkhông liên quan. Mạng thực hiện điều này bằng việc chuyển mạch (switching), định địa chỉ và các giảithuật tìm đường. Tầng mạng cũng chịu trách nhiệm đảm bảo định tuyến (routing) dữ liệu đúng qua mộtliên mạng bao gồm các mạng không giống nhau. Một vấn đề có thể nảy sinh khi việc định tuyến dữ liệu qua một liên mạng không đồng dạng làsự khác nhau của kích thước gói dữ liệu mà mỗi mạng có thể chấp nhận. Một mạng không thể gửi dữliệu trong các gói có kích thước lớn hơn kích thước của gói dữ liệu mà một mạng khác có thể nhậnđược. Để giải quyết vấn đề này, tầng mạng thực hiện một công việc được gọi là sự phân đoạn(segmentation). Với sự phân đoạn, một gói dữ liệu được phân tách thành các gói nhỏ hơn mà mạngkhác có thể hiểu được - gọi là các packet. Khi các gói nhỏ này đến mạng khác, chúng được hợp nhất(reassemble) thành gói có kích thước và dạng ban đầu. Toàn bộ sự phân đoạn và hợp nhất này xảy ra ởtầng mạng của mô hình OSI.1.4.4 Tầng giao vận (Transport Layer) Tầng giao vận nâng cấp các dịch vụ của tầng mạng. Công việc chính của tầng này là đảm bảodữ liệu được gửi từ máy nguồn phải tin cậy, đúng trình tự và không có lỗi khi tới máy đích. Để đảm bảotruyền dữ liệu tin cậy, tầng giao vận dựa trên cơ chế kiểm soát lỗi được cung cấp bởi các tầng bên dưới.Tầng này là cơ hội cuối cùng để sửa lỗi. Dữ liệu cùng với thông tin điều khiển mà tầng giao vận quảnlý gọi là các phân đoạn (segment) Tầng giao vận cũng chịu trách nhiệm kiểm soát luồng dữ liệu. Tốc độ truyền dữ liệu được xácđịnh dựa trên khả năng mà máy đích có thể nhận các gói dữ liệu được gửi đến nó như thế nào. Dữ liệuở máy gửi được phân chia thành các gói có kích thước tối đa mà loại mạng đó có thể quản lý. Chẳnghạn, một mạng Ethernet không thể điều khiển các gói có kích thước lớn hơn 1500 byte, vì thế tầng giaovận nhận dữ liệu và chia nó thành các gói 1500 byte. Mỗi gói con này được gắn một số trình tự, dùngđể hợp nhất nó ở vị trí đúng bởi tầng giao vận của máy nhận. Công việc này được gọi là sắp xếp theotrình tự (sequencing). Khi gói dữ liệu đến máy nhận, nó được hợp nhất theo đúng trình tự như lúc gửi. Sau đó mộtthông tin báo nhận (acknowledgement - ACK) được gửi quay trở lại máy gửi để báo cho nó biết rằnggói dữ liệu đã đến chính xác. Nếu có lỗi trong gói dữ liệu thì một yêu cầu truyền lại gói đó được gửiquay trở lại thay thế cho ACK. Nếu máy gửi ban đầu không nhận được thông tin ACK (hoặc yêu cầutruyền lại) trong một khoảng thời gian định trước, gói dữ liệu gửi được xem như bị thất lạc hoặc bị hư,khi đó nó sẽ được gửi lại. Trong mạng TCP/IP, các chức năng TCP (Transmission Control Protocol) thuộc về tầng giaovận. Trong mạng Novell Netware sử dụng IPX/SPX thì giao thức SPX (Sequence Packet Exchange)hoạt động ở tầng giao vận.1.4.5 Tầng phiên (hay Tầng giao dịch - Session Layer) Tầng phiên quản lý các liên kết của user trên mạng để cung cấp các dịch vụ cho user đó. Ví dụmột người sử dụng đăng nhập vào một máy tính mạng để lấy file thì một phiên (hay một giao dịch /một liên kết) được thiết lập cho mục đích truyền file. Tầng phiên tạo điều kiện thuận lợi cho việc giao tiếp giữa các hệ thống yêu cầu dịch vụ và cáchệ thống cung cấp dịch vụ. các phiên giao tiếp được kiểm soát thông qua cơ chế thiết lập, duy trì, đồngbộ hoá và quản lý các phiên (hay còn gọi là cuộc hội thoại – dialogue) giữa các thực thể truyền thông.Tầng này cũng trợ giúp các tầng trên định danh và kết nối tới các dịch vụ có thể sử dụng trên mạng.Nếu một phiên giao tiếp bị ngắt, tầng phiên xác định vị trí để khởi tạo lại việc truyền phát một khiphiên giao tiếp đó được tái kết nối. Tầng phiên cũng chịu trách nhiệm xác định thời hạn của phiên giaotiếp. Nó xác định máy tính hoặc nút nào có thể truyền đầu tiên và truyền trong bao lâu. Tầng phiên sử dụng thông tin địa chỉ lôgíc được cung cấp bởi các tầng bên dưới để định danhtên và địa chỉ của các máy chủ mà các tầng trên đòi hỏi. 12
  13. 13. 1.4.6 Tầng trình diễn (Presentation Layer) Tầng trình diễn quản lý cách thức dữ liệu được biểu diễn. Nó là trình dịch giữa ứng dụng vàmạng. Có nhiều cách để biểu diễn dữ liệu, chẳng hạn như các bảng mã ASCII và EDBCDIC cho cácfile văn bản. Tầng trình diễn biến đổi dữ liệu sang một định dạng mà mạng có thể hiểu được. Nó cũngchịu trách nhiệm mã hoá (encrypt) và giải mã (decrypt) dữ liệu - chẳng hạn như dữ liệu được mã hoádữ liệu nó được gửi tới ngân hàng, nếu ta giao dịch trực tuyến với ngân hàng qua Internet.1.4.7 Tầng ứng dụng (Application Layer) Tầng ứng dụng chứa các giao thức và chức năng đòi hỏi bởi ứng dụng của người sử dụng đểthực hiện các công việc truyền thông. Nó không liên quan đến các ứng dụng thực sự đang hoạt độngnhư Microsoft Word hoặc Adobe Photoshop. Các chức năng chung bao gồm: • Các giao thức cung cấp các dịch vụ file từ xa, như các dịch vụ mở file, đóng file, đọc file, ghi file và chia xẻ truy xuất tới file. • Các dịch vụ truyền file và truy xuất cơ sở dữ liệu từ xa. • Các dịch vụ quản lý thông báo cho các ứng dụng thư điện tử. • Các dịch vụ thư mục toàn cục để định vị tài nguyên trên mạng. • Một cách quản lý đồng nhất các chương trình giám sát hệ thống và các thiết bị. • v.v…. Nhiều dịch vụ này được gọi là các giao tiếp lập trình ứng dụng (Application ProgrammingInterface – API). Các API là những thư viện lập trình mà người phát triển ứng dụng có thể sử dụng đểviết các ứng dụng mạng.2. Quá trình xử lý và vận chuyển gói dữ liệu2.1. Mô hình xử lý Bảng sau đây tổng kết các chức năng của mô hình OSI: Tầng Chức năng Ứng dụng Chuyển thông tin từ chương trình này tới chương trình khác. Trình diễn Điều khiển định dạng văn bản và hiển thị chuyển đổi mã. Phiên Thiết lập, duy trì và kết hợp các phiên truyền thông. Giao vận Đảm bảo phân phát chính xác dữ liệu. Mạng Tìm đường và quản lý việc truyền thông báo. Liên kết Dữ liệu Mã hoá, định địa chỉ và truyền thông tin. Vật lý Quản lý kết nối phần cứng Cách dễ nhất để xem xét mô hình OSI và áp dụng nó trong hoạt động mạng là tìm hiểu một quátrình cụ thể diễn ra trong mạng. Một trong những công việc được thực hiện nhiều lần trong một ngàytrên hầu hết các mạng là đọc một thư điện tử (E-mail). Sau khi người sử dụng đăng nhập vào trong mạng và khởi tạo chương trình e-mail, quá trìnhkiểm tra thư mới bắt đầu. 13
  14. 14. Đầu tiên tầng ứng dụng xác nhận yêu cầu (request) về thư thông qua một API chuẩn được xâydựng trong ứng dụng. Tầng ứng dụng nhận yêu cầu này và chuyển nó thành một yêu cầu dữ liệu đượcđọc từ máy chủ e-mail. Yêu cầu được chuyển tới tầng trình diễn. Tầng trình diễn nhận yêu cầu và xác định xem nó nên được định dạng như thế nào theo kiểumạng riêng mà yêu cầu đang hoạt động trên đó. Tầng này cũng xác định xem có bất kỳ đòi hỏi nào vềmã hoá hay không. Dữ liệu sau khi được định dạng (và có thể được mã hoá) được truyền tới tầngphiên. Tầng phiên nhận yêu cầu và gán một thẻ (token) dữ liệu tới nó. Thẻ này là một đơn vị dữ liệuđiều khiển đặc biệt mà nó báo cho phần còn lại của mạng là người sử dụng có quyền truyền dữ liệu.Dữ liệu và thẻ được truyền tới tầng giao vận. Khi tới tầng giao vận, dữ liệu và các thông tin điều khiển được chia thành các khối có kíchthước có thể quản lý được. Nếu dữ liệu quá lớn để thích hợp trong một frame ở tầng liên kết dữ liệu,tầng giao vận sẽ phân chia dữ liệu thành các khối nhỏ hơn và gán một số trình tự (sequence number)hay định danh (identifier) cho mỗi khối. Sau đó từng khối được truyền tới tầng mạng. Tầng mạng bổ sung thông tin địa chỉ lôgíc tới dữ liệu mà nó nhận được từ tầng giao vận saocho các tầng kế tiếp sẽ biết cả địa chỉ nguồn và đích của dữ liệu . Các khối dữ liệu tiếp theo được truyềncùng với thông tin định địa chỉ tới tầng liên kết dữ liệu. Một khi dữ liệu đến được tầng liên kết dữ liệu, chúng được đóng gói thành các frame riêng rẽ.Mỗi frame này kèm theo giải thuật kiểm tra lỗi được biết như là Frame Check Sequence (FCS) -vùng để ghi mã kiểm soát lỗi – được chèn ở cuối mỗi frame. Tầng liên kết dữ liệu sau đó bổ sung thêmmột header tới frame trước khi truyền nó tới tầng vật lý. Phần header này bao gồm địa chỉ vật lý của cảhai nút gửi và nút nhận. Khi dữ liệu bắt đầu tới card giao tiếp mạng (NIC) ở tầng vật lý, nó được gửi ra mạng. Tầng vậtlý không bổ sung bất kỳ thứ gì tới frame và tầng này cũng không quan tâm xem cái gì có trong frame.Nó đơn giản chỉ lấy dữ liệu (các bit) và truyền nó trên mạng. Một khi các gói dữ liệu đến được nút nhận, chúng được lấy lại nhờ NIC của tầng vật lý bên hệthống nhận và được truyền tiếp lên qua các tầng hệ thống đó. Mỗi một tầng dịch thông tin được bổ sungbởi các tầng tương ứng bên hệ thống gửi và sau đó truyền gói lên tầng bên trên cho tới khi cuối cùnggói đó được hợp nhất và yêu cầu được thực thi. Nút nhận sau đó tạo ra một đáp ứng (response) và gửi nó quay trở lại nút gửi ban đầu đi theotrình tự chính xác như mô tả ở trên. Mỗi tầng kế tiếp của mô hình OSI bổ sung thông tin điều khiển,thông tin định dạng hay thông tin định địa chỉ tới dữ liệu mà nó điều khiển. Hệ thống nhận phiên dịchvà sau đó sử dụng thông tin bổ sung khi nó đảo ngược tiến trình, truyền dữ liệu từ tầng vật lý lên tớitầng ứng dụng. 14
  15. 15. Flow Control, Data Tầng ứng dụng Sequencing and Error Checking Information Data Tầng trình diễn Logical Addressing Information Data Tầng phiên Data Framing, Error Checking and Physical Data Tầng giao vận Addressing Information Data Tầng mạng Data Tầng liên kết dữ liệu Data Tầng vật lý Hình 2.4 Dữ liệu được truyền qua mô hình OSI Bảng sau đây tổng kết đơn vị dữ liệu do các tầng quản lý: Tầng Đơn vị dữ liệu Tầng ứng dụng, trình diễn, phiên Data Tầng giao vận Segment Tầng mạng Packet Tầng liên kết dữ liệu Frame Tầng vật lý Bit2.2 Mô tả các thành phần của khuôn dữ liệu (Frame) Như ta đã thấy ở phần trên, dữ liệu khi truyền ngang qua mạng được phân tách thành nhữngkhối nhỏ, có kích thước phụ thuộc vào hình trạng lôgíc của mạng đó. Như đối với mạng Ethernet khôngthể sử dụng các khối dữ liệu lớn hơn 1500 byte. Các khối dữ liệu nhỏ này được gọi là các frame(khung hoặc khuôn dạng). Có hai loại frame: Ethernet và Token Ring – tương ứng với tên hai loại mạng được sử dụngthông thường nhất. Công ty Xerox Corporation bắt đầu phát triển Ethernet vào năm 1970. Sau đó do liên kết giữaXerox Corp. với DEC và Intel, Ethernet đã được cải tiến và hiện giờ có 4 công nghệ Ethernet chủ yếuđang được sử dụng – 10Base2, 10Base5, 10BaseT và 100BaseT. Token Ring đã được phát triển bởi IBM vào năm 1980 và dựa trên liên kết giữa các nút vớicông nghệ vòng (ring): một thẻ bài (token) được truyền quanh các nút. Một nút chỉ có thể truyền dữliệu trên mạng sau khi nó nhận được thẻ bài. Cáp nối mạng hình thành một vòng (ring hoặc circle) vàcác tín hiệu dữ liệu được truyền chỉ theo một hướng quanh vòng. 15
  16. 16. Mặc dù về lý thuyết có thể truyền cả hai frame Ethernet và Token Ring trên cùng một mạng,nhưng điều này không thực hiện trong thực tế. Giao tiếp Ethernet không thể phiên dịch các frameToken Ring và trái lại. Một mạng luôn chỉ là Ethernet hoặc Token Ring chứ không thể đồng thời cả hai.Tuy nhiên có thể kết hợp các giao thức trên cùng trên một mạng. Chẳng hạn, có thể sử dụng cả hai bộgiao thức TCP/IP và IPX/SPX trên mạng mạng Ethernet, vì cả hai giao thức này cùng sử dụng một kiểuframe dữ liệu.2.2.1 Một khuôn dữ liệu Ethernet điển hìnhCác thành phần của frame Ethernet 802.3 bao gồm: • Preamble (Phần mở đầu)– Đánh dấu bắt đầu của toàn bộ frame, là tín hiệu thông báo tới mạng rằng dữ liệu đang truyền. (Vì trường này là một phần của quá trình giao tiếp, nên nó không được tính vào kích thước của frame) • Start of Frame Delimiter (SFD) – Chứa thônng tin khởi đầu của việc định địa chỉ frame. • Destination Address – Chứa địa chỉ của nút đích. • Source Address – Chứa địa chỉ của nút nguồn. • Length (LEN) – Chứa chiều dài của gói. • Data – Chứa dữ liệu được truyền từ nút nguồn. • Pad – Được sử dụng để tăng kích thước của frame tới kích thước yêu cầu nhỏ nhất là 46 byte. • Frame Check Sequence (FCS) – Cung cấp một giải thuật để xác định xem dữ liệu nhận được có chính xác hay không. Giải thuật được sử dụng thông thường nhất là Cyclic Redundancy Check (CRC).2.2.2 Một khuôn dữ liệu Token Ring điển hình 16
  17. 17. Các thành phần của frame Token ring 802.5 bao gồm: • Start Delimiter (SD) – Báo hiệu bắt đầu gói. Nó là một trong ba trường tạo thành khuôn dạng Token Ring. • Access Control (AC) – Chứa thông tin về độ ưu tiên của frame. Nó là trường thứ hai tạo thành khuôn dạng Token Ring. • Frame Control (FC) – Định nghĩa kiểu của frame, được dùng trong Frame Check Sequence. • Destination Address – Chứa địa chỉ của nút đích. • Source Address – Chứa địa chỉ của nút nguồn. • Data – Chứa dữ liệu được truyền từ nút nguồn, cũng có thể chứa thông tin quản lý và tìm đường. • Frame Check Sequence (FCS) – Được sử dụng để kiểm tra tính toàn vẹn của frame. • End Delimiter (ED) – Báo hiệu kết thúc frame. Nó là trường thứ ba của khuôn dạng Token Ring. • Frame Status (FS) – Báo hiệu nút đích nhận dạng và sao chép đúng frame hay không.2.2.3 Giới thiệu các chuẩn đặc tả mạng IEEE 802.x Tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế (ISO) chịu trách nhiệm xây dựng mô hình OSI. Chính ISOcũng thông qua một tập các chuẩn được gọi là đề án “Project 802”, được dùng để chuẩn hoá các thànhphần vật lý của một mạng. Các chuẩn này do Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử (Institute of Electrical andElectronic Engineers – IEEE) xây dựng, bao gồm các vấn đề liên quan đến khả năng kết nối, môitrường truyền mạng, các giải thuật kiểm tra lỗi, sự mã hoá và các công nghệ khác. Bảng sau đây tổng quát hoá các chuẩn trong đề án “Project 802” :Chuẩn Tên Giải thích802.1 Internetworking Bao gồm việc định tuyến, tạo cầu nối, và các giao tiếp liên mạng. 17
  18. 18. Chuẩn Tên Giải thích Liên quan tới việc kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng dữ liệu qua các802.2 Logical Link Control frame.802.3 Ethernet LAN Bao gồm tất cả các dạng đường truyền và giao tiếp Ethernet802.4 Token Bus LAN Bao gồm tất cả các dạng đường truyền và giao tiếp Token Bus802.5 Token Ring LAN Bao gồm tất cả các dạng đường truyền và giao tiếp Token Ring Metropolitan Area802.6 Bao gồm các công nghệ, định địa chỉ và các dịch vụ MAN Network (MAN) Broadband Technical Bao gồm môi trường truyền, giao tiếp và các thiết bị khác cho802.7 Advisory Group mạng băng tần dải rộng. Fibre-Optic Technical Bao gồm đường truyền cáp quang và các công nghệ cho các loại802.8 Advisory Group mạng khác nhau. Integrated Voice / Bao gồm sự tích hợp tiếng nói và dữ liệu qua một đường truyền802.9 Data Networks mạng. Bao gồm các vấn đề về kiểm soát truy xuất mạng, sự mã hoá, xác802.10 Network Security nhận và các vấn đề bảo mật khác.802.11 Wireless Networks Các chuẩn cho mạng không dây. High-Speed Bao gồm các công nghệ 100Mbs-plus, kể cả 100BaseVG-802.12 Networking AnyLAN3. Mô hình tham chiếu TCP/IP3.1. Các lớp của mô hình tham chiếu TCP/IP Microsoft Networking là sự kết hợp của IBM & Microsoft, nó là lớp các giao thức, so sánh vớimô hình OSI ( Hình 4.3 )3.2. Các bước đóng gói dữ liệu trong mô hình TCP/IP 18
  19. 19. Trong mạng máy tính, đóng gói là phương thức thiết kế các giao thức truyền thông kiểm mô đun, trongđó các chức năng luận lý riêng biệt trong mạng được trừu tượng hóa bằng cách đóng gói dữ liệu hay ẩnthông tin với các đối tượng tầng cao hơn.Tầng vật lý có vai trò truyền thông dữ liệu trên thiết bị vật lý. Đóng gói tầng liên kết cho phép kết nốimạng cục bộ và giao thức IP (tầng mạng)dụng cho phép đánh địa chỉ các máy tính toàn cầu; UDP (tầnggiao vận) đưa vào đánh dấu chương trình đang làm việc, ví dụ thông số cổng chỉ rõ dịch vụ nào đangtruyền thông tin: web hay TFTP...Trong các thảo luận về đóng gói, lớp trừu tượng hơn thường được gọi là lớp cao hơn, lớp cụ thể hơngọi là lớp thấp hơn. Đôi khi các cụm lớp cao và lớp thấp được dùng để chỉ các lớp cao và thấp hơn IP(tầng mạng). 19
  20. 20. Chương 3: Địa chỉ IP1. Tổng quan về địa chỉ IP Địa chỉ IP là địa chỉ có cấu trúc, được chia làm hai hoặc ba phần là network_id và host_id hoặcnetwork_id và subnet_id và host_id. Địa chỉ IP là một con số có kích thước 32 bit. Khi trình bày người ta chia con số 32 bit nàythành bốn phần, mỗi phần có kích thước 8 bit, gọi là octet hoặc byte. Có các cách trình bày sau : - Ký pháp thập phân có dấu chấm. Ví dụ : 172.16.30.56 - Ký pháp nhị phân . Ví dụ : 10101100 00010000 00011110 00111000. - Ký pháp thập lục phân. Ví dụ : 82 39 1E 38. Không gian địa chỉ IP (gồm 232 địa chỉ) được chi thành 5 lớp : A,B,C,D,và E. Trong đó các lớpA,B,C được triển khai để đặt cho các host trên mạng Internet, lớp D dùng cho các nhóm multicast, cònlớp E phục vụ cho mục đích nghiên cứu.Một số khái niệm và thuật ngữ liên quan : Địa chỉ host là địa chỉ IP có thể dùng để đặt cho các interface của các host. Hai host nằm cùngmột mạng sẽ có network_id giống nhau và host_id khác nhau. Địa chỉ mạng (network address): là địa chỉ IP dùng để đặt cho các mạng. Phần host_id của địachỉ chứa các bit 0. Địa chỉ này không thể dùng để đặt cho một Interface. Ví dụ : 172.29.0.0 Địa chỉ Broadcast : là địa chỉ IP được dùng để đại diện cho tất cả các host trong mạng. phầnhost_id chỉ chứa các bit 1. Địa chỉ này cũng không thể dùng để đặt cho một host được. ví dụ :172.29.255.255.* Các phép toán làm việc trên bit : A B A AND B A OR B 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0Ví dụ sau minh họa phép AND giữa địa chỉ 172.29.14.10 và mask 255.255.0.0172.29.14.10 = 10101100 00011101 00001110 00001010255.255.0.0 = 11111111 11111111 00000000 00000000 AND172.29.0.0 = 10101100 00011101 00000000 00000000 Mặt nạ mạng (network mask) : là 1 con số dài 32 bit, là phương tiện giúp máy xác định đượcđịa chỉ mạng của một địa chỉ IP (bằng cách AND giữa địa chỉ IP với mặt nạ mạng) để phục vụ chocông việc routing. Mặt nạ mạng cũng cho biết số bit nằm trong phần host_id. Được xây dựng bằng cáchbật các bit tương ứng với phần network_id và tắt các bit tương ứng với phần host_id.Mặt nạ mặc định của các lớp không chia mạng con : Lớp A 255.0.0.0 Lớp B 255.255.0.0 Lớp C 255.255.255.02.Giới thiệu các lớp địa chỉ IP2.1. Lớp ADành 1 byte (8 bit) cho phần network_id và 3 byte (24 bit) cho phần host_id. 20
  21. 21. Để nhận biết lớp A, bit đầu tiên của byte đầu tiên phải là bit 0. Dưới dạng nhị phân, byte này códạng 0XXXXXXX. Vì vậy những địa chỉ IP có byte đầu tiên nằm trong khoảng từ 0 đến127(01111111) sẽ thuộc lớp A. Ví dụ : 50.14.32.8 Byte đầu tiên này cũng chính là network_id, trừ đi bit đầu tiên làm id nhận dạng lớp A, còn lại 7bit để đánh thứ tự các mạng, ta được 128 (27) mạng lớp A khác nhau. Bỏ đi hai trường hợp là 0 và 127.Kết quả là lớp A chỉ còn 126 địa chỉ mạng, 1.0.0.0 đến 126.0.0.0 Phần host_id chiếm 24 bit, tức có thể đặt đặt địa chỉ cho 16,777,216 host khác nhau trong mỗimạng. Bỏ đi địa chỉ mạng(phần host_id chứa toàn các bit 0) và một địa chỉ broadcast (phần host_idchứa toàn các bit 1) như vậy có tất cả 16,777,214 host khác nhau trong mỗi mạng lớp A. Ví dụ đối vớimạng 1.0.0.0 thì những giá trị host hợp lệ là 10.0.0.1 đến 10.255.255.254.2.2. Lớp B Dành 2 byte cho mỗi phần network_id và host_id. Dấu hiệu để nhận dạng địa chỉ lớp B là byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng 2 bit 10. Dưới dạng nhịphân, octet có dạng 10XXXXXX. Vì vậy những địa chỉ nằm trong khoảng từ 128 (10000000) đến 191(10111111) sẽ thuộc về lớp B. Ví dụ : 172.29.10.1 Phần network_id chiếm 16 bit bỏ đi 2 bit làm ID cho lớp, còn lại 14 bit cho phép ta đánh thứ tự16,384 (214) mạng khác nhau (128.0.0.0) đến (đến 191.255.0.0). Phần host_id dài 16 bit hay có 65536 (216) bit giá trị khác nhau trừ đi hai trường hợp còn lại65534 host trong một mạng lớp B. ví dụ đối với mạng 172.29.0.0 thì các địa chỉ host hợp lệ là từ172.29.0.1 đến 172.29.255.254. 21
  22. 22. 2.3. Lớp C Dành 3 byte cho phần network_id và 1 byte cho phần host_id.Byte đầu tiên luôn bắt đầu bằng 3 bit 110, và dạng nhị phân của octet này là 110XXXXX. Như vậynhững địa chỉ nằm trong khoảng từ 192(11000000) đến 223(11011111) sẽ thuộc về lớp C.Ví dụ : 203.162.41.235.Phần network_id dùng 3 byte hay 24 bit, trừ đi 3 bit làm ID cho lớp, còn lại 21 bit hay 2,097,152 (221)địa chỉ mạng (từ 192.0.0.0 đến 223.255.255.0).Phần host_id dài 1 byte cho 256 (28) giá trị khác nhau. Trừ đi hai trường hợp đặc biệt ta còn 254 hostkhác nhau trong một mạng lớp C. Ví dụ đối với mạng 203.162.41.0, các địa chỉ host hợp lệ là từ203.162.41.1 đến 203.162.41.254.2.4. Lớp D và E Các địa chỉ có byte đầu tiên nằm trong khoảng 224 đến 256 là các địa chỉ thuộc lớp D và E. Docác lớp này không phục vụ cho việc đánh địa chỉ trên các host nên không trình bày ở đây.2.5. Ví dụ cách triển khai đặt địa chỉ IP cho một hệ thống mạng3. Chia mạng con Giả sử ta phải tiến hành chia địa chỉ IP cho hệ thống có cấu trúc như sau : 22
  23. 23. Theo hình trên, ta bắt buộc phải dùng đến tấc cả là 6 đường mạng riêng biệt để đặt cho hệ thống mạngcủa mình, mặc dù trong mỗi mạng chỉ dùng đến vài địa chỉ trong tổng số 65,534 địa chỉ hợp lệ nên cómột sự lãng phí to lớn. Thay vì vậy, khi sử dụng kỹ thuật chia mạng con ta chỉ cần sử dụng một đườngmạng 150.150.0.0 và chia đường mạng này thành sáu mạng con theo hình bên dưới : 23
  24. 24. Rõ ràng khi cấp phát địa chỉ cho các hệ thống mạng lớn, người ta phải sử dụng kỹ thuật chiamạng con trong tình hình địa chỉ IP ngày càng khan hiếm. xét về khía cạnh kỹ thuật, chia mạng conchính là dùng một số bit trong phần host_id ban đầu để đặt cho các mạng con. Lúc này cấu trúc của địachỉ IP gồm 3 phần : network_id, subnet_id và host_id. Số bit dùng trong Subnet_id bao nhiêu là tùythuộc vào chiến lược chia của người quản trị, có thể là con số tròn byte (8bit) hoặc một số bit lẻ vẫnđược. Tuy nhiên ta không thể để Subnet_id chiếm trọn số bit có trong host_id ban đầu, cụ thể làsubnet_id<=host_id – 2. Số lượng host trong mỗi mạng con được xác định bằng số bit trong phần host_id; 2 x-2(trườnghợp đặt biệt) là số địa chỉ hợp lệ có thể đặt cho các host trong mạng con. Tương tự số bit trong phầnsubnet_id xác định số lượng mạng con. Giả sử số bit là y -- 2y là số lượng mạng con có được. Một số khái niệm mới : Địa chỉ mạng con (địa chỉ đường mạng) : bao gồm cả phần network_id và subnet_id, phầnhost_id chỉ chứa các bit 0. Theo hình trên thì ta có các địa chỉ mạng con sau: 150.150.1.0, 150.150.2.0. Địa chỉ broadcast trong một mạng con : bật tất cả các bit trong phần host_id lên 1. Ví dụ địa chỉbroadcast của mạng con 150.150.1.0 là 150.150.1.255. Mặt nạ con (subnet mask) : giúp máy tính xác định được địa chỉ mạng con của một địa chỉ host.Để xây dựng mặt nạ mạng con cho một hệ thống địa chỉ, ta bật các bit trong host_id bằng 0. Ví dụ mặtnạ mạng con ta dùng cho hệ thống mạng trong mô hình trên là 255.255.255.0 Vấn đề đặt ra là khi xác định được một địa chỉ IP (ví dụ : 172.29.8.230) ta không thể biết đượchost này nằm trong mạng nào (không thể biết mạng này có chia mạng con hay không, và có nếu chia thìdùng bao nhiêu bit để chia). Chính vì vậy khi ghi nhận địa chỉ IP của một host, ta cũng phải cho biếtsubnet mask là bao nhiêu, ví dụ : 12.29.8.230/255.255.255.0 hoặc 172.29.8.230/24. 24
  25. 25. Chương 4: Phương tiện truyền dẫn và các thiết bị mạng1. Giới thiệu về môi trường truyền dẫn1.1. Khái niệm Trên một mạng máy tính, các dữ liệu được truyền trên môi trường truyền dẫn, nó là phương tiệnvật lý cho phép truyền tải tín hiệu giữa các thiết bị. Có 2 loại phương tiện truyền dẫn chủ yếu : hữutuyến (bounded media) và vô tuyến (boundless media).Thông thường hệ thống sử dụng 2 tín hiệu này là : digital và analog.1.1.1 Tín hiệu tương tự Tín hiệu tương tự là tín hiệu bao gồm hàng loạt các sóng liên tục do sự biến đổi của điện áp. Nócũng tương tự như quá trình truyền tín hiệu trên điện thoại. Tín hiệu tương tự không có khả năng loạibỏ nhiễu trên đường truyền trong quá trình truyền dữ liệu, và do đó nhiễu sẽ làm cho qua trình truyềndữ liệu không có tính chính xác cao. Các đại lượng đặc trưng cho tín hiệu tương tự là: Biên độ và tần số. Ðại lượng để đo tần số làHz. Một trong những vấn đề của tín hiệu tương tự đó là chúng bị suy giảm. Biên độ của tín hiệu sẽtỷ lệ nghịch với khoảng cách mà tín hiệu truyền đi. Khi tín hiệu tương tự đi qua các thiết bị như HUB,hay Repeater thì biên độ của tín hiệu được khuyếch đại, nhưng nhiễu cũng vì vậy mà được khuyếch đạitheo (Hình 3.1). Hình 4.1 Tín hiệu tương tự 25
  26. 26. 1.1.2 Tín hiệu số Tín hiệu số được tạo thành từ giá trị của các xung điện áp. Nhưng khi chúng đi qua các thiết bịnhư HUB hay Repeater thì chúng chỉ truyền hay lập lại các tín hiệu nguyên mẫu 1 hay 0 , quá trình nàygọi là tái tạo lại. Tín hiệu số ít bị ảnh hưởng của nhiễu do đó có độ tin cậy cao hơn so với tín hiệu tươngtự (Hình 3.2). Hình 4.2 Tín hiệu số1.2. Tần số truyền thông1.3. Các đặc tính của phương tiện truyền dẫn Một số vấn đề cần quan tâm khi quyết định môi trường truyền thông trên mạng, bao gồm: dunglượng (throughput), băng thông (bandwidth), chi phí, kích thước, độ linh động, các thiết bị liên kết, vànhiễu. Dung lượng (throughput hay capacity) là lượng dữ liệu đi qua đường truyền trong một đơn vịthời gian. Ðơn vị là MegaBits/giây (Mbps). Dung lượng của mạng máy tính phụ thuộc vào khoảng cáchđịa lý và môi trường đang sử dụng. Băng thông (bandwidth) là đại lượng dùng để đo sự sai biệt giữa tần số lớn nhất và tần số nhỏnhất của môi trường truyền. Nó liên quan trực tiếp đến dung lượng của đường truyền, nếu một mạngmáy tính đang hoạt động ở tần số 870MHz và 880Hz thì băng thông của nó là 10MHz. Thông thườngbăng thông là lượng dữ liệu thật sự đi qua đường truyền. Ðơn vị đo là Hz. So sánh tín hiệu số tần số cao và tần số thấp Chi phí là một trong các yếu tố quan trọng nó phụ thuộc vào một số các yếu tố như: chi phí càiđặt, chi phí cơ sở hạ tầng, chi phí bảo trì và hổ trợ v.v... Kích thước và quy mô của môi trường truyền thông mạng máy tính phụ thuộc vào số nút trên mỗiphân đoạn, số phân đoạn và chiều dài của mỗi phân đoạn. Việc chọn lựa cáp nào sẽ ảnh hưỡng đến cácyếu tố trên. 26
  27. 27. Số nút trên mỗi phân đoạn càng nhiều sẽ làm suy giảm tín hiệu trên đường truyền. Tín hiệu saukhi đi qua mỗi nút sẽ bị suy giảm và do đó dữ liệu nhận được ở nút sau có thể khác nút trước. Số núttrên mỗi phân đoạn và chiều dài tổng cộng của cả phân đoạn đều phụ thuộc vào dạng cáp đang dùng. Một yếu tố khác cũng đáng quan tâm đó là độ trễ tín hiệu. Ðộ trễ là thời gian từ lúc tín hiệuđược truyền đi cho đến khi nhận được tín hiệu. Ví dụ khi dùng MS Word để xử lý một văn bản đượclấy trên server, khi nguời dùng nhấn Save trên thanh toolbar, thì độ trễ là thời gian được tính từ khi MSWord hiện ra thông báo đi qua mô hình OSI ra card mạng tới cáp, đi qua trường truyền dẫn , quaHUB/SWITCH/ROUTER tới card mạng trên server đi qua mô hình OSI và được chấp nhận bởi server.Lỗi trên đường truyền có thể xảy ra khi thời gian trễ là đủ lớn. Do đó mỗi dạng cáp thường hay qui địnhsố phân đoạn và chiều dài tối đa cho một phân đoạn để tránh lỗi xảy ra. Thiết bị liên kết (Connectors) là các thiết bị dùng để liên kết dây mạng với các nút trên mạng.Các nút này có thể là các trạm làm việc, các máy chủ, các máy in, HUB, Switchs, Routers. Có một sốthiết bị như: BNC, T-Connector, RJ45. (Hình 3.3) Hình3.3 Một số thiết bị mạng Nhiễu điện từ: bất kỳ hệ thống cáp nào cũng có nhiễu. Nhiễu càng nhiều thì càng ảnh hưởng đếnchất lượng đường truyền. Có 2 nguyên nhân chính gây ra nhiễu đó là do điện và do tần số sóng âmthanh.2. Các loại cáp mạng2.1 Cáp đồng trục (Coaxial cable) Là loại cáp xuất hiện đầu tiên, gồm hai dây dẫn: một lõi bên trong và một lớp bọc ngoài. (Hình3.4) 27
  28. 28. Hình3.4 Cáp đồng trục Cáp đồng trục chia ra làm hai loại • Cáp đồng trục dày (Thick cable) - 10BASE-5 • Cáp đồng trục mảnh (Thin Cable) - 10BASE-2 Một số thông số kỹ thuật về 2 loại cáp này: Cáp đồng trục mảnh (10BASE-2) Giá trị Tốc độ truyền dữ liệu ( Max) 10 Mbps Số repeaters (Max) 4 Chiều dài tối đa cho 1 phân đoạn 185 meters Số trạm tối đa trên 1 phân đoạn 30 Số trạm tối đa 90 Khảng cách tối thiểu giữa hai trạm 0.5m Cáp đồng trục dày ( 10BASE-5) Giá trị Tốc độ truyền dữ liệu ( Max) 10 Mbps Số repeaters (Max) 4 Chiều dài tối đa cho 1 phân đoạn 500 meters Số trạm tối đa trên 1 phân đoạn 50 Số trạm tối đa 300 Khảng cách tối thiểu giữa hai trạm Multiples of 2.5m Cáp đồng trục dày (RG-62) thường được dùng trong một mạng máy tính nó tạo thành cácđường xương sống (backbone) trong hệ thống mạng (Hình 3.5) 28
  29. 29. Hình 3.5 Sơ đồ mạng dùng cáp đồng trục dày Cáp đồng trục mảnh (RG-58A/U) thường dùng để nối các trạm làm việc trên một mạng cục bộ(Hình 3.6). Hình 3.6 Sơ đồ mạng dùng cáp đồng trục mảnh Cáp đồng trục có các tính chất sau: • Bị ảnh hưỡng của nhiễu bên ngoài và phải được bọc để làm giảm độ nhiễu ảnh hưởng đó. • Khi khoảng cách mạng lớn, nó có thể thu lấy các nhiễu tạp âm và nhiễu từ xe cộ và các nguồn điện khác. • Phát ra các tín hiệu khác.2.2 Cáp xoắn đôi (Twisted Pair cable) 29
  30. 30. Có hai loại cáp xoắn đôi: • Có bọc ngoài (Shielded Twisted Pair cable - STP) • Không bọc ngoài (Unshielded Twisted Pair cable - STP). Riêng loại cáp dùng cho mạng Ethernet là loại cáp xoắn đôi không bọc ngoài hay còn gọi là cáp UTP (Hình 3.7). Hình 3.7 Cáp xoắn đôi Ngoài ra cáp UTP loại 5 còn gọi là cáp 10BASE-T Cáp xoắn đôi có các tính chất sau  Là hệ thống cáp kinh tế nhất  Có thể dùng những đường cáp điện thoại có sẵn trong một số trường hợp  Có chiều dài hạn chế  Có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài2.3 Cáp xoắn đôi có vỏ bọc chống nhiễu STP Gồm nhiều cặp xoắn đôi được phủ bên ngoài một lớp vỏ làm bằng dây đồng bên. Lớp vỏ này cótác dụng chống EMI từ bên ngoài và chống phát xạ nhiễu bên trong. Lớp vỏ bọc chống nhiễu này đượcnối đất để thoát nhiễu. Cáp xoắn đôi có bọc ít bị tác động bởi nhiễu điện và có tốc độ truyền qua khoảncách xa cao hơn cáp xoắn đôi trần. Chi phí : đắt tiền hơn thinnet và UTP nhưng lại rẻ hơn thicknet và cáp quang. Tốc độ : tốc độ lý thuyết 500 Mbps, thực tế khoảng 155 Mbps, với đường truyền 100m. tốc độphổ biến 16 Mbps. Độ suy dần : tín hiệu yếu dần nếu cáp càng dài, thông thường ngắn hơn 100m. Đầu nối : STP sử dụng đầu nối DIN (DB-9).2.4 Cáp xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP Gồm nhiều cặp xoắn như cáp STP nhưng không có lớp vỏ đồng chống nhiễu. Cáp xoắn đôi trầnsử dụng chuẩn 10BaseT hoặc 100BaseT. Do giá thành rẻ nên nhanh chóng đã trở thành loại cáp mạngcục bộ được ưa chuộng nhất. Độ dài tối đa của một đoạn cáp là 100 mét. Không có vỏ bọc chống nhiễunên dễ bị nhiễu khi đặt gần các thiết bị và cáp khác do đó thông thường dùng để đi dây trong nhà. Đầunối dùng RJ-45. Cáp UTP có các loại :- Loại 1 : truyền âm thanh, tốc độ nhỏ hơn 4 Mbps.- Loại 2 : cáp này gồm bốn dây xoắn đôi, tốc độ 4 Mbps.- Loại 3 : truyền dữ liệu với tốc độ lên đến 10 Mbps. Cáp này gồm 4 dây xoắn đôi với mắt xoắn trênmỗi foot.- Loại 4 : truyền dữ liệu, 4 cặp xoắn đôi, tốc độ đạt 16 Mbps.- Loại 5 : truyền dữ liệu, 4 cặp xoắn đôi, tốc độ đạt 100 Mbps. 30
  31. 31. 2.5 Cáp quang Một số đặc điểm cơ bản của cáp sợi quang: • Có nhiều kích cỡ khác nhau và chúng chuyển tải ánh sáng chớ không phải điện. • Thường được dùng kết hợp với những loại cáp khác như là một đường nối kiểu xương sống giữa các server và các LAN • Có ưu thế lớn về chiều dài cáp và tốc độ truyền nhanh hơn hẳn các loại cáp khác • Không phát ra tín hiệu • Không bị ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài Các thông số kỹ thuật của hệ thống cáp rất quan trọng, có thể kiểm tra theo 5 tính chất sau: Chiều dài - Hệ số suy giảm - Nhiễu chen ngang đầu cáp - Tạp nhiễu - Ðộ thất thoát2.6 Các kỹ thuật bấm cáp mạng3. Đường truyền vô tuyến3.1 Sóng vô tuyến Radio : Quang phổ của điện tử nằm trong khoảng 10 KHz đến 1 GHz. Có nhiều dãi tần : sóngngắn, VHF , UHF.Đặt tính truyền : tần số đơn, công suất thấp không hỗ trợ tốc độ dữ liệu các mạng cục bộ LAN yêu cầu.Tầng số đơn, công suất cao dễ cài đặt, băng thông cao từ 1->10 Mpbs, suy hao chậm. Khả năng nhiễu 31
  32. 32. từ thấp, bảo mật kém. Giá thành cao trung bình. Radio quang phổ trải độ tin cây cao, bảo mật dữ liệu.băng thông cao, tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt theo yêu cầu của các mạng cục bộ.3.2 Sóng viba Truyền thông viba có hai dạng: viba mặt đất và vệ tinh. Viba mặt đất sử dụng các trạm thu vàphát. Kỹ thuật truyền thông vệ tinh sử dụng các trạm thu mặt đất (các đĩa vệ tinh) và các vệ tinh. Tínhiệu đến vệ tinh và từ vệ tinh đến trạm thu một lược đi hoặc về 23.000 dặm. Thời gian truyền một tínhiệu độc lập với khoảng cách. Thời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh đến các trạm nằm vòng tròn 1/3 chuvi quả đất là như nhau, gọi là trể lan truyền,. Thông thường là 0.5 đến 5 giây.3.3 Hồng ngoại Có 2 phương thức kết nối mạng Point To Point và Multi Point. Point To Point tiếp sóng các tínhiệu hồng ngoại từ thiết bị này sang thiết bị khác. Giải tần từ 100Ghz đến 1000 Thz. Tốc độ truyền từ100Kbps đến 16 Mbps. Multi Point truyền đồng thời các tín hiệu hồng ngoại đến các thiết bị. Giải tầnsố từ 100Ghz đến 1000 Thz, nhưng tốc độ truyền chỉ đạt tối đa 1Mbps.4. Các thiết bị mạng4.1 Card mạng( Adapter)- Card mạng - NIC là một tấm mạch in đợc cắm vào trong máy tính dùng để cung cấp cổng kết nối vàomạng. Card mạng đợc coi là một thiết bị hoạt động ở lớp 2 của mô hình OSI.- Mỗi card mạng có chứa một địa chỉ duy nhất là địa chỉ MAC - Media Access Control. Card mạngđiều khiển việc kết nối của máy tính vào các phng tiện truyền dẫn trên mạng.4.2 ModemLà thiết bị dùng để nối hai máy tính hay hai thiết bị ở xa thông qua mạng điện thoại. Modem thường cóhai loại : Internal và External. Cả hai loại trên đều dùng cáp RJ-11 để nối với điện thoại.Chức năng của modem là chuyển đổi tín hiệu số digital thành tín hiệu tương tự anolog để truyền dữ liệutrên dây điện thoại. Tại đầu nhận, modem chuyển dữ liệu ngược lại từ dạng tín hiệu tương tự analogsang tín hiệu số digital để truyền vào máy tính. Ngoài ra modem cài được sử dụng để làm dịch vụ RAS.4.3 Repeater- Trong một mạng LAN, giới hạn của cáp mạng là 100m (cho loại cáp mạng CAT 5 UTP – là cáp đượcdùng phổ biến nhất), bởi tín hiệu bị suy hao trên đường truyền nên không thể đi xa hơn. Vì vậy, để cóthể kết nối các thiết bị ở xa hơn, mạng cần các thiết bị để khuếch đại và định thời lại tín hiệu, giúp tínhiệu có thể truyền dẫn đi xa hơn giới hạn này.- Repeater là một thiết bị ở lớp 1 (Physical Layer) trong mô hình OSI. Repeater có vai trò khuếch đạitín hiệu vật lý ở đầu vào và cung cấp năng lượng cho tín hiệu ở đầu ra để có thể đến được những chặngđường tiếp theo trong mạng.4.4 Hub- Hub được coi là một Repeater có nhiều cổng. Một Hub có từ 4 đến 24 cổng và có thể còn nhiều hơn.Được sử dụng để khuếch đại tín hiệu đến và cho tín hiệu ra những cổng còn lại, đảm bảo mức tín hiệucần thiết. Hub họat động ở mức 1 của mô hình OSI.- Nhiệm vụ của hub chỉ đơn giản là nhận dữ liệu đến (các frame - khung dữ liệu) và phát tán chúng trởlại các thiết bị gắn trong mạng.- Hub hoạt động theo cơ chế quảng bá (broadcast), nó không có kiểu sắp xếp thông minh nên nó khôngxác định được cổng nào yêu cầu khung dữ liệu, cổng nào không để gửi cho từng cổng cụ thể. Vì thế nógửi cho tất cả các cổng trong mạng, cổng nào có yêu cầu thì tự kiểm tra và tiếp nhận dữ liệu mình cần.- Cơ chế phát tán khung dữ liệu tới mọi cổng đơn đảm bảo ít nhất mỗi khung đều được gửi tới các đíchyêu cầu. Và nó chỉ biết phát ra mà không cần nhận lại thông tin phản hồi xác nhận.4.5 Bridge 32
  33. 33. - Bridge là thiết bị mạng thuộc lớp 2 của mô hình OSI (Data Link Layer). Bridge được sử dụng để ghépnối 2 mạng để tạo thành một mạng lớn duy nhất. Bridge được sử dụng phổ biến để làm cầu nối giữa haimạng Ethernet. Bridge quan sát các gói tin (packet) trên mọi mạng. Khi thấy một gói tin từ một máytính thuộc mạng này chuyển tới một máy tính trên mạng khác, Bridge sẽ sao chép và gửi gói tin này tớimạng đích.- Ưu điểm của Bridge là hoạt động trong suốt, các máy tính thuộc các mạng khác nhau vẫn có thể gửicác thông tin với nhau đơn giản mà không cần biết có sự "can thiệp" của Bridge. Một Bridge có thể xửlý được nhiều lưu thông trên mạng như Novell, Banyan... cũng như là địa chỉ IP cùng một lúc.- Nhược điểm của Bridge là chỉ kết nối những mạng cùng loại và sử dụng Bridge cho những mạng hoạtđộng nhanh sẽ khó khăn nếu chúng không nằm gần nhau về mặt vật lý.4.6 Switch- Switch đôi khi được mô tả như là một Bridge có nhiều cổng. Trong khi một Bridge chỉ có 2 cổng đểliên kết được 2 segment mạng với nhau, thì Switch lại có khả năng kết nối được nhiều segment lại vớinhau tuỳ thuộc vào số cổng (port) trên Switch.- Switch hoạt động ở mức cao hơn hub, tại tầng 2 (Data Link layer). Một switch cũng tương tự như mộthub, nhưng thông minh hơn. Tốc độ thực thi cao hơn nhiều so với hub.- Không giống như hub, switch kiểm tra kỹ lưỡng từng gói dữ liệu nhận được, xác định nguồn và đíchmỗi gói. Sau đó chờ các gói dữ liệu chuyển đến đích một cách chính xác. Switch sử dụng địa chỉ MAC(Media Access Control) của các thiết bị mạng để tìm ra thiết bị đích. Địa chỉ MAC là một mã ID 16 kýtự duy nhất, là địa chỉ phần cứng cố định trong từng thiết bị.- Để hoạt động hiệu quả, mỗi switch tạo ra một link liên kết chuyên dụng tạm thời giữa nơi gửi và nơinhận, tương tự như một kênh điện thoại chuyển mạch.Với cơ chế phân phối gói dữ liệu tới đúng thiết bịđòi hỏi, switch càng hiệu quả hơn khi người dùng sử dụng băng thông mạng.- Một tính năng nâng cao ở switch nữa là khả năng giải quyết xung đột dữ liệu. Các xung đột này xuấthiện khi các máy trong mạng cùng một lúc gửi dữ liệu quảng bá tới tất cả các cổng. Chúng sẽ đột ngộtlàm chậm quá trình thực thi mạng. Hiện nay, với các switch có chế độ nạp điều khiển lưu lượng, cácxung đột sẽ bị loại trừ. Không có xung đột tức là không phải đi tìm xung đột như các hub phải làm. Vìthế các switch có thể loại trừ phương thức truy cập phương tiện dò tìm xung đột CSMA/CD (carrier-sense multiple-access with collision detection), làm cho thông lượng được tăng lên.- Chúng hỗ trợ phương thức truyền thông full-duplex, tức truyền thông hai chiều song song. Phươngthức truyền mặc định trong mạng là kiểu chậm hơn: hafl-duplex (một chiều). Trong đó bạn chỉ có thểgửi hoặc nhận chứ không vừa nhận, vừa gửi dữ liệu cùng một lúc được.4.7 Wireless Access Point Một máy Wireless Access Point làm nhiệm vụ nối kết nhiều computer trong nhà vào hệ thốngLocal Area Network (LAN) của bạn nếu tất cả các computer đó có gắn một wireless network card.Trước khi chúng tôi nói thêm về wireless access point, chúng tôi xin tạm giải thích cho bạn về LAN.LAN không có gì bí hiểm cả, nó chỉ là một hệ thống network cho phép tất cả các computer cùng chungmột địa điểm (ví dụ như cùng chung một căn nhà, cùng chung một văn phòng, cùng chung mộtbuilding) có thể nối kết lại với nhau. Nếu bạn muốn kết nối tất cả các máy computer của bạn lại vớinhau để chúng có thể chia xẻ hồ sơ, sử dụng chung một máy printer, thì bạn tạo cho bạn một hệ thốngLAN thế thôi. Bây giờ chúng tôi xin được tiếp tục giải thích tiếp về wireless access point. WirelessAccess Point cũng làm công việc bắt cầu cho tất cả các máy computer dùng wireless (không dây) vàcác máy dùng dây Ethernet cable có thể liên lạc với nhau. Nói tóm lại nhiệm vụ chính của WirelessAccess Point là nối kết tất cả máy trong nhà bạn wireless hay có dây vào hệ thống local area networkcủa bạn. 33
  34. 34. 4.8 Router- Router hoạt động ở tầng 3, làm việc tương tự như switch, nhưng có một số bước tiến xa hơn. Chúnggửi các gói dữ liệu tới đích qua một “liên mạng” (inter - network), tức là mạng khác hoặc internet. Quátrình đó được gọi là quá trình định tuyến (routing).- Để định tuyến cho các gói dữ liệu khi chuyển sang mạng khác, một router phải liên lạc với các rounterkhác và sử dụng giao thức định tuyến (routing protocol). Sau đó dùng thông tin này để tạo và duy trìmột bảng định tuyến (routing table).- Bảng định tuyến bao gồm một danh sách lộ trình xác định tối ưu đích mạng, cộng thêm các dữ liệuđược biết đến như là các ‘routing metrics’ (đơn vị met định tuyến) nằm trong các router. Bảng routingcòn có đường dẫn tới router ‘upstream’ (dòng trên) tiếp theo.- Router kiểm tra kỹ dữ liệu đến và có thể xác định địa chỉ đích của dữ liệu đó. Sau đó chúng sử dụngbàng ‘rounting table’. Các router không sử dụng địạ chỉ MAC để xác định đích đến dữ liệu. Chúngdùng ‘địa chỉ mạng đươc cấu hình theo kiểu phần mềm’ (software-configured network address ) đểđịnh tuyến. Cách này khiến router hoạt động hiệu quả hơn switch. - Hầu hết router gia đình hoặc router văn phòng phạm vi nhỏ đều là các thiết bị đa tính năng, kết hợpcả switch, firewall, dịch vụ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol – giao thức cấu hình hostđộng), bộ dịch địa chỉ mạng Network Address Translator và nhiều điểm truy cập Wi-Fi. Các rounterthông thường đều có cổng Ethernet phân tách cho kết nối WAN (Wide Area Network), hộp cáp đầuhoặc một kết nối không dây WiMax.- Một biến thể của router thông thường là router ADSL. Router ADSL là sự kết hợp của router vớimodem ADSL nhằm đơn giản hoá kết nối tới một WAN. Với router ADSL, thay vì một cổng WAN, nósử dụng một socket phone cho đường truyền ADSL. Kết quả khiến router ADSL hoàn toàn là mộtrouter cực nhỏ, bạn không thể dùng nó để kết nối bất kỳ modem cáp nào. 34
  35. 35. Chương 5: Kiến trúc và công nghệ mạng LAN1. Kiến trúc mạng( Topology)1.1 Mạng tuyến ( Bus)- Theo cách bố trí hành lang các đường như hình vẽ thì máy chủ (host) cũng như tất cả các máy tínhkhác (workstation) hoặc các nút (node) đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính đểchuyển tải tín hiệu.- Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này. Phía hai đầu dây cáp được bịt bởi mộtthiết bị gọi là terminator. Các tín hiệu và gói dữ liệu (packet) khi di chuyển lên hoặc xuống trong dâycáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến.- Ưu điểm của topo mạng bus:  Dùng dây cáp ít, dễ lắp đặt  Không giới hạn độ dài cáp- Nhược điểm:  Sẽ gây ra nghẽn mạng khi chuyển lưu lượng dữ liệu lớn  Khi một trạm trên đường truyền bị hỏng thì các trạm khác cũng phải ngừng hoạt động1.2 Mạng sao ( Star)- Mạng dạng hình sao bao gồm một trung tâm và các nút thông tin. Các nút thông tin là các trạm đầucuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng.- Trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng với các chức nǎng cơ bản là:  Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận được phép chiếm tuyến thông tin và liên lạc với nhau.  Cho phép theo dõi và sử lý sai trong quá trình trao đổi thông tin. 35
  36. 36. + Thông báo các trạng thái của mạng.- Các ưu điểm của topo mạng hình sao:  Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường.  Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định. Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng.- Nhược điểm:  Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng của trung tâm Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động.  Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm. Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m).  Nhìn chung, mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (HUB hay Switch) bằng cáp xoắn, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính với HUB/Switch không cần thông qua trục BUS, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng. Gần đây, cùng với sự phát triển switching hub, mô hình này ngày càng trở nên phổ biến và chiếm đa số các mạng mới lắp.1.3 Mạng vòng( Ring)- Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng khépkín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó.- Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải cókèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận.- Ưu điểm của topo mạng Ring: Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dâycần thiết ít hơn so với hai kiểu trên.- Nhược điểm: Đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bịngừng. 36
  37. 37. 1.4 Mạng kết hợp( star ring)- Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một "thẻ bài" liên lạc (Token) được chuyển vòngquanh một cái HUB trung tâm.- Mỗi trạm làm việc (workstation) được nối với HUB - là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎngkhoảng cách cần thiết.2. Giao thức truy cập môi trường truyền2.1 CSMA/CD- Giao thức này thường dùng cho mạng có cấu trúc hình tuyến, các máy trạm cùng chia sẻ một kênhtruyền chung, các trạm đều có cơ hội thâm nhập đường truyền như nhau (Multiple Access).- Tại một thời điểm chỉ có một trạm được truyền dữ liệu.Trước khi truyền dữ liệu, mỗi trạm phải lắngnghe đường truyền để chắc chắn rằng đường truyền rỗi (Carrier Sense).- Trong trường hợp hai trạm thực hiện việc truyền dữ liệu đồng thời, xung đột dữ liệu sẽ xảy ra, cáctrạm tham gia phải phát hiện được sự xung đột và thông báo tới các trạm khác gây ra xung đột(Collision Detection), đồng thời các trạm phải ngừng thâm nhập, chờ đợi lần sau trong khoảng thời gianngẫu nhiên nào đó rồi mới tiếp tục truyền.- Khi lưu lượng các gói dữ liệu cần di chuyển trên mạng quá cao, thì việc xung đột có thể xẩy ra với sốlượng lớn dẫn đến làm chậm tốc độ truyền tin của hệ thống. Giao thức này còn được trình bày chi tiếtthêm trong phần công Ethernet.2.2 Giao thức truyền thẻ bài - Token passing- Giao thức này được dùng trong các LAN có cấu trúc vòng sử dụng kỹ thuật chuyển thẻ bài (token) đểcấp phát quyền truy nhập đường truyền tức là quyền được truyền dữ liệu đi.- Thẻ bài ở đây là một đơn vị dữ liệu đặc biệt, có kích thưóc và nội dung (gồm các thông tin điều khiển)được quy định riêng cho mỗi giao thức. Trong đường cáp liên tục có một thẻ bài chạy quanh trongmạng.- Phần dữ liệu của thẻ bài có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi). Trong thẻ bàicó chứa một địa chỉ đích và được luân chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định trước. Đối với cấuhình mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền thẻ bài tương đương với trật tự vật lý của các trạmxung quanh vòng.- Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận được một thẻ bài rỗi. Khi đó trạm sẽ đổi bittrạng thái của thẻ bài thành bận, nén gói dữ liệu có kèm theo địa chỉ nơi nhận vào thẻ bài và truyền đitheo chiều của vòng, thẻ bài lúc này trở thành khung mang dữ liệu. Trạm đích sau khi nhận khung dữliệu này, sẽ copy dữ liệu vào bộ đệm rồi tiếp tục truyền khung theo vòng nhưng thêm một thông tin xác 37

×