Kỹ thuật thiết kế mạng LAN

MỤC LỤC MỞ ĐẦU I. GIỚI THIỆU Tin học và viễn thông là hai thành phần cốt lõi của Networking. Trong những năm gần đây, có nhiều dự án phát triển cũng như đào tạo các chuyên viên về Networking, hiện nay ở nước ta so với khu cực và thế giới thì Networking đang triển khai chậm hơn, song đã có những bước phát triển nhất định. Networking thực sự chưa trở thành một nội dung được đào tạo chuyên sâu trong các trường đại học. Networking đang cùng với công nghệ thông tin đang cùng nhau triển khai theo c

doc125 trang | Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 2128 | Lượt tải: 2download
Tóm tắt tài liệu Kỹ thuật thiết kế mạng LAN, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ác giải pháp tổng thể trong đó tích hợp hạ tầng truyền thông máy tính với các chương trình tin học ứng dụng. Mạng máy tính không còn là một thuật ngữ thuần tuý khoa học mà đang trở thành một đối tượng nghiên cứu và ứng dụng của nhiều người. Nhu cầu hiểu biết về mạng máy tính ngày càng cao và không chỉ dừng ở mức người sử dụng mà còn đi sâu hơn để làm chủ hệ thống với tư cách là một chuyên viên về Networking. Ngày nay Internet gần như đã trở nên phổ cập với mọi người, bên cạnh đó là sự phát triển không ngừng của công nghệ mạng nhưng không phai ai ai cũng biết. Hầu hết các công ty, các tổ chức, các tập đoàn…đều có riêng cho mình một hệ thống mạng máy tính cái mà người ta vẫn gọi là mạng LAN (Local Area Network)et cuvoieng nhu, nhưng để có được một mạng LAN hoạt động tôt cũng như việc tận dụng được nhưng lợi ích thiết thực mà nó mang lại thì quả thật là không đơn giản chút nào, việc đó thực sự tuỳ thuộc vào quá trình triển khai lắp đặt cũng như cài đặt hệ thống mạng LAN lúc ban đầu. Trong quá trình thực tập và nghiên cứu tài liệu em đã cố gắng nghiên cứu tìm tòi cũng như được tiếp xúc với môi trường Networking, vì vậy em đã lựa chọn cho mình một nội dung đó là giải pháp thiết kế mạng LAN. Trong bài luận này em chỉ đi sâu về mặt kỹ thuật còn vấn đề về kinh phí cho việc lắp đặt ở đây em không đề cập đến, chỉ đưa ra một mức độ so sánh mà thôi. II. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Trong bài luận được phân làm các mục chính được tóm tắt như sau: Chươnghienhqualavienlainh I Tổng quan về mạng máy tính Nêu lên một số khái niệm cơ bản cũng như các mô hình mạng máy tính ngày nay Chương II Kiến trúc phân tầng OSI Khái quát về mô hình chuyển vận OSI, là cơ sở truyền thông giữa các máy tính với nhau, trong chương này nêu lên các chức năng và nhiềm vụ của mỗi lớp trong mô hình OSI Chương III Mô hình TCP/IP Là mô hình thực sự mà máy tính sử dụng để truyền thông với nhau. Trong chương này nêu lên các chức năng và nhiệm vụ của mô hình TCP/IP được so sánh với mô hình OSI như thế nào Chương IV Giải pháp thiết kế mạng LAN Là phần chính của bài luận. Trong chương này em đã cố gắng nêu một cách khái quát những bước cần thiết cũng như một số vấn đề có liên quan khác để thiết kế một mạng LAN có chất lượng. Đặc biệt đi sâu vào nghiên cứu đưa ra một giải pháp để thiết kế mạng LAN nếu các bạn để ý tham chiếu vào mô hình OSI thì sẽ thấy nó thuộc từ lớp một đến lớp ba (Lớp physical, Lớp Data link, Lớp Network). Trong phần này em có nêu lên một số công nghệ WAN với mục đích là đưa ra các giải pháp kết nối các mạng LAN với nhau, cũng như việc kết nối tới Internet. Trong phần này em không thực sự đi sâu vào nghiên cứu công nghệ WAN III. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài chỉ giới hạn ở mức độ nghiên cứu về mặt kỹ thuật thiết kế mạng LAN. Theo mô hình tham chiếu OSI. Trong quá trình làm bài luận chắc chắn không thể không tránh khỏi những sai sót về mặt kỹ thuật do vậy mong được thầy xem xét và góp ý thêm cho em. Em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới thầy giáo NGUYỄN KHẮC KIỂM đã tận tình giúp đỡ và cung cấp tài liệu để em hoàn thành được bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH I. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG MÁY TÍNH 1. Các lợi ích của mạng máy tính Có rất nhiều khái niệm về mạng máy tính nhưng có thể hiểu mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó. Qua định nghĩa đơn giản về mạng máy tính trên đây chúng ta cũng có thể thấy được hai yếu tố cơ bản của mạng máy tính là đường truyền vật lý và kiến trúc mạng, những yếu tố này sẽ được xem xét một cách chi tiết trong các phần sau. Mạng máy tính thực sự là một tập các máy tính, nhưng việc kết nối chúng thành mạng sẽ mang lại lợi ích gì. Trong hoàn cảnh hiện nay thì một mạng máy tính có thể mạng lại những lợi ích sau: 1. Trao đổi thông tin: Mạng máy tính cho phép ta trao đổi thông tin một cách dễ dàng và thuận tiện. Khi đã có mạng máy tính chúng ta có thể trao đổi thông tin với mọi phòng ban trong một tổ chức ( hoặc công ty ) mà không cần dùng đến phương pháp thủ công. Hơn nữa hiện nay Internet đã trở nên phổ biến nếu mạng riêng của tổ chức hoặc công ty được kết nối vào Internet thì việc trao đổi thông tin không còn bị bó hẹp trong phạm vi một tổ chức, một công ty hay một quốc gia nữa mà việc trao đổi thông tin có tính chất toàn cầu. 2. Chia sẻ thông tin: Nhiều thông tin trên mạng có thể được xử lý tập trung và chia sẻ cho toàn bộ các máy trên mạng điều này cho phép đạt được sự nhất quán cao của thông tin. 3. Chia sẻ tài nguyên: Các tài nguyên có giá trị cao ( kể cả phần cứng hoặc phần mềm ) được dùng chung, điều này giúp cho việc giảm chi phí thiết bị và cũng như tăng hiệu quả của việc sử dụng tài nguyên. 4. Lưu giữ thông tin: Thực hiện sao lưu dữ liệu một cách tập trung, tránh các tổn thất do sự cố gây ra. 5. Bảo vệ thông tin: Dựa vào việc thiết lập một cơ chế bảo mật thông tin và xác định quyền truy nhập thông tin trên mạng, thông tin được bảo vệ an toàn tránh được việc truy nhập bất hợp pháp và rò rỉ thông tin. 6. Trao đổi E-mail: E-mail là một trong những dịch vụ quan trọng của mạng máy tính, cho phép người sử dụng trao đổi thông tin mà không yêu cầu bên gửi và bên nhận phải có mặt cùng lúc. 2. Các mô hình mạng máy tính Một máy tính trên mạng có thể thuộc ba loại sau: 1. Máy trạm ( Client ): Không cung cấp tài nguyên mà chỉ sử dụng tài nguyên từ mạng. 2. Máy chủ ( Server ): Cung cấp tài nguyên và các dịch vụ cho các máy trên mạng. 3. Máy ngang hàng ( Peer ): Sử dụng tài nguyên và đồng thời cũng cung cấp tài nguyên cho mạng. Dựa vào cách mà các máy tính được nối vào mạng cũng như cách mà chúng tương tác với mạng và với nhau, mạng máy tính có thể được chia làm ba mô hình cơ bản sau: 1. Mô hình trạm - chủ ( Client - Server ): Các máy trạm được nối với các máy chủ, nhận quyền truy nhập mạng và tài nguyên mạng từ các máy chủ. Như được thấy với WindowsNT các máy được tổ chức thành các miền ( domain ), an ninh trên các domain được quản lý bởi một số máy chủ đặc biệt được gọi là domain controller. Trên domain có một master domain controller được gọi là PDC ( Primary Domain Controller ) và một BDC ( Backup Domain Controller ) để đề phòng trường hợp PDC gặp sự cố. 2. Mô hình mạng ngang hàng ( Peer – to – Peer ): Mô hình này không có máy chủ, các máy trên mạng chia sẻ tài nguyên không phụ thuộc vào các máy khác trên mạng. Mạng ngang hàng thường được tổ chức thành các nhóm làm việc (Workgroup ). Mô hình này không có quá trình đăng nhập tập trung, nếu đã đăng nhập vào mạng thì ta có thể sử dụng tất cả tài nguyên trên mạng. Truy cập vào tài nguyên mạng phụ thuộc vào người đã chia sẻ các tài nguyên đó, do vậy ta có thể phải biết mật khẩu để có thể truy cập được các tài nguyên được chia sẻ. 3. Mô hình lai ( Hybrid ): Mô hình này là sự kết hợp giữa mô hình Client – Server và mô hình Peer – to – Peer. Phần lớn các mạng máy tính trên thực tế đều thuộc mô hình này. Trong các mô hình mạng nói trên, mỗi mô hình có những ưu nhược điểm riêng đối với từng chỉ tiêu đánh giá như: Tính bảo mật thông tin, sự cài đặt, khả năng mở rộng mạng… Sự so sánh giữa các mô hình mạng trên đối với một số chỉ tiêu đánh giá phổ biến được cho trong bảng sau: Mô hình mạng Client – Server Peer – to – Peer Hybrid Chỉ tiêu đánh giá Độ an toàn và tính bảo mật thông tin Có độ an toàn và bảo mật thông tin cao nhất. Quản trị mạng có thể điều chỉnh quyền truy nhập thông tin Độ an toàn và bảo mật kém, phụ thuộc vào mức truy nhập được chia sẻ Độ an toàn và bảo mật cao gần như mô hình Client - Server Khả năng cài đặt Khó cài đặt Dễ cài đặt Khó cài đặt Đòi hỏi về phần cứng và phần mềm Đòi hỏi có máy chủ, hệ điều hành mạng và các phần cứng bổ sung Không cần máy chủ hệ điều hành mạng, phần cứng bổ sung rất ít Như mô hình Client – Server Quản trị mạng Phải có quản trị mạng Không cần có quản trị mạng Như mô hình mạng Client – Server Xử lý và lưu dữ tập trung Có Không Không Chi phí cài đặt Cao Thấp Cao Bảng 2.1 Trong mô hình mạng có máy chủ ( Server ) không phải mọi máy chủ đều hoạt động như nhau mà chúng được dành riêng để thực hiện những những nhiệm vụ chuyên biệt nhằm hỗ trợ các máy trạm trên mạng, một máy chủ có thể thực hiện toàn bộ các nhiệm vụ này hoặc cũng có thể có một số máy chủ sẽ thực hiện một số nhiệm vụ riêng biệt nào đó. Trong thực tế thường gặp các loại máy chủ sau: 1. File server: Cung cấp các dịch vụ về tệp. Người sử dụng có thể trao đổi, đọc ghi vaf điều khiển mức độ truy nhập cũng như dữ liệu của các tệp, các dịch vụ về tệp thường là các loại dịch vụ sau: Truyền tệp ( file transfer ): Cho phép truyền các tệp giữa các máy trên mạng, người sử dụng có thể truyền tệp giữa máy chủ và máy trạm, giữa các máy trạm hoặc giữa các máy chủ mà không cần phải dùng đĩa mềm ( hoặc các phương tiện lưu trữ khác ) để copy sang máy khác một cách thủ công. Lưu trữ tệp và lưu chuyển dữ liệu ( file storage and file migration ): Thực hiện việc lưu trữ thông tin phân tán trên mạng, cho phép lưu trữ một lượng thông tin cực lớn, giảm chi phí trang thiết bị mạng. Cập nhật và đồng bộ các tệp ( file update and synchronization ): Cung cấp các dịch vụ đảm bảo sự nhất quán về thông tin giữa những người sử dụng, đảm bảo thông tin luôn được cập nhật. Lưu trữ tệp ( file archive ): Cho phép thực hiện sao lưu dự phòng các thông tin quan trọng một cách tập trung , giảm thiểu thiệt hại do sự cố. 2. Print server: Cung cấp các dịch vụ cho phép dùng chung máy in mạng mà không cần phải sử dụng các thiết bị chuyển mạch ( phải chuyển mạch một cách thủ công ). Nó có thể thực hiện các dịch vụ sau: Cho phép người sử dụng dùng chung các máy in. Cho phép đặt máy in ở bất kỳ vị trí nào trên mạng. Nâng cao hiệu năng hoạt động của các trạm nhờ sử dụng mạng tốc độ cao, hàng đợi in và cơ chế spooling. Cho phép người sử dụng chia sẻ các dịch vụ về fax 3. Application server: Cho phép sử dụng chung các phần mềm có chi phí cao, có thể sử dụng các phần mềm từ mạng để giảm chi phí. 4. Message server: Phục vụ giao tiếp thông tin giữa người sử dụng ở nhiều dạng khác nhau ( hình ảnh, âm thanh… ), các phục vụ được phân thành 4 nhóm chủ yếu sau: Thư tín điện tử ( E – mail ) Các ứng dụng làm việc nhóm ( Workgroup application ) Các ứng dụng hướng đối tượng ( Object – Oriented application ) Các phục vụ về thư mục ( Directory Service ) 5. Database server: Cung cấp các tính năng mạnh của hệ quản trị cơ sở dữ liệu cho các máy có cấu hình yếu, thực hiện mô hình cơ sở dữ liệu phân tán. 3. Các loại topology của mạng máy tính Khi nói đến kiến trúc của một mạng máy tính bất kỳ hai vấn đề được quan tâm trước hết là Topology và giao thức của mạng ( Protocol ). 1. Topology: Thể hiện cách nối các máy tính trên mạng với nhau. Có hai kiểu nối chủ yếu là điểm - điểm ( Point – to - Point )và đa - điểm ( Point – to – Multipoint ) Point – to – Point: Các đường truyền nối từng cặp nút với nhau, mỗi nút có trách nhiệm lưu trữ tạm thời và sau đó chuyển tiếp dữ liệu cho tới đích. Point – to – Multipoint: Tất cả các nút mạng phân chia chung một đường truyền vật lý, dữ liệu được gửi có thể được tiếp nhận bởi tất cả các nút trên mạng, mỗi nút căn cứ vào địa chỉ đích của dữ liệu để biết đó có phải là dữ liệu gửi cho mình không. 2. Protocol: Là tập hợp các quy tắc, quy ước truyền thông trên mạng, mà mỗi phần tử tham gia truyền thông trên mạng phải tuân thủ để đảm bảo cho mạng hoạt động tốt. Topology và Protocol là hai khái niệm rất cơ bản của mạng máy tính, đứng trên góc độ một quản trị mạng thì khi xem xét một mạng máy tính bất kỳ điều đầu tiên cần xem xét là Topology và giao thức của mạng. Protocol của mạng sẽ được xem xét sau, sau đây chúng ta sẽ xem xét một số topology phổ biến hiện nay, bao gồm: 1. Bus topology: Hình 3.1 Đây là kiểu kết nối Point – to – Multipoint, các máy trên mạng được nối vào cùng một đường trục duy nhất. Trong kiểu nối này ở một thời điểm chỉ có một máy trên mạng được phép truyền thông tin. Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động của mạng là tín hiệu truyền trên bus khi đến một đầu bus có thể bị phản xạ trở lại gây nhiễu cho các tín hiệu đang được truyền trên bus, do đó để đảm bảo cho hoạt động của mạng cần có một thiết bị gọi là terminator được lắp ở hai đầu bus để khử tín hiệu phản hồi. 2. Star topology: Hình 3.2 Đây là kiểu kết nối Point – to – Point, trong kiểu kết nối này các máy được nối ra từ một hub trung tâm, hub này sẽ thực hiện chuyển mạch phục vụ cho việc trao đổi thông tin giữa các máy. 3. Ring topology: Hình 3.3 Cũng là kết nối Point – to – Point, các máy được nối thành một vòng khép kín, mỗi máy trên mạng đều có một nút liền trước và một nút liền sau. 4. Star bus và star ring: Là kiểu phối hợp giữa bus và ring, trong kiểu nối star bus các hub được nối trên cùng một bus chung, các máy được nối vào các hub theo kiểu star, còn trong kiểu nối star ring thì hub trung tâm được tổ chức như một ring, các máy được nối vào hub trung tâm theo kiểu star. 5. Physical mesh topology: Hình 3.5 Đây là kiểu kết nối Point – to – Multipoint, trong một topology mesh thực sự có một đường nối giữa hai máy trong mạng, phần lớn các mesh topology thực tế là các hybrid mesh topology nghĩa là không cần bao gồm tất cả các liên kết từ một máy tính bất kỳ đến tất cả các máy tính trên mạng. Mỗi loại topology đều có những ưu nhược điểm riêng, sự lựa chọn một loại topology nào đó phụ thuộc vào các yêu cầu về mạng như độ an toàn, dễ cài đặt hay không… Sự so sánh một số chỉ tiêu đối với các loại topology được cho trong bảng sau: Topology Bus Star Ring Physical Chỉ tiêu so sánh Mesh Tính chất Đơn giản Đơn giản Đơn giản Phức tạp Khả năng thích nghi với sự thay đổi về cấu trúc Cao, dễ dàng thêm máy vào mạng mà không ảnh hưởng tới các máy khác Dễ dàng thêm máy vào, số lượng bị hạn chế bởi hub trung tâm Phức tạp thêm máy vào mạng ảnh hưởng đến toàn mạng Như Ring Khả năng thích nghi với sự cố Một máy bị sự cố không ảnh hưởng Như bus, nhưng toàn mạng sẽ bị Một máy bị sự cố ảnh hưởng đến Như bus Topology Bus Star Ring Physical Chỉ tiêu so sánh mesh đến các máy khác sự cố nếu hub trung tâm bị sự cố hoạt động của toàn mạng Tốc độ truyền tin trên mạng Thấp Cao Cao Cao Khả năng dò tìm sự cố Khó Dễ Khó Dễ Yêu cầu về cáp Ít Nhiều Ít Nhiều Bảng 3.1 4. Các phương tiện mạng Các phương tiện mạng được dùng để truyền các tín hiệu vật lý qua mạng, thực hiện quá trình giao tiếp giữa các trạm trên mạng, mỗi phương tiện có những đặc điểm, những ưu nhược điểm riêng tuỳ thuộc vào từng môi trường vật lý dùng để truyền tín hiệu. Để nâng cao hiệu năng sử dụng mạng, sau đây chúng ta sẽ xem xét một số môi trường truyền thông phổ biến nhất. 1. Đồng: Là vật liệu được dùng sớm nhất và rộng rãi nhất trong việc truyền thông, các loại dây đồng chiếm phần lớn trong các loại cáp truyền thông, truyền thông bằng dây đồng đã và sẽ còn phát triển trong tương lai. 2. Thuỷ tinh: Là loại vật liệu mới được sử dụng trong truyền thông, nhưng nó đã tỏ ra chiếm ưu thế vì có nhiều ưu điểm và đang phát triển hết sức nhanh chóng. Thuỷ tinh truyền tín hiệu không phải là sóng điện từ mà truyền tín hiệu bằng tín hiệu quang, do đó cần có thiết bị để chuyển đổi các loại tín hiệu khác thành tín hiệu quang. Truyền tin bằng tín hiệu quang có nhiều ưu điểm lớn so với các phương pháp khác là tín hiệu không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ, không bị thu trộm, và cho phép truyền với khoảng cách xa về mặt địa lý. 3. Không khí: Cả môi trường đồng và thuỷ tinh đều có những ưu điểm khi không thực hiện nối dây giữa các trạm. Trong trường hợp này việc sử dụng môi trường truyền không khí với phương tiện truyền như sóng radio, viba, vệ tinh, hồng ngoại… tỏ ra có ưu thế hơn. Mặc dù truyền tin bằng hồng ngoại có tốc độ truyền thấp nhưng có ưu điểm khi giữa các trạm có khoảng cách và không thể thực hiện nối dây. Cũng cần chú ý khi thiết kế cần giảm tác động của ánh sáng tới quá trình truyền tín hiệu vì hồng ngoại rất nhạy cảm với ánh sáng. 4. Sóng radio: Cũng sử dụng môi trường truyền không khí, nhưng đặc điểm của sóng radio là có khả năng phản xạ tầng đối lưu, và tầng điện ly phụ thuộc vào tần số sóng, truyền tin bằng sóng radio được dùng rất phổ biến, tuy nhiên sóng radio chịu ảnh hưởng rất lớn bởi nhiễu điện từ, vì vậy khi thiết kế các phương tiện truyền tin bằng sóng radio cần chú ý để giảm tối đa ảnh hưởng của nhiễu tác động lên môi trường truyền tin. II. CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠNG MÁY TÍNH Có rất nhiều thành phần cấu thành một mạng máy tính, ở đây chúng ta chỉ xem xét các phương tiện chủ yếu để nối các máy tính lại với nhau thành mạng máy tính, bao gồm đường truyền tin giữa các máy tính và vỉ mạch mạng ( Network Adapter ). Khi sử dụng đường truyền để truyền tín hiệu, có hai phương pháp truyền tín hiệu thường được sử dụng là: 1. Dải cơ sở ( Baseband ): Phương pháp này sử dụng toàn bộ dải thông của kênh truyền để phục vụ cho một kênh truyền duy nhất, phần lớn các mạng LAN hiện tại đều sử dụng phương pháp này 2. Dải rộng ( Broadband ): Phương pháp này chia dải thông của đường truyền để sử dụng cho nhiều kênh truyền, các kênh truyền sử dụng các tần số khác nhau, phương pháp này cho phép nhiều kênh logic cùng sử dụng một đường truyền vật lý. Khi thực hiện quá trình truyền tin có thể sử dụng hai phương pháp truyền sau: 1. Phương pháp truyền đồng bộ ( Synchronous ): Trong quá trình truyền tin cần có các tín hiệu đồng bộ để đảm bảo sự hoạt động đồng bộ giữa bên gửi và bên nhận. 2. Phương pháp truyền không đồng bộ (Asynchronous ): Trong quá trình truyền không cần có tín hiệu đồng bộ. Đường truyền được chia làm hai loại là hữu tuyến ( cable media ) và vô tuyến (wireless media ), trong mỗi loại lại được phân biệt bởi các phương tiện sử dụng, tuy nhiên các loại đường truyền thường được đánh giá dựa trên một số chỉ tiêu sau: 1. Giá thành 2. Khả năng cài đặt 3. Dải thông 4. Dung lượng nút mạng 5. Độ suy hao của tín hiệu 6. Độ nhiễu điện từ của tín hiệu Sau đây chúng ta sẽ xem xét một số loại đường truyền 1. Đường truyền hữu tuyến Hiện nay thường dùng các loại đường truyền hữu tuyến sau: 1. Cáp đôi xoắn ( Twisted pair ): Gồm hai đường dây dẫn đồng được xoắn vào nhau, nhằm giảm nhiễu điện từ gây ra bởi môi trường xung quanh và gây ra bởi bản thân chúng với nhau, cáp đôi xoắn có hai loại sau: Loại có bọc kim ( Shielded ) STP: Lớp bọc kim bên ngoài cáp có tác dụng chống nhiễu điện từ. Loại không có bọc kim (Unshielded ) UTP: Không có lớp bọc lim bên ngoài như STP. Đây là loại cáp được sử dụng rất phổ biến trong thực tế vì nó là giải pháp phù hợp giữa hiệu năng và chi phí. 2. Cáp đồng trục ( Coaxil cable ): Hai đường dây dẫn của cáp có cùng một trục chung, bao gồm: Một dây dẫn trung tâm ( thường là dây đồng cứng ). Một dây dẫn tạo thành một đường ống bao xung quanh dây dẫn trung tâm, dây này có thể là dây bện hoặc lá kim loại, dây dẫn bên ngoài này còn có tác dụng chống nhiễu điện từ. Cáp đồng trục thường được chia làm hai loại là cáp dày ( Thicknet ) và cáp mỏng ( thinnet ). 3. Cáp quang ( Optical fibre cable ): Bao gồm một dây dẫn trung tâm là một hoặc một bó sợi thuỷ tinh hoặc plastic có thể truyền tín hiệu quang, được bọc một lớp vỏ có tác dụng phản xạ tín hiệu ánh sáng trở lại để giảm sự mất mát tín hiệu, bên ngoài cùng là lớp vỏ plastic bảo vệ. Sự so sánh giữa các loại cáp trên đối với các chỉ tiêu đánh giá cơ bản được cho trong bảng sau: Loại cáp UTP STP Coaxil Optical Chỉ tiêu đánh giá fibre Giá thành Thấp nhất Bình thường Bình thường Cao nhất Khả năng cài đặt Dễ Tương đối dễ Tương đỗi dễ Khó Dải thông 1 – 155Mbps thường đạt 10Mbps 1 – 155Mbps thường đạt 16Mbps Thường đạt mức 10Mbps 2Gbps thường đạt mức 100Mbps Số lượng nút mạng 2 2 30(10 base2) 100(10base5) 2 Độ suy hao Lớn, độ dài chạy cáp tối đa khoảng vài trăm m Như UTP 185m(10base2) 500m(10base5) Nhỏ nhất, độ dài chạy cáp tối đa khoảng vài chục km Nhiễu điện từ Chịu ảnh hưởng mạnh của nhiễu điện từ, dễ bị thu trộm Ít bị nhiễu điện từ hơn UTP, do có vỏ bọc, dễ bị thu trộm Như STP Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ, khó bị thu trộm Bảng 1.1 2. Vỉ mạch mạng Vỉ mạch mạng (Network Adapter hoặc Network Interface Card hay NIC) là thiết bị thực hiện giao tiếp giữa máy tính và mạng. Vỉ mạch mạng có thể được thiết kế ngay trong bảng mạch chính (mother board) của máy tính hoặc ở dạng có thể cài đặt được vào một khe cắm (slot) của máy tính. Vỉ mạch mạng thực hiện tất cả các chức năng để thực hiện sự giao tiếp giữa máy tính và mạng, nó thực hiện chuyển đổi dữ liệu lưu trữ trong máy tính thành tín hiệu thích hợp với đường truyền vật lý được sử dụng và ngược lại. Các chức năng này được thực hiện ra sao phụ thuộc vào đường truyền vật lý và giao thức được sử dụng và chúng được điều khiển bởi các driver thường được cung cấp bởi nhà sản xuất, các ứng dụng giao tiếp với vỉ mạch mạng thông qua các hàm chuẩn được cung cấp bởi driver, điều này làm tăng tính mềm dẻo của ứng dụng trong các môi trường làm việc khác nhau. Để vỉ mạch mạng có thể hoạt động tốt thực hiện sự giao tiếp giữa máy tính và mạng, vỉ mạch mạng được cần được cấu hình đúng để có thể hoạt động một cách chính xác. Vỉ mạch mạng cần có IRQ cũng như các cổng vào ra riêng, để tránh xung đột với các thiết bị ngoại vi khác Vỉ mạch mạng cần được đặt cấu hình phù hợp. III. MỘT SỐ KIẾN TRÚC MẠNG TRONG THỰC TẾ 1. Ethernet Ethernet là một trong những kiến trúc mạng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Ethernet sử dụng topology kiểu bus hoặc star-bus, truyền tín hiệu theo dải cơ sở (baseband). Ethernet truy nhập đường truyền vật lý sử dụng phương pháp CSMA/CD (Carier Sense MultiAccess with Collision Detection). Sau đây là nội dung phương pháp CSMA/CD: CSMA/CD là phương pháp được cải tiến từ CSMA. CSMA còn được gọi là LBT (Listen Before Talk). Tư tưởng của phương pháp là khi một trạm muốn thực hiện truyền tin nó phải “nghe” xem đường truyền rỗi hay bận. Nếu đường truyền rỗi nó sẽ truyền dữ liệu đi. Ngược lại nếu đường truyền bận (có trạm khác đang truyền dữ liệu) thì nó phải thực hiện một trong ba giải thuật sau (thường gọi là các giải thuật persistent): 1. Non-persistent: Trạm tạm “rút lui”, chờ đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên sau đó tiếp tục “nghe” đường truyền. 2. 1-persistent: Trạm tiếp tục “nghe” đường truyền, khi phát hiện đường truyền rỗi nó thực hiện truyền dữ liệu đi với xác suất bằng 1. 3. p-persistent: Trạm tiếp tục “nghe” đường truyền nhưng khi phát hiện đường truyền rỗi nó thực hiện truyền dữ liệu đi với xác suất bằng p (0 < p < 1). Giải thuật 1 có hiệu quả trong việc tránh xung đột vì nếu nhiều hơn một trạm cần truyền khi thấp đường truyền bận sẽ cùng “rút lui” sau đó quay lại “nghe” đường truyền trong các thời đoạn ngẫu nhiên khác nhau, tuy nhiên giải thuật này có nhược điểm lớn là có thể có thời gian “chết” (thời gian đường truyền rỗi) sau mỗi cuộc truyền. Giải thuật 2 hạn chế tối đa thời gian “chết” của đường truyền nhưng lại có khả năng xung đột rất cao (nếu có nhiều hơn một trạm cùng “nghe” đường truyền”. Giải thuật 3 là giải thuật dung hoà với giá trị p được chọn một cách hợp lý. Xung đột xảy ra trên đường truyền trong các trường hợp trên thường là do độ trễ truyền dẫn, một trạm truyền dữ liệu (cùng với sóng mang) đi rồi nhưng do độ trễ truyền dẫn một số trạm đang “nghe” đường truyền không phát hiện thấy vẫn tưởng là đường truyền rỗi và truyền dữ liệu đi. Vấn đề là do các trạm chỉ “nghe trước khi nói” mà không “nghe trong khi nói” nghĩa là trong khi truyền nếu có xung đột thì các trạm vẫn không hay biết. Để khắc phục điều này và để tăng khả năng phát hiện xung đột CSMA đã được cải tiến thành CSMA/CD còn được gọi là LWT (Listen While Talk). CSMA/CD được bổ sung thêm hai quy tắc: 1. Khi một trạm đang truyền dữ liệu, nó vẫn tiếp tục “nghe” đường truyền. Nếu phát hiện xung đột nó sẽ ngừng việc truyền dữ liệu nhưng vẫn tiếp tục gửi tín hiệu sóng mang thêm một thời gian để đảm bảo tất cả các trạm trên mạng đều có thể “nghe” được sự xung đột. 2. Sau khi ngừng truyền dữ liệu trạm chờ đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên rồi lại tiếp tục thử truyền theo các quy tắc của CSMA. CSMA/CD thời gian “chết” của đường truyền đã được giảm xuống đáng kể. CSMA/CD cũng sử dụng 1 trong 3 giải thuật persistent ở trên, trong đó giải thuật 2 là được ưa dùng hơn cả. Ethernet được phân loại dựa vào tốc độ của mạng. Mỗi loại lại được phân loại dựa vào loại cable được dùng. Ta sẽ xem xét hai loại mạng Ethernet được dùng phổ biến nhất là 10 Mbps Ethernet và 100 Mbps Ethernet. 1.1 10 Mbps Ethernet Ethernet sử dụng rất nhiều loại cable khác nhau. Sự khác nhau giữa các loại Ethernet là do sử dụng các loại tín hiệu khác nhau, tuy nhiên chúng giống nhau ở đặc tả cho các Ethernet frame và cùng sử dụng phương pháp CSMA/CD để truy cập đường truyền vật lý. Có 4 loại mạng 10 Mbps Ethernet thường được sử dụng nhất là: 1. 10base5 (thicknet): sử dụng cáp đồng trục béo (thick coaxial cable). 2. 10base2 (thinnet): sử dụng cáp đồng trục gầy (thin coaxial cable). 3. 10baseT: sử dụng UTP. 4. 10baseFL: sử dụng cáp sợi quang đơn mốt hoặc đa mốt. 1.2 10base5 (Thicknet) Ethernet Cáp được sử dụng cho mạng Ethernet là thicknet hoặc 10base5, số 5 ngụ ý độ dài chạy cáp tối đa là 500 mét. Cứ 2.5 mét của cáp lại được đánh dấu một điểm nối, nếu nối các trạm gần hơn 2.5 mét có thể gây suy giảm tín hiệu. Thicknet có các đặt tả như sau: Độ dài tối đa của một segment là 500 mét. Số lượng tap tối đa là 100. Số lượng segment tối đa là 5. Số lượng segment chứa nút tối đa là 3. Khoảng cách tối thiểu giữa các tap là 2.5 mét. Số lượng repeater cực đại là 4. Độ dài tối đa của mạng có repeater là 2.5 km. Khoảng cách tối đa giữa các AUI drop cable là 50 mét. Thường sử dụng thiết bị gọi là wampire tap để nối vào Thicknet, để nối cáp phải khoan lỗ trên cáp sau đó lắp tap vào. tap vừa là điểm nối vừa là transceiver. Thicknet sử dụng các đầu nối BNC. Các đầu mút của cáp trong mạng phải được nối với terminator để tránh sự phản hồi của tín hiệu. Thicknet có một số nhược điểm sau: Kích thước cáp lớn. Giá thành cao. Phương pháp nối phức tạp (phải khoan vào cáp). 1.3 10base2 (Thinnet Coax) Ethernet Khi cáp thinnet coax (10base2) ra đời nó trở nên rất phổ biến vì giá thành phù hợp, kích thước gọn nhẹ, hiệu năng đối với chi phí cao hơn (so với thicknet) .... 10base2 có các đặc tả như sau: Độ dài tối đa cả một segment là 185 mét. Số lượng segment tối đa là 5. Số lượng segment chứa nút tối đa là 3. Số lượng repeater tối đa là 4. Số lượng thiết bị gắn vào một segment tối đa là 30. Độ dài tối đa của mạng có repeater là 925 mét. Đặc tả cho thinnet là cáp đồng trục 50-ohm RG-58A/U hoặc RG-58C/U, thường sử dụng RG-58A/U, tránh sử dụng cáp RG-59 vì cáp này được sử dụng cho tín hiệu vô tuyến. Tránh sử dụng cáp RG-58U vì các đặc đặc trưng cáp này không phù hợp với các đặc tả của IEEE cho 10base2. Để nối cáp thường sử dụng các đầu nối chữ T hoặc các đầu nối BNC. Cũng tương tự như 10base5 các mút của cáp cần có terminator, các điểm kết thúc của cáp trong mạng phải được nối đất. Điểm khác nhau cơ bản giữa 10base2 và 10base5 là đối với 10base2 transceiver nằm luôn trên card LAN và không phải nối vào cáp như đối với 10base5. Nhược điểm của 10base2 là giá thành cao so với UTP và nếu nối theo topology dạng bus thì mạng không đáng tin cậy, nếu cáp nối của một trong các nút bị đứt thì có thể ảnh hưởng đến toàn mạng. Tuy nhiên vì 10base2 là giải pháp kinh tế nhất trong thời gian dài nên có rất nhiều mạng hiện nay là 10base2. 1.4 10baseT (Twisted Pair) Ethernet Sử dụng cáp UTP hiện nay là một xu hướng của các sơ đồ mạng Ethernet dùng phương tiện hữu tuyến. UTP có giá thành thấp hơn và tính mềm dẻo cao hơn cáp 10base5 hoặc 10base2. Đặc tả cho UTP được IEEE đưa ra trong IEEE 802.3, không nên sử dụng STP thay cho UTP vì đặc tả cho 10baseT Ethernet chỉ có đối với UTP. 10baseT Ethernet có các đặc tả như sau: Số lượng segment tối đa là 1024. Số lượng segment có nút tối đa là 1024. Độ dài tối đa của một segment là 100 mét. Số lượng nút tối đa cho một segment là 2. Số lượng nút tối đa cho mạng là 1024. Số lượng hub tối đa trong một chain là 4. Về mặt vật lý 10baseT sử dụng topology star. Tuy nhiên nó lại được tổ chức về mặt logic như sử dụng topology bus, điều này cho phép mạng thừa hưởng được các ưu điểm của cả topology dạng star và topology dạng bus. 10baseT rất dễ troubleshoot vì một segment có vấn đề không gây ảnh hưởng đến các segment khác. Có thể dễ dàng cô lập thiết bị hỏng bằng cách huỷ bỏ liên kết từ hub đến thiết bị đó. Một số hub có khả năng phát hiện cũng như huỷ bỏ liên kết từ xa tới thiết bị hỏng, các hub loại này thường được gọi là hub thông minh (intelligent hub). Kết nối giữa hub và LAN card sử dụng các đầu nối RJ-45, cũng có thể nối 10baseT với các đầu nối DIX hoặc AUI bằng cách sử dụng các transceiver hoặc TPAU (twisted pair access unit). UTP được phân thành lớp các category từ 1 đến 5, khi sử dụng category 5 cần chú ý xem có phù hợp với các đặc tả đối với mạng không. 1.5 10baseFL 10baseFL sử dụng tín hiệu quang để truyền các Ethernet frame. Hub sử dụng trong 10baseFL có thể là chủ động có khả năng phát hiện và truyền lại tín hiệu hoặc thụ động chỉ tách ánh sáng và phản xạ (hoặc định hướng) chúng tới các trạm trên mạng. Các đặc tả cho 10baseFL như sau: Số lượng segment tối đa là 1024. Số lượng segment có nút tối đa là 1024. Độ dài tối đa của một segment là 2000 mét. Số lượng nút tối đa trên một segment là 2. Số lượng nút tối đa trên mạng là 1024. Số lượng hub tối đa trong một chain là 4. Hub thụ động trong 10baseFL không cần được cung cấp năng lượng để hoạt động nhưng cho cường độ tín hiệu bị phân ra tất cả các cổng của hub nên số lượng cổng cho một hub phải đủ._. nhỏ để tín hiệu đi tới các trạm đủ mạnh. Vì hub thụ động không thể kiểm soát được các lỗi nên việc troubleshoot rất khó khăn. Do độ dài của một segment của mạng 10baseFL là rất lớn nên mạng 10baseFL có thể được chọn làm mạng backbone cho các mạng con. 1.6 100 Mbps Ethernet Đối với phần lớn các ứng dụng thì mạng 10 Mbps là đủ, tuy nhiên một số ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao thì 10 Mbps là không đáp ứng được yêu cầu do đó cần có các mạng 100 Mbps Ethernet có tốc độ cao hơn nhiều. Có hai loại mạng 100 Mbps Ethernet phổ biến là: 1. 100VG-AnyLAN. 2. 100baseT Ethernet (Fast Ethernet) 1.7 100VG-AnyLAN 100VG-AnyLAN tổ hợp các thành phần của các mạng Ethernet và Token Ring truyền thống. Nó được đề cập đến dưới các thiết kế sau: 100VG-AnyLAN. 100baseVG. VG. AnyLAN. So với mạng Ethernet thông thường 100VG-AnyLAN có các ưu điểm nổi trội sau: Tốc độ nhanh hơn. Hỗ trợ cả Ethernet và Token Ring packet. Sử dụng phương thức truy nhập ưu tiên theo yêu cầu (demand priority access method) cho phép hai mức ưu tiên. Hub có thể lọc các frame được địa chỉ riêng biệt để tăng cường tính cá nhân. 100VG-AnyLAN cú thể sử dụng các loại cáp UTP category 3, 4, 5 hoặc cáp quang. 100VG-AnyLAN sử dụng topology star, nó cho phép các hub được nối tầng để mở rộng mạng, tuy nhiên độ dài của một segement được nối tầng không được vượt quá 250 mét. 1.8 100baseT Ethernet 100baseT Ethernet (Fast Ethernet) là mạng Ethernet ở tốc độ cao sử dụng cáp đôi xoắn category 5, 100baseT cũng sử dụng topology star và phương pháp CSMA/CD như đối với 10baseT. 100baseT được chia làm ba loại dựa vào các loại cáp được sử dụng: 100baseT4: sử dụng cáp đôi xoắn 4 cặp category 3, 4 hoặc 5. 100baseTX: sử dụng cáp đôi xoắn 2 cặp category 5. 100baseFX: sử dụng cáp quang hai sợi. Không kể tốc độ truyền dữ liệu cao và chất lượng cáp đòi hỏi cao, 100baseT có những ưu và nhược điểm tương tự như 10baseT. 1.9 Cơ chế phân đoạn (Segmentation) Khi một mạng Ethernet được mở rộng và ngày càng nhiều trạm được nối vào mạng LAN thì sự mở rộng của mạng sẽ làm giảm hiệu quả của mạng do Ethernet dùng chung cáp, khi nhiều trạm được nối vào mạng sẽ làm tăng khả năng xung đột dẫn tới tắc nghẽn trên toàn mạng. Segmentation là một giải pháp để giải quyết vấn đề tắc nghẽn trên mạng. Segmentation là phương pháp chia một mạng Ethernet lớn ra thành các nhiều segment được nối với nhau bởi các cầu (bridge) hoặc các router. Kết quả là các segment có ít trạm hơn sẽ giảm thiểu được khả năng xung đột. Sự trao đổi giữa các segment qua mạng chỉ cần thiết khi hai trạm trên hai segment cần trao đổi thông tin, quá trình này được thực hiện nhờ các router và các bridge. Nếu hai trạm trên cùng segment trao đổi thông tin với nhau thì sự trao đổi trên toàn mạng là không cần thiết vì vậy để tăng hiệu năng của việc sử dụng segementation cần thiết kế để hạn chế đến mức tối đa quá trình trao đổi thông tin giữa các segment trên mạng. 2. Tocken Ring Token Ring được phát triển bởi IBM như là một kiến trúc mạng mạnh và có độ tin cậy cao, Token Ring phức tạp hơn Ethernet, nó có khả năng tự “sửa chữa”(shelf-healling) khi có sự cố. Theo đặc tả IEEE 802.5 thì Token Ring có topology về mặt vật lý là star nhưng được tổ chức về mặt logic như một ring do các trạm được nối ra từ các hub trung tâm, tuy nhiên các đầu nối của các trạm trên các hub này lại được nối thành một ring. Các máy trạm được nối với bus bởi các đường cáp riêng từ một MSAU hoặc một CAU (Controlled Access Unit). Phần lớn các chức năng của Token Ring là nằm ở hub. Một Token Ring hub thuộc một trong các loại sau: MAU (Multistation Access Unit). MSAU (Multistation Access Unit). SMAU (Smart Multistation Access Unit). Token Ring của IBM là sự cài đặt phổ biến nhất của IEEE 802.5 vì vậy khi xem xét các phương tiện vật lý của Token Ring cần lưu ý đến sản phẩm 8228 MAU của IBM. 8228 MAU của IBM có thể nối được tối đa là 8 trạm, nó có một đầu nối RI (Ring In) và một đầu nối RO (Ring Out) để nối với các MAU bởi các patch cable. Các patch cable này có các đầu nối dữ liệu ở cả hai đầu và được sử dụng để nối các MAU, repeater .... Mỗi Token Ring card có một đại chỉ phân biệt được tạo lập và lưu giữ trên card trong quá trình sản xuất. Một vài card cho phép thay đổi địa chỉ này bởi phần mềm được cung cấp bởi nhà sản xuất. Một trạm có thể cài được tối đa là hai card, một là master và card còn lại là slave. Một Token Ring card thường sử dụng DIP switching setting để cấu hình card. Token Ring sử dụng bốn dây dẫn để nối tới mỗi card, dây dẫn được sử dụng có thể là UTP hoặc STP. Mục đích chính của việc đấu cáp của Token Ring là nối các card LAN của các trạm tới MSAU và nối các MSAU với nhau. Dưới đây là danh sách các cáp chuẩn của IBM có thể sử dụng với Token Ring: Type 1: STP được sử dụng để nối các trạm cuối (terminal) và các distribution panel. Nó được làm từ hai cặp dây đôi xoắn có lõi đặc, cáp 22-gauge AWG được bao bởi một lớp vỏ bảo vệ, nó có thể được lồng vào ống cách điện, trong tường hoặc trên đường dây trong các khoảng cách ngắn. Type 2: Cũng giống như STP, nó được dùng để nối với các terminal trong cùng một vùng vật lý hoặc trong cùng phòng. Nó tương tự như type 1, điểm khác nhau giữa nó và type 1 là nó sát nhâp với với đường điện thoại. Điều này cho phép kết nối thông qua việc sử dụng đường điện thoại. Type 3: Loại này sử dụng UTP bốn cặp, mỗi cặp phải có ít nhất hai vòng xoắn trong khoảng 3.6 mét. Cáp loại này rẻ hơn type 1 và type 2, điểm yếu của cáp loại này là nó bị ảnh hưởng mạnh bởi tiếng ồn và nhiễu điện từ, độ dài chạy cáp của cáp loại này cũng ngắn hơn của type 1 và type 2. Type 5: Là cáp quang chỉ được sử dụng cho vòng chính. Loại cáp này có bán kính lõi 62.5 micron hoặc 100 micron. Type 6: Là loại cáp STP, cáp loại này không truyền tín hiệu xa được như type 1 và type 2. Type 8: tương tự như Type 6. Type 9: Về mặt cơ bản tương tự như Type 6, tuy nhiên có lớp vỏ chống cháy. IEEE cũng đã phát triển một đặc tả UTP/TR thay thế cho chuẩn cũ 4 Mbps. Vì vậy Token Ring kết hợp với UTP đã rất nhanh chóng trở thành một sự lựa chọn phổ biến. Chuẩn UTP/TR sử dụng cáp UTP category 5, category 5 có mật độ vòng xoắn dày hơn category 3 và vậy ít bị ảnh hưởng lẫn nhau và suy hao tín hiệu ở tốc độ 16 Mbps. Trong điều kiện tiếng ồn công nghiệp type 1 được ưu dùng hơn STP vì nó ít bị ảnh hưởng bởi tiếng động cũng như có độ tin cậy cao. Sau đây là các đặc tả cho Token Ring: Loại cáp: UTP, STP hoặc cáp quang. Số lượng MSAU cực đại: 33. Số lượng nút cực đại: 260. Khoảng các cực đại giữa nút và MSAU: 45.5 mét đối với UTP, 100 mét đối với STP hoặc cáp quang. Khoảng cách tối đa nối các MSAU của patch cable: 45.5 mét đối với UTP, 200 mét đối với STP, 1 km đối với cáp quang. Khoảng cách tối thiểu nối các MSAU của patch cable: 2.5 mét. Khoảng các tối đa tổng cộng nối tất cả các MSAU của patch cable: 121.2 mét đối với UTP, đối với cáp quang là vài km. Chúng ta đã biết mặc dù các card được nối trông như một star từ MSAU, chức năng của chúng về mặt logic lại là một ring. Để điều khiển việc truy nhập đường truyền vật lý Token Ring sử dụng phương pháp token-passing. Một thẻ bài rỗi (free token) được lưu chuyển trên vòng theo hướng phù hợp xác định trước. Một trạm trên mạng nhận token từ trạm trước gần nhất (nearest active upstream neigbor hay NAUN) và chuyển token tới trạm sau gần nhất (nearest active downstream neigbor hay NADN). Nếu một trạm trên mạng nhận được free token thì trạm đó được phép truyền dữ liệu trên mạng, nó sẽ thay đổi trạng thái của token để chỉ ra là thẻ bài bận (busy token) sau đó gắn dữ liệu của mình vào cùng với token và chuyển trở lại vòng. Mọi trạm trên mạng đều có cơ hội để truyền dữ liệu đi như nhau. Khi một trạm nhận được một busy token cùng với dữ liệu đính kèm thì nó có nhiệm vụ chuyển tiếp token cùng với dữ liệu đến trạm NADN. Trạm đích (có địa chỉ được xác định trên gói dữ liệu) nhận dữ liệu để gửi lên các tầng trên, sau đó nó bật hai bit của token trước khi truyền token (và dữ liệu) trở lại vòng để báo hiệu rằng nó đã nhận được dữ liệu. Token (và dữ liệu) tiếp tục được lưu chuyển trên vòng cho đến khi trạm nguồn (trạm đã gửi dữ liệu) nhận được khi này nó cắt dữ liệu và chuyển token trở về trạng thái free token sau đó chuyển tiếp token đến NADN để các trạm khác có cơ hội truyền dữ liệu. Mỗi trạm trên mạng hoạt động tương tự như một repeater, dữ liệu nhận được và được chuyển tiếp cho đến khi đi được một vòng khép kín trên mạng. Trạm trở thành điểm xa nhất trên vòng (trạm đang giữ token) được gọi là active monitor, Token Ring cho phép ở một thời điểm chỉ có một active monitor, tất cả các trạm còn lại được gọi là standby monitor. Các lỗi nhỏ (như active monitor bị lỗi) được giải quyết bởi active monitor và các standby monitor. Active monitor kiểm tra hệ thống sau khoảng thời gian là 7 giây. Để kiểm tra nó gửi một token tới trạm tiếp sau, token này báo cho biết địa chỉ của active monitor, trạm này cũng đồng thời liệt kê active monitor như là trạm liền trước nó, sau đó nó sẽ gửi cho trạm liền sau nó địa chỉ của active monitor, quá trình này cứ tiếp diễn cho đến khi active monitor nhận được địa chỉ của chính nó, trong quá trình này các trạm trên mạng thu nhận các thông tin: địa chỉ của active monitor, địa chỉ của trạm liền trước và địa chỉ của trạm liền sau nó. Nếu một trạm không nhận được tín hiệu từ trạm đứng trước nó trong khoảng thời gian 7 giây, nó sẽ giả sử rằng có lỗi đã xảy ra trên mạng. Nó sẽ gửi một thông báo lên mạng để chỉ ra: địa chỉ của chính nó, địa chỉ của NAUN của nó, và loại cảnh báo (beacon). Quá trình này được gọi là cảnh báo (beaconing) xảy ra khi một trạm NAUN không thể thông báo được cho trạm phía sau. Beaconing phục vụ cho việc xác định vùng bị hỏng trên mạng. Khi vùng bị hỏng đã được xác định, trạm đã thông báo về tình trạng hỏng hóc có nhiệm vụ loại bỏ các thông báo của trạm hỏng ra khỏi mạng để chắc chắn là mạng vẫn còn hoạt động được. Trong quá trình beaconing, các Token Ring card tự cắt khỏi mạng và thực hiện chức năng chuẩn đoán bên trong để tự xem mình có bị vấn đề gì không, nếu có thể nó sẽ tự sửa mà không cần sự can thiệp của quản trị mạng. Quá trình tự sửa này được gọi là tự cấu hình lại (auto-reconfiguration), nếu card thấy có lỗi trong quá trình tự cấu hình lại nó sẽ không tự nối lại vào mạng. Với các thông tin nhận được từ quá trình tự cấu hình lại, ring sẽ quyết định tự sửa để tránh sự hỏng một phần của mạng, công việc này được thực hiện bởi các phần mềm chuẩn đoán và phục hồi bên trong (built-int). Cũng như các mạng khác Token Ring cũng có những đặc điểm riêng, sau đây là một số ưu điển của Token Ring: Không giống như Ethernet, Token Ring vẫn hoạt động được trong trường hợp tải nặng. Có các công cụ chuẩn đoán và phục hồi built-in làm tăng độ tin cậy của mạng. Dễ dàng kết mạng LAN với máy mainframe của IBM do được IBM hỗ trợ. Khả năng chịu lỗi (fault-tolerance) được cung cấp trong quá trình tự cấu hình lại được gọi là ring-wrap. Một cáp đơn có thể tạo thành một ring khi được nối với nhiều hơn một MSAU. Bên cạnh những ưu điểm trên Token Ring cũng có một số nhược điểm sau: Card Token Ring có giá thành cao hơn so với Ethernet và ARCnet. Khó troubleshoot và đòi hỏi trình độ cao (expertise). 3. FDDI Không giống như Token Ring, mạng FDDI (Fiber Distribute Data Interface) được cài đặt không cần dùng đến hub mặc dầu có thể sử dụng các thiết bị tập trung (concentrator) để thực hiện các chức năng tương tự. FDDI sử dụng cáp quang để cài đặt do vậy nó là mạng có tốc độ cũng như độ tin cậy cao. Cũng giống như Token Ring, FDDI cũng sử dụng phương pháp token-passing để điều khiển truy đường truyền vật lý. Tuy nhiên khác với Token Ring FDDI cho phép có nhiều frame được truyền cùng lúc trên vòng. FDDI cũng cho phép trạm đang sở hữu token có thể giải phóng token và chuyển đến cho trạm tiếp sau ngay sau khi nó truyền xong dữ liệu do đó trạm sau có thể bắt đầu truyền dữ liệu trong khi dữ liệu của trạm trước nó vẫn đang lưu chuyển trên vòng. Một vài mạng FDDI cũng cho phép dành riêng các khoảng thời gian truyền cho các trạm định trước, chỉ các trạm này được phép truyền dữ liệu vào các khoảng thời gian này và các trạm này trong khoảng thời gian dành riên có thể truyền dữ liệu mà cần phải có token, các frame được gửi theo kiểm này được gọi là các frame đồng bộ (synchronous frame). Một khả năng khác mạng FDDI có thể hỗ trợ là multiframe dialog, multiframe dialog cho phép trạm có token có thể gửi một limited token cho một trạm xác định trước cho phép trạm đó được chuyển các frame và limited token về trạm đã gửi token đó, khả năng này cho phép hai trạm có thể giao tiếp với nhau mà không bị gây trở ngại từ các trạm khác. Một điểm khác nhau nữa giữa Token Ring và FDDI là FDDI sử dụng hai vòng nối. Do FDDI thường không sử dụng thiết bị trung tâm để cho phép đi qua chỗ mạng bị hỏng, FDDI phải sử dụng phương pháp này để đảm bảo một mạng bị hỏng không gây ảnh hưởng tới hoạt động của toàn mạng. Phương pháp này sử dụng hai liên kết ở mỗi thiết bị một là liên kết chính và một là liên kết phụ. Trong trường hợp một thiết bị hoặc một cáp bị hỏng, dữ liệu được định hướng tới liên kết thứ hai và lưu chuyển ngược trở lại vòng, khi đã đến phía đối diện của chỗ hỏng và không thể đi thêm được nữa nó được định hướng trở lại liên kết chính và tiếp tục lưu chuyển bình thường. FDDI có thể được cài đặt mà không cần đến hub hoặc concentrator tuy nhiên dùng concentrator có thể nối được các trạm FDDI theo kiểu star hoặc tree. Để thực hiện nối mạng FDDI thường dùng các thiết bị sau: Trạm làm việc và vỉ mạch mạng: vỉ mạch mạng của FDDI thuộc một trong hai loại: Dual attachment station. Single attachment station. Concentrator: có ba loại concentrator: Dual attachment concentrator. Single attachment concentrator. Null attachment concentrator. 4. Apple Talk AppleTalk là kiến trúc mạng được sử dụng trên các máy thuộc họ Macintosh, nó được đưa ra vào năm 1983 như là một giải pháp để nối các máy Apple thành một nhóm làm việc nhỏ với sơ đồ cáp nối đơn giản. AppleTalk là một kiến trúc mạng hoàn chỉnh có thể hoạt động trên một số kiến trúc khác nhau như Ethernet và Token Ring. Tuy nhiên LocalTalk là phương thức truyền được phát triển cho AppleTalk trong mạng Apple. LocalTalk sử dụng các frame, và cũng giống như Ethernet và Token Ring nó sử dụng phương pháp CSMA/CA để truy nhập đường truyền vật lý. Frame của LocalTalk có cấu trúc tương tự như như của Ethernet và của Token Ring. CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) cũng tương tự như CSMA/CD được sử dụng trong Ethernet tuy nhiên thay vì truyền ngay khi ngay khi phát hiện kênh truyền rỗi và phát hiện mọi xung đột, CSMA/CA tránh xung đột bằng cách đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên và sau đó tiếp tục truyền đến trạm tiếp theo. LocalTalk được nối theo topology dạng bus hoặc star sử dụng STP, cáp dùng cho LocalTalk là loại cáp có 8 chân nối hiện nay có nhiều vỉ mạch cho phép truyền các frame của LocalTalk dùng UTP hoặc cáp quang, một mạng LocalTalk có thể hỗ trợ được cho 32 thiết bị. Do giới hạn của built-in LocalTalk một số nhà sản xuất đã cho ra đời nhiều sản phẩm cho phép mở rộng mạng, tuy nhiên LocalTalk là rất chậm nếu so với các mạng truyền thông khác do vậy thường ít được dùng trong các mạng thương mại lớn. Máy Apple được trang bị AppleTalk Phase 2 và một khe cắm mở rộng cho phép sử dụng Ethernet (EtherTalk) hoặc Token Ring (TokenTalk) như là các phương tiện truyền thông thay thế cho LocalTalk nhằm mục đích cung cấp tốc độ truyền cao hơn và sự lựa chọn rộng lớn hơn trong việc sử dụng các giao thức truyền thông, vì vậy các máy Apple có thể dễ dàng cài đặt vào các mạng không phải là mạng Macintosh. AppleShare là một máy chủ (file server) đặc biệt trên mạng AppleTalk cho phép tất cả các máy trạm Macintosh giao tiếp được với nó, mạng AppleTalk cũng có AppleTalk print server. Mạng AppleTalk được chia thành các miền (zone), một zone có có tên và các tài nguyên của zone đó có thể được truy nhập bằng cách truy nhập vào zone đó, vài zone có thể được kết nối để tạo thành một mạng AppleTalk lớn hơn. Thêm vào đó một mạng AppleTalk có thể được chia thành nhiều zone nhỏ để giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn hoặc để cách li một tài nguyên xác định trên mạng. 5. ARCnet ARCnet (Attached Resource Computer Network) là sự tổ hợp của phương thức truy nhập token-passing với các topology star, bus hơn là ring topology. ARCnet sử dụng phương thức truyền broadcast trong topology dạng star, tuy nhiên một NIC của ARCnet phải nhận được token thì mới được phép truyền dữ liệu. Sự tổ hợp phương thức token-passing với các topology này làm cho mạng ARCnet rất mềm dẻo và đáng tin cậy. Đối với nhiều tổ chức ARCnet vẫn là một mạng có hiệu quả nếu xét về mặt giá cả và hiệu năng, tuy nhiên các mạng LAN mới thường không sử dụng ARCnet vì nó chậm hơn nhiều so với các loại mạng khác. ARCnet có các đặc tả như sau: Số lượng nút tối đa: 255. Khoảng cách cực đại giữa các nút: 6060.6 mét. Khoảng cách cực đại giữa hub thụ động và nút: 30 mét. Khoảng cách cực đại giữa hub chủ động và hub thụ động: 30 mét. ARCnet có hai nhược điểm chủ yếu là: Tốc độ truyền thấp: ARCnet có tốc độ truyền là 2.5 Mbps. Trong mạng ARCnet phương thức token-passing được sử dụng trong một ring logic dựa trên việc đánh địa chỉ các nút mà không phải là vị trí vật lý. ARCnet không thực hiện chuyển token tới trạm tiếp sau theo đường nối cáp, nó truyền token cho trạm có địa chỉ tiếp theo (theo thứ tự tăng dần) mà không cần biết địa chỉ tiếp theo đó ở vị trí như thế nào so với nó, hơn nữa token được lưu chuyển với một tốc độ cố định điều này có nghĩa là tốc độ của mạng ARCnet rất chậm, tuy nhiên có thể cải thiện được tốc độ bằng cách cấu hình mạng lại cho phù hợp (như đánh lại địa chỉ sau cho các trạm gần nhau về mặt địa lý có địa chỉ gần nhau). Yếu điểm thứ hai của mạng ARCnet là tính proprietary, nó không được thiết kế để thực hiện sự kết nối dễ dàng giữa các mạng. Tuy nhiên hiện nay điều này đã có một số thay đổi, các thiết bị cho ARCnet cũng đã được chuẩn hoá cho phép các thiết bị ARCnet từ các nhà sản xuất khác nhau có thể được nối trực tiếp vào bất kỳ một mạng cục bộ ARCnet nào. Tuy có một số yếu điểm như mạng ARCnet cũng có một số điểm mạnh riêng. Topology star cùng với filtering cable làm cho mạng rất đáng tin cậy, trong mô hình thiết kế phân tán kiểu star ARCnet sử dụng các hub thụ động và hub chủ động để điều khiển và định hướng token tới các trạm, do token được lưu chuyển với một tốc độ cố định và không có xung đột nên mạng rất ổn định. Mỗi NIC của mạng ARCnet phải được đánh một địa chỉ riêng biệt duy nhất trên mạng, địa chỉ này được tạo thành từ 8 số nhị nhân có giới hạn từ 1 tới 255 (địa chỉ 0 được dành làm địa chỉ quảng bá). Như đã nói ở trên ARCnet sử dụng token-passing để điều khiển việc truy nhập đường truyền vật lý, ARCnet thực hiện lưu chuyển các token theo sự tăng dần của địa chỉ logic của các nút do vậy để tăng hiệu năng sử dụng mạng cần thực hiện đánh địa chỉ phù hợp để các trạm có địa chỉ logic gần nhau thì cũng gần nhau về mặt địa lý. ARCnet sử dụng ba loại cáp là cáp đồng trục, UTP và cáp quang trong đó thường dùng nhất là cáp đồng trục RG-62/U, sự lựa chọn này cho phép tăng độ dài chạy cáp cũng như cung cấp tính ổn định cho mạng trong điều kiện tải nặng. Cũng có thể sử dụng UTP với các bảng mạch và hub được thiết kế đặc biệt, UTP cho phép độ dài chạy cáp là 121 mét (có thể sử dụng các thiết bị đặc biệt để tăng độ dài chạy cáp). Nhiều nút có thể dùng chung một đường cáp sử dụng các đầu nối BNC T, loại cáp này có độ dài chạy cáp tối đa là 303 mét với nhiều nhất là 8 trạm có thể dùng chung cáp. Mộ vài hệ thống ARCnet hỗ trợ việc sử dụng cáp quang, cáp quang có độ dài chạy cáp là 3485 mét vì vậy ưu điểm chủ yếu của cáp quang là thực hiện kết nối với các trạm ở khoảng cách xa. Mạng ARCnet có ba thành phần quan trọng cơ bản sau: Low – Impedance board: tạo các tín hiệu đủ mạnh để có thể truyền tối đa là 606 mét tới một hub chủ động. Hub chủ động: tăng cường các tín hiệu để cho phép độ dài chạy cáp cao hơn, nó cũng thực hiện phân tín hiệu vào các cổng, nếu mạng có nhiều hơn bốn trạm, cần phải cấu hình mạng để có thể sử dụng được hub chủ động. Nó có thể được nối với hub thụ động, NIC hoặc các hub chủ động khác, máy chủ phải được nối với một hub chủ động. Hub chủ động thường có 8 cổng và mặc dù không yêu cầu nhưng các cổng không dùng nên nối với resistor 93 ôm. Hub thụ động: được dùng để nối với các thiết bị chủ động khác như hub chủ động hặc NIC, không được nối các hub thụ động với nhau vì hub thụ động không tăng cường tín hiệu. Hub thụ động thường có 4 cổng, các cổng không sử dụng phải được nối với terminator 93 ôm. CHƯƠNG II KIẾN TRÚC PHÂN TẦNG OSI I. MÔ HÌNH OSI VÀ HỌ GIAO THỨC IEEE 802 1. Mô hình OSI Để đáp ứng yêu cầu trao đổi thông tin, đã xuất hiện rất nhiều các kiến trúc mạng khác nhau do các công ty, các trường đại học và các viện nghiên cứu đề xuất và cài đặt. Khi thiết kế các giao thức, các nhà thiết kế tự do lựa chọn kiến trúc mạng riêng của mình, điều này đã dẫn đến sự không tương thích giữa các mạng khi nhu cầu trao đổi thông tin vượt qua giới hạn mà mạng có thể đáp ứng được và khi xuất hiện yêu cầu trao đổi thông tin giữa các mạng khác nhau. Sự không tương thích thể hiện ở các mặt: phương pháp truy nhập đường truyền khác nhau, sử dụng giao thức khác nhau ..., sự không tương thích đó gây trở ngại cho sự tương tác của người sử dụng các mạng khác nhau. Nhu cầu trao đổi thông tin càng lớn thì sự trở ngại đó càng trở nên không thể chấp nhận được. Trước thực trạng đó và trước sự thúc bách của khách hàng các nhà sản xuất và các nhà nghiên cứu thông qua các tổ chức quốc tế tích cực tìm kiếm một giải pháp, một sự hội tụ cho các sản phẩm mạng trên thị trường. Để làm được điều này cần có một khung chuẩn về kiến trúc mạng để làm căn cứ cho các nhà thiết kế và chế tạo các sản phẩm về mạng. Trước tình hình đó tổ chức tiêu chuẩn hoá quốc tế ISO (International Organization for Standadization) đã thành lập một tiểu ban nhằm phát triển một khung chuẩn về kiến trúc mạng, kết quả là ISO đã đưa ra được một mô hình tham chiếu cho các hệ thống mở (Reference Model for Open Systems Interconnection hay OSI). Mô hình này được dùng làm cơ sở cho việc kết nối các hệ thống mở phục vụ cho các ứng dụng phân tán. Hệ thống mở được hiểu theo nghĩa hai hệ thống có thể trao đổi thông tin với nhau nếu chúng tuân thủ mô hình tham chiếu và các chuẩn liên quan. OSI là một mô hình tham chiếu liên kết hệ thống mở (Open System Interconnection Reference Model) cho thông tin. Ngươì ta mong muốn rằng OSI sẽ trở thành mô hình được áp dụng cho tất cả các ứng dụng trên máy tính trên toàn thế giới. Nhưng thực tế ngày nay OSI không được dùng nhiều. Một số giao thức ban đầu bao gồm cả giao thức của OSI vẫn được dùng.Chính phủ Mỹ đã thay đổi hoàn toàn điều đó bằng việc không sử dụng nữa trên các máy tính họ đã mua. Mặc dù thế chúng ta vẫn phải tìm hiểu về OSI vì đây là cơ sở cần thiết cho việc tìm hiểu các loại giao thức khác. Mô hình tham chiếu OSI cũng chia ra thành các lớp, nó bao gồm có 7 lớp khác nhau. Mỗi lớp định nghĩa tập các chức năng mạng riêng khác nhau. Khi OSI được phát triển vào những năm 1980 và 1990, tổ chức OSI đã đưa ra các giao thức mới và tiêu chuẩn mới để thực hiện các chức năng của từng lớp. Một số trường hợp thì họ lại dùng các giao thức khác đã được định nghĩa, ví dụ các giao thức của IEEE- IEEE Ethernet. Hình 1.1 2. Lớp ứng dụng – The Application Layer Tầng ứng dụng là tầng cao nhất của mô hình OSI, tầng này giải quyết các vấn đề kỹ thuật mà các trình ứng dụng dùng để trao đổi với mạng. Cung cấp các phương tiện để người dùng truy cập vào môi trường OSI, nhận yêu cầu của ngưòi sử dụng và trao cho tầng dưới đồng thời nhận tất cả các dữ liệu của tầng dưới cho người sử dụng, có chức năng như một cửa sổ dành cho người dùng và các chương trình ứng dụng, truy cập dịch vụ. 3. Lớp trình diễn – The Presentation Layer Tầng trình diễn chịu trách nhiệm về sự trình bày dữ liệu và định lại mã : từ loại biểu diễn này sang loại biểu diễn khác hay chuyển đổi cú pháp, ngữ nghĩa (Syntax - Semantic) của thông tin cho việc truyền thông. Nó đảm bảo việc dữ liệu gửi trên mạng có thể sử dụng bởi lớp ứng dụng, và đảm bảo rằng thông tin được gửi bởi lớp ứng dụng được truyền lên mạng.Có thể dùng kỹ thuật mã hoá để trộn các dữ liệu trước khi chuyển đi và giải mã ở nơi đến, có khả năng nén dữ liệu nhưng nơi gửi phải có giải nén. 4. Lớp phiên – The Session Layer Lớp này có chức năng thiết lập, duy trì và giải phóng những phiên giao dịch trên mạng với cơ chế chủ yếu là điểu khiển thông điệp (Message Control). Tầng phiên thiết lập các giao dịch giữa các nút mạng, một giao dịch phải được thiết lập trước khi dữ liệu được truyền trên mạng, để đảm bảo các giao dịch thiết lập và duy trì đúng quy định cho phép nhiều người sử dụng trên các trạm (Host) khác nhau, thiết lập các phiên liên lạc giữa họ, cho phép người dùng truy cập từ xa, truyền File từ xa . 5. Lớp tải vận – The Transport Layer Lớp này có chức năng phân đoạn và tái thiết dữ liệu thành dòng chảy dữ liệu, hay còn gọi là điều khiển luồng dữ liệu-Flow Control. TCP là một trong các giao thức thuộc lớp này được dùng với IP. Bên phát nó sẽ đánh dấu xem luồng dữ liệu đó thuộc ứng dụng nào.Ngược lại bên thu nếu nó nhận packet từ lớp mạng gửi lên thì nó sẽ xác định và chuyển lên đúng ứng dụng. Như vậy nó phân biệt được luồng thông tin đi vào và ra fụ thuộc vào các ứng dụng. Lớp này có sử dung đến một thông tin giống như địa chỉ để phân biệt các luồng thông tin khác nhau, đó là cổng ứng dụng-Port Number. Các máy tính hiện nay đều là đa nhiệm, có nghĩa là có thể có nhiều ứng dụng có thể chạy cùng một lúc, trong một thời điểm có thể nhận nhiều luồng tin từ mạng gửi đến 6. Lớp mạng – The Network Layer Chức năng của lớp này là định tuyến, phân mảnh. Có nghĩa là nó tìm đường đi tốt nhất để dịch chuyển dữ liệu qua mạng. Router là một thiết bị điển hình thuộc lớp này. Để định tuyến được thì Router dùng đến một bảng gọi là bảng địa chỉ IP (IP Table), và Router sẽ dựa vào các bảng IP này để tìm ra đường đi tốt nhất cho các gói tin. 7. Lớp liên kết dữ liệu – The Data Link Layer Nhiệm vụ của lớp này là đưa dữ liệu ra các phương tiện truyền dẫn, đồng thời còn đảm nhiệm việc kiểm soát lỗi, điều khiển luồng, đồng bộ dữ liệu. Các thiết bị thuộc lớp này có thể kể đến như là Switch (Layer 2), Bridge, NIC (NIC Controller) Lớp này định nghĩa ra các địa chỉ vật lý-MAC address, định dạng các khung thông tin trước khi đưa vào tầng vật lý truyền đi-Framing, các phương thức truy nhập đường truyền như CSMA/CD, Token Ring. 8. Lớp vật lý – The Physical Layer Đây là lớp thấp nhất của mô hình OSI có liên quan trực tiếp đến môI trường truyền dẫn nên nó có chức năng chuyển các khung thông tin thành các chuỗi Bit được biểu diễn bằng các tín hiệu phù hợp và truyền lên phương tiện truyền dẫn, và ngược lại. Lớp này chỉ quan tâm và xử lý các Bit dữ liệu mà không cần biết nó chứa thông tin gì. Những nội dung chuẩn hoá trong lớp này bao gồm : Định nghĩa các kiểu kết nối : + Point-to-Point + Multipoint Các Topology vật lý : Bus, Star, Ring, Tree, Cell, Mesh Các quy định về dạng tín hiệu và các phương thức điều chế tín hiệu (ASK, PSK,QAM,…). Vấn đề về đồng bộ Bit. Việc ghép kênh để thâm nhập vào phương tiện truyền dẫn. Băng thông : truyền theo băng cơ bản hay băng rộng. Các thiết bị thuộc lớp này như: Repeater, hub, converter, modem, MAU 9. Họ giao thức IEEE 802 Họ giao thức IEEE 802 của IEEE (Institute for Electrical and Electronic Engineer) định nghĩa các chuẩn cho liên quan đến các yếu tố vật lý và việc truyền dữ liệu tương ứng với các tầng Physical và DataLink của mô hình OSI, sau đây là danh sách các chuẩn của họ giao thức IEE 802: Number Category 802.1 Internetworking 802.2 Logical Link Control 802.3 CSMA/CD or Ethernet 802.4 Token Bus LAN 802.5 Token Ring LAN 802.6 Metropolitan Area Network (MAN) 802.7 Broadband Technical Advisory Group 802.8 Fiber-Optic Technical Advisory Group 802.9 Integrated Voice/Data Networks 802.10 Network Security 802.11 Wireless Networks 802.12 Demand Priority Access LAN, 10baseVG-AnyLAN Bảng 9.1 CHƯƠNG III GIAO THỨC TCP/IP I. TỔNG QUAN Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet và được dùng như giao thức mạng và vận chuyển trên mạng Internet. TCP (Transmission Control Protocol) là giao thức thuộc tầng vận chuyển và IP (Internet Protocol) là giao thức thuộc tầng mạng của mô hình OSI. Họ giao thức TCP/IP hiện nay là giao thức được sử dụng rộng rãi nhất để liên kết các máy tính và các mạng. Hiện nay các máy tính của hầu hết các mạng có thể sử dụng giao thức TCP/IP để liên kết với nhau thông qua nhiều hệ thống mạng với kỹ thuật khác nhau. Giao thức TCP/IP thực chất là một họ giao thức cho phép các hệ thống mạng cùng làm việc với nhau thông qua việc cung cấp phương tiện truyền thông liên mạng. 1. TCP/IP có một số ưu điểm như sau Giao thức chuẩn mở sẵn sàng phát triển độc lập với phần cứng và hệ điều hành. TCP/IP là giao thức lý tưởng cho việc hợp nhất phần cứng và phần mềm khác nhau, ngay cả khi truyền thông trên Internet. Sự độc lập rành mạch với phần cứng vật lý của mạng cho phép TCP/IP hợp nhất các mạng khác nhau. TCP/IP có thể chạy trên mạng Ethernet, mạng Token ring, mạng quay số (Dial-up line), mạng X.25, mạng ảo và mọi loại môi trường vật lý truyền thông. Một sơ đồ địa chỉ dùng chung cho phép mỗi thiết bị TCP/IP có duy nhất một địa chỉ trên mạng ngay cả khi đó là mạng toàn cầu Internet. Tiêu chuẩn hoá mức cao của giao thức phù hợp với ích lợi của dịch vụ người dùng. Được tích hợp vào hệ điều hành UNIX, hỗ trợ mô hình client – server, mô hình mạng per – to – per, hỗ trợ kỹ thuật dẫn đường động. Dưới đây, chúng ta xem xét một số nội dung về bộ giao thức truyền thông TCP/IP. 2. Kiến trúc của bộ giao thức TCP/IP Bộ giao thức TCP/IP được phân làm 4 tầng: Tầng truy nhập mạng (Network Layer) Tầng Internet (Internet Layer) Tầng giao vận (Transport Layer) Tầng ứng dụng (Application Layer) 3. Các lớp tương ứng giữa OSI và TCP/IP II. CÁC TẦNG CỦA GIAO THỨC TCP/IP 1. Tầng mạng (Network Layer) Tầng mạng l._.i là BIOS, rồi sau đó từ mã chương trình trên đĩa cứng tại chỗ. Ngoài ra BOOTP đòi hỏi người quản trị mạng phải tìm ra trước tất cả các địa chỉ MAC của các card Ethernet trên mạng đó. Đó không phải là những thông tin không kiếm được, nhưng có nghĩa là bạn vẫn phải tới từng máy nơi có chứa những cái card đó để xác định địa chỉ MAC. Hơn nữa, nó không có khả năng dự phòng để trao đổi những địa chỉ IP tạm thời, như địa chỉ IP của một máy laptop mà một vị khách nào đó ghé qua công ty chẳng hạn. Cho nên, có người đã sang chế ra một công cụ được đơn giản hoá phần nào, vốn giống như BOOTP nhưng không tập trung vào việc phân phối mã khởi động: DHCP 3. Khả năng của DHCP DHCP cải tiến so với BOOTP ở chỗ, bạn chỉ việc chỉ định một vùng địa chỉ IP mà nó được phép cấp phát, rồi nó sẽ cấp phát chúng theo nguyên tắc ai đến trước được giải quyết trước, đến sau giải quyết sau. Mặt khác nếu vẫn muốn tận dụng ưu điểm của BOOTP, bạn vẫn có thể làm được ( cho DHCP cấp phát trước các địa chỉ IP cho các địa chỉ MAC cụ thể - gọi là DHCP reservation ). Với DHCP, bạn chỉ phải cấp cố định địa chỉ IP cho vài máy thôi, như cho BOOTP/DHCP server và default gateway của mạng chẳng hạn. 4. Cách làm việc của DHCP DHCP cung cấp các địa chỉ IP dựa trên ý tưởng về các thuê bao của khách hàng (client lease). Khi một máy nào đó trong mạng (một DHCP client) cần một địa chỉ IP, nó sẽ trao cho máy khách đó một địa chỉ IP, nhưng chỉ trong một khoảng thời gian tạm thời thôi _ vì thế có thuật ngữ thuê bao IP (IP lease ). Chi tiết về việc nhận địa chỉ IP từ một DHCP server. Hình 6.1.2.2 Quá trình một DHCP Client nhận một điạ chỉ IP từ một DHCP Server Một DHCP Client nhận địa chỉ IP từ một DHCP server theo 4 bước: 1.Bước DHCPDISCOVER: DHCP ấy lan truyên ra khắp subnet tại chỗ một thong điệp thỉnh cầu DHCPDiscover để hỏi thuê một địa chỉ IP và nhờ máy DHCP Relay Agent gửi chuyển tiếp dưới dạng loan tin (broadcast) thông điệp ấy đến tất cả các DHCP server ở các subnet khác trong tầm truyền của nó. 2.Bước DHCPOFFER: các DHCP server hồi đáp bằng cách chào hàng (offer) các địa chỉ IP và các thời gian thuê bao mà mỗi server đó có thể cung cấp cho DHCP Client ấy. Các DHCP server ỏ subnet khác làm điều đó bằng cách gửi thông điệp DHCPOffer đến DHCP Relay Agent, rồi DHCP Relay Agent gửi chuyển tiếp thông điếp đó đến DHCP Client đó. 3.Bước DHCPREQUEST: DHCP Client ấy chọn lời đề nghị hấp dẫn nhất, rồi loan truyền ngược lại một thong điệp thỉnh cầu DHCPRequest đến DHCP server nào đưa ra lời chào hang đó, nhằm xác nhận là muốn dung địa chỉ IP đó, nếu cần đến DHCP server nào ở subnet khác, thì thông điệp cũng được gửi chuyển tiếp qua DHCP Relay Agent. 4.DHCPACK: DHCP server đã chào hàng địa chỉ đó sẽ hoàn tất thủ tục bằng cách hồi đáp bằng một thông điệp DHCPACK, một sự báo rằng đã nhận lời thỉnh cầu kia; máy DHCP Relay Agent cũng gửi chuyển tiếp thong điệp này đến DHCP Client ban đầu. 6.1.3 Một số địa chỉ đặc biệt 1. Nonroutable Address (địa chỉ bất khả tiếp vận trong RFC 1918) 10.0.0.0 _ 10.255.255.255 172.16.0.0 _ 172.31.255.255 192.168.0.0 _ 192.168.255.255 Trước kia, việc được nắm giữ một mớ địa chỉ IP cũng dễ dàng thôi. Nhưng ngày nay, chúng ngày càng trở nên khan hiếm. 4 tỉ địa chỉ nghe có vẻ nhiều, nhưng với cách chia lớp A/B/C có khuynh hướng làm phung phí các địa chỉ đối với những công ty lớn và những ai chỉ lên mạng vào một giờ nhất định mà thôi. Bạn có thể khó mà tin được rằng một số trường Đại học, hãng Apple (có mạng 17x.y.z) hãng Boeing (có mạng 55x.y.z) và hội nghị Network+Interop (có mạng 45x.y.z) mỗi năm chỉ họp có 2 tuần lễ lại thực sự cần đến 16,7 triệu địa chỉ. Do vậy người ta đã đưa ra ý tưởng các phạm vi địa chỉ nonroutable nhằm dành riêng ra một số địa chỉ hầu người ta có thể xây dựng những intranet “thử nghiệm” mà không phải tìm đến IANA để xin một phạm vi địa chỉ. Hơn nữa , ngay cả nếu những mạng dựa trên các địa chỉ nói trên có được nối vào Internet đi nữa, thì chúng cũng không thể gây ra bất kì mối nguy hại nào, bởi vì các Router trên Internet đã được lập trình để … lờ chúng đi! Điều này có nghĩa là có đến hàng triệu, mạng trong phạm vi 192.168.0.0_192.168.0.255 (một ví dụ thường thấy tại các quán Café Internet) có thể hiện hữu cùng một lúc, bởi vì chúng không thể lien lạc được với Internet công cộng, và vì thế, không thể gây ra bất kì vấn đề gì. Và điều đó mang lại một thứ tác dụng phụ đối với những công ty chọn cách sử dụng các địa chỉ nonroutable này: tính bảo mậtss. Rõ rang là , nếu các máy tính của trường ĐH Bách Khoa Hà Nội chúng ta có địa chỉ là 172.16.0.0_172.16.255.255, thì nó được bảo vệ khỏi những tấn công từ phía các hacker bên ngoài, bởi vì chúng không thể liên lạc được với các máy này. Vì tác dụng phụ này, nên các công ty đểu sử dụng ít nhất hai bộ địa chỉ IP: các địa chỉ được dùng trong Internet nội bộ của công ty (hay “intranet”), và một phạm vi địa chỉ Internet “chính thức “,được cung cấp từ ISP hoặc trực tiếp từ một cơ quan thuộc IANA. 2. Default Route Address (địa chỉ đường tiếp vận mặc định ) Đó là địa chỉ 0.0.0.0 một cách khác để nói “toàn bộ Internet” Nhưng vì 0.x.y.z thuộc phạm vi địa chỉ của lớp A, nên tất cả các địa chỉ 0.x.y.z phải được để riêng ra. Một sự lãng phí 16,7 triệu địa chỉ. 3. Loop Back Address (địa chỉ quay vòng) Địa chỉ 127.0.0.1 (rất thân quen đối với các bạn đã sử dụng IIS) được dành riêng để làm một chỗ quay vòng (loopback). Nếu bạn gửi một thông điệp đến địa chỉ 127.0.0.1 thì thông điệp đó sẽ được trả lại bạn trừ khi có gì đó trục trặc trên bản thân phần mềm IP; các thông điệp gửi tới địa chỉ 127.0.0.1 sẽ không đi ra ngoài mạng được, mà thay vì vậy, ở lại bên trong phần mềm IP của máy đã gửi. Và vì thế không có mạng nào có địa chỉ 127.x.y.z. Một sự lãng phí 16,7 triệu địa chỉ. Hình 6.1.3.1 Dùng lệnh “ping localhost” bạn sẽ trông thấy địa chỉ loopback {127.0.0.1} 4. Network Address (điạ chỉ đại diện cho mạng ) Nhiều khi bạn cần nói tới toàn bộ một mạng con bằng một con số duy nhất thôi, Thay vì nói “Mạng khoa Điện Tử Viễn Thông trong trường ĐH Bách Khoa của chúng tôi là 172.16.10.z trong đó z biến thiên từ 0-255”chúng ta sẽ dùng một điạ chi duy nhất mà vẫn đúng theo ngôn ngữ IP. Người ta quy ước: địa chỉ mà kết thúc bằng tất cả các số nhị phân 0 được dành riêng làm địa chỉ đại diện mạng. Như vậy trong ví dụ trên chúng ta có thể nói “Mạng của chúng tôi có địa chỉ 172.16.10.0”. 5. Broadcast Address (địa chỉ quảng b) Địa chỉ loan tin: địa chỉ mà ta dung để loan tin (broadcast) đến mọi máy trong một mạng con. Địa chỉ đó là: tất cả các bits nhị phân đều bằng 1. Hình 6.1.3.2 Địa chỉ broadcast của mạng. Ví dụ, nếu mạng khoa Điện Tử Viễn Thông là 172.16.10.0 thì địa chỉ loan tin là 172.16.10.255. Nếu mạng trường ĐH Bách Khoa Hà Nội là 172.16.0.0 thì địa chỉ loan tin là 172.16.255.255. 6. Default Router Address hay Default Gateway Address (địa chỉ router mặc định ) Các mạng con đều có ít nhất một Router; xét cho cùng, nếu nó không có một router, thì mạng con đó không thể nói chuyện được với bất kì mạng nào khác, và nó không thể là một intranet được. Hình 6.1.3.3 Địa chỉ Default Gateway là địa chỉ router của mạng đó, trong thí dụ này là 202.58.32.1 Theo lệ thường, địa chỉ đầu tiên sau địa chỉ đại diện cho mạng sẽ là địa chỉ default gateway ( hay default router). Ví dụ, trên một mạng lớp C đơn giản, địa chỉ default gateway có lẽ phải là w.x.y.1. Nhưng xin lưu ý đó không phải là quy tắc cứng nhắc, bởi vì bạn có thể thấy địa chỉ default gateway trong mạng Đại học Bách Khoa Hà Nội: 172.16.1.97. Trên đây là một số vấn đề mà em cho rằng nó hết sức quan trọng cho việc lắp đặt và thiết kế một mạng LAN. Tất nhiên còn mạng máy tính là một vấn đề rất rộng lớn nên những ý kiến trên chỉ bao hàm một cách tổng quát mà thôi, nhưng đó là những vấn đề tối thiểu mà một người thiết kế cần nắm bắt tốt cho việc thiết kế mạng LAN. Một tổ chức nào đó khi đã có được một mạng LAN mong muốn thì họ không chỉ thực sự trao đổi thông tin nội bộ cho nhau, họ muốn trao đổi thông tin tới một tổ chức khác, một cơ quan khác hoặc thậm chí là xuyên quốc gia. Vậy làm sao để làm được điều này, họ phải tạo thêm tính năng cho mạng LAN của họ, Chính vì lẽ đó trong bài luận này em có đề cập thêm môt công nghệ nữa đó là công nghệ WAN. Ở đây em không đi sâu vào công nghệ mà chỉ nhằm vào những gì đang xẩy ra với mạng máy tính ngày nay (ví dụ như: Không gian địa chỉ IP, những giải pháp cho việc truyền thông trong WAN, cũng như các giao thức sử dụng trong WAN). PHẦN II CÔNG NGHỆ WAN Việc phát triển bùng nổ mạng LAN khiến cho truyền thông được cải thiện hoàn toàn. Nhu cầu nảy sinh là làm sao để liên kết các LAN này lại, truyền thông với nhau. Đó chính là việc của WAN. Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu các khái niệm, công nghệ, phần cứng, phần mềm để thực thi LAN. I. TỔNG QUAN 1. Công nghệ WAN WAN là mạng truyền thông dữ liệu hoạt động trên phạm vi rộng lớn cỡ lục địa. Sự khác biệt chính của LAN và WAN là các công ty hay tổ chức phải đăng ký với nhà cung cấp dịch vụ WAN bên ngoài để có thể sử dụng các dịch vụ truyền tải WAN. 1 mạng WAN sử dụng các liên kết dữ liệu cung cấp bởi các dịch vụ truyền WAN để kết nối ra Internet, kết nối các địa điểm của 1 tổ chức với nhau, kết nối tới các tổ chức khác, tới các dịch vụ bên ngoài hay tới người dùng từ xa. WAN thường dùng để truyền video, dữ liệu và voice. Điện thoại và dịch vụ dữ liệu là các dịch vụ WAN thông dụng nhất. Các thiết bị phía người dùng được gọi là thiết bị tài sản khác hàng CPE. Người dùng có thể tự mua CPE hay thuê của nhà cung cấp dịch vụ. Người ta dùng 1 cáp đồng hoặc cáp quang để kết nối từ CPE tới trạm trung chuyển hoặc trụ sở gần nhất của nhà cung cấp dịch vụ. Việc nối cáp như vậy gọi là vòng lặp nội bộ local loop. 1 cuộc gọi quay số được kết nối nội bộ tới các local loop khác hoặc không nội bộ qua các trunk tới trụ sở chính. Sau đó nó sẽ tới trung tâm trung chuyển cấp vùng và tới cấp miền hoặc quốc tế như 1 cuộc gọi điện thoại. Để local loop có thể chuyển dữ liệu, 1 thiết bị là modem được dùng để chuẩn bị dữ liệu cho truyền thông. Các thiết bị đưa dữ liệu lên local loop được gọi là thiết bị truyền thông dữ liệu DCE. Thiết bị của khác hàng chuyển dữ liệu tới DCE là thiết bị đầu cuối dữ liệu DTE. DCE chủ yếu cung cấp các giao diện cho DTE liên kết truyền thông vào WAN. Giao diện DTE/DCE sử dụng các giao thức lớp vật lý khác nhau như HSSI va V.35. Các giao thức này tạo ra mã lệnh và các tham số điện mà các thiết bị sử dụng để giao tiếp với nhau. Các đường WAN có tốc độ rất khác nhau, từ bps, Kbps, Mbps cho tới Gbps. Các đường thường là truyền thông 2 chiều đồng thời (full duplex). 2. Các thiết bị WAN WAN chẳng qua là nhóm các LAN kết nối với nhau nhờ các đường truyền từ các nhà cung cấp dịch vụ. Vì đường truyền không thể mắc trực tiếp vào LAN, vì vậy cần phải xác định các trang thiết bị giao tiếp khác nhau. h cale, Mbo Các máy tính trên LAN có sữ liệu thì sẽ gửi tới rounter chứa giao diện LAN và WAN. Các router sẽ sử dụng địa chỉ lớp 3 để phân phát dữ liệu tới giao diện WAN tương ứng. Các rounter là các thiết bị mạng thông minh và tích cực nên nó có thể tham gia vào việc quản lý mạng. Rounter quản lý mạng bằng cách cung cấp các quản lý động trên các tài nguyên và hỗ trợ các nhiệm vụ và mục tiêu của mạng. Mục tiêu của mạng là khả năng kết nối, tính ổn định, hiệu năng, khả năng quản lý, tính linh hoạt. Đường truyền thông cần các tín hiệu ở đúng định dạng thích hợp để truyền. Với đường số, đơn vị dịch vụ kênh (CSU) và đơn vị dịch vụ dữ liệu (DSU) là quan trọng. Cả 2 đơn vị trên thường được tích hợp chung vào 1 phần của thiết bị, gọi là CSU/DSU. Khối CSU/DSU cũng có thể được tích hợp vào cạc giao tiếp của rounter. 3. Các chuẩn WAN WAN sử dụng mô hình OSI và chủ yếu tập trung vào 2 lớp dưới là lớp vật lý và datalink. Các chuẩn WAN mô tả các phương pháp truyền thông lớp vật lý và các yêu cầu lớp datalink bao gồm cách đánh địa chỉ vật lý, điều khiển luồng và đóng gói. Các giao thức tầng vật lý mô tả các chuẩn kết nối về điện, cơ, hoạt động, chức năng để kết nối tới nhà cung cấp dịch vụ. Tầng liên kết dữ liệu đảm nhận việc đóng gói dữ liện, truyền thông đi xa, và các cơ chế truyền thông khung kết quả. Có nhiều công nghệ khác nhau được sử dụng như ISDN, Frame Relay, ATM.Các công nghệ này đều sử dụng cơ chế đóng khung cơ bản, điều khiển liên kết dữ liệu mức cao, chuẩn OSI hay 1 phần của nó. 4. Đóng gói dữ liệu trên WAN Các WAN kết nối theo kiểu point-to-point. Dữ liệu từ tầng mạng đưa xuống tầng datalink để truyền thông ở tầng vật lý sẽ được đóng gói thêm header và trailer để kiểm soát và truyền trên các đường truyền WAN. Để đảm bảo sử dụng đúng giao thức thì kiểu đóng gói tầng datalink sử dụng cho giao tiếp nối tiếp rounter phải được cấu hình đúng. Sự lựa chọn giao thức đóng gói tuỳ thuộc vào công nghệ WAN và trang thiết bị sẵn có. Hầu hết các kiểu đóng khung đều dựa trên chuẩn HDLC. HDLC là chuẩn truyền khung tin cậy trên các đường truyền không an toàn, cung cấp các cơ chế điều khiển luồng và sửa lỗi khi truyền. Định dạng của frame HDLC như sau: Flag Address Control Data FCS Flag Trường Flag chứa thông tin bắt đầu và kết thúc của Frame, thường là 8 bit mẫư sau: 0111 1110. Vì trong dữ liệu cũng có thể chứa byte này nên trong phần dữ liệu, cứ mỗi 5 bit 1 liên tiếp 11111 sẽ được chèn thêm 1 số 0 vào cuối. Trường Address không được dùng vì kết nối WAN là theo kiểu point-to-point. Trường Control chứa các thông tin điều khiển là kiển của khung. Khung được định nghĩa có 3 kiểu; Unnumbered: chứa các thông tin khởi tạo đường truyền. Information frame: chứa dữ liệu. Supervisor frame: khung điều khiển luồng dữ liệu, yêu cầu truyền lại khi có lỗi truyền. Trường FCS là trường kiểm soát lỗi mức khung, thường sử dụng mã CRC. 5. Chuyển mạch gói và chuyển mạch Mạng chuyển mạch hoạt động như thế nào? Ta có thể thấy với các mạng điện thoại xưa, ở tổng đài mỗi máy có 1 đầu nối. Nếu người gọi muốn gọi 1 số máy khác thì họ quay số, tín hiệu được đưa đến tổng đài. Nếu tổng đài phục vụ thì họ sẽ chuyển mạch nối số gọi đến với số gọi đi. Khi đó sẽ tạo thành 1 mạch vật lý thông suốt cho cuộc hội thoại. Đó chính là mạng chuyển mạch. Khi điện thoại ở nhà được thay bằng modem thì các máy tính có thể vận chuyển dữ liệu. Khi đường dây giữa các tổng đài được chia sẻ cho nhiều máy thì làm thế nào? Giải pháp là dồn kênh phân chia thời gian TDM cho các cuộc gọi, tức là mỗi cuộc gọi sẽ chiếm đường dây trong một thời gian rồi lại đến cuộc khác, cứ quay vòng như vậy. Do đó, 1 kết nối với dung lượng cố định có thể chia sẻ cho nhiều người. Tuy nhiên với người sử dụng máy tính thì không đơn giản như vậy. Lấy trường hợp duyệt Web chẳng hạn. Dữ liệu sẽ được trao đổi phần lớn vào lúc tải trang Web về. Sau đó, đường truyền lại rảnh rỗi cho trong khi người đó ngồi đọc Web.Việc dữ liệu đột nổ trong 1 khoảng thời gian rồi lại không trao đổi gì mà vẫn chiếm đường truyền khiến cho chuyển mạch rất đắt đỏ. Chuyển mạch gói được dùng như giải pháp thay thế. Thay vì 1 đường truyền thiết lập sẵn, mỗi bit gửi lên đều được truyền đi ngay, người ta sẽ thực hiện phân chia thời gian cho nhiều máy trên cùng 1 đường truyền, máy người dùng sẽ không truyền theo kiểu từng bit mà sẽ đóng gói dữ liệu thành các packet, frame có kèm theo phần định danh. Việc đó sẽ làm cho nhiều máy có thể dùng cùng 1 đường truyền. Đường truyền không được dành riêng nên mỗi gói tin gửi lên phải có định danh xem là gửi từ máy nào và gửi tới máy nào. Việc phân chia như vậy sẽ khiến 1 cuộc trao đổi dữ liệu đột nổ có thể được thực hiện và khi không cần trao đổi gì thì đường truyền được dành cho máy khác. Cũng nhờ đó mà giá cả cho đường truyền chuyển mạch gọi rẻ hơn so với loại chuyển mạch. Khi xét cách gói tin được chuyển đi trên mạng ta có 2 khái niệm: mạng hướng kết nối và không hướng kết nối. Mạng không hướng kết nối thì mỗi gói tin sẽ mang thông tin đầy đủ về đường đi của nó, địa chỉ đích, địa chỉ nguồn. Mạng hướng kết nối thì 1 đường dẫn logic được tạo ra giữa 2 máy, các gói tin không cần phải mang thông tin về đường đi, địa chỉ đích phải tới mà chỉ cần thông tin định danh gói tin là đủ. Mạch logic này được tạo ra và huỷ đi khi có hoặc chấm dứt kết nối. Mạch như vậy người ta gọi là mạch ảo. II. CÔNG NGHỆ WAN 1. Đường quay số dialup Dùng qua tín hiệu đường điện thoại. Modem có nhiệm vụ điều chế tín hiệu nhị phân sang tín hiệu tiếng nói để truyền đi ở phía phát và giải điều chế tín hiệu tiếng nói thành tín hiệu nhị phân ở đầu ngược lại. Đặc điểm của việc dùng dialup là đơn giản, tiện dụng, giá thành rẻ nhưng tốc độ thấp, thời gian trễ lớn. 2. ISDN (Intergrated Serices Digital Network) Các mạch kết nối PSTN đã thay đổi từ việc vận chuyển tín hiệu dồn kênh phân chia tần số sang tín hiệu số dồn kênh phân chia thời gian. Vậy nếu đường nối từ nhà tới PSTN (local loop) cũng có thể vận chuyển tín hiệu số thì tốc độ và dung lượng cao hơn hẳn. Mạng ISDN dùng local loop là đường kết nối số phân chia thời gian. Kết nối này sử dụng các kênh B 64 kbps để vận chuyển tiếng nói và dữ liệu và 1 kênh tín hiệu D cho việc khởi tạo và các mục đích khác. ISDN được chia thành 2 loại: ISDN phối ghép tốc độ cơ bản (BRI ISDN): dùng cho gia đình hoặc các tổ chức nhỏ. Mạng này cung cấp 2 kênh B 64 kbps và 1 kênh D 16 kbps. ISDN phối ghép tốc độ chuẩn ( PRI ISDN): Ở Mỹ thì dùng 23 kênh B 64 kbps + 1 kênh D 64 kbps. Ở châu Âu, Aus và các nước khác thì dùng 30 kênh B 64 kbps + 1 kênh D 64 kbps. Như vậy cộng thêm cả phần tiêu đề cho việc đồng bộ hoá thì tốc độ bit tổng cộng cho BRI ISDN là 1.544 Mbps và 2.048 Mbps cho PRI ISDN. Địa chỉ ứng dụng: Với WAN Với đường lease line Bạn đã nắm vững về mô hình tham chiếu OSI, mạng LAN và địa chỉ IP, đó là cơ sở quan trọng để bạn tiếp tục tìm hiểu về mạng WAN và Router. Phần này chúng ta sẽ trình bày chi tiết về mạng WAN : các loại thiết bị mạng WAN, các kĩ thuật và các tiêu chuẩn cộng thêm là chức năng của những router trong mạng WAN. 3. Các mạng WAN 3.1 Các mạng WAN và thiết bị của chúng Mạng WAN (Wide Area Network) điều khiển lớp vật lí và lớp liên kết dữ liệu trong mô hình tham chiếu OSI. Nó liên kết các LAN cách xa bởi những vùng địa lí rộng lớn. Các WAN tạo điều kiện cho hoạt động trao đổi các packet/frame dữ liệu giữa các router/bridge với các LAN mà chúng hỗ trợ. Ví dụ về mạng số liệu: Những đặc tính quan trọng của WAN: Hoạt động qua phạm vi vật lí của các LAN cục bộ. Chúng sử dụng các dịch vụ truyền dẫn của các công ty như Regional Bell Operating Companies (RBOCs), SPRINT và MCI. Sử dụng nhiều loại kết nối nối tiếp khác nhau để truy cập băng thông qua các vùng địa lí rộng lớn. Theo định nghĩa WAN nối kết các thiết bị cách xa nhau về mặt địa lí. Những thiết bị đó gồm: Các router- cung cấp nhiều dịch vụ, gồm cả hoạt động liên mạng và các port giao tiếp WAN. Các switch- nối tới băng thông WAN cho truyền tiếng nói dữ liệu và hình ảnh. Các modem- giao tiếp với các dịch vụ mức thoại; Các CSU/DSU (Channel Service Units/ Digital Service Units) giao tiếp với các dịch vụ E1/E1; Các bộ TA/NT 1(Terminal Adapter/ Network Termination 1) giao tiếp với các dịch vụ ISDN. Các server truyền thông- tập trung hoạt động truyền thông quay số vào và ra. 3.1.1 Những tiêu chuẩn WAN Các giao thức tầng vật lí WAN mô tả cách thức để cung cấp các cầu nối chức năng, điện, cơ cho các dịch vụ WAN. Nhứng dịch vụ này hầu hết có được từ các nhà cung cấp dịch vụ WAN như RBOCs, các công ty viễn thông, công ty điện thoại và các địa lí telegraph. Tổng quan về kĩ thuật WAN Các giao thức liên kết dữ liệu WAN mô tả cách thức mà những frame được truyền đi giữa các hệ thống trên một đường liên kết dữ liệu đơn. Chúng bao gồm các giao thức được thiết kế để hoạt động trên các đường điểm nối điểm cố định, các đường đa điểm và những dịch vụ chuyển mạch đa truy cập như Frame Relay. Các tiêu chuẩn WAN được định nghĩa và quản lí bởi một số tổ chức, bao gồm các đại diện sau: International Telecommunication Union – Telecommunication Standazation Sector (ITU-T) trước kia là Consultative Committee for International Telegraph and Telephone(CCITT) International Organization for Standazation(ISO) Internet Engineering Task Force (IETF) Electronic Industries Association(EIA) Các tiêu chuẩn WAN thường mô tả những yêu cầu của tầng vật lí và tầng liên kết dữ liệu. Lớp vật lí WAN mô tả giao tiếp giữa thiết bị đầu cuối (DTE) với trang bị kết cuối mạch dữ liệu (DCE). Thông thường DCE là nhà cung cấp dịch vụ và DTE là thiết bị được nối kết. Trong mô hình này, các dịch vụ cung cấp đến DTE được tạo qua môđem hay CSU/DSU Nhiều chuẩn lớp vật lí chỉ rõ giao tiếp này: EIA/TIA-232 EIA/TIA-449 V.24 V.35 X.21 G.703 EIA-530 Việc đóng gói liên kết dữ liệu phổ biến được kết hợp với các đường nối tiếp đồng bộ được liệt kê như ở hình vẽ trên trong đó: HDLC(High Level DataLink Control)-Một chuẩn IEEE; có thể không tương thích giữa các nhà cung cấp khác nhau do cách thức mỗi nhà cung cấp chọn để thực hiện. HDLC hỗ trợ cả hai cấu hình điểm đến điểm và đa điểm với sự tiêu tốn băng thông nhở nhất. Frame Relay- Sử dụng những phương tiện số chất lượng cao; sử dụng tạo frame đơn giản không có các cơ chế sửa lỗi; điều này giúp cho nó có thể gửi thông tin lớp hai nhanh hơn các giao thức WAN khác. PPP(Point-to-Point Protocol)- được mô tả bởi RFC 1661, hai chuẩn được IETF phát triển chứa một trường giao thức để nhận diện giao thức lớp mạng. SDLC(Simple Datalink Control Protocol)- giao thức liên kết dữ liệu WAN được IBM thiết kế cho môi trường SMA(System Network Architecture) đang được thay thế phần lớn bởi HDLC hoàn thiện hơn. SLIP (Serial Line Interface Protocol)- giao thức liên kết dữ liệu WAN rất phổ biến cho việc truyền các gói IP, hiện đang được thay thế bằng PPP hoàn thiện hơn trong nhiều ứng dụng. LAPB(Link Access Procedure Balanced) Giao thức liên kết dữ liệu được X.25 dùng có khả năng kiểm tra lỗi mở rộng. LAPD(Link Access Procedure D-channel) giao thức liên kết dữ liêu WAN được dùng để báo hiệu và thiết lập cuộc gọi trên kênh ISDN D. Hoạt động truyền dữ liệu diễn ra trên kênh ISDN B. LAPF(Link Access Procedure Frame) Trong Frame Mode Bearer Services là một giao thức liên kết dữ liệu WAN tương tự LAPD được dùng trong các kỹ thuật Frame Relay. 3.1.2 Các kĩ thuật WAN Dưới đây sẽ mô tả các kĩ thuật WAN phổ biến nhất. Chúng được nhóm thành các dịch vụ Analog, dedicated-digital, cell-switched và circuit-switched. Circuit Switched Services PORS(Plaint Old Telephone Service) Không phải là một dịch vụ số liệu máy tính nhưng được gộp vào do hai nguyên nhân: một là có nhiều kĩ thuật là bộ phần phát triển cơ sở hạ tầng dữ liệu; hai là mô hình có độ tin cậy tuyệt vời, dễ sử dụng là mạng truyền thông trên diênj tích rộng, môi trường truyền thông thường là cáp đồng xoắn đôi. Narrrowband ISDN—Là một kĩ thuật quan trọng có tính lịch sử, phổ biến, có nhiều chức năng, là dịch vụ hoàn toàn bằng kĩ thuật số đầu tiêngiá cả chấp nhận được, băng thông cực đại là 128 kbps đối với BRI (Basic Rate Interfacce) và 3 Mbps đối với PRI (Primary Rate Interface); Tuy cách dùng khác nhau khá nhiều giữa các nước tuy vậy vẫn được dùng khá phổ biến, môi trường truyền tiêu biểu là cáp đồng xoắn đôi. Dịch vụ chuyển mạch gói (Packet Switched Services) X25—Kĩ thuật cũ nhưng vẫn còn được sử dụng rộng rãi có khả năng kiểm tra lỗi mở rộng khi những liên kết WAN có khuynh hướng bị lỗi nhiều, điều này làm cho dịch vụ tin cậy hơn nhưng bị giới hạn về băng thông; băng thông có thể tới 2Mbps; dịch vụ này dễ triển khai, chi phí vừa phải, môi trường truyền tiêu biểu là dây đồng xoắn đôi. Frame Relay--Một phiên bản chuyển mạch gói của N-ISDN; đã trở thành một kĩ thuật WAN rất phổ biến theo bản quyền riêng của nó; hiệu quả hơn X25 nhưng có dịch vụ giống nhau; băng thông cực đại 44,736 Mbps; băng thông 56kbps và 384kbps được dùng nhiều ở Mĩ; được sử dụng rộng rãi, chi phí từ thấp đến vừa phải. Môi trường truyền dẫn là dây đồng xoắn đôi và cáp quang. Cell Switched Service ATM (Asynchronous Transfer Mode)—Liên quan mật thiết với B-ISDN; đang trở thành một kĩ thuật WAN (kể cả LAN ) quan trọng; sử dụng những frame nhỏ có kích thước cố định (53 byte) để vận chuyển dữ liệu. Băng thông cực đại 622Mbps mặc dù các tốc độ cao hơn hiện đang phát triển. Môi trường truyền là dây đồng xoắn đôi hoặc cáp quang được dùng rộng rãi và có chiều hướng tăng tuy chi phí cao. SMDS(Switched Multimegabit Data Service)—liên hệ gần với ATM, được dùng phổ biến trong các MAN, băng thông cực đại 44,763 Mbps, môi trường truyền là dây đồng xoắn đôi và cáp quang, dịch vụ này được dùng không rộng và phí tổn tương đối cao. Dedicated Digital Services T1,T3,E1,E3--Dịch vụ T ở Mĩ và dịch vụ E ở châu Âu là những kĩ thuật WAN rất quan trọng; chúng sử dụng kĩ thuật ghép kênh phân thời (Time Division Multiplexing) phân thành các khoảng thời gian nhỏ gọi là các khe thời gian(time slot) và ấn định khe thời gian cho hoạt động truyền dữ liệu. T1—1,544Mbps T3—44.736Mbps E1—2.048Mbps E3—34,368Mbps Và các băng thông hợp lệ khác Đường truyền thông thường là dây đồng xoắn đôi và cáp quang. Được dùng khá phổ biến do phí tổn vừa phải. xDSL Họ công nghệ DSL (Digital Subcriber Line) là kĩ thuật WAN mới đang phát triển có mục đích cho sử dụng tại phía thuê bao. Băng thông giảm khi gia tăng khoảng cách đến các trang thiết bị của các công ty điện thoại(tại vị trí gần công ty cung cấp tốc độ có thể lên tới 51,84Mbps), tuy vậy càng nhiều thuê bao dùng chung thì băng thông càng thấp (khoảng từ vài trăm kbps tới vài Mbps). Công nghệ này chưa được sử dụng rộng rãi nhưng đang tăng nhanh, phí tổn không quá cao và đang giảm dần. Dòng công nghệ xDSL gồm có: HDSL-(hight bit rate DSL)-DSL tốc độ bit cao SDSL-(single line DSL)-DSL đường dây đơn ADSL-(asymmetric DSL)-DSL không đối xứng VDSL-(very hight bit rate DSL)-DSL tốc độ bít rất cao RADSL-(rate adaptive DSL)-DSL tương thích với tốc độ SONET(Synchronous Optical Network) Họ công nghệ lớp vật lí với tốc độ rất cao, thiết kế cho sợi cáp quang, nhưng cũng có thể hoạt động trên cáp đồng, có khoảng tốc độ khả dụng với các thiết kế đặc biệt; thực hiện ở các mức OC (Optical Carrier) khác nhau từ 51,84 Mbps (OC1) đến 9952 Mbps (OC192); có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu khá cao bằng cách sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng (WDM- Wave Length Division Multiplexing) nhờ tia laze được điều hưởng đến các bước sóng hơi khác nhau để truyền lượng lớn dữ liệu theo quang học; cách dùng này phổ biến trong các đường trục Internet; chi phí khá cao (và do vậy không phải là công nghệ nối tới nhà bạn). Các dịch vụ WAN khác Môđem quay số có nhiều tác dụng nhưng lại bị giới hạn về tốc độ. Chúng làm việc trên mạng điện thoại có sẵn với băng thông cực đại xấp xỉ 56kbps phí tổn thấp dùng đường truyền cáp điện thoại Môđem cáp- truyền tín hiệu dữ liệu trên cùng cáp của tín hiệu truyền hình đang trở nên phổ biến và gia tăng nhanh ở những khu vực có cơ sở hạ tầng cáp truyền hình đồng trục (90% gia đình ở Mĩ). Băng thông cực đại có thể đạt tới 10 Mbps tuy nhiên bị chia sẻ khi có nhiều người dùng kết nối đến segment mạng cho trước (hoạt động cho các LAN không chuyển mạch), có chi phí tương đối thấp, quy mô của dịch vụ còn nhỏ nhưng đang gia tăng và môi trường truyền là cáp đồng trục. Wireless:Không cần đường truyền dây dẫn vì môi trường truyền là sóng điện từ. Có nhiều loại kết nối WAN không dây hai trong số đó là: Trên mặt đất: băng thông phổ biến trong phạm vi 11 Mbps (ví dụ sóng viba) có phí tổn tương đối thấp, loại line-of-sight thường được yêu cầu, quy mô sử dụng tương đối lớn Vệ tinh: Có thể phục vụ cho thuê bao di động( mạng điện thoại di động) và thuê bao ở xa (không thể mắc cáp) được dùng rất phổ biến dù chi phí cao CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT A ACK Acknowledgement ADSL Asymetric Digital Subscriber Line ARP Address Resolution Protocol B BDC Backup Domain Controller BOOTP Bootstrap Protocol BRI Basic Rate Interface C CCITT Consultative Committee for International Telegraph Telephone CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Collission Detection CSU/DSU Channel Service Unit/ Digital Service Unit D DCE Data Channel Equipment DHCP Dynamic Host Control Protocol DIX Digital telephone company IBM Xerox DNS Domain Name Service DTE Data Terminal Equipment E EIA Electronic Industries Association F FDDI Fibre Distribute Data Interface FTP File Transfer Protocol H HCL Hardware Compatibility List HDLC Hight speed Data Link Control HDSL Hight bit rate Digital Subscriber Line I ICMP Internet Control Message Protocol IDF Intermediate Distribution Facilities IEEE Institute for Electrical and Electronic Engineer IETF Internet Engineering Task Force ISDN Intergrated Service Digital Network ISO International Organization for Standazation ITU International Telecommunication Union L LAN Local Area Network LAPB Link Access Procedure Balanced LAPD Link Access Procedure D – channel LAPF Link Access Procedure Frame LWT Listen While Talk M MAC Media Access Control MAU Multistation Access Unit N NIC Network Interface Card NOS Network Operating System O OC Optical Carrier OSI Open System Interconnection P PDC Primary Domain Controller PPP Point to Point Protocol R RADSL Rate Adaptive Digital Subscripber Line RARP Reverse Address Resolution Protocol S SDSL Single line Digital Subscriber Line SLIP Serial Line Interface Protocol SMAU Smart Multistation Access Unit SMDS Switched Multimegabit Data Service SMTP Simple Mail Transfer Protocol SNA System Network Architecture SONET Synchronous Optical NETwork STP Shielded Twisted Pair T TA/NT Terminal Adapter/ Network Termination TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol TIA/EIA Telecommunication Industries Association/ Electronic Industries Association U UTP Unshielded Twisted Pair UDP User Datagram Protocol V VDSL Very hight bit rate Digital Subscriber Line W WAN Wide Area Network TÀI LIỆU THAM KHẢO CCNA – INTRO Cisco System CCNA – ICND Cisco System CCDA.v2 Cisco System Sybex CCNA version 3 Certification Guide Internet: www.cisco.com www.sybex.com ._.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDAN093.doc
Tài liệu liên quan